Умный пластырь для доставки инсулина

По современным оценкам, от диабета страдают более 425 млн. жителей планеты. Инсулиновая терапия жизненно необходима при диабете I типа и часто применяется при диабете II типа. Как правило, лечение диабета при помощи инсулиновой терапии подразумевает, что пациент самостоятельно измеряет уровень глюкозы в крови и при необходимости делает себе инъекцию инсулина. Альтернативный вариант — использование инсулиновой помпы, которая сочетает мониторинг уровня глюкозы в крови и систему непрерывного подкожного введения инсулина с регулируемой дозировкой. В настоящее время ведутся разработки систем (лекарственных форм или устройств), фармакокинетически приближенных к работе здоровых β-клеток поджелудочной железы, которые были бы просты в использовании, удобны для массового производства и демонстрировали хорошую биосовместимость при долговременном применении.

Ученые из США предложили решение: умный пластырь, который реагирует на изменения уровня глюкозы в крови и в соответствии с ним регулирует поступление инсулина в организм пациента. Конструкция представляет собой клейкую основу с микроиглами (900 микрон в длину), состоящими из чувствительного к глюкозе полимера и заполненными инсулином.

Микроиглы сформированы из сложной полимерной матрицы при помощи фотополимеризации, которой подвергли смесь мономеров, содержащих сенсор глюкозы, кросслинкерного агента и инсулина.

В качестве сенсора глюкозы использовали фенилбороновую кислоту. Это соединение может образовывать циклические эфиры с глюкозой, что смещает равновесие в сторону накопления отрицательного заряда. Он, с одной стороны, ослабляет взаимодействие отрицательно заряженного инсулина с положительно заряженным компонентом полимерной матрицы диметиламино-этилакрилатом, а с другой, делает структуру матрицы более рыхлой за счет электростатического отталкивания. Все это приводит к быстрому высвобождению инсулина из микроигл в ответ на повышение уровня глюкозы.

Функциональность пластыря проверили сначала на мышиной модели, а затем на мини-пигах с индуцированным инсулинзависимым диабетом. Пластырь позволял поддерживать нормогликемическое состояние в течение продолжительного времени (более 20 часов). Полимерная матрица неразлагаема, что снижает риск иммуногенности пластыря и способствует хорошим показателям биосовместимости при длительном ношении.

Исследователи полагают, что данная разработка также повысит безопасность инсулиновой терапии. В отличие от традиционных методов, таких как инъекции инсулина либо применение помпы, умный пластырь позволит избежать передозировки инсулина, ведущей к гипогликемии с опасными для жизни последствиями.