293 дней, 21 часов, 12 минуты

До всемирного дня диабета!

Разработана электрохимическая поджелудочная железа

                                                  Микрочип на пальце Пантелиса Георгиу.

 

Ответ известен довольно хорошо. Этот орган опирается прежде всего на две популяции клеток: бета-клетки, вырабатывающие инсулин в том случае, если уровень глюкозы в крови высок, и альфа-клетки, которые освобождают гормон глюкагон при низком уровне глюкозы. «Мы смоделировали их в виде микрочипа», — говорит учёный. Прибор имитирует уникальные электрические характеристики альфа- и бета-клеток. Подобный биомиметический подход в корне противоречит доминирующему сегодня методу — доставке одного только инсулина с помощью относительно простой системы.

В небольшом клиническом испытании, которое стартует в начале нового года, примут участие десять пациентов.

У людей с сахарным диабетом первого типа иммунная система атакует и убивает инсулин-секретирующие бета-клетки, что приводит к увеличению в крови глюкозы. Со временем глюкагон-выделяющие альфа-клетки тоже отказываются работать. Таким образом, у больных время от времени резко снижается содержание сахара в крови, что должны были предотвращать альфа-клетки. Этот момент серьёзно влияет на качество жизни пациентов и в долгосрочной перспективе приводит к повреждению сердца, почек и глаз. Для минимизации подобных осложнений устройство Имперского колледжа моделирует электрофизиологию обоих типов клеток.

Пожалуй, это первая попытка с большой точностью сымитировать работу поджелудочной железы.

Устройство состоит из электрохимического подкожного датчика глюкозы, микрочипа и двух насосов, по одному на каждый гормон. Каждые пять минут датчик определяет уровень глюкозы. Если он высок, кремниевые бета-клетки генерируют сигнал, который приводит в действие двигатель, толкающий шприц с инсулином до тех пор, пока датчик не будет удовлетворён, и бета-клетки не умолкнут. Точно так же происходит инъекция глюкагона.

Надо было учесть, что две клеточные популяции ведут себя совершенно по-разному. Альфа-клетка реагирует на резкие перепады напряжения. Когда концентрация глюкозы падает ниже определенного порога, электрический потенциал на мембране клетки быстро поднимается и падает, выпуская дискретное количество глюкагона. Печень обнаруживает глюкагон и в ответ отпирает свой склад глюкозы. Чем сильнее падает уровень глюкозы, тем быстрее перепады и тем больше выделяется глюкагона.

Бета-клетки, напротив, стремятся реагировать на всплески напряжения, перемежающиеся периодами низковольтного «молчания».

Подобная двойная конструкция в апреле была представлена исследователями из Бостонского университета, Массачусетской клинической больницы и Гарвардской медицинской школы (США). Однако это устройство основано на упреждающем контроле, а не копирует поведение реальных клеток.

Подготовлено по материалам IEEE Spectrum.

Источник: http://science.compulenta.ru/585829/