人体のエネルギー代謝は主に、D-グルコースをエネルギー物質とするトリカルボン酸回路に依存しています。長期的な進化の中で、人体はグルコース分子を認識して代謝する高度で特異的な生物学的システムを形成してきました。人々の生活水準の向上に伴い、「サイレントキラー」である糖尿病は人々の健康を深刻に危険にさらし、社会に大きな経済的負担をもたらしています。頻繁な血糖値とインスリン注射は、患者に不快感をもたらします。また、注射量の管理が困難になったり、血液疾患が蔓延するなどの潜在的なリスクもあります。したがって、インテリジェントな徐放性インスリンを放出するためのバイオニック生体材料の開発は、糖尿病患者の血糖値を長期的に制御するための理想的なソリューションです。

食品や人体の体液には、多くの種類のグルコース異性体が存在します。人体の生体酵素は、グルコース分子を正確に認識でき、高度な特異性を備えています。しかし、合成化学はグルコース分子を特異的に認識しています。構造は非常に難しいです。これは、グルコース分子とその異性体 (ガラクトース、フルクトースなど) の分子構造が非常に似ており、化学的に正確に同定するのが難しいヒドロキシル官能基を 1 つしか持たないためです。グルコース特異的認識能を有すると報告されている数少ない化学リガンドは、そのほとんどが複雑な合成プロセスなどの問題を抱えています。

最近、陝西科学技術大学の Yongmei Chen 教授と准教授 Wang Renqi のチームは、鄭州大学の Mei Yingwu 准教授と協力して、シクロデキストリンの二座-β-ヒドロゲル系に基づく新しいタイプを設計しました。 2,6-ジメチル-β-シクロデキストリン (DMβCD) に一対のフェニルボロン酸置換基を正確に導入することにより、D-グルコースのトポロジー構造に一致する分子スリットが形成され、D-グルコース分子と特異的に結合することができます。そして陽子を放出し、ヒドロゲルを膨張させ、それによってヒドロゲル内のプリロードされたインスリンが血液環境に迅速に放出されるように促します。二座-β-シクロデキストリンの調製には、3段階の反応しか必要とせず、過酷な合成条件を必要とせず、反応収率が高い.二座-β-シクロデキストリンを充填したヒドロゲルは、高血糖に迅速に反応し、I 型糖尿病マウスでインスリンを放出し、12 時間以内に血糖値の長期制御を達成できます。