Умный инсулиновый пластырь

Больные сахарным диабетом 1 типа вынуждены всю жизнь делать себе инъекции инсулина. 

Эта процедура болезненная и ненадежная: введение неправильной дозы гормона может привести к серьезным последствиям, а в редких случаях даже к коме и смерти. 

И это не говоря о том, как ежедневные инъекции влияют на качество жизни больного человека. 

Чтобы избавить больных от ежедневных мучений, исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (UNC) и Университета Северной Каролины в Роли разработали умный инсулиновый пластырь, который высвобождает инсулин в правильных дозах. 

Он представляет собой тонкую прозрачную полоску, размер которой не более пенни. Внутри пластыря - резервуар с инсулином, сотня микроигл и сенсор с глюкозочувствительными энзимами. Умный инсулиновый пластырь можно наклеить на любую часть тела. Сразу после наклеивания ферментный сенсор начинает определять уровень глюкозы, и пластырь выделяет необходимое количество инсулина в кровь пациента. 

В журнале Proceedings of the National Academy of Sciences американские диабетологи и инженеры рассказали о принципе работы и первых испытаниях своего пластыря. В экспериментах на мышах с инсулинозависимым сахарным диабетом умный инсулиновый пластырь продемонстрировал прекрасные результаты, дав возможность эффективно контролировать уровень глюкозы на протяжении нескольких часов. И это только прототип. 

Хотя результаты экспериментов на животных оказались просто замечательными, пока еще слишком рано говорить о внедрении инсулинового пластыря в клиническую практику. Перед этим необходимо провести больше лабораторных тестов, а потом еще и организовать клинические испытания на людях. 

Ученые говорят, что их умный пластырь имитирует природные механизмы секреции инсулина бета-клетками поджелудочной железы. В нашем организме этот гормон продуцируется, запасается, а затем выделяется в необходимом количестве в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. 

Умный пластырь содержит искусственные везикулы из природных материалов (гиалуроновой кислоты и 2-нитроимидазола), в которых инсулин хранится, выделяясь по мере необходимости. Эти два компонента формируют гидрофильную часть (гиалуроновая кислота) и гидрофобную часть (2-нитроимидазол). Их молекулы группируются особым образом, образуя «капельки» с гидрофобным слоем внутри и гидрофильным – снаружи. 

Таких капелек-мешочков, каждая из которых имеет диаметр в 100 раз меньше толщины человеческого волоса, в пластыре может поместиться несколько миллионов. Исследователи обнаружили, что в эти везикулы можно ввести ядро из твердого инсулина и специальных глюкозочувствительных энзимов. Получился идеальный умный резервуар, который сам контролирует высвобождение содержимого. 

Когда вокруг резервуара повышается концентрация глюкозы, лишние молекулы при помощи энзимов и кислорода трансформируются в глюконовую кислоту и проникает внутрь везикул. Это приводит к «гипоксии», гидрофобный слой везикул разрушается, они лопаются и высвобождают содержимое – инсулин. 

Как мы уже говорили, лабораторные эксперименты на мышах с сахарным диабетом 1 типа увенчались полным успехом. Умные пластыри поддерживали адекватный уровень глюкозы у больных грызунов на протяжении нескольких часов, но ученые отмечают, что мыши менее чувствительны к инсулину, чем люди, поэтому у людей пластырь может проработать гораздо дольше, даже несколько дней. 

Если это подтвердится в ходе клинических испытаний, то умный инсулиновый пластырь без преувеличения перевернет лечение сахарного диабета 1 типа. По мнению одного из авторов разработки доктора Джона Бьюза (John Buse), экс-президента Американской диабетической ассоциации, умный пластырь сделает вчерашним днем регулярные уколы, проверку сахара по нескольку раз день, и даже строгую диету. 

Профессор биомедицинского инжиниринга Zhen Gu сказал: «Мы создали устройство для контроля сахарного диабета, которое быстро работает, простое в использовании, производится из нетоксичных биосовместимых материалов. В будущем мы сможем создать пластыри еще более совершенные, которые изменят жизнь всех больных инсулинозависимым сахарным диабетом». 

На сегодняшний день в мире насчитывается 387 миллионов больных сахарным диабетом 1 типа, а к 2035 году их количество увеличится до 592 миллионов. 

Средства для разработки умного пластыря были предоставлены NC TraCS Institute и Американской диабетической ассоциацией.