Επιστημονική ομάδα λέει ότι το ολοκληρωμένο τεχνητό μίνι πάγκρεας προσφέρει αντιμετώπιση επόμενης γενιάς του διαβήτη

Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης

Κινέζοι επιστήμονες δημιούργησαν μια φορητή συσκευή «όλα σε ένα» που συνδυάζει έναν αισθητήρα γλυκόζης και μια μικροαντλία ινσουλίνης, η οποία ανοίγει τον δρόμο για ένα πλήρως αυτόνομο τεχνητό μινι πάγκρεας, αν και μέχρι στιγμής έχει δοκιμαστεί μόνο σε πειραματόζωα.

Σε αντίθεση με τα διαθέσιμα συστήματα για τη διαχείριση του διαβήτη, τα οποία συνήθως απαιτούν από τους ασθενείς να φορούν δύο ξεχωριστές αυτοκόλλητες συσκευές για την παρακολούθηση του σακχάρου και την χορήγηση ινσουλίνης, το νέο πρωτότυπο συνδυάζει και τις δύο λειτουργίες σε μία μόνο συσκευή μεγέθους νομίσματος.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ηλεκτρονικής Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας δήλωσαν ότι η έξυπνη συσκευή τους, η οποία ελέγχεται από smartphone, προσφέρει μια εξέλιξη επόμενης γενιάς, στη διαχείριση του διαβήτη. «Παρουσιάζουμε μια φορετή μικροαντλία ινσουλίνης κλειστού βρόχου που επιτρέπει τη χρήση ενός μικροσκοπικού τεχνητού παγκρέατος στη θεραπεία του διαβήτη», ανέφεραν οι ερευνητές σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Microsystems & Nanoengineering, στο τέλος Σεπτεμβρίου.

Εξοπλισμένη με μια ηλεκτροχημική μικροαντλία ινσουλίνης και μονάδα παρακολούθησης γλυκόζης με μικροβελόνες, η συσκευή κατέστειλε αυτόνομα τις αιχμές του σακχάρου στο αίμα όταν δοκιμάστηκε σε μοντέλα ποντικών με διαβήτη τύπου 1.

Με εξωτερική διάμετρο και πάχος περίπου 2 εκατοστών, η συσκευή είναι μικρότερη από τις αντλίες ινσουλίνης και τις συσκευές συνεχούς παρακολούθησης γλυκόζης που κυκλοφορούν στην αγορά, σύμφωνα με τους ερευνητές. «Αυτός ο εξαιρετικά ολοκληρωμένος, μικροσκοπικός σχεδιασμός προσφέρει μια συναρπαστική αλλαγή παραδείγματος για συστήματα διαχείρισης διαβήτη επόμενης γενιάς φιλικά προς τον ασθενή», ανέφερε η ομάδα.

Ο διαβήτης είναι μια ασθένεια κατά την οποία το πάγκρεας δεν παράγει αρκετή ινσουλίνη – την ορμόνη που ελέγχει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα – ή όταν το σώμα δεν είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει αποτελεσματικά την ινσουλίνη που παράγει, σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ). Ο μη αποτελεσματικα διαχειριζόμενος διαβήτης μπορεί να προκαλέσει επιπλοκές όπως καρδιακές παθήσεις, νεφρική ανεπάρκεια, εγκεφαλικό επεισόδιο, τύφλωση, να οδηγήσει σε ακρωτηριασμό άκρων ή και θάνατο.

Σύμφωνα με τη Διεθνή Ομοσπονδία Διαβήτη, περίπου 589 εκατομμύρια ενήλικες παγκοσμίως ζουν με την ασθένεια, με τον αριθμό να εκτιμάται ότι θα ξεπεράσει τα 850 εκατομμύρια – ή 1 στους 8 ενήλικες – έως το 2050. Τα άτομα με διαβήτη τύπου 1 δεν παράγουν αρκετή ινσουλίνη και πρέπει να τη λαμβάνουν για να επιβιώσουν. Αυτή η μορφή διαβήτη δεν μπορεί να προληφθεί και δεν υπάρχει άλλη θεραπεία.

Ο διαβήτης τύπου 2, ο οποίος αφορά τη συντριπτική πλειοψηφία των διαβητικών, είναι μια συχνά προλήψιμη μορφή που μπορεί να περιλαμβάνει μειωμένη παραγωγή ινσουλίνης ή αντίσταση στην ινσουλίνη. Τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μπορούν να ρυθμιστούν μέσω διατροφής, άσκησης, και φαρμακευτικής αγωγής, μαζί με τη χορήγηση ινσουλίνης.

Το 2022, περισσότεροι από τους μισούς ανθρώπους ηλικίας 30 ετών και άνω που ζουν με διαβήτη παγκοσμίως δεν λάμβαναν φαρμακευτική αγωγή για τη θεραπεία του, με την κάλυψη να είναι χειρότερη στις χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος, σύμφωνα με τον ΠΟΥ. Η διαχείριση της ινσουλίνης έχει μετατοπιστεί από τις επαναλαμβανόμενες ενέσεις προς την αυτοματοποιημένη χορήγηση και τα υβριδικά συστήματα κλειστού βρόχου που συνδυάζουν φορητές αντλίες ινσουλίνης με αισθητήρες συνεχούς παρακολούθησης γλυκόζης. «Παρά αυτές τις σημαντικές κλινικές νίκες, η υλοποίηση ενός πλήρως αυτόνομου, άκρως ολοκληρωμένου και φιλικού προς τον ασθενή τεχνητού παγκρέατος εξακολουθεί να παρεμποδίζεται από τις θεμελιώδεις αρχιτεκτονικές των τρεχουσών εμπορικών συσκευών», δήλωσε η κινεζική ομάδα.

Ακόμα και στα κορυφαία αυτοματοποιημένα συστήματα χορήγησης, ο αισθητήρας λειτουργεί ως ξεχωριστή μονάδα. Οι υπάρχουσες αντλίες συνήθως βασίζονται επίσης σε μηχανικές ή ηλεκτρομαγνητικές κινήσεις, οι οποίες μπορούν να καταστήσουν τις συσκευές άκαμπτες, ογκώδεις και ενεργοβόρες.

Η νέα συσκευή της ομάδας διαθέτει ηλεκτροχημική μικροαντλία, μονάδα παρακολούθησης με μικροβελόνα υδρογέλης που χρησιμοποιεί φθορισμό που ανταποκρίνεται στη γλυκόζη, για τη μέτρηση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα και ένα ασύρματο κύκλωμα ελέγχου Bluetooth χαμηλής ενέργειας που ελέγχεται μέσω smartphone.

Όταν η συσκευή ανιχνεύει υψηλό σάκχαρο στο αίμα, το κύκλωμα ελέγχου ενεργοποιείται για να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό ωθεί ηλεκτρόδια εντός της μικροαντλίας στην πρόκληση ηλεκτρόλυσης του νερού και την παραγωγή αερίου, που προκαλεί πίεση σε μια μεμβράνη από λάτεξ για την παροχή ινσουλίνης στο σώμα. «Καθώς το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα επιστρέφει σταδιακά στο αρχικό επίπεδο, το σύστημα αναστέλλει αυτόματα την χορήγηση φαρμάκων. Έτσι, δημιουργείται ένας έξυπνος διαγνωστικός/θεραπευτικός βρόχος χωρίς χειροκίνητη παρέμβαση», αναφέρει η δημοσίευση.

Μια εφαρμογή για smartphone μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση των επιπέδων γλυκόζης και την εκτέλεση εξατομικευμένων θεραπευτικών παρεμβάσεων.
Κατά τις δοκιμές, η συσκευή λειτούργησε σταθερά σε τυπικές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Σύμφωνα με την ομάδα, τα κυκλώματα μικροαντλίας και ελέγχου επιτρέπουν εκτεταμένη χρήση που υπερβαίνει τις 20 ημέρες, ενώ το επίθεμα μικροβελόνας υδρογέλης έχει σχεδιαστεί ώστε να αντικαθίσταται αρθρωτά πιο συχνά. Συγκριτικά, οι κορυφαίοι αισθητήρες γλυκόζης στην αγορά, όπως ο Dexcom, μπορούν να λειτουργήσουν για 10 έως 15 ημέρες, ενώ οι κορυφαίες αντλίες patch όπως η Omnipod απαιτούν αλλαγή κάθε τρεις ημέρες.

Η ομάδα δοκίμασε τη νέα της συσκευή σε ποντίκια και διαπίστωσε ότι οι διατρήσεις από το έμπλαστρο μικροβελόνας εξαφανίζονταν μέσα σε 15 λεπτά και δήλωσε ότι η θεραπευτική αποτελεσματικότητα της μικροαντλίας ήταν εφάμιλλη με αυτή των παραδοσιακών χειροκίνητων ενέσεων ινσουλίνης. Για τη μετάβαση από ποντίκια σε ανθρώπους, η ομάδα ανέφερε ότι οι απαιτήσεις δοσολογίας πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά – η διατήρηση μιας εξαιρετικά συμπαγούς συσκευής θα απαιτούσε σκευάσματα ινσουλίνης υψηλότερης συγκέντρωσης. «Αυτό το εξαιρετικά συμπαγές και ασύρματο μοντέλο υπερβαίνει τους περιορισμούς που επιβάλλουν οι διαστάσεις των παραδοσιακών συσκευών, παρέχοντας ένα βιώσιμο, φιλικό προς τον ασθενή πλανο για το μέλλον της εξατομικευμένης φροντίδας του διαβήτη», ανέφεραν οι ερευνητές.

Πηγή: South China Morning Post