說(shuō)起“很酷”的電子醫療人們首先會(huì )想起日益普及的穿戴健康產(chǎn)品，比如“iWatch”?；蛘呔褪莻鹘y的生物醫學(xué)工程技術(shù)，象人工器官、生物醫學(xué)信號處理、醫學(xué)成像等。這些現代醫療技術(shù)對人類(lèi)疾病的預防、診斷、治療、康復等發(fā)揮著(zhù)巨大的作用，改變了人類(lèi)生命的軌跡。但今天筆者要介紹的是醫藥和微電子技術(shù)擦出火花的一些“很酷”電子醫療發(fā)明。

諾華、谷歌的“智慧”隱形眼鏡：

最近一兩年賺足眼球的“很酷電子醫療”當屬諾華和谷歌合作開(kāi)發(fā)的“智慧”和“糖尿病”隱形眼鏡。前者在雙層隱形鏡片之間安裝有自動(dòng)聚焦感應電路（如圖），比如閱讀時(shí)鏡片會(huì )自動(dòng)聚焦到書(shū)本，而眺望時(shí)又能迅速聚焦遠距離的物體。聚焦時(shí)間可以快到1毫秒。而后者在夾層安裝了檢測血糖水平的傳感器，能即時(shí)檢測糖尿病患者的血糖水平。為“怵針”的糖尿病患者即時(shí)跟蹤血糖帶來(lái)福音。據說(shuō)這兩款隱形眼鏡預計在2016年進(jìn)入人體臨床試驗，售價(jià)大約每年4500美元。

“智慧眼鏡”的微電子技術(shù)部分來(lái)自神秘的Google X實(shí)驗室。Google X實(shí)驗室在雙層的隱形鏡片之間嵌入作為傳感器的光敏二極管。這些光敏二極管能根據眼瞼開(kāi)合的角度控制進(jìn)光量及視線(xiàn)的上下移動(dòng)進(jìn)行調整，隨后將信號傳輸給液晶從而調節鏡片之間的相對位置而聚焦。諾華下屬眼科公司愛(ài)爾康（Alcon）是全球最有經(jīng)驗的眼科公司，負責這種“智慧眼鏡”的臨床開(kāi)發(fā)。這種技術(shù)不僅能讓近視的老花眼解脫眼鏡的煩惱，還有望應用到象白內障等其它眼科疾病。

除了針對近視/老花眼的“智慧”隱形眼鏡之外，諾華和谷歌還聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種針對糖尿病患者的“糖尿病隱形眼鏡”。和“智慧眼鏡”一樣設計人員在雙層鏡片之間嵌有微型傳感器，但這不是為了聚焦，而是為了檢測患者眼液中的葡萄糖濃度，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號輸送到用戶(hù)的穿戴電子用品。醫生能借此更加精準地管理病人的飲食和服藥情況。這個(gè)產(chǎn)品的雛形由華盛頓大學(xué)電機工程學(xué)副教授巴芭克?帕維茲在2008年開(kāi)發(fā)。他設計的葡萄糖傳感器使用電極讓微電流流過(guò)眼液，并通過(guò)測量電流來(lái)探測眼液中葡萄糖的濃度，而眼液中葡萄糖濃度可以直接反映血液中的葡萄糖濃度。這些電極同無(wú)線(xiàn)電調頻天線(xiàn)的計算機芯片一起，建立在聚酯合成纖維制成的一個(gè)平板襯底上，帕維茲接著(zhù)將所有這些物質(zhì)鑄模成一個(gè)隱形眼鏡的形狀。后來(lái)這個(gè)設計被神秘的谷歌X實(shí)驗室收購并進(jìn)一步完善。

雖然諾華的首席執行官（CEO）喬?希門(mén)尼斯（Joe Jimenez）最近在接受美國Fox電視臺采訪(fǎng)時(shí)信誓旦旦介紹了這兩款智慧眼鏡的前景，且表示將在2016年進(jìn)入臨床試驗階段。但許多人業(yè)界人士尤其對“糖尿病”隱形眼鏡的可行性還表示三個(gè)方面的質(zhì)疑：（一）糖尿病隱形眼鏡通過(guò)測定眼液的葡萄糖水平，但眼液（眼淚）的葡萄糖含量和血糖含量的相關(guān)性還沒(méi)有被證實(shí)。（二）、按照目前葡萄糖檢驗手段（生物法、化學(xué)法、質(zhì)譜法、物理法），準確檢查眼液中微量葡萄糖濃度幾乎是不現實(shí)的事情，更不用說(shuō)把這些儀器/電路/電池做得這么小以便置于兩層隱形鏡片之間且不影響視力。（三）、谷歌前不久和全球領(lǐng)先的血糖儀生產(chǎn)商Dexcom簽署了合作計劃，合力打造一款“硬幣大小的”血糖檢測儀。其中Dexcom負責傳感器的研發(fā)，谷歌負責微型化和數據處理工作。這個(gè)合作從一個(gè)側面暗示糖尿病隱形眼鏡的傳感器開(kāi)發(fā)并不順利，因此不得不收購Dexcom的技術(shù)。當然有錢(qián)任性，也許谷歌會(huì )把這款新開(kāi)發(fā)的血糖傳感器用于隱形眼鏡的開(kāi)發(fā)。

糖尿病是一種嚴重的慢性病，不僅人數眾多（平均每19人中就有1人患有糖尿?。?，且一旦血糖指數失控，患者將面臨包括眼、腎、以及心臟損傷等諸多并發(fā)癥。如果糖尿病隱形眼鏡能如期面世，并即時(shí)、準確地監測患者的血糖指數（每秒讀取一次），對糖尿病患者來(lái)說(shuō)顯然是一個(gè)革命性產(chǎn)品。衷心希望谷歌X實(shí)驗室推出一款象谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)一樣信賴(lài)可靠的“很酷”電子醫療產(chǎn)品。

