Credito: Angewandte Chemie International Edition (2023).
DOI: 10.1002/anie.202303097
Premessa
Le nanoparticelle lipidiche a commutazione di carica reattiva al glucosio (GLC-NP) sono una nuova classe di nanoparticelle utilizzate per la somministrazione di insulina. Queste particelle sono costituite da una membrana lipidica esterna che circonda un nucleo di insulina e sono progettate per rispondere ai cambiamenti dei livelli di glucosio nel sangue.
In particolare, quando i livelli di glucosio si estendono, la carica superficiale delle nanoparticelle cambia, permettendo alle particelle di essere assorbite più efficacemente dalle cellule pancreatiche. Ciò consente un rilascio più rapido e controllato dell’insulina, il che può migliorare il controllo glicemico nei pazienti affetti da diabete.
Inoltre, poiché queste nanoparticelle sono costituite da lipidi naturali, come fosfatidilcolina e colesterolo, sono considerate sicure e biocompatibili. Ciò le rende una promettente alternativa alle attuali terapie insuliniche, che possono essere dolorose e scomode per i pazienti.
Attualmente, le GLC-NP sono ancora in fase di sviluppo e sperimentazione, ma rappresentano un’interessante area di ricerca per la somministrazione di insulina e il trattamento del diabete.
Risultati dello studio pubblicato
I pazienti con diabete di tipo 1 vivono con un rischio costante di iper o ipoglicemia. Il rilascio di insulina controllato con precisione potrebbe aiutare a migliorare la regolazione dei livelli di zucchero nel sangue. Riportato sulla rivista Angewandte Chemie, un gruppo di ricerca ha ora introdotto una nuova formulazione di insulina che può essere attivata dal glucosio: i trasportatori di nanoparticelle lipidiche.
I livelli di insulina nel plasma sono principalmente regolati dalle cellule beta del pancreas e riflettono le fluttuazioni del livello di zucchero nel sangue . I pazienti con diabete di tipo 1 possono produrre pochissima o nessuna insulina e necessitano di diverse iniezioni giornaliere di un’insulina ad azione rapida e di una o due iniezioni di un’insulina ad azione prolungata per mantenere la glicemia a un livello normale.
In alternativa, indossano una pompa per insulina che fornisce un’infusione continua. Le formulazioni di insulina non possono reagire ai cambiamenti del livello di zucchero nel sangue e quindi non consentono la regolazione precisa della glicemia. Se viene somministrata una dose eccessiva di insulina, si salta un pasto o si consumano troppo pochi carboidrati prima di un’attività fisica intensa, aumenta il rischio di ipoglicemia acuta e pericolosa per la vita.
Le formulazioni di insulina che rispondono al glucosio , imitando la funzione delle cellule beta, potrebbero migliorare la terapia insulinica. Vari approcci con “trasportatori” di insulina costituiti da polimeri con glucosio ossidasi incorporata come rilevatore di glucosio soffrono di due problemi: i trasportatori polimerici non hanno un peso molecolare uniforme e la glucosio ossidasi è tossica se rilasciata nel corpo.
Un team cinese guidato da Jinqiang Wang e Zhen Gu dell’Università di Zhejiang, dello Zhejiang Cancer Hospital e dell’Università di Hong Kong ha scelto un approccio diverso basato su nanoparticelle lipidiche biocompatibili utilizzate come trasportatori di lipidi con strutture chimiche uniformi. Le nanoparticelle lipidiche sono già ampiamente utilizzate clinicamente come trasportatori di farmaci.
Una sezione dei lipidi è stata modificata in modo che le superfici delle nanoparticelle autoaggregate portino molte cariche positive. Le molecole di insulina con una carica negativa si legano elettrostaticamente alle nanoparticelle e vengono rilasciate lentamente quando il livello di zucchero nel sangue è normale. Se il livello di zucchero nel sangue è alto, alcuni lipidi nelle nanoparticelle formano legami chimici con il glucosio, riducendo la carica positiva in superficie e accelerando notevolmente il rilascio di insulina.
Nei topi diabetici trattati con la nuova formulazione di insulina, è stato possibile mantenere un normale livello di zucchero nel sangue per sei ore. Dopo l’iniezione di glucosio, lo zucchero nel sangue nei topi diabetici trattati è sceso a un livello normale altrettanto rapidamente di quello dei topi sani.
In futuro, una combinazione di questa formulazione di insulina sensibile al glucosio con un dispositivo di erogazione controllato da un rilevatore di zucchero elettronico indossabile potrebbe migliorare significativamente la regolazione del livello di zucchero nel sangue nei pazienti diabetici.
Maggiori informazioni: Yun Liu et al, Nanoparticelle lipidiche commutabili in carica rispondenti al glucosio per la somministrazione di insulina, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202303097