Нанотехнологии могут помочь в борьбе с диабетом: инъекционный наногель контролирует уровень сахара и выделяет инсулин по необходимости

Инъекционные наночастицы, разработанные в MIT, могут в будущем избавить пациентов с диабетом 1-го типа от необходимости постоянно контролировать уровень сахара в крови и делать себе инъекции инсулина.

Наночастицы спроектированы так, чтобы определять уровень глюкозы в организме и реагировать секрецией необходимого количества инсулина, заменяя функцию клеток панкреатических островков, которые разрушаются у пациентов с диабетом 1-го типа.

«Инсулин действительно работает, но проблема в том, что люди не всегда получают нужное его количество. С этой системой пролонгированного высвобождения количество выделяемого препарата пропорционально потребностям организма», — говорит Дэниел Андерсон, старший автор статьи в журнале ACS Nano.

Имитация работы поджелудочной железы

Система представляет собой инъекционную гелеобразную структуру с текстурой, похожей на зубную пасту. Гель содержит смесь противоположно заряженных наночастиц, которые притягиваются друг к другу, удерживая гель целым.

Используя модифицированный полисахарид — декстран, исследователи сделали гель чувствительным к кислотности. Каждая наночастица содержит сферы декстрана, загруженные ферментом, который превращает глюкозу в глюконовую кислоту. Когда уровень сахара высок, фермент производит много глюконовой кислоты, делая локальную среду более кислой.

Эта кислая среда заставляет сферы декстрана разрушаться, высвобождая инсулин, который затем превращает глюкозу в гликоген.

Долгосрочный контроль

В тестах на мышах с диабетом 1-го типа однократная инъекция геля поддерживала нормальный уровень сахара в крови в среднем в течение 10 дней. Поскольку частицы в основном состоят из полисахаридов, они биосовместимы и со временем разлагаются в организме.

Исследователи сейчас работают над тем, чтобы частицы реагировали на изменения уровня глюкозы быстрее, со скоростью клеток панкреатических островков.

«Клетки островков очень умны. Они могут высвобождать инсулин очень быстро, как только чувствуют высокий уровень сахара», — говорит ведущий автор работы Чжэнь Гу.

Перед испытаниями на людях планируется доработать свойства системы доставки и оптимизировать дозировку.