即時(shí)3D打印藥片？

3D打印技術(shù)日漸普及，大到飛機大炮小至人體器官，聽(tīng)上去好象“無(wú)所不能”。應用到制藥工業(yè)有人預測將來(lái)可以取代藥房即時(shí)打印“個(gè)體化藥片”。他們想象將來(lái)的醫生處方也就是一個(gè)二進(jìn)制的“條形碼”，用日益普及的自助3D打印機一掃隨后就得到適當的藥物。這個(gè)說(shuō)法聽(tīng)上去好象“似乎有理”但顯然歪曲了3D打印藥片技術(shù)。

事實(shí)上今年8月美國FDA已經(jīng)批準了首款用3D打印技術(shù)制備的SPRITAM?藥片（左乙拉西坦速溶片），用于和其它抗癲癇藥物聯(lián)合治療成人或兒童患者的部分性發(fā)作、肌陣攣發(fā)作、以及原發(fā)性全身癲癇發(fā)作。當然Aprecia制藥公司的左乙拉西坦速溶片和以上的“個(gè)體化”3D打印藥片有本質(zhì)的區別。SPRITAM?實(shí)際上就是一種制劑生產(chǎn)技術(shù)，通過(guò)3D打印技術(shù)使新型制劑內部成多空狀，因為內表面積高能在短時(shí)間內被很少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來(lái)了福音。在美國每年有300多萬(wàn)人受到活動(dòng)性癲癇病的困擾，其中有超過(guò)14%是兒童患者。相當一部分患者往往具有一定程度的吞咽性障礙，常發(fā)生嘔藥、卡藥等情形影響藥效的發(fā)揮，也有些兒童對口服藥片具有畏懼和排斥心理，不愿意按時(shí)服藥。3D打印技術(shù)制備的SPRITAM?有益于這些患者的給藥依從性。

除此之外，每片SPRITAM?的載藥量和傳統制劑相比也明顯提高。尤其是對于一些需要一次性服用大劑量藥物的患者來(lái)說(shuō)，這種“速溶片”可以極大地減輕這些患者服藥的痛苦。當然3D打印的輔料和活性成分還是藥物。

麻省理工學(xué)院的“微針膠囊”

很多藥物比如大多數的生物制劑口服無(wú)效。這些藥物口服要么無(wú)法吸收，要么在沒(méi)有進(jìn)入血液之前被消化系統分解。而許多人又害怕打針，所以如果能把把針劑做成口服藥丸將是一個(gè)巨大市場(chǎng)。正因為此，近年來(lái)也出現了很多設計理念，最引人注目的可能是麻省理工學(xué)院的一個(gè)學(xué)生設計的“微針膠囊”。

麻省理工學(xué)院化工系的一個(gè)叫Carl Schoellhammer的28歲學(xué)生在世界頭號發(fā)明家Robert Langer教授指導下發(fā)明了一種“微針膠囊”（Microneedle Pill， mPill）。如上圖所示，mPill是表面布滿(mǎn)小針頭，但這些針頭被一種pH敏感物質(zhì)裹住的一種“膠囊”。外部的pH反應層不僅覆蓋針頭同時(shí)也讓吞咽更加容易。在這個(gè)滿(mǎn)是針頭的不銹鋼膠囊里裝入適量的藥品，一旦病人把它吞下，在到達腸道后，表面的保護層就會(huì )因pH的變化而溶解，針頭因此刺入周?chē)c壁，直接將藥物注射入血液。因為腸道內壁缺乏疼痛神經(jīng)，這種膠囊比傳統注射的疼痛感要小得多。

雖然上述的微針膠囊布滿(mǎn)鋼針看上去很可怕，但通過(guò)X光對豬等動(dòng)物實(shí)驗跟蹤表明這種微針膠囊實(shí)際上很安全，布滿(mǎn)鋼針的膠囊能順利排出體外。而且動(dòng)物實(shí)驗表明，一個(gè)灌注胰島素的“鋼針膠囊”的給藥效果等同或優(yōu)于傳統的皮下注射。

為了避免個(gè)別“微針膠囊”發(fā)生意外無(wú)法排出體外，Schoellhammer還開(kāi)發(fā)另一種版本的膠囊，即使用混有藥物的糖制成的實(shí)心針頭。作用都是一樣的，針頭穿入消化道表層，直接將藥物送至血液，不過(guò)這時(shí)候針頭本身也會(huì )溶解，最后只剩下不帶針的膠囊。位于加州的Rani Therapeutics的“糖針膠囊”設計原理相同，但是使用可降解的“糖針”并通過(guò)酸化反應啟動(dòng)。和“微針膠囊”相比前者的優(yōu)點(diǎn)是準確性/再現性好但需要順利通過(guò)腸道排出，而后者優(yōu)勢是生物降解但啟動(dòng)準確性（對裝置的要求更高更精密）、可加工性有所不如。如何精確地控制“糖針膠囊”在十二指腸/結腸啟動(dòng)“微針”是一個(gè)技術(shù)考驗。

如果說(shuō)20年后70%的汽車(chē)將是電動(dòng)汽車(chē)，傳統汽車(chē)將逐漸退出歷史舞臺，那么20年后制藥工業(yè)除了會(huì )出現更多的顛覆性新藥之外，也會(huì )邁入電子化、數字化時(shí)代。相信以上這種通過(guò)電子化、數字化改良那些還不是很理想傳統藥物的發(fā)明會(huì )越來(lái)越多，諾華和谷歌的碰撞只是一場(chǎng)新醫療革命的開(kāi)端。

閱讀：  2016-12-08 09:02:14