Diabetes: "smart insulin patch" kunne revolutionere glukose kontrol


Diabetes:

Patienter med diabetes skal kontrollere deres blodsukker ved regelmæssigt at stikke deres finger og give sig insulinskud. Proceduren er smertefuld og upræcis - indsprøjtning af den forkerte mængde insulin kan føre til alvorlige komplikationer og i nogle tilfælde koma og død.

Forskerne har til formål at udvikle en smart insulin patch, der kun skal ændres om nogle få dage.

Billedkredit: Zhen Gu

Nu kunne udviklingen af ​​en "smart insulin patch" en dag gøre sådan en prøvelse en ting fra fortiden til de millioner af amerikanere, der lider af diabetes, ifølge teamet bag innovationen, som omfatter medlemmer fra University of North Carolina (UNC) i Chapel Hill og NC State i Raleigh.

Den klare patch - en firkantet båndbånd, der ikke er større end en øre - har mere end hundrede mikronedler, hver med størrelsen på en øjenvipper, der indeholder små reservoirer af insulin og glukosefølerende enzymer.

Enheden - som kan placeres hvor som helst på kroppen - sanser, når blodsukkerniveauet bliver for højt og hurtigt udleder den rigtige mængde insulin ind i blodbanen.

I Forsøg af National Academy of Sciences Diabeteslærerne og de biomedicinske ingeniører, der opfandt den smertefri patch, beskriver hvordan de testede det i en musemodel af type 1 diabetes og viste det nedsat blodglukose i flere timer.

Mens det viser stort løfte, er det for tidligt at sige, om og hvornår plasteren kan bruges til menneskelige patienter - teamet siger flere tests, og så er der kliniske forsøg.

Patch efterligner kroppens eget system til generering af insulin

Den smarte insulinpatch virker ved at efterligne kroppens eget system til generering af insulin - pancreas beta celler - som producerer og opbevarer insulin i små sekker eller vesikler. De fornemmer også ændringer i blodsukker og signalinsulin, der frigives fra vesiklerne efter behov.

Holdet konstruerede kunstige vesikler, der udfører på samme måde ud af to naturlige materialer - hyaluronsyre (HA), der anvendes i kosmetik og 2-nitroimidazol (NI), en organisk forbindelse, der anvendes til diagnostik.

Sammen udgør de to forbindelser et molekyle, der er vandbevidst i den ene ende (HA-delen) og vandafvisende på den anden side (NI-delen). Grupper af molekylet selv samles i vesikler - ligesom oliedråber gør i vand - med de vandafvisende ender på indersiden og de vandløse ender på ydersiden.

Forskerne fandt, at de kunne indsætte en kerne af fast insulin og enzymer designet til at detektere glukose i de kunstige vesikler, som i stort antal dannede millioner af boblelignende nanostrukturer, hver 100 gange mindre end tykkelsen af ​​menneskehår.

Da de testede de intelligente insulin nanopartikler i laboratoriet, fandt teamet, at de reagerede på forhøjet blodsukker. De overskydende glukosemolekyler kom ind i de kunstige vesikler ved at bruge op oxygen, da enzymerne om bord omdanne dem til gluconsyre. Denne reduktion i oxygen eller "hypoxi" gør den vandafvisende NI-ende af molekylerne, der gør vesiklerne til at blive vandløse, og vesiklerne opløser og frigiver insulin i blodbanen.

Patch holdt blodsukkeret normalt i diabetiske mus i timer

Det næste skridt for forskerne var at finde en måde at administrere de kunstige vesikler på på diabetespatienter. Det er her, da de drejede sig om ideen om små mikronedler indarbejdet i en patch, i stedet for at stole på de store nåle eller katetre i "lukket kredsløb" af andre tilgange til glukose-følsom insulinlevering.

De producerede til sidst en siliciumstrimmel med over hundrede mikronedler, der gennemborer huden og tapper ind i blodet, der strømmer i de underliggende kapillærer. Hver mikronedle indeholder et reservoir af de kunstige vesikler.

Holdet testede opfindelsen i en musemodel af type 1 diabetes. De gav en gruppe mus en standard insulininjektion - niveauerne faldt til normal, men derefter steg hurtigt til hyperglykæmiske niveauer.

Men da de behandlede en anden gruppe af diabetiske mus med plasteret, normaliserede deres blodsukkerniveau inden for en halv time og forblev på den måde i flere timer.

Forskerne fandt også, at ved at variere dosen af ​​enzym, kunne de finjustere plaster til at ændre glukoseniveauer inden for visse områder.

En 'spilveksler' til diabetespatienter

Mus er mindre følsomme for insulin end mennesker, så forskerne mener, at patcherne kan vare endnu længere hos mennesker. Forskerne har til formål at udvikle en smart insulin patch, der kun skal ændres om nogle få dage.

Et sådant udsigten ville være en "game changer" for diabetespatienter, forklarer medforfatter John Buse, professor i medicin og tidligere præsident for American Diabetes Association:

"Den hårde del af diabetesbehandling er ikke insulinskudene eller blodsukkerkontrollen eller kosten, men det faktum, at du skal gøre dem alle flere gange om dagen hver dag for resten af ​​dit liv."

Co-senior forfatter Zhen Gu, professor i biomedicinsk teknik, siger:

Vi har designet en patch til diabetes, der virker hurtigt, er nem at bruge og er lavet af ikke-toksiske, biokompatible materialer. Hele systemet kan tilpasses for at tage højde for diabetikerens vægt og følsomhed overfor insulin, så vi kunne gøre det kloge program endnu smartere."

Der er over 387 millioner mennesker med diabetes over hele verden, og tallet forventes at stige til 592 millioner inden 2035.

Midler fra NC TraCS Institute og American Diabetes Association hjalp med at finansiere forskningen.

I mellemtiden, Medical-Diag.com For nylig lært, hvordan et nyt screeningsværktøj identificerede et lægemiddel, der kunne målrette en underliggende cellulær årsag til type 2 diabetes, der fører til insulinresistens.

Diabetes Smart Patch Media Hub (Video Medicinsk Og Professionel 2021).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Sygdom