Ein intelligentes Insulinpflaster kann schmerzhafte Injektionen ersetzen und so die Lebensqualität von Patienten mit Diabetes verbessern. Schmerzhafte Insulininjektionen gehören der Vergangenheit an, dank Forschern der University of North Carolina und des North Carolina State, die ein „intelligentes Insulinpflaster“ entwickelt haben.
— ein Gerät, das einen Anstieg des Blutzuckerspiegels erkennen und dann die erforderlichen Insulindosen freisetzen kann.
Das Pflaster selbst sieht aus wie ein dünnes Quadrat, das mit Nadeln bedeckt ist, deren Größe jeweils die Größe einer Wimper nicht überschreitet. Diese „Mikronadeln“ enthalten mikroskopisch kleine Kapseln zur Speicherung von Insulin und Enzymen. Der Inhalt der Kapseln wird in den Blutkreislauf abgegeben, wenn der Glukosespiegel zu hoch wird.
Anstatt ein weiteres völlig künstliches System zu erfinden, beschlossen Gu und seine Kollegen, die natürlichen Insulingeneratoren des Körpers, sogenannte Betazellen, nachzubilden. Diese vielseitigen Zellen fungieren als Fabriken und Lagerhäuser, die Insulin produzieren und in winzigen Bläschen, sogenannten „Vesikeln“, speichern. Sie fungieren auch als Signalzentren: Sie überwachen den Blutzuckerspiegel und signalisieren die Freisetzung von Insulin in den Blutkreislauf.
Um die gleichen Funktionen zu erfüllen, schufen Wissenschaftler künstliche Blasen auf der Basis von zwei natürlichen Materialien: Hyaluronsäure und 2-Nitroimidazol. Das Ergebnis war eine blasenartige Struktur, deren jedes Element 100-mal kleiner ist als die Dicke eines menschlichen Haares. In jede der Blasen platzierten die Wissenschaftler Insulin und Enzyme, die speziell für die Glukoseüberwachung entwickelt wurden.
Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Ergebnisse der Studie zeigen, dass das Pflaster den Glukosespiegel bei Mäusen mit Typ-1-Diabetes innerhalb von neun Stunden stabilisieren kann. Bevor das Pflaster den Patienten angeboten wird, müssen jedoch noch mehrere klinische Studien durchgeführt werden.
„Wir wollen den Smart Patch noch smarter machen. „Das gesamte System kann personalisiert werden, um das Gewicht und die Insulinsensitivität eines Diabetikers zu berücksichtigen“, sagte Mitinhaberin Jen Gu, Ph.D., Professorin am UNC/NC Joint State Department of Biomedical Engineering.
Diabetes betrifft weltweit mehr als 387 Millionen Menschen und es wird erwartet, dass die Zahl bis 2035 auf 592 Millionen ansteigt. Patienten mit Typ-1-Diabetes und Typ-2-Diabetes (mit Komplikationen) versuchen, ihren Zuckerspiegel mit Blutzuckermessgeräten und häufigen Insulininjektionen unter Kontrolle zu halten, was sowohl schwierig als auch schmerzhaft ist. Auch John Busse, MD, PhD, Co-Autor des PNAS-Artikels und Direktor des UNC Diabetes Care Center, warnt vor den Gefahren einer Fehlberechnung der Insulindosen.
Die Injektion einer falsch berechneten Insulindosis kann zu erheblichen Komplikationen wie Blindheit, Gliedmaßenamputation oder noch schlimmer, einem diabetischen Koma führen.
Die Forscher versuchten, die möglichen Auswirkungen des „menschlichen Faktors“ zu eliminieren, indem sie „geschlossene Kreislaufsysteme“ schufen, die Geräte, die den Blutzuckerspiegel überwachen und Insulin verschreiben, direkt miteinander verbinden. Bei diesen Ansätzen handelt es sich jedoch um mechanische Sensoren und Pumpen mit Kathetern und einer Nadel, die alle paar Tage unter die Haut gelegt und ausgetauscht werden muss.
„Wir haben ein Pflaster entwickelt, das schnell wirkt, einfach zu verwenden ist und aus ungiftigen, biokompatiblen Materialien besteht“, kommentierte Jen Gu, Professorin am UNC/NC Joint State Department of Biomedical Engineering.
