برای افراد مبتلا به دیابت نوع ۱ ، ایجاد هیپوگلیسمی یا قند خون پایین یک تهدید مداوم است. هنگامی که سطح گلوکز بسیار پایین می شود ، یک وضعیت تهدید کننده زندگی ایجاد می کند که توسط مراقبت های استاندارد به نام گلوکاگون تزریق می شود.
به عنوان یک نسخه پشتیبان از اضطراری ، برای مواردی که بیماران ممکن است متوجه نشوند که قند خون به میزان خطرناک سقوط کرده است ، مهندسان MIT یک مخزن قابل کاشت را طراحی کرده اند که می تواند در زیر پوست باشد و در هنگام کاهش قند خون باعث ترشح گلوکاگون شود.
این رویکرد همچنین می تواند برای کودکان دیابتی که نمی توانند تزریق هیپوگلیسمی را در حین یا به تنهایی انجام دهند ، کمک کند.
دانیل اندرسون ، استاد گروه مهندسی شیمی MIT ، عضو موسسه تحقیقات مهندسی پزشکی Koch MIT و موسسه تحقیقات مهندسی پزشکی (IMES) و دانیل اندرسون است. ما فکر می کنیم که این می تواند به کاهش ترس از هیپوگلیسمی که بسیاری از بیماران و والدین آنها رنج می برند ، کمک کند. “
محققان نشان داده اند که از این دستگاه همچنین می توان برای دوزهای اضطراری ، دارویی که برای درمان سکته های قلبی استفاده می شود ، استفاده کرد و می تواند از واکنش های جدی آلرژیک از جمله شوک آنافیلاکتیک جلوگیری کند.
Siddhaarth Krishnan ، دانشمند سابق تحقیقات MIT که هم اکنون استادیار دانشیار در دانشگاه استنفورد است ، نویسنده اصلی این مطالعه است. امروز به نظر می رسد درون مهندسی زیست پزشکی طبیعت.
مداخله اضطراری
بیشتر بیماران مبتلا به دیابت نوع ۱ از تزریق انسولین روزانه برای جلوگیری از جذب قند و سطح بالای قند خون استفاده می کنند. با این حال ، اگر سطح قند خون بسیار کاهش یابد ، دچار هیپوگلیسمی می شوند که می تواند منجر به سردرگمی و تشنج شود و در صورت عدم درمان ممکن است کشنده باشد.
برای مبارزه با هیپوگلیسمی ، برخی از بیماران سرنگ های گلوکاگون از قبل بارگیری شده را حمل می کنند ، هورمونی که کبد را ترغیب می کند تا جریان خون را آزاد کند. با این حال ، همیشه برای مردم آسان نیست که بدانند چه زمانی ، به ویژه هنگامی که کودکان به هیپوگلیسمی تبدیل می شوند.
اندرسون ، اندرسون ، اندرسون می گوید: “بعضی از بیماران ممکن است احساس کنند که قند خون کم دریافت می کنند و چیزی می خورند یا به آنها گلوکاگون می دهند. این همچنین یک مشکل است زیرا آنها به هشدارهای سنسور گلوکز وابسته هستند تا هنگام خواب بیماران آنها را بیدار کنند ، در حالی که قند خطرناک است. “
برای تسهیل مقاومت در برابر هیپوگلیسمی ، تیم MIT شروع به طراحی یک دستگاه اضطراری کرد که توسط شخصی که از آن استفاده می کند یا به طور خودکار توسط یک سنسور ایجاد می شود.
دستگاه دارای ربع حاوی یک مخزن مواد مخدر کوچک است که از یک پلیمر چاپی سه بعدی ساخته شده است. مخزن با ماده خاصی به عنوان آلیاژ حافظه شکل که می تواند برنامه ریزی شود برای تغییر شکل آن در هنگام گرم شدن مهر و موم شده است. در این حالت ، محقق از یک آلیاژ نیکل فنتانیوم برنامه ریزی شده برای پیچیدن یک U شکل U شکل U شکل U شکل U شکل U شکل U شکل U شکل U شکل U استفاده کرد.
مانند بسیاری از داروهای پروتئین یا پپتید دیگر ، گلوکاگون تمایل دارد به سرعت تجزیه شود ، بنابراین فرم مایع برای مدت طولانی در بدن ذخیره نمی شود. در عوض ، تیم MIT یک نسخه گرد و غبار از دارو را ایجاد کرد که نسخه ای از مخزن را تا زمان برطرف کردن و آزاد شدن ایجاد کرد.
هر دستگاه می تواند یک یا چهار دوز گلوکاگون را حمل کند و همچنین حاوی یک آنتن برای پاسخ به فرکانس خاصی در محدوده رادیو فرکانس است. این اجازه می دهد تا ماشه از راه دور یک جریان الکتریکی کوچک را که برای گرم کردن آلیاژ حافظه شکل استفاده می شود ، باز کند. هنگامی که دما به آستانه ۴۰ درجه می رسد ، صفحه به شکل U خم می شود و محتوای مخزن را آزاد می کند.
از آنجا که این دستگاه می تواند سیگنال های بی سیم را دریافت کند ، کاربر می تواند در هنگام سقوط قند خون کاربر در زیر سطح معینی ، باعث انتشار دارو توسط مانیتور گلوکز شود.
KRISHNAN می گوید: “یکی از مهمترین ویژگی های این سیستم توزیع داروی دیجیتال این است که شما می توانید با سنسورها صحبت کنید.
هیپوگلیسمی معکوس
محققان پس از کاشت دستگاه به موش های دیابتی ، از آن استفاده کردند تا با کاهش سطح قند خون حیوانات ، باعث آزاد شدن گلوکاگون شوند. در کمتر از ۱۰ دقیقه پس از فعال کردن انتشار دارو ، سطح قند خون شروع به صاف کرد و به آنها اجازه داد تا در حد طبیعی باقی بمانند و از هیپوگلیسمی جلوگیری کنند.
محققان همچنین این دستگاه را با نسخه گرد و غبار اپی نفرین آزمایش کردند. در طی ۱۰ دقیقه پس از انتشار دارو ، آنها دریافتند که سطح اپی نفرین در جریان خون افزایش یافته و میزان ضربان قلب افزایش یافته است.
در این مطالعه ، محققان تا چهار هفته کاشت را نگه داشته اند ، اما اکنون آنها قصد دارند ببینند که آیا می توانند آن زمان را حداقل تا یک سال تمدید کنند.
“ایده این است که شما دوزهای کافی خواهید داشت که می توانند این رویداد نجات درمانی را برای مدت زمان قابل توجهی فراهم کنند.
به طور معمول ، هنگامی که یک دستگاه پزشکی در بدن کاشته می شود ، بافت اسکار در اطراف دستگاه ایجاد می شود که می تواند در عملکرد آن تداخل داشته باشد. با این حال ، در این مطالعه ، محققان نشان دادند که می توانند با موفقیت آزاد کردن داروها را حتی پس از تشکیل بافت فیبروتیک در اطراف کاشت ایجاد کنند.
محققان اکنون در حال برنامه ریزی مطالعات اضافی حیوانات هستند و امیدوارند که در سه سال آینده آزمایش دستگاه را در مطالعات بالینی آغاز کنند.
رابرت لانگر ، استاد مؤسسه MIT David H. Koch ، استاد و نویسنده روزنامه گفت: “دیدن تیم ما واقعاً هیجان انگیز است ، امیدوارم روزی به بیماران دیابتی کمک کند و یک الگوی گسترده تر را برای تأمین هرگونه داروی اورژانس فراهم کند.”
نویسندگان دیگر این مقاله عبارتند از: لورا اوکیف ، آرناب رودرا ، درین گوموستوپ ، نیما خاتیب ، کلودیا لیو ، جیاوی یانگ ، آتنا وانگ ، متیو بوکسک ، ین-چون لو ، سومان بوز و کان رید.
این تحقیق توسط Leona M. و Harry B. Helmsley Trust ، مؤسسات ملی بهداشت ، بورس تحصیلی پس از تحصیلات JDRF و تصویربرداری زیست