پچ انسولین هوشمند، درمان آتی دیابت

4فوریه 2020 - مهندسان زیستی UCLA و همکارانشان در دانشکده پزشکی UNC وMIT ، یک پچ هوشمند تحویل دهنده ی انسولین تولید کرده اند که می تواند در آینده سطح قند خون افراد مبتلا به دیابت را کنترل و مدیریت کرده و مقدار انسولین مورد نیاز بیمار را به موقع به او تحویل دهد. این پچ که بر روی پوست بازوی بیمار متصل می شود، در حدود یک سکه ی 25 سنتی(کوارتر) است. ساخت این پچ آسان است و برای یکبار استفاده در روز در نظر گرفته شده است.

نتایج این مطالعه، که در مجله ی Nature Biomedical Engineering به چاپ رسیده است، حاصل تحقیقات بر روی موش ها و خوک ها است. این تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر Zhen Gu، استاد مهندسی مهندسی زیستی دانشکده مهندسیUCLA Samueli ، متقاضی تاییدیه ی FDA برای آزمایشات بالینی این پچ بر روی انسان هستند. دکتر Gu و همکارانش آزمایشات موفقیت آمیز اولیه ی پچ انسولین هوشمند را بر روی موش ها در سال 2015 در کارولینای شمالی انجام دادند.

دکتر Gu، استاد پیشین دپارتمان مشترک مهندسی زیست پزشکی UNC / NCSU گفت: هدف اصلی ما ارتقاء سلامت و کیفیت زندگی مبتلایان به دیابت است. این پچ هوشمند، فرد را از بررسی مداوم قند خون و سپس تزریق انسولین در صورت لزوم بی نیاز می کند. در حقیقت این پچ، عملکرد تنظیمی لوزالمعده را تقلید می کند اما به روشی که استفاده از آن آسان باشد.

این پچ حاوی دوز انسولین از پیش بارگذاری شده در میکرونیدل های بسیار ریزی است که کمتر از یک میلی متر طول دارند. با رسیدن سطح قند خون به آستانه ی معینی، این میکرونیدلها انسولین را سریعاً به بدن بیمار تحویل می دهند. وقتی مجددا قند خون به حالت عادی برگردد، تحویل انسولین پچ نیز کاهش می یابد. محققان می گویند: مزیت پچ هوشمند این است که می تواند به جلوگیری از مصرف بیش از حد انسولین کمک کرده و از بروز هیپوگلیسمی، تشنج، اغما یا حتی مرگ جلوگیری کند.

دکتر John Buse،مدیر مرکز دیابتUNC و موسسه ی علوم کاربردی سازی و بالینی کارولینای شمالی (NC TraCS) گفت: همیشه آرزوی دستیابی به ابزاری برای تحویل هوشمندانه و راحت انسولین را در سر داشتم، اگر در آزمایشات انسانی بی خطر بودن و اثربخشی پچ هوشمند انسولین تایید شود، تجربه بیماران در مراقبت از دیابت متحول خواهد شد.

انسولین هورمونی است که به طور طبیعی در لوزالمعده تولید می شود و به بدن کمک می کند تا مقدار قند خون را تنظیم کند. انسولین یک کلید مولکولی برای انتقال گلوکز از جریان خون به سلولها، بمنظور تولید انرژی و ذخیره سازی است. دیابت نوع 1 زمانی اتفاق می افتد که بدن فرد به طور طبیعی نتواند انسولین تولید کند. دیابت نوع 2 زمانی اتفاق می افتد که بدن از انسولین تولید شده به طور مؤثر استفاده نکند.

درمان این بیماری در طی دهه ها در اکثر نقاط جهان تغییری نکرده است. بیماران مبتلا به دیابت با استفاده از دستگاهی که میزان گلوکز را اندازه گیری می کند، از میزان قند خون خود مطلع می شوند. آنها سپس مقدار انسولین مورد نیاز خود را محاسبه و تزریق می كنند. انسولین را می توان با سوزن و سرنگ یا دستگاهی مانند قلم انسولین تزریق کرد یا توسط پمپ انسولین به بدن تحویل داد. پمپ انسولین یک وسیله ی قابل حمل به اندازه ی یک تلفن همراه است که از طریق لوله با سوزنی در انتها به بدن وصل می شود. یک پچ انسولین هوشمند بطور خودکار نیاز به انسولین را احساس می کند و آن را به بدن فرد تحویل می دهد.میکرونیدل های مورد استفاده در پچ از پلیمری ساخته شده اند که  می تواند میزان قند موجود در خون را سنجش کن، این میکرونیدلها با انسولین محصور شده اند. پس از چسباندن پچ بر روی پوست، میکرونیدل ها در زیر پوست نفوذ می کنند و می توانند میزان قند خون را حس کنند. اگر سطح گلوکز بالا برود، پلیمر برای آزاد سازی انسولین تحریک می شود. هر میکرونیدل کوچکتر از یک سوزن معمولی است که برای گرفتن خون استفاده می شود و چندان عمیق وارد پوست نمی شود، بنابراین اتصال پچ بر روی پوست دردناک تر از یک بار خونگیری از نوک انگشت برای گلوکومتر خانگی نیست. هر میکرونیدل تقریباً نیم میلی متر در زیر پوست نفوذ می کند، که برای انتقال انسولین به بدن کافی است.

در آزمایشات بر روی خوکها، یک پچ انسولین که تنها به اندازه یک سکه ی 25 سنتی است با موفقیت توانست مقدار قند خون خوکهای مبتلا به دیابت نوع 1 را برای 20 ساعت کنترل کند. وزن خوک ها به طور متوسط ​​حدود 55 پوند بود.

پرفسور Robert Langer، یکی از نویسندگان این مقاله و استاد انستیتوی David H. Koch ، درMIT گفت: من خوشحالم كه تیم ما توانسته است این پچ هوشمند انسولین را یک قدم دیگر به واقعیت نزدیک تر كند، و ما مشتاقانه امیدواریم كه روزی شاهد استفاده از این پچ توسط افراد مبتلا به دیابت باشیم.

این فناوری در برنامه فناوری نوظهور سازمان غذا و داروی ایالات متحده، که در طی فرایند نظارتی به شرکت ها کمک می کند؛ پذیرفته شده است. محققان متقاضی تأیید FDA برای کارآزمایی این پچ بصورت بالینی بر روی انسان هستند، آنها پیش بینی می کنند که این آزمایشات در طی چند سال آغاز شود. این تیم پیش بینی کرده بودند که میکرونیدلهای هوشمند می توانند با داروهای مختلفی برای مدیریت سایر بیماریها سازگار شوند.

منبع:

Nature Biomedical Engineering, 2020; DOI: 10.1038/s41551-019-0508-y

www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200204163702.htm