Im menschlichen Körper beruht der Energiestoffwechsel hauptsächlich auf dem Tricarbonsäurezyklus, der D-Glucose als Energiestoff nutzt. Im Laufe der Evolution hat der menschliche Körper ein ausgeklügeltes und spezifisches biologisches System gebildet, das Glukosemoleküle erkennt und verstoffwechselt. Mit der Verbesserung des Lebensstandards der Menschen hat Diabetes, der „stille Killer“, die Gesundheit der Menschen ernsthaft gefährdet und der Gesellschaft eine schwere wirtschaftliche Belastung gebracht. Häufige Blutzuckerspiegel und Insulininjektionen bereiten den Patienten Unbehagen. Es gibt auch potenzielle Risiken wie Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Injektionsdosis und die Ausbreitung von Blutkrankheiten. Daher ist die Entwicklung bionischer Biomaterialien zur Freisetzung von Insulin mit intelligenter kontrollierter Freisetzung eine ideale Lösung, um eine langfristige Kontrolle des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern zu erreichen.

Sowohl in der Nahrung als auch in den Körperflüssigkeiten des menschlichen Körpers gibt es viele Arten von Glukoseisomeren. Die biologischen Enzyme des menschlichen Körpers können Glukosemoleküle genau erkennen und weisen einen hohen Grad an Spezifität auf. Die synthetische Chemie hat jedoch eine spezifische Erkennung von Glucosemolekülen. Die Struktur ist sehr schwierig. Dies liegt daran, dass die Molekularstruktur von Glucosemolekülen und ihren Isomeren (wie Galactose, Fructose usw.) sehr ähnlich ist und sie nur eine einzige funktionelle Hydroxylgruppe aufweisen, die chemisch schwer genau zu identifizieren ist. Die wenigen chemischen Liganden, von denen berichtet wurde, dass sie eine Glucose-spezifische Erkennungsfähigkeit haben, haben fast alle Probleme, wie etwa einen komplizierten Syntheseprozess.

Kürzlich hat das Team von Professor Yongmei Chen und Associate Professor Wang Renqi von der Shaanxi University of Science and Technology mit Associate Professor Mei Yingwu von der Zhengzhou University zusammengearbeitet, um einen neuen Typ basierend auf dem zweizähnigen β-Hydrogelsystem von Cyclodextrin zu entwickeln. Durch die präzise Einführung eines Paares von Phenylboronsäure-Substituentengruppen an 2,6-Dimethyl-β-Cyclodextrin (DMβCD) wird ein molekularer Spalt entsprechend der topologischen Struktur von D-Glucose gebildet, der sich spezifisch mit D-Glucose-Molekülen binden lässt und setzen Protonen frei, wodurch das Hydrogel aufquillt, wodurch das vorbeladene Insulin im Hydrogel schnell in die Blutumgebung freigesetzt wird. Die Herstellung von zweizähnigem β-Cyclodextrin erfordert nur drei Reaktionsschritte, erfordert keine harten Synthesebedingungen und die Reaktionsausbeute ist hoch. Das mit zweizähnigem β-Cyclodextrin beladene Hydrogel reagiert schnell auf Hyperglykämie und setzt bei Mäusen mit Typ-I-Diabetes Insulin frei, wodurch eine langfristige Kontrolle des Blutzuckerspiegels innerhalb von 12 Stunden erreicht werden kann.