Учёные создали имплантируемую систему, способную удалять избыток глюкозы из крови. Разработкой руководил профессор Марти́н Фуссенеггер из департамента биосистемных наук и инженерии Швейцарской высшей технической школы Цюриха в Базеле. Результаты работы опубликованы в журнале Science, сообщает ETH Zurich.
В основе устройства лежит катализатор, работающий от электричества. Он преобразует лишнюю глюкозу в глюконат, который выводится с мочой, поэтому часть сахара не превращается в жировые запасы. Система изготовлена из неорганических материалов и не требует клеток, ферментов или других биологических компонентов.
Катализатор представляет собой графитовый войлок с нанокластерами золота, покрытыми ещё более мелкими частицами платины. Исследователи самостоятельно разработали наноструктурированную поверхность и в ходе экспериментов обнаружили хорошую биосовместимость материалов. Электронный блок управления помещён в корпус, напечатанный на 3D-принтере, а питание передаётся беспроводным способом на частоте 13,56 МГц.
Работа устройства регулируется замкнутой системой. Обычный сенсор непрерывно отслеживает уровень глюкозы в тканях, а при его повышении после еды передаёт сигнал через Bluetooth на смартфон или умные часы. После этого катализатор включается и снижает концентрацию сахара, а при достижении заданного уровня автоматически отключается, что должно предотвращать чрезмерное падение глюкозы.
В лаборатории систему проверили в пяти литрах питательного раствора с глюкозой — примерно таком объёме, как общий объём крови человека. Затем устройство испытали на мышах с диабетом: оно точно регулировало уровень сахара, животные теряли вес, а имплант сохранял работоспособность в течение шести недель. «Система работает при очень низком напряжении, и наши эксперименты не выявили повреждения тканей из-за электрического или теплового воздействия», — сказал Фуссенеггер.
Исследователи пока не проводили испытаний на людях и намерены продолжить разработку медицинского устройства. По словам Фуссенеггера, такой подход может заменить воздействие лекарств прямым электронным управлением глюкозой, причём катализатор активируется только при слишком высоком уровне сахара. Компоненты для внешнего управления и беспроводной передачи энергии уже разработаны и доступны на рынке, что может упростить дальнейшее создание системы.