Nanogel zur Behandlung von Typ-1-Diabetes

Ein erweitertes Insulin-Freisetzungssystem, das ein injizierbares Gel aus Nanopartikeln enthält, könnte Patienten mit Typ-1-Diabetes eines Tages helfen, ihren Zustand zu bewältigen, ohne ständig ihren Blutzucker zu testen und sich mit Insulin zu injizieren.
Die Nanopartikel werden am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA entwickelt. Sobald sie im Körper sind, nehmen die Nanopartikel die Blutglukosekonzentration wahr und sezernieren automatisch die entsprechende Insulinmenge, um sie auf dem richtigen Niveau zu halten.
Daniel Anderson, Associate Professor für Chemieingenieurwesen, leitet das Labor, das das Nanogel entworfen hat. Er sagt in einer Aussage:
"Insulin funktioniert wirklich, aber das Problem ist, dass die Menschen nicht immer die richtige Menge davon bekommen. Mit diesem System der verlängerten Freisetzung, Die Menge an ausgeschiedenem Arzneimittel ist proportional zu den Bedürfnissen des Körpers."
Anderson, der auch Mitglied des MIT-Koch-Instituts für Integrative Krebsforschung und des Instituts für Medizintechnik und Wissenschaft ist, und seine Kollegen schreiben in einem online im Journal veröffentlichten Artikel über das Nanogel und wie sie es an Mäusen getestet haben ACS Nano am 2. Mai.
Die Forscher hoffen, dass ihr System oder etwas ähnliches eines Tages die Lebensqualität von Menschen mit Typ-1-Diabetes verbessern wird, so dass sie nicht ständig mit dem Finger auf ihren Blutzuckerspiegel achten müssen und sich ständig Insulin injizieren müssen überschüssiger Zucker.

Versuch, eine "künstliche Bauchspeicheldrüse" zu schaffen

In der Tat ist das Nanogel so konzipiert, dass es wie die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse funktioniert, die die Blutzuckerspiegel auf dem richtigen Niveau halten, indem sie Insulin und andere Hormone sezernieren. Diese Zellen sind bei Menschen mit Typ-1-Diabetes zerstört.
Forscher haben nicht zum ersten Mal versucht, ein "künstliches Pankreas" -System zu entwickeln, das Insulin und andere Hormone automatisch als Reaktion auf Glukosespiegel liefert.
Einige der zu entwickelnden Systeme verwenden Infusionspumpen. Zum Beispiel berichteten Forscher in Montreal Anfang dieses Jahres über einen Erfolg mit einer künstlichen Dual-Hormon-Bauchspeicheldrüse, die von einem intelligenten Dosieralgorithmus geleitet wird.
Ein anderer Ansatz verwendet Hydrogele, um Glukosespiegel zu messen und darauf zu reagieren, aber Anderson und Kollegen bemerken, dass diese langsam reagieren oder keine mechanische Stärke haben, die das Insulin austreten lassen, wenn es nicht sollte.

Mit seinem Nanogel dachte das MIT-Team, dass es ein robustes, einfacher zu verwendendes biokompatibles System entwickeln könnte, das schneller auf Veränderungen im Blutzucker reagiert.

Ein injizierbares Nano-Netzwerk, das auf Glukose reagiert und Insulin freisetzt

Nanotechnologie ist ein relativ neues Gebiet, das schnell wächst, wenn Wissenschaftler lernen, Materie auf atomarer und molekularer Ebene zu manipulieren, um Materialien mit bemerkenswert unterschiedlichen und neuen Eigenschaften zu erzeugen.
Das Nanogel, das das MIT-Team entwickelt hat, ist ein "injizierbares und säureabbaubares polymeres Netzwerk", das aussieht und sich anfühlt wie Zahnpasta. Es enthält eine Mischung von entgegengesetzt geladenen Nanopartikeln, die sich gegenseitig anziehen. Dies hält das Gel zusammen und stoppt das Wegdriften der Nanopartikel im Körper.
Um das Nanogel auf erhöhte Säure reagieren zu lassen, verwendeten Anderson und Kollegen Dextran, ein modifiziertes Polysaccharid. Jedes Nanopartikel in dem Gel enthält Dextrankugeln, die mit Insulin und einem Enzym, das Glucose in Gluconsäure umwandelt, beladen sind.
Glukosemoleküle können leicht durch das Gel eintreten und diffundieren. Wenn die Mengen hoch sind, passiert daher viel Glucose das Gel und löst die Freisetzung des Enzyms aus, das es in Gluconsäure umwandelt. Dies erhöht die Säure, die die Freisetzung des Insulins auslöst.

Tests an Mäusen zeigten, dass eine Langzeitkontrolle möglich ist

Zuerst testeten die Forscher das Nanogel in Reagenzgläsern mit unterschiedlichen Glukosespiegeln und zeigten, dass es auf Insulin reagieren und es freisetzen kann.
Wenn sie in lebenden Mäusen getestet wurden, fanden sie, dass eine Injektion des Nanogels die Blutglucose für bis zu 10 Tage normal hielt.
"Eine einmalige Injektion des entwickelten Nanonetzwerks erleichterte die Stabilisierung des Blutzuckerspiegels im normoglykämischen Zustand (
Da das Nanogel hauptsächlich aus Polysacchariden besteht, ist es biokompatibel und wird schließlich im Körper abgebaut.
Das Team möchte nun sehen, ob sie das Gel verändern können, so dass es schneller auf Veränderungen des Glukosespiegels reagiert. Idealerweise wollen sie, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse reagieren: Sie geben Insulin sehr schnell ab, sobald sie einen hohen Zuckerspiegel wahrnehmen.
Es gibt noch etwas zu tun, bevor das Gel für Versuche am Menschen bereit ist. Zum Beispiel möchte das Team die Fähigkeit des Gels zur Abgabe verbessern und den Dosiermechanismus für den menschlichen Gebrauch feineinstellen.
Mittel aus dem Leona M. und Harry B. Helmsley Charitable Trust und der Tayebati Family Foundation trugen zur Finanzierung der Studie bei.
Geschrieben von Catharine Paddock