UCLA bioingenjörer och kollegor vid UNC School of Medicine och MIT har vidareutvecklat ett smart plåster för insulintillförsel som en dag kan övervaka och hantera glukosnivåer hos personer med diabetes och leverera den nödvändiga insulindosen. Det självhäftande plåstret, ungefär lika stor som en fjärdedel, är enkel att tillverka och avsedd för användning en gång om dagen.

Studien, publiceras i Nature Biomedicinsk teknik , beskriver forskning som utförts på möss och grisar. Forskargruppen, ledd av Zhen Gu, Ph.D., professor i bioteknik vid UCLA Samueli School of Engineering, ansöker om FDA-godkännande av kliniska prövningar på människor. Gu och kollegor genomförde de första framgångsrika testerna av det smarta insulinplåstret på möss 2015 i North Carolina.

"Vårt huvudmål är att förbättra hälsan och förbättra livskvaliteten för personer som har diabetes, sa Gu, en tidigare professor vid UNC/NCSU Joint Department of Biomedical Engineering. "Det här smarta plåstret tar bort behovet av att ständigt kontrollera sitt blodsocker och sedan injicera insulin om och när det behövs. Det efterliknar bukspottkörtelns reglerande funktion men på ett sätt som är lätt att använda."

Det självhäftande plåstret övervakar blodsockret, eller glukos. Den har doser av insulin förladdade i mycket små mikronålar, mindre än en millimeter långa som levererar medicin snabbt när blodsockernivåerna når en viss tröskel. När blodsockret återgår till det normala, plåstrets insulintillförsel saktar också ner. Forskarna sa att fördelen är att det kan hjälpa till att förhindra överdosering av insulin, som kan leda till hypoglykemi, anfall, koma eller till och med döden.

"Det har alltid varit en dröm att uppnå insulintillförsel på ett smart och bekvämt sätt, " sa studiens medförfattare John Buse, MD, Ph.D., chef för UNC Diabetes Center och North Carolina Translational and Clinical Sciences (NC TraCS) Institute vid University of North Carolina vid Chapel Hill School of Medicine. "Det här smarta insulinplåstret, om det har visat sig vara säkert och effektivt i försök på människor, skulle revolutionera patientupplevelsen av diabetesvård."

Insulin är ett hormon som produceras naturligt i bukspottkörteln som hjälper kroppen att reglera glukos, som kommer från matkonsumtion och förser kroppen med energi. Insulin är den molekylära nyckeln som hjälper till att flytta glukos från blodomloppet till cellerna för energi och lagring. Typ 1-diabetes uppstår när en persons kropp inte producerar insulin naturligt. Typ 2-diabetes uppstår när kroppen inte effektivt använder insulinet som produceras. I vilket fall, en regelbunden dosering av insulin ordineras för att hantera sjukdomen, som påverkar mer än 400 miljoner människor världen över.

Behandlingen av sjukdomen har inte förändrats mycket på decennier i större delen av världen. Patienter med diabetes tappar sitt blod med en apparat som mäter glukosnivåerna. De administrerar sedan själv en nödvändig dos insulin. Insulinet kan injiceras med en nål och spruta, en pennliknande enhet, eller levereras av en insulinpump, vilket är ett bärbart instrument i mobiltelefonstorlek fäst på kroppen genom ett rör med en nål på änden. Ett smart insulinplåster skulle känna av behovet av insulin och leverera det.

Mikronålarna som används i plåstret är gjorda av en glukosavkännande polymer som är inkapslad med insulin. När den väl applicerats på huden, mikronålarna tränger in under huden och kan känna av blodsockernivåerna. Om glukosnivåerna går upp, polymeren triggas att frigöra insulinet. Varje mikronål är mindre än en vanlig nål som används för att ta blod och når inte lika djupt, så plåstret är mindre smärtsamt än ett nålstick. Varje mikronål penetrerar ungefär en halv millimeter under huden, som är tillräckligt för att leverera insulin till kroppen.

I experimenten, ett kvartsstort plåster kontrollerade framgångsrikt glukosnivåerna hos grisar med typ I-diabetes under cirka 20 timmar. Grisarna vägde cirka 55 pund i genomsnitt.

"Jag är glad att teamet kunde ta det här smarta insulinplåstret ytterligare ett steg nära verkligheten, och vi ser fram emot att förhoppningsvis se det gå framåt för att någon dag hjälpa människor med diabetes, sa Robert Langer, ScD, David H. Koch Institute Professor vid MIT och en av tidningens medförfattare.

Tekniken har accepterats i U.S. Food and Drug Administrations Emerging Technology Program, som ger hjälp till företag under tillsynsprocessen. Forskarna ansöker om FDA-godkännande för kliniska prövningar på människor, som de räknar med kan starta inom några år. Teamet föreställde sig att det smarta mikronålsplåstret kunde anpassas med olika läkemedel för att hantera andra medicinska tillstånd också.