"Розумний гель" з інсуліном всередині
Akira Matsumoto et al / Science Advances 2017
Японські вчені створили систему автоматичної доставки інсуліну в кров без електронного управління. Вона зроблена на основі синтетичного полімеру із залишками бороновой кислоти, що змінює проникність в залежності від рівня глюкози в середовищі. Хворим на діабет пацієнтам з такою системою не доведеться самостійно регулювати дози інсуліну, оскільки система буде вносити їх в кров автоматично. Стаття з описом опублікована в Science Advances.
Цукровий діабет - дуже поширене захворювання, при якому порушено засвоєння глюкози через абсолютну або часткової недостатності гормону інсуліну. Інсулін виробляється підшлунковою залозою і необхідний для підтримки певного рівня глюкози в крові. При його недоліку рівень глюкози неконтрольовано зростає, що при важкій формі діабету може призводити до гипергликемической комі і смерті. На 2016 рік в світі було зареєстровано 422 мільйони чоловік з діабетом різного ступеня тяжкості. В середньому 8,5 відсотків дорослих людей хворіють на цукровий діабет.
Існують системи автоматичної доставки інсуліну. На даний момент найпоширеніша система такого роду - електронна «відкрита» система, яка визначає рівень глюкози, за допомогою якої людина сама контролює постачання інсуліну в кров. Однак такий метод, з одного боку, часто пов'язаний з неточностями розрахунків дози, а з іншого боку, для деяких пацієнтів виявляється занадто складним (наприклад, для людей похилого віку або, навпаки, для маленьких дітей).
Технологія, яку розробили Акіра Матсумото (Akira Matsumoto) і його колеги, заснована на роботі «розумного гелю». Цей гель чутливий до рівня глюкози в крові, і постачає необхідну дозу інсуліну в кров через катетер самостійно. Це відбувається наступним чином: коли глюкози в крові багато, гель стає більш проникним, і крізь нього в кров надходить більше інсуліну. Коли рівень глюкози падає, гель, навпаки, стає непроникним, як шкіра, і поставка інсуліну в кров припиняється.
Використання гідрогелю для визначення рівня глюкози - ідея не нова, але технології, які були випробувані раніше (наприклад, гелі на основі глюкозооксидази і лектинів) виявлялися занадто нестійкими і, найчастіше, цитотоксичними (викликали патологічні зміни в клітинах). В даному випадку вчені створили синтетичну небілкову полімерну структуру. В основі її дії лежить чутливість до глюкози бороновой кислоти (HB (OH) 2). Зв'язуючись з глюкозою, залишок цієї кислоти змінює проникність всього полімеру, і оболонка, яка «стримує» потік інсуліну в кров в катетері стає більш проникною.
Принцип дії гелю з залишками бороновой кислоти
Akira Matsumoto et al / Science Advances 2017
Система була протестована спочатку in vitro, на фібробластах, а потім in vivo, на мишах з діабетом різного типу і контрольній групі мишей. Роботу її спостерігали протягом трьох тижнів і добилися позитивних результатів: після прийому їжі у мишей з діабетом, у яких потрібну кількість інсуліну не виробляється в організмі, рівень глюкози спочатку підвищувався, гель ставав більш проникною, після чого потрібну кількість інсуліну надходило в кров. Рівень глюкози знижувався в крові до нормальних значень вже через 15 хвилин.
Схема роботи катетера з інсуліном
Akira Matsumoto et al / Science Advances 2017
Вчені відзначають, що в порівнянні з електронними механізмами такий пристрій набагато дешевше, простіше в експлуатації і має великий запас міцності.
А про лікування діабету за допомогою впливу сигнальних молекул на мозкові клітини можна прочитати тут .
Анна Казнадзей
