Les patients atteints de diabète doivent contrôler leur glycémie en pinçant régulièrement leur doigt et en se donnant des injections d'insuline. La procédure est pénible et imprécise - l'injection de la mauvaise quantité d'insuline peut entraîner de graves complications et, dans certains cas, le coma et la mort.

Les chercheurs cherchent à développer un patch d'insuline intelligent qui ne devrait être modifié que tous les jours.

Crédit d'image: Zhen Gu

Maintenant, le développement d'un «patch d'insuline intelligent» pourrait un jour faire une telle épreuve du passé pour les millions d'Américains qui souffrent de diabète, selon l'équipe derrière l'innovation, qui comprend des membres de l'Université de Caroline du Nord (UNC) à Chapel Hill et NC State à Raleigh.

Le patch intelligent - un ruban carré de bande non supérieur à un centime - a plus d'une centaine de microneedles, chacun de la taille d'un cils, contenant de minuscules réservoirs d'insuline et d'enzymes sensibles au glucose.

Le dispositif - qui peut être placé n'importe où sur le corps - détecte lorsque les niveaux de glycémie sont trop élevés et décharge rapidement la bonne quantité d'insuline dans la circulation sanguine.

dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , Les médecins du diabète et les ingénieurs biomédicaux qui ont inventé le patch indolore décrivent comment ils l'ont testé dans un modèle de souris du diabète de type 1 et ont montré qu'il a diminué la glycémie pendant plusieurs heures.

Bien qu'il soit prometteur, il est trop tôt pour dire si et quand le patch peut être utilisé chez des patients humains - l'équipe dit plus de tests et des essais cliniques sont nécessaires.

Le patch imite le système du corps pour générer de l'insuline

Le patch d'insuline intelligente fonctionne en imitant le système du corps pour générer de l'insuline - les cellules bêta du pancréas - qui produisent et stockent de l'insuline dans de minuscules sacs ou des vésicules. Ils détectent également des changements dans la glycémie et signalent l'insuline pour être libérée des vésicules au besoin.

L'équipe a construit des vésicules artificielles qui se comportent de manière similaire à deux matériaux naturels: l'acide hyaluronique (HA) utilisé dans les cosmétiques et le 2-nitroimidazole (NI), un composé organique utilisé dans les diagnostics.

Ensemble, les deux composés forment une molécule qui aime l'eau à une extrémité (la partie HA) et hydrofuge à l'autre (la partie NI). Les groupes de la molécule s'auto-assemblent en vésicules - plutôt que les gouttelettes d'huile dans l'eau - avec les extrémités hydrofuges à l'intérieur et l'amour de l'amour se termine à l'extérieur.

Les chercheurs ont constaté qu'ils pouvaient insérer un noyau d'insuline solide et des enzymes conçues pour détecter le glucose dans les vésicules artificielles, qui, en grand nombre, formaient des millions de nanostructures à bulles, 100 fois plus petites que l'épaisseur des cheveux humains.

Lorsqu'ils ont testé les nanoparticules d'insuline intelligentes dans le laboratoire, l'équipe a constaté qu'elles ont répondu à la glycémie élevée. L'excès de molécules de glucose est entré dans les vésicules artificielles, en utilisant de l'oxygène lorsque les enzymes à bord les ont transformées en acide gluconique. Cette réduction de l'oxygène ou de "l'hypoxie" rend l'extrémité hydrofuge NI des molécules qui composent les vésicules pour devenir amoureuses de l'eau, et les vésicules se dissolvent et libèrent de l'insuline dans la circulation sanguine.

Le patch a conservé la glycémie normal chez les souris diabétiques pendant des heures

La prochaine étape pour les chercheurs était de trouver un moyen d'administrer les vésicules artificielles aux patients diabétiques. C'est à ce moment-là qu'ils se sont tournés vers l'idée de minuscules microneedles incorporées dans un patch, plutôt que de s'appuyer sur les grandes aiguilles ou les cathéters des «systèmes en boucle fermée» d'autres approches de l'administration d'insuline sensibles au glucose.

Ils ont éventuellement produit une bande de silicium avec plus d'une centaine de microneedles qui perçent la peau et frappent dans le sang qui coule dans les capillaires sous-jacents. Chaque microneedle contient un réservoir de vésicules artificielles.

L'équipe a testé l'invention dans un modèle de souris du diabète de type 1. Ils ont donné à un groupe de souris une injection standard d'insuline - les niveaux ont chuté à la normale, mais ont rapidement augmenté à des niveaux hyperglycémiques.

Mais lorsqu'ils ont traité un autre groupe de souris diabétiques avec le patch, leur taux de sucre dans le sang s'est normalisé dans une demi-heure et est resté pendant plusieurs heures.

Les chercheurs ont également constaté qu'en variant la dose d'enzyme, ils pouvaient affiner le patch pour modifier le taux de glucose dans certaines gammes.

Un «changeur de jeu» pour les patients diabétiques

Les souris sont moins sensibles à l'insuline que les humains, de sorte que les chercheurs croient que les patchs pourraient durer encore plus longtemps chez les patients humains. Les chercheurs cherchent à développer un patch d'insuline intelligent qui ne devrait être modifié que tous les jours.

Une telle perspective serait un «changeur de jeu» pour les patients atteints de diabète, explique l'auteur co-senior John Buse, professeur de médecine et ancien président de l'American Diabetes Association:

«La partie difficile des soins pour le diabète n'est pas les tirs d'insuline, ni les contrôles du sucre dans le sang, ni le régime, mais le fait que vous devez les faire tous les jours tous les jours pour le reste de votre vie».

L'auteur co-senior Zhen Gu, professeur en génie biomédical, déclare:

Nous avons conçu un patch pour le diabète qui fonctionne rapidement, est facile à utiliser et est fabriqué à partir de matériaux non toxiques et biocompatibles. Tout le système peut être personnalisé pour tenir compte du poids et de la sensibilité d'un diabétique à l'insuline, de sorte que nous pourrions rendre le correctif intelligent encore plus intelligent.

Il y a plus de 387 millions de personnes atteintes de diabète dans le monde et on prévoit que le nombre atteindra 592 millions d'ici 2035.

Les fonds provenant du NC TraCS Institute et de l'American Diabetes Association ont contribué au financement de la recherche.

Pendant ce temps, Medical-Diag.com A récemment appris comment un nouvel outil de dépistage a identifié un médicament qui pourrait cibler une cause cellulaire sous-jacente du diabète de type 2 qui conduit à une résistance à l'insuline.

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