Биомедицинские инженеры из Имперского
колледжа в Лондоне под руководством Пантелиса Георгиу решили разработать
«умный» инсулиновый насос для больных сахарным диабетом
«Мы спросили себя: как сделать так, чтобы поджелудочная железа
продолжала контролировать уровень глюкозы в крови?» - рассказал Георгиу.
Как
известно, поджелудочная железа опирается прежде всего на две популяции
клеток: бета-клетки, вырабатывающие инсулин в том случае, если уровень
глюкозы в крови высок, и альфа-клетки, которые освобождают гормон
глюкагон при низком уровне глюкозы.
«Мы смоделировали их в виде
микрочипа», - сказал ученый. Прибор имитирует уникальные электрические
характеристики альфа- и бета-клеток. Подобный биомиметический подход в
корне противоречит доминирующему сегодня методу - доставке одного только
инсулина с помощью относительно простой системы, сообщает
compulenta.ru.
В небольшом клиническом испытании нового прибора, которое стартует в начале нового года, примут участие десять пациентов.
Как
известно, у людей с сахарным диабетом первого типа иммунная система
атакует и убивает инсулин-секретирующие бета-клетки, что приводит к
увеличению в крови глюкозы. Со временем глюкагон-выделяющие альфа-клетки
тоже отказываются работать. Таким образом, у больных время от времени
резко снижается содержание сахара в крови, что должны были предотвращать
альфа-клетки. Этот момент серьезно влияет на качество жизни пациентов и
в долгосрочной перспективе приводит к повреждению сердца, почек и глаз.
Для минимизации подобных осложнений устройство Имперского колледжа
моделирует электрофизиологию обоих типов клеток.
Пожалуй, это первая попытка с большой точностью сымитировать работу поджелудочной железы.
Устройство
состоит из электрохимического подкожного датчика глюкозы, микрочипа и
двух насосов, по одному на каждый гормон. Каждые пять минут датчик
определяет уровень глюкозы. Если он высок, кремниевые бета-клетки
генерируют сигнал, который приводит в действие двигатель, толкающий
шприц с инсулином до тех пор, пока датчик не будет удовлетворен, и
бета-клетки не умолкнут. Точно так же происходит инъекция глюкагона.
Надо
было учесть, что две клеточные популяции ведут себя совершенно
по-разному. Альфа-клетка реагирует на резкие перепады напряжения. Когда
концентрация глюкозы падает ниже определенного порога, электрический
потенциал на мембране клетки быстро поднимается и падает, выпуская
дискретное количество глюкагона. Печень обнаруживает глюкагон и в ответ
отпирает свой склад глюкозы. Чем сильнее падает уровень глюкозы, тем
быстрее перепады и тем больше выделяется глюкагона.
