Microinfusore/CGM/Pancreas artificiale

Testato con successo cerotto di insulina intelligente a misura di moneta, potenziale trattamento del diabete

La “patch intelligente per insulina”

Gli ingegneri biomedici dell’UCLA, in collaborazione con i ricercatori della UNC School of Medicine e del MIT, hanno condotto esperimenti preclinici per un nuovo dispositivo utile a gestire automaticamente i livelli di glucosio e fornire rapidamente l’insulina necessaria.

I bioingegneri e i colleghi dell’UCLA della UNC School of Medicine e del MIT hanno fatto ulteriori sviluppi di un cerotto intelligente per la somministrazione di insulina che potrebbe un giorno monitorare e gestire i livelli di glucosio nelle persone con diabete e fornire il dosaggio di insulina necessario. Il cerotto adesivo, delle dimensioni di circa una moneta da un euro, è semplice da fabbricare e destinato all’uso quotidiano.

Lo studio, pubblicato su Nature Biomedical Engineering , descrive la ricerca condotta su topi e suini. Il team di ricerca, guidato da Zhen Gu, PhD, professore di bioingegneria presso la UCLA Samueli School of Engineering, il quale sta chiedendo l’approvazione della FDA per gli studi clinici sull’uomo. Gu e colleghi hanno condotto i primi test di successo del cerotto di insulina intelligente nei topi nel 2015 nella Carolina del Nord.

“Il nostro obiettivo principale è migliorare la salute e la qualità della vita delle persone diabetiche”, ha affermato Gu, ex professore del Dipartimento congiunto di ingegneria biomedica UNC / NCSU. “Questo cerotto intelligente elimina la necessità di controllare costantemente lo zucchero nel sangue e quindi iniettare insulina se e quando è necessario. Imita la funzione regolatoria del pancreas ma in un modo che è facile da usare.”

Il cerotto adesivo monitora la glicemia. Ha dosi di insulina precaricate in minuscoli microaghi, di lunghezza inferiore a un millimetro che erogano rapidamente medicinali quando i livelli di zucchero nel sangue raggiungono una certa soglia. Quando la glicemia torna alla normalità, anche la somministrazione di insulina del cerotto rallenta. I ricercatori hanno detto che il vantaggio sta nel poter aiutare a prevenire il sovradosaggio di insulina, che può portare a ipoglicemia, convulsioni, coma o persino morte.

“È sempre stato un sogno ottenere la consegna di insulina in modo intelligente e conveniente”, ha dichiarato il coautore dello studio John Buse, MD, PhD, direttore dell’UNC Diabetes Center e North Carolina Translational and Clinical Sciences (NC TraCS) Istituto presso l’Università della Carolina del Nord presso la Chapel Hill School of Medicine. “Questo cerotto ad infusione intelligente d’insulina, se dimostrato sicuro ed efficace negli studi sull’uomo, rivoluzionerebbe l’esperienza del paziente nella cura del diabete.”

L’insulina è un ormone prodotto naturalmente nel pancreas che aiuta il corpo a regolare il glucosio, che proviene dal consumo di cibo e fornisce energia al corpo. L’insulina è la chiave molecolare che aiuta a spostare il glucosio dal flusso sanguigno alle cellule per l’energia e la conservazione. Il diabete di tipo 1 si verifica quando il corpo di una persona non produce naturalmente insulina. Il diabete di tipo 2 si verifica quando il corpo non utilizza in modo efficiente l’insulina prodotta. In entrambi i casi, viene prescritto un dosaggio regolare di insulina per gestire la malattia, che colpisce oltre 400 milioni di persone in tutto il mondo.

Il trattamento per la malattia non è cambiato molto negli ultimi decenni nella maggior parte del mondo. I pazienti con diabete prelevano il sangue usando un dispositivo che misura i livelli di glucosio. Quindi si auto-somministrano una dose necessaria di insulina. L’insulina può essere iniettata con un ago e una siringa, un dispositivo simile a una penna, o erogata da una pompa per insulina, che è uno strumento portatile delle dimensioni di un cellulare collegato al corpo attraverso un tubo con un ago all’estremità. Un cerotto di insulina intelligente rileva la necessità di insulina e la rilascia.

I microaghi utilizzati nel cerotto sono realizzati con un polimero sensibile al glucosio incapsulato con insulina. Una volta applicati sulla pelle vi penetrano e possono rilevare i livelli di zucchero nel sangue. Se i livelli di glucosio salgono, il polimero viene attivato per rilasciare l’insulina. Ogni microago  è più piccolo di un ago normale utilizzato per prelevare il sangue e non raggiunge così profondamente, quindi il cerotto è meno doloroso di una puntura di spillo. Ogni microago penetra circa mezzo millimetro sotto la pelle, il che è sufficiente per fornire insulina nel corpo.

Negli esperimenti, un cerotto di dimensioni di un quarto ha controllato con successo i livelli di glucosio nei suini con diabete di tipo I per circa 20 ore. I maiali pesavano in media circa 55 chili.

“Sono contento che il team possa portare questo cerotto intelligente di insulina ancora un passo più vicino alla realtà, e non vediamo l’ora di vederlo andare avanti un giorno per aiutare le persone con diabete”, ha dichiarato Robert Langer, ScD, professore dell’Istituto David H. Koch al MIT e uno dei coautori del documento.

La tecnologia è stata accettata dal Programma di tecnologia emergente della Food and Drug Administration degli Stati Uniti, che fornisce assistenza alle aziende durante il processo di regolamentazione. I ricercatori chiedono l’approvazione della FDA per gli studi clinici sull’uomo, che si prevede inizieranno tra qualche anno. Il team afferma che la patch intelligente potrà essere adattata con diversi farmaci per gestire anche altre condizioni mediche.

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All’UCLA, Gu è anche membro del Jonsson Comprehensive Cancer Center, del California NanoSystems Institute e del Center for Minimally Invasive Therapeutics. Buse è capo della Divisione di Endocrinologia e Professore distinto di medicina di Verne S. Caviness all’UNC-Chapel Hill.

Lo studio, supportato dalla startup Zenomics della UCLA, includeva anche autori della North Carolina State University, della University of North Carolina a Chapel Hill, del Massachusetts Institute of Technology e del Boston Children’s Hospital.