Forskere udvikler en ny metode til levering af glukagon

For børn med type 1-diabetes, risikoen for at opleve en alvorlig hypoglykæmisk episode er særlig almindelig – og for forældre, truslen om, at det sker midt om natten, er især skræmmende. Pludselige og kritiske fald i blodsukkeret kan forblive uopdaget natten over, når barnet sover, resulterer i koma og død - en hændelse kendt som "død i sengen syndrom."

"En forælder kan tjekke deres barns glukoseniveauer lige før de går i seng, og alt ser fint ud, så omkring kl. 02.00 er deres blodsukker farligt lavt - tæt på komatøst niveau, " sagde Matthew Webber, lektor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved University of Notre Dame.

Webber har lyttet til forældre til diabetiske børn, der beskriver frygten for sådan en episode - at vågne flere gange om natten for at tjekke glukoseniveauer og panikken i nødsituationer og hastende børn til hospitalet midt om natten.

I svære situationer, glukagoninjektioner kan stabilisere blodsukkerniveauet længe nok til, at forældre kan få deres barns lægehjælp. Men i en ny undersøgelse, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , Webber gentænker den traditionelle brug af glukagon som nødberedskab ved at administrere det som en forebyggende foranstaltning.

I forskningen, Webber og hans team illustrerer, hvordan de med succes udviklede hydrogeler, der forbliver intakte i nærvær af glukose, men langsomt destabiliseres, når niveauerne falder, frigivelse af glukagon i systemet, at hæve glukoseniveauet.

"På området for glukose-responsive materialer, fokus har typisk været på at styre insulintilførsel for at kontrollere stigninger i blodsukkeret, " sagde Webber. "Der er to elementer til blodsukkerkontrol. Du ønsker ikke, at dit blodsukker skal være for højt, og du vil ikke have, at det skal være for lavt. Vi har i det væsentlige konstrueret en kontrolcyklus ved hjælp af en hydrogel, der nedbrydes, når glucoseniveauet falder for at frigive glukagon efter behov."

Gelerne er vandbaserede med en tredimensionel struktur. Webber beskriver dem som at have en mesh-lignende arkitektur, der ligner en bunke spaghetti-nudler med glukagon "drysset" overalt. Ifølge undersøgelsen i dyremodeller opløstes gelerne, da glukoseniveauet faldt, til sidst nedbrydes for at frigive deres glukagonindhold.

Ideelt i fremtidige applikationer, geler ville blive administreret hver nat før sengetid, Webber forklarede. "Hvis en hypoglykæmisk episode opstod senere, tre eller fem timer senere, mens barnet sover, så ville teknologien være der klar til at implementere det terapeutiske, korrigere glukoseubalancen og forhindre en alvorlig episode."

Webber understregede, at forskningen er i ekstremt tidlige stadier, og forældre og personer, der lever med type 1-diabetes, bør ikke forvente at se et sådant terapeutisk middel tilgængeligt på kort sigt.

"En af de store udfordringer var at konstruere hydrogelen til at være stabil nok i nærvær af glukose og lydhør nok i fravær af den, " sagde han. En anden udfordring var at forhindre glukagon i at lække ud af hydrogelens mesh-lignende struktur. Mens holdet i sidste ende havde succes, Webber sagde, at han håber at forbedre stabilitet og lydhørhed med yderligere undersøgelser.