Миниатюрный имплант спасёт диабетиков от опасного падения уровня сахара

Новый имплантируемый резервуар с глюкагоном может храниться под кожей и спасать пациентов с диабетом от критически низкого уровня сахара. Фото: MIT

Для людей с диабетом 1 типа гипогликемия (опасное снижение уровня сахара в крови) — постоянная угроза. Когда уровень глюкозы становится критически низким, это создаёт угрозу для жизни, и стандартным лечением в таких случаях является инъекция гормона глюкагона.

В качестве экстренного решения для ситуаций, когда пациенты могут не осознавать, что их уровень сахара падает до опасных значений, инженеры MIT разработали имплантируемый резервуар, который можно разместить под кожей и активировать для высвобождения глюкагона при критическом снижении глюкозы.

Этот подход также может помочь при гипогликемии во время сна или у детей с диабетом, которые не могут самостоятельно делать инъекции.

«Это небольшое устройство для экстренных случаев, которое можно разместить под кожей, и оно готово сработать, если уровень сахара у пациента упадёт слишком низко», — объясняет Дэниел Андерсон, профессор химической инженерии MIT и старший автор исследования. «Наша цель — создать устройство, которое всегда готово защитить пациентов от гипогликемии. Мы считаем, что это также поможет снизить страх перед гипогликемией, от которого страдают многие пациенты и их родители».

Исследователи также показали, что устройство можно использовать для экстренного введения адреналина — препарата, применяемого при сердечных приступах и предотвращающего тяжёлые аллергические реакции, включая анафилактический шок.

Ведущий автор исследования Сиддхарт Кришнан, бывший научный сотрудник MIT, а ныне доцент электротехники в Стэнфордском университете, опубликовал результаты работы 9 июля в журнале Nature Biomedical Engineering.

Экстренная помощь

Большинство пациентов с диабетом 1 типа используют ежедневные инъекции инсулина, чтобы помочь организму усваивать сахар и предотвратить слишком высокий уровень глюкозы. Однако если сахар падает слишком низко, развивается гипогликемия, которая может привести к спутанности сознания, судорогам и даже смерти без своевременного лечения.

Для борьбы с гипогликемией некоторые пациенты носят с собой предварительно заполненные шприцы с глюкагоном. Однако не всегда легко, особенно детям, распознать наступление гипогликемии.

«Некоторые пациенты чувствуют, когда у них падает сахар, и могут съесть что-то или ввести себе глюкагон, — говорит Андерсон. — Но другие не осознают гипогликемию и могут просто впасть в спутанность сознания или кому. Это также проблема во время сна, когда пациенты полагаются на сигналы датчиков глюкозы».

Как работает устройство

Устройство размером с монету содержит небольшой резервуар для лекарства, напечатанный на 3D-принтере. Резервуар герметизирован сплавом с памятью формы, который меняет конфигурацию при нагреве до 40°C. В этом случае используется никель-титановый сплав, запрограммированный на изгиб в U-образную форму.

Поскольку глюкагон быстро разрушается в жидкой форме, команда MIT создала его порошковую версию, которая остаётся стабильной дольше и хранится в резервуаре до активации.

Каждое устройство может нести одну или четыре дозы глюкагона и оснащено антенной, реагирующей на определённую радиочастоту. Это позволяет дистанционно активировать нагрев сплава, который, изгибаясь, высвобождает лекарство.

Устройство также может быть подключено к датчику глюкозы для автоматического срабатывания при критическом падении сахара.

«Ключевая особенность этой цифровой системы доставки лекарств — возможность взаимодействия с сенсорами, — поясняет Кришнан. — Например, технология непрерывного мониторинга глюкозы, которую используют многие пациенты, легко интегрируется с такими устройствами».

Тестирование на животных

После имплантации устройства мышам с диабетом исследователи активировали высвобождение глюкагона при падении уровня сахара. В течение 10 минут после активации уровень глюкозы стабилизировался, предотвращая гипогликемию.

Аналогичные тесты с порошковым адреналином показали, что через 10 минут после высвобождения уровень препарата в крови повышался, а частота сердечных сокращений увеличивалась.

Хотя в текущем исследовании устройства оставались имплантированными до четырёх недель, учёные планируют увеличить этот срок до года и более.

«Идея в том, чтобы обеспечить достаточное количество доз для экстренных случаев в течение длительного времени, — говорит Кришнан. — Пока мы не знаем точного срока — возможно, год или несколько лет. После этого устройство потребует замены».

Исследователи также подтвердили, что даже после образования рубцовой ткани вокруг импланта устройство остаётся функциональным.

Сейчас команда готовится к дополнительным испытаниям на животных и надеется начать клинические испытания на людях в течение трёх лет.

«Очень вдохновляет видеть, как наша команда достигает таких результатов, — говорит Роберт Лангер, профессор MIT и соавтор работы. — Это может не только помочь диабетикам, но и задать новый стандарт для доставки экстренных лекарств».

Исследование финансировалось благотворительным фондом Helmsley Charitable Trust, Национальными институтами здравоохранения США и другими организациями.

Источник: sciencedaily.com