Pentru pacienţii cu diabet zaharat de tip 1, hipoglicemia - scăderea nivelului de zahăr din sânge - reprezintă o ameninţare constantă. Când nivelul de glucoză devine extrem de scăzut, apare o situaţie care poate pune viaţa în pericol, iar tratamentul standard este injectarea hormonului numit glucagon. Ca soluţie de urgenţă, pentru cazurile în care pacienţii nu îşi dau seama că nivelul glicemiei scade periculos, inginerii de la MIT au conceput un rezervor implantabil care poate fi plasat sub piele şi declanşat pentru a elibera glucagon atunci când glicemia scade prea mult.
Această abordare ar putea fi de ajutor şi în cazurile în care hipoglicemia apare în timpul somnului sau în cazul copiilor diabetici care nu îşi pot administra singuri injecţiile.
Noul dispozitiv a fost prezentat într-un articol publicat săptămâna trecută în Nature Biomedical Engineering.
„Este un dispozitiv mic, pentru situaţii de urgenţă, care poate fi plasat sub piele şi care este gata să acţioneze dacă glicemia pacientului scade prea mult. Scopul nostru a fost să creăm un dispozitiv care să fie mereu pregătit să protejeze pacienţii de hipoglicemie. Credem că acest lucru poate reduce şi teama de hipoglicemie pe care o au mulţi pacienţi şi părinţi”, a spus Daniel Anderson, profesor la Departamentul de Inginerie Chimică al MIT, membru al Institutului Koch pentru Cercetare Integrată în Cancer şi al Institutului pentru Inginerie Medicală şi Ştiinţă (IMES), şi autor principal al studiului.
Cercetătorii au arătat că acest dispozitiv poate fi folosit şi pentru administrarea dozelor de urgenţă de epinefrină, un medicament utilizat în tratamentul infarctului miocardic şi în prevenirea reacţiilor alergice severe, inclusiv şocul anafilactic.
Majoritatea pacienţilor cu diabet zaharat de tip 1 folosesc injecţii zilnice cu insulină pentru a ajuta organismul să absoarbă zahărul şi pentru a preveni creşterea excesivă a glicemiei. Totuşi, când glicemia scade prea mult, apare hipoglicemia, care poate duce la confuzie, convulsii şi poate fi fatală dacă nu este tratată.
Pentru a combate hipoglicemia, unii pacienţi poartă seringi preîncărcate cu glucagon, un hormon care stimulează ficatul să elibereze glucoză în sânge. Însă nu este întotdeauna uşor, mai ales pentru copii, să îşi dea seama când devin hipoglicemici.
„Unii pacienţi pot simţi când le scade glicemia şi mănâncă ceva sau îşi administrează glucagon. Dar unii nu îşi dau seama şi pot aluneca în confuzie sau comă. Este o problemă şi în timpul somnului, deoarece depind de alarmele senzorilor de glucoză care să-i trezească dacă glicemia scade periculos”, a explicat prof. Anderson.
Pentru a uşura contracararea hipoglicemiei, echipa de la MIT a dorit să creeze un dispozitiv de urgenţă care poate fi activat fie de pacient, fie automat de un senzor.
Dispozitivul, de dimensiunea unei monede de 25 de cenţi, conţine un mic rezervor de medicament realizat dintr-un polimer imprimat 3D. Acesta este sigilat cu un material special numit aliaj cu memorie de formă, care poate fi programat să-şi schimbe forma atunci când este încălzit. În acest caz, cercetătorii au folosit un aliaj de nichel-titan care este programat să se curbeze în formă de U când este încălzit la 40°C.
La fel ca multe alte medicamente pe bază de proteine sau peptide, glucagonul se degradează rapid, aşa că forma lichidă nu poate fi păstrată mult timp în corp. În schimb, echipa MIT a creat o variantă a medicamentului sub formă de pudră, care rămâne stabilă mult mai mult timp şi este păstrată în rezervor până la eliberare.
Fiecare dispozitiv poate conţine una sau patru doze de glucagon şi include o antenă calibrată pentru a răspunde la o frecvenţă radio specifică. Acest lucru permite activarea de la distanţă, printr-un curent electric mic care încălzeşte aliajul cu memorie de formă.
Când temperatura ajunge la pragul de 40°C, plăcuţa se îndoaie în formă de U, eliberând conţinutul rezervorului.
Deoarece dispozitivul poate primi semnale wireless, el ar putea fi proiectat astfel încât eliberarea medicamentului să fie declanşată automat de un senzor de glucoză când glicemia scade sub un anumit nivel.
După ce au implantat dispozitivul la şoareci diabetici, cercetătorii l-au folosit pentru a declanşa eliberarea de glucagon atunci când nivelul glicemiei animalelor scădea. În mai puţin de 10 minute de la activare, glicemia a început să se stabilizeze şi a rămas în intervalul normal, prevenind hipoglicemia.
Cercetătorii au testat dispozitivul şi cu o versiune pudră de epinefrină. Au constatat că, în decurs de 10 minute de la eliberare, nivelul epinefrinei în sânge a crescut şi ritmul cardiac s-a accelerat.
În acest studiu, dispozitivele au fost menţinute implantate timp de până la patru săptămâni, dar cercetătorii intenţionează să verifice dacă pot extinde această durată la cel puţin un an.
De obicei, când un dispozitiv medical este implantat în corp, se formează ţesut cicatricial în jurul lui, ceea ce poate afecta funcţionarea. Totuşi, în acest studiu, cercetătorii au demonstrat că, chiar şi după formarea ţesutului fibrotic, eliberarea medicamentului s-a realizat cu succes.
Cercetătorii şi-au propus să realizeze teste suplimentare pe animale şi speră să înceapă studiile clinice, cu pacienţi, în următorii trei ani.
