Injicerbart nano-netværk styrer blodsukkeret hos diabetikere i flere dage ad gangen

(Phys.org) — I en lovende udvikling for diabetesbehandling, forskere har udviklet et netværk af partikler i nanoskala, som kan sprøjtes ind i kroppen og frigive insulin, når blodsukkerniveauet stiger, opretholdelse af normale blodsukkerniveauer i mere end en uge i dyrebaserede laboratorietests. Arbejdet blev udført af forskere ved North Carolina State University, University of North Carolina ved Chapel Hill, Massachusetts Institute of Technology og Børnehospitalet Boston.

"Vi har skabt et 'smart' system, der sprøjtes ind i kroppen og reagerer på ændringer i blodsukkeret ved at frigive insulin, effektivt at kontrollere blodsukkerniveauet, " siger Dr. Zhen Gu, hovedforfatter på et papir, der beskriver arbejdet og en adjunkt i det fælles biomedicinske ingeniørprogram ved NC State og UNC Chapel Hill. "Vi har testet teknologien i mus, og én injektion var i stand til at holde blodsukkerniveauet i det normale område i op til 10 dage."

Når en patient har type 1-diabetes, hans eller hendes krop producerer ikke tilstrækkelig insulin, et hormon, der transporterer glukose – eller blodsukker – fra blodbanen ind i kroppens celler. Dette kan forårsage en lang række sundhedseffekter. I øjeblikket, diabetespatienter skal tage hyppige blodprøver for at overvåge deres blodsukkerniveauer og injicere insulin efter behov for at sikre, at deres blodsukkerniveauer er i det "normale" område. Imidlertid, disse injektioner kan være smertefulde, og det kan være svært at bestemme det nøjagtige dosisniveau af insulin. Indgivelse af for meget eller for lidt insulin udgør sine egne sundhedsrisici.

Den nye, injicerbart nano-netværk er sammensat af en blanding indeholdende nanopartikler med en solid kerne af insulin, modificerede dextran- og glucoseoxidaseenzymer. Når enzymerne udsættes for høje glucoseniveauer, omdanner de effektivt glucose til gluconsyre, som nedbryder det modificerede dextran og frigiver insulinet. Insulinet bringer derefter glukoseniveauerne under kontrol. Gluconsyre og dextran er fuldt biokompatible og opløses i kroppen.

Hver af disse nanopartikelkerner får enten en positivt ladet eller negativt ladet biokompatibel belægning. De positivt ladede belægninger er lavet af chitosan (et materiale, der normalt findes i rejeskaller), mens de negativt ladede belægninger er lavet af alginat (et materiale, der normalt findes i tang).

Når opløsningen af ​​coatede nanopartikler blandes sammen, de positivt og negativt ladede belægninger tiltrækkes af hinanden for at danne et "nano-netværk." Efter injektion i det subkutane lag af huden, nano-netværket holder nanopartiklerne sammen og forhindrer dem i at sprede sig i hele kroppen. Både nano-netværket og belægningerne er porøse, lader blod – og blodsukker – nå nanopartikelkernerne.

"Denne teknologi skaber effektivt et 'lukket sløjfe'-system, der efterligner bugspytkirtlens aktivitet hos en rask patient, frigivelse af insulin som reaktion på ændringer i glukoseniveauet, "Gu siger. "Dette har potentialet til at forbedre sundheden og livskvaliteten for diabetespatienter."

Gus forskerhold er i øjeblikket i diskussioner om at flytte teknologien ind i kliniske forsøg til brug på mennesker.