(Phys.org) —In een veelbelovende ontwikkeling voor de behandeling van diabetes, onderzoekers hebben een netwerk van deeltjes op nanoschaal ontwikkeld die in het lichaam kunnen worden geïnjecteerd en insuline afgeven wanneer de bloedsuikerspiegel stijgt, het handhaven van normale bloedsuikerspiegels gedurende meer dan een week in laboratoriumtests op dieren. Het werk is gedaan door onderzoekers van de North Carolina State University, de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, het Massachusetts Institute of Technology en het kinderziekenhuis Boston.

"We hebben een 'slim' systeem gecreëerd dat in het lichaam wordt geïnjecteerd en reageert op veranderingen in de bloedsuikerspiegel door insuline af te geven, effectieve controle van de bloedsuikerspiegel, " zegt Dr. Zhen Gu, hoofdauteur van een paper waarin het werk wordt beschreven en een assistent-professor in het gezamenlijke biomedische engineeringprogramma bij NC State en UNC Chapel Hill. "We hebben de technologie getest bij muizen, en één injectie was in staat om de bloedsuikerspiegel tot 10 dagen binnen het normale bereik te houden."

Als een patiënt diabetes type 1 heeft, zijn of haar lichaam niet voldoende insuline aanmaakt, een hormoon dat glucose – of bloedsuiker – vanuit de bloedbaan naar de lichaamscellen transporteert. Dit kan tal van gezondheidseffecten veroorzaken. Momenteel, diabetespatiënten moeten regelmatig bloedmonsters nemen om hun bloedsuikerspiegel te controleren en indien nodig insuline injecteren om ervoor te zorgen dat hun bloedsuikerspiegel binnen het "normale" bereik blijft. Echter, deze injecties kunnen pijnlijk zijn, en het kan moeilijk zijn om het juiste dosisniveau van insuline te bepalen. Het toedienen van te veel of te weinig insuline brengt zijn eigen gezondheidsrisico's met zich mee.

De nieuwe, injecteerbaar nano-netwerk bestaat uit een mengsel van nanodeeltjes met een vaste kern van insuline, gemodificeerde dextran- en glucose-oxidase-enzymen. Wanneer de enzymen worden blootgesteld aan hoge glucosespiegels, zetten ze glucose effectief om in gluconzuur, die het gemodificeerde dextran afbreekt en de insuline afgeeft. De insuline brengt vervolgens de glucosespiegels onder controle. Het gluconzuur en dextran zijn volledig biocompatibel en lossen op in het lichaam.

Elk van deze nanodeeltjeskernen krijgt een positief geladen of negatief geladen biocompatibele coating. De positief geladen coatings zijn gemaakt van chitosan (een materiaal dat normaal wordt aangetroffen in garnalenschelpen), terwijl de negatief geladen coatings zijn gemaakt van alginaat (een materiaal dat normaal in zeewier wordt aangetroffen).

Wanneer de oplossing van gecoate nanodeeltjes met elkaar wordt gemengd, de positief en negatief geladen coatings worden tot elkaar aangetrokken om een ​​"nano-netwerk" te vormen. Eenmaal geïnjecteerd in de onderhuidse laag van de huid, het nanonetwerk houdt de nanodeeltjes bij elkaar en voorkomt dat ze zich door het lichaam verspreiden. Zowel het nanonetwerk als de coatings zijn poreus, waardoor bloed - en bloedsuiker - de nanodeeltjeskernen kunnen bereiken.

"Deze technologie creëert effectief een 'closed-loop'-systeem dat de activiteit van de pancreas bij een gezonde patiënt nabootst, het vrijgeven van insuline als reactie op veranderingen in de glucosespiegel, " zegt Gu. "Dit heeft het potentieel om de gezondheid en kwaliteit van leven van diabetespatiënten te verbeteren."

Gu's onderzoeksteam is momenteel in gesprek om de technologie te verplaatsen naar klinische proeven voor gebruik bij mensen.