Подпись: источник фото — ScienceDaily
Ученые из Швейцарии создали экспериментальный электронный имплант, который может предложить принципиально иной способ борьбы с диабетом второго типа. Вместо инсулина и привычных лекарств устройство с помощью электричества превращает избыток глюкозы в крови в вещество, которое организм способен вывести. В первых опытах на мышах с диабетом технология успешно нормализовала уровень сахара, а у животных также снизился вес, пишет ScienceDaily.
Диабет второго типа сегодня диагностируют у все большего числа людей по всему миру. В отличие от первого типа, он часто связан с ожирением, малой физической активностью и длительным потреблением энергии сверх потребностей организма. Инъекции инсулина помогают снизить сахар, позволяя мышцам забирать глюкозу из крови, однако саму проблему избытка энергии они не решают. Если полученная глюкоза не расходуется, ее излишки в итоге откладываются в виде жира, и потому некоторые пациенты продолжают набирать вес даже на фоне лечения.
Группа исследователей под руководством Мартина Фуссенеггера, профессора департамента биосистемной науки и инженерии Высшей технической школы Цюриха в Базеле, разработала имплант, который подходит к задаче иначе. Результаты работы опубликованы в журнале Science. Раньше ученые годами создавали технологии контроля сахара на основе сконструированных генетических сетей, но такие системы зависели от живых клеток и других биологических материалов. Эта зависимость порождала сложности с совместимостью с иммунитетом, долговременной стабильностью, производством и регистрацией.
Теперь специалисты выбрали другой путь и сделали катализатор целиком из неорганических материалов, которому не нужны ни живые клетки, ни ферменты. Основой импланта служит кусок графитового войлока, покрытый мелкими скоплениями золота, а на них нанесены еще более мелкие частицы платины — такая поверхность обеспечивает нужную химическую реакцию с глюкозой. По словам Фуссенеггера, материалы показали хорошую биосовместимость в ходе испытаний. Электронный контроллер устройства помещен в корпус, напечатанный на 3D-принтере, а энергию имплант получает по беспроводной связи на частоте 13,56 МГц, которая закреплена в мире за промышленными, научными и медицинскими применениями.
Принцип работы состоит в превращении лишней глюкозы в глюконат — вещество, которое выводится из организма с мочой. Обычно глюкоза дает клеткам энергию, а ее избыток может запасаться в виде жира; преобразуя часть сахара в глюконат, имплант не дает этой доле превратиться в жировые отложения. Процесс задуман как автоматический: обычный датчик глюкозы, похожий на те, что носят на плече многие пациенты, постоянно измеряет концентрацию сахара в тканях. Когда уровень поднимается слишком высоко, например после еды, датчик по Bluetooth связывается со смартфоном или умными часами, и те включают имплант, подавая энергию для работы катализатора. Как только сахар возвращается в нужный диапазон, устройство само отключается — такая замкнутая система контроля должна не допускать опасного падения уровня глюкозы.
Сначала исследователи провели лабораторный опыт с резервуаром на 5 литров питательного раствора с глюкозой — примерно столько крови циркулирует у взрослого человека, и катализатор справился с переработкой сахара в таком объеме. Затем систему вживили мышам с диабетом: устройство точно регулировало уровень сахара, а животные похудели. За шесть недель испытаний имплант работал надежно и хорошо переносился. «Система работает при очень низком напряжении, и наши эксперименты не показали признаков повреждения тканей от электрического или теплового воздействия», — говорит Фуссенеггер. При этом на людях устройство пока не проверяли, и для подтверждения его безопасности и эффективности у пациентов нужны дальнейшие исследования.