Наногель для лечения сахарного диабета первого типа

Видео: лечить диабет нужно и просто 1 типа

Новая система доставки инсулина в виде инъекционного геля с наночастицами может однажды стать основным средством для лечения инсулинозависимого сахарного диабета, позволив пациентам отказаться от инъекций инсулина, и даже от постоянного мониторинга.

Разработанные Массачусетским технологическим институтом наночастицы, оказавшись в организме, могут реагировать на концентрацию глюкозы и автоматически секретировать необходимое количество инсулина, чтобы поддержать физиологический уровень глюкозы.

Дэниел Андерсон, доцент, эксперт в области химического инжиниринга, возглавляет лабораторию, в которой был создан уникальный наногель. В своем заявлении для прессы Андерсон сказал: «Инсулин отлично работает, но проблемой в клинической практике является расчет правильной дозы этого гормона. С новой системой модифицированного высвобождения количество секретируемого инсулина будет соответствовать реальным потребностям организма больного».

Андерсон, который также является членом Института интегративных исследований рака имени Коха и Института медицинских наук и инжиниринга, опубликовал результаты работы над наногелем в онлайн-издании ACS Nano.

Ученые надеются, что их система или нечто на ее основе в один прекрасный день сможет значительно улучшить качество жизни людей, страдающих тяжелым нарушением обмена глюкозы. В будущем диабетикам не придется ежедневно прокалывать пальцы для измерения уровня глюкозы и делать себе инъекции, чтобы понизить сахар.

Попытки создания искусственной поджелудочной железы

Интереснее всего то, что разработанный американцами наногель может по сути выполнять функцию островковых клеток поджелудочной железы, которые поддерживают уровень глюкозы в норме. У диабетиков эти клетки могут быть разрушены, чем и объясняется болезнь.

Уже не первый раз западные ученые пытаются создать искусственную поджелудочную железу, то есть систему, которая будет сама реагировать на изменения в уровне глюкозы и корректировать их. Термин «поджелудочная железа» здесь, разумеется, условный, поскольку речь пока идет только об эндокринной функции.



Некоторые уже разработанные системы используют инфузионный насос. К примеру, в начале этого года исследователи из Монреаля сообщали об успехе работ над созданием искусственной поджелудочной железы, продуцирующей два гормона и управляемой при помощи сложного алгоритма расчета доз.

Другой подход заключается в использовании гидрогелей, позволяющих реагировать на уровень глюкозы. Но Андерсон и его коллеги отмечают, что из-за медленного ответа и недостаточной механической силы эти устройства позволяют инсулину выделяться тогда, когда это вовсе не нужно.

С новым наногелем команда массачусетских ученых способна разработать надежную, простую и биосовместимую систему, которая будет быстро и точно реагировать на изменение уровня глюкозы.

Инъекционная наносеть реагирует на глюкозу и выделяет инсулин

Нанотехнологии все еще являются достаточно новым полем знаний, которое быстро расширяется и дает ученым уникальные возможности манипулировать атомарной и молекулярной структурой материалов, придавая им невиданные свойства.

Наногель, который был создан командой Массачусетского технологического института, представляет собой «инъекционную полимерную сеть, разрушающуюся под влиянием кислот», которая на вид и на ощупь напоминает зубную пасту. Она состоит из смеси частиц с разным зарядом, которые притягивают друг друга. Это сохраняет целостность массы и предотвращает растекание геля по телу.

Чтобы «научить» наногель реагировать на повышенную кислотность, Андерсон и его коллеги использовали декстран, модифицированный полисахарид. Каждая наночастица в геле удерживает сферы декстрана, нагруженные инсулином и энзимом, который превращает глюкозу в глюконовую кислоту.

Молекулы глюкозы могут беспрепятственно проникать и распределяться внутри наногеля. Таким образом, когда уровень глюкозы в крови высокий, гель легко реагирует на него и вызывает высвобождение энзима, конвертирующего глюкозу в глюконовую кислоту. Это уменьшает рН среды, и отделяются молекулы инсулина.

Тесты на мышах показали возможность длительного контроля глюкозы

Во-первых, ученые протестировали наногель в специальных тестовых трубках, изменяя концентрацию глюкозы и отмечая реакцию наногеля и высвобождение гормона.

Затем они перешли к исследованиям на лабораторных животных. На живых мышах было доказано, что инъекционный наногель поддерживает уровень глюкозы в течение 10 дней после введения. Исследователи пишут: «Единственная инъекция наногеля приводит к стабилизации уровня глюкозы в крови (ниже 200 мг/дл) на период до 10 суток».

Поскольку наногель состоит преимущественно из полисахаридов, он является биосовместимым и после использования постепенно разрушается организмом.

Сейчас ученые хотят модифицировать гель таким образом, чтобы он мог еще быстрее отвечать на изменения уровня глюкозы. В идеале ученые хотят добиться от наногеля такой же скорости реакции, как у природных островковых клеток поджелудочной.

Все еще предстоит провести немало исследований и доработок, после которых революционное средство допустят к клиническим испытаниям на людях. К примеру, нужно улучшить способ доставки геля, а также «настроить» его для использования в человеческом организме.