Nowy sposób leczenia cukrzycy bez leków. Naukowcy opracowali implant

Elektroniczny implant opracowany przez naukowców z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH Zurich) może w przyszłości znaleźć zastosowanie w leczeniu cukrzycy typu 2. Urządzenie nie dostarcza organizmowi insuliny ani innych substancji leczniczych. Zamiast tego bezpośrednio usuwa nadmiar glukozy z krwi, wykorzystując specjalny katalizator zasilany energią elektryczną. Za opracowanie technologii odpowiada zespół kierowany przez prof. Martina Fusseneggera.

Najważniejszą częścią implantu jest katalizator wykonany z filcu grafitowego pokrytego nanocząstkami złota i platyny. Jego zadaniem jest przekształcanie glukozy w glukonian, który następnie może zostać wydalony z organizmu wraz z moczem. Dzięki temu część cukru nie jest wykorzystywana w procesach metabolicznych ani magazynowana w tkankach, co może również ograniczać odkładanie się tkanki tłuszczowej.

Istotną zaletą nowego rozwiązania jest możliwość automatycznego kontrolowania jego pracy.

Implant współpracuje z czujnikiem glukozy podobnym do tych, które osoby z cukrzycą noszą na ramieniu. Sensor nieustannie monitoruje stężenie glukozy i przesyła informacje przez Bluetooth do smartfona lub smartwatcha. Jeśli po posiłku poziom cukru nadmiernie wzrośnie, system uruchamia katalizator, który zaczyna przekształcać glukozę. Po osiągnięciu odpowiedniego stężenia urządzenie automatycznie się wyłącza. Takie rozwiązanie ma chronić przed hipoglikemią, czyli niebezpiecznym spadkiem poziomu cukru we krwi.

Cały system jest zasilany bezprzewodowo, a jego elektroniczny moduł sterujący znajduje się w obudowie wykonanej metodą druku 3D.

Skuteczność urządzenia naukowcy sprawdzili najpierw w warunkach laboratoryjnych. Wykorzystali pięć litrów roztworu zawierającego glukozę, czyli objętość zbliżoną do ilości krwi w organizmie dorosłego człowieka. Eksperyment wykazał, że katalizator był w stanie przekształcać glukozę również w takiej objętości płynu.

Następnie system przetestowano na myszach z cukrzycą. Badacze zaobserwowali, że urządzenie pozwalało precyzyjnie regulować poziom cukru we krwi, a zwierzęta dodatkowo traciły na wadze. Implant był dobrze tolerowany i działał niezawodnie przez cały sześciotygodniowy okres obserwacji.

– System działa przy bardzo niskim napięciu, a nasze eksperymenty nie wykazały żadnych oznak uszkodzenia tkanek spowodowanego działaniem prądu elektrycznego ani temperatury – wyjaśnia prof. Martin Fussenegger. Naukowcy zaznaczają jednak, że dotychczas nie przeprowadzono badań z udziałem ludzi.

Zdaniem prof. Fusseneggera opracowana technologia może oznaczać istotną zmianę w podejściu do leczenia cukrzycy. Obecnie stosowane terapie pomagają organizmowi regulować stężenie glukozy, natomiast nowy system pozwala bezpośrednio zmniejszać jej ilość we krwi.

– Przez dziesięciolecia leczyliśmy cukrzycę, przekazując organizmowi sygnały, jak ma gospodarować glukozą. Teraz pokazujemy, że możemy bezpośrednio kontrolować poziom glukozy, wykorzystując elektronikę zamiast leków – mówi naukowiec.

– Co więcej, katalizator aktywuje się tylko wtedy, gdy poziom glukozy jest zbyt wysoki – dodaje.

Badacze zamierzają teraz rozwijać technologię w kierunku urządzenia medycznego. Prace może ułatwić fakt, że system nie wymaga wykorzystania żywych komórek, a wiele niezbędnych elementów elektronicznych jest już dostępnych na rynku.

Źródło: ETH Zurich, "Science"