一个革命性的可植入传感器可能具有通过在检测到过量时迅速释放纳洛酮来逆转阿片类药物过量的能力。
2023年，阿片类药物过量夺去了超过100,000名美国人的生命。治疗过量的最知名方法是施用纳洛酮，但有时，急救人员或旁观者无法及时到达个人身边。
麻省理工学院（MIT）和布里格姆和妇女医院的研究人员创建了一种创新设备，旨在弥补这一空白，并在过量情况下可能拯救生命。这个大约大小如口香糖的设备可以植入皮肤下，持续监测心率和呼吸率等生命体征。如果检测到过量，它可以迅速释放一剂纳洛酮。
发表在《设备》杂志上的一项研究表明，该设备有效逆转了动物实验的过量情况。研究人员预期，随着进一步的改进，这种方法能够为高风险群体提供关键帮助，特别是那些曾经经历过过量的人。
“这可能会显著满足面临物质滥用和阿片类药物依赖的个体，特别是在高风险人群中，亟待解决的重大需求，”研究的高级作者、麻省理工学院副教授和布里格姆和妇女医院的胃肠病学家乔瓦尼·特拉韦尔索（Giovanni Traverso）评论道。
论文的主要作者包括曾在麻省理工学院任客座科学家的黄亘伟（Hen-Wei Huang），目前是新加坡的一名助理教授；布里格姆和妇女医院急救医学副教授彼得·柴（Peter Chai）；麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家李承浩（SeungHo Lee）；布里格姆和妇女医院的前硕士生汤姆·凯尔瑟马克斯（Tom Kerssemakers）和阿里·伊玛尼（Ali Imani）；以及麻省理工学院的博士生杰克·陈（Jack Chen）。
一种可植入设备
纳洛酮具有阿片拮抗剂的功能，意味着它可以附着于阿片受体并消除海洛因和芬太尼等阿片类药物的作用。通常通过注射或鼻喷的方式提供，能够在几分钟内恢复正常呼吸。
然而，许多经历过量的人发现自己孤身一人，可能缺乏及时的帮助。此外，合成阿片的激增使得过量事件变得更加突然和不可预测。虽然一些研究人员正在研发可以检测和施用纳洛酮的可穿戴设备，但目前没有设备显示出有效性。麻省理工学院和布里格姆以及妇女医院团队选择了一种可植入的解决方案，这种方案减少了体积，方便直接将纳洛酮注入皮下组织，并消除了用户需要主动佩戴的需求。
他们开发的设备配备了监测心率、呼吸率、血压和氧气水平的传感器。在动物实验中，研究人员记录了这些信号，以了解在芬太尼过量过程中它们的变化，从而形成了一个能够更高精度检测过量的独特算法，并将其与其他导致呼吸困难的情况（如睡眠呼吸暂停）区分开来。
研究结果表明，芬太尼最初导致心率下降，随后呼吸下降。通过跟踪这些变化，研究人员确定了激活纳洛酮递送的最佳时机。
“创造一个有效的工程解决方案以减少过量死亡的最大挑战之一是解决患者的依从性、抵御污名、减少误警报，并确保快速提供解毒剂，”黄解释道。“我们提出的解决方案旨在通过一种紧凑型机器人植入物来满足这些需求，具有多传感器能力、持续监测、自主决策和创新微泵系统。”
该设备还配备一个小储存器，能够存储多达10毫克的纳洛酮。在检测到过量后，它会激活泵，在大约10秒内释放纳洛酮。
在动物实验中，研究人员发现这种方法成功逆转过量效果的几率达到了96%。
“我们设计了一个闭环系统，能够检测阿片类药物过量的开始并释放解毒剂，从而促进恢复，”特拉韦尔索表示。
预防过量
研究团队设想他们的技术能帮助那些面临最大过量风险的人群，从经历过量的个体开始。他们现在努力确保该设备用户友好，并探索最佳植入位置。
“解决阿片危机的一个关键方面是确保在关键风险时期向个体提供纳洛酮。我们将该设备设想为全面降低危害的方法的一部分，有效且安全地施用纳洛酮以防止过量死亡，并为面临阿片类药物使用障碍的个体提供支持，”柴强调说。
研究人员计划在未来三到五年内进行人体试验，目前专注于使设备更小并改善其机载电池，后者目前大约可持续两周。
这项研究得到了诺和诺德（Novo Nordisk）、布里格姆和妇女医院的麦格劳家族基金会以及麻省理工学院机械工程系的资助。
