Исследование, опубликованное в Nature Biomedical Engineering, описывает исследования, проведенные на мышах и свиньях. Группа исследователей, возглавляемая Чжэнь Гу, доктором философии, профессором биоинженерии инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, подает заявку на одобрение FDA клинических испытаний на людях. Гу и его коллеги провели первые успешные испытания умного инсулинового пластыря на мышах в 2015 году в Северной Каролине.
«Наша главная цель – укрепить здоровье и улучшить качество жизни людей, страдающих диабетом», – сказал Гу, бывший профессор Объединенного факультета биомедицинской инженерии UNC / NCSU. "Этот умный пластырь избавляет от необходимости постоянно проверять уровень сахара в крови, а затем вводить инсулин, если и когда это необходимо.
Он имитирует регулирующую функцию поджелудочной железы, но простым в использовании способом."
Пластырь контролирует уровень сахара в крови или глюкозы. Он содержит дозы инсулина, предварительно загруженные в очень крошечные микроиглы длиной менее одного миллиметра, которые быстро доставляют лекарство, когда уровень сахара в крови достигает определенного порога. Когда уровень сахара в крови возвращается к норме, доставка инсулина пластыря также замедляется.
Исследователи заявили, что его преимущество в том, что он может помочь предотвратить передозировку инсулина, которая может привести к гипогликемии, судорогам, коме или даже смерти.
«Всегда было мечтой достичь доставки инсулина разумным и удобным способом», – сказал соавтор исследования Джон Буз, доктор медицинских наук, директор Центра диабета UNC и Центра трансляционных и клинических наук Северной Каролины (NC TraCS). Институт Университета Северной Каролины в Медицинской школе Чапел-Хилл. "Этот умный инсулиновый пластырь, если он окажется безопасным и эффективным в ходе испытаний на людях, произвел бы революцию в отношении пациентов к лечению диабета."
Инсулин – это гормон, вырабатываемый естественным путем в поджелудочной железе, который помогает организму регулировать глюкозу, которая поступает в результате потребления пищи, и обеспечивает организм энергией.
Инсулин – это молекулярный ключ, который помогает перемещать глюкозу из кровотока в клетки для получения энергии и хранения. Диабет 1 типа возникает, когда организм человека естественным образом не вырабатывает инсулин.
Диабет 2 типа возникает, когда организм не эффективно использует производимый инсулин. В любом случае для лечения болезни, от которой страдают более 400 миллионов человек во всем мире, назначают регулярную дозу инсулина.
Лечение болезни не сильно изменилось за последние десятилетия в большинстве стран мира.
Пациенты с диабетом берут кровь с помощью прибора, измеряющего уровень глюкозы. Затем они самостоятельно вводят необходимую дозу инсулина. Инсулин можно вводить с помощью иглы и шприца, устройства, похожего на ручку, или доставлять с помощью инсулиновой помпы, которая представляет собой портативный инструмент размером с мобильный телефон, прикрепленный к телу через трубку с иглой на конце. Умный инсулиновый пластырь почувствует потребность в инсулине и доставит его.
Микроиглы, используемые в пластыре, сделаны из полимера, чувствительного к глюкозе, который инкапсулирован с инсулином. После нанесения на кожу микроиглы проникают под кожу и могут определять уровень сахара в крови. Если уровень глюкозы повышается, полимер запускает высвобождение инсулина. Каждая микроигла меньше, чем обычная игла, используемая для забора крови, и не проникает так глубоко, поэтому пластырь менее болезнен, чем укол булавкой.
Каждая микроигла проникает примерно на полмиллиметра под кожу, что достаточно для доставки инсулина в организм.
В экспериментах пластырь размером в четверть успешно контролировал уровень глюкозы у свиней с диабетом I типа в течение примерно 20 часов. В среднем свиньи весили около 55 фунтов.
«Я рад, что команда смогла приблизить этот умный инсулиновый пластырь еще на один шаг к реальности, и мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как он когда-нибудь поможет людям с диабетом», – сказал Роберт Лангер, доктор медицинских наук, Дэвид Х. Профессор института Коха в Массачусетском технологическом институте и один из соавторов статьи.
Технология принята в U.S. Программа новых технологий Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, которая помогает компаниям в процессе регулирования. Исследователи подают заявку на одобрение FDA для клинических испытаний на людях, которые, как они ожидают, могут начаться в течение нескольких лет.
Команда предположила, что умный пластырь с микроиглами может быть адаптирован с различными препаратами для лечения других заболеваний.