UCLA-bio-ingenieurs en collega's van de UNC School of Medicine en MIT hebben een slimme insulinetoedieningspleister ontwikkeld die op een dag de glucosespiegels bij mensen met diabetes zou kunnen controleren en beheren en de noodzakelijke insulinedosering zou kunnen leveren. De zelfklevende pleister, ongeveer de grootte van een kwart, is eenvoudig te vervaardigen en bedoeld voor eenmalig gebruik.

De studie, gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie , beschrijft onderzoek bij muizen en varkens. Het onderzoeksteam, geleid door Zhen Gu, doctoraat, hoogleraar bio-engineering aan de UCLA Samueli School of Engineering, aanvraagt ​​FDA-goedkeuring van klinische proeven bij mensen. Gu en collega's voerden de eerste succesvolle tests uit van de slimme insulinepleister bij muizen in 2015 in North Carolina.

"Ons belangrijkste doel is het verbeteren van de gezondheid en het verbeteren van de kwaliteit van leven van mensen met diabetes, " zei Gu, een voormalig professor in de UNC/NCSU Joint Department of Biomedical Engineering. "Deze slimme pleister neemt de noodzaak weg om constant je bloedsuikerspiegel te controleren en vervolgens insuline te injecteren als en wanneer dat nodig is. Het bootst de regulerende functie van de alvleesklier na, maar op een manier die gemakkelijk te gebruiken is."

De zelfklevende pleister controleert de bloedsuikerspiegel, of glucose. Het heeft doses insuline die vooraf zijn geladen in zeer kleine micronaaldjes, met een lengte van minder dan één millimeter die medicijnen snel afleveren wanneer de bloedsuikerspiegel een bepaalde drempel bereikt. Wanneer de bloedsuikerspiegel weer normaal wordt, de insulinetoediening van de pleister vertraagt ​​ook. De onderzoekers zeiden dat het voordeel is dat het een overdosering van insuline kan helpen voorkomen, wat kan leiden tot hypoglykemie, toevallen, coma of zelfs de dood.

"Het is altijd een droom geweest om op een slimme en gemakkelijke manier insuline toe te dienen, " zei co-auteur John Buse, MD, doctoraat, directeur van het UNC Diabetes Center en het North Carolina Translational and Clinical Sciences (NC TraCS) Institute aan de University of North Carolina aan de Chapel Hill School of Medicine. "Deze slimme insulinepleister, indien bewezen veilig en effectief in proeven bij mensen, zou een revolutie teweegbrengen in de patiëntenervaring van diabeteszorg."

Insuline is een hormoon dat van nature in de alvleesklier wordt geproduceerd en het lichaam helpt bij het reguleren van glucose, die afkomstig is van voedselconsumptie en het lichaam van energie voorziet. Insuline is de moleculaire sleutel die helpt om glucose van de bloedbaan naar de cellen te verplaatsen voor energie en opslag. Type 1-diabetes treedt op wanneer het lichaam van een persoon van nature geen insuline aanmaakt. Type 2-diabetes treedt op wanneer het lichaam de geproduceerde insuline niet efficiënt gebruikt. In elk geval, een regelmatige dosis insuline wordt voorgeschreven om de ziekte te behandelen, die wereldwijd meer dan 400 miljoen mensen treft.

De behandeling van de ziekte is in het grootste deel van de wereld de afgelopen decennia niet veel veranderd. Patiënten met diabetes nemen hun bloed af met een apparaat dat de glucosespiegels meet. Vervolgens dienen ze zelf een noodzakelijke dosis insuline toe. De insuline kan worden geïnjecteerd met een naald en spuit, een penachtig apparaat, of toegediend door een insulinepomp, dat is een draagbaar instrument ter grootte van een mobiele telefoon dat via een buis met een naald aan het uiteinde aan het lichaam is bevestigd. Een slimme insulinepleister zou de behoefte aan insuline detecteren en deze toedienen.

De micronaalden die in de pleister worden gebruikt, zijn gemaakt met een glucosegevoelig polymeer dat is ingekapseld met insuline. Eenmaal aangebracht op de huid, de micronaalden dringen onder de huid door en kunnen de bloedsuikerspiegel voelen. Als de glucosespiegel stijgt, het polymeer wordt getriggerd om de insuline af te geven. Elke micronaald is kleiner dan een gewone naald die wordt gebruikt om bloed af te nemen en reikt niet zo diep, dus de pleister is minder pijnlijk dan een speldenprik. Elke micronaald dringt ongeveer een halve millimeter onder de huid door, wat voldoende is om insuline in het lichaam af te geven.

In de experimenten, een pleister ter grootte van een kwart reguleerde met succes de glucosespiegels bij varkens met type I diabetes gedurende ongeveer 20 uur. De varkens wogen gemiddeld ongeveer 55 pond.

"Ik ben blij dat het team deze slimme insulinepleister nog een stap dichter bij de realiteit heeft kunnen brengen, en we kijken er naar uit om het hopelijk vooruit te zien gaan om op een dag mensen met diabetes te helpen, " zei Robert Langer, scD, de David H. Koch Institute Professor aan het MIT en een van de co-auteurs van de paper.

De technologie is geaccepteerd in het Emerging Technology Program van de Amerikaanse Food and Drug Administration, die bedrijven bijstaat tijdens het regelgevingsproces. De onderzoekers vragen FDA-goedkeuring aan voor klinische proeven bij mensen, waarvan ze verwachten dat ze binnen enkele jaren van start kunnen gaan. Het team stelde zich voor dat de slimme micronaaldpleister kan worden aangepast met verschillende medicijnen om ook andere medische aandoeningen te behandelen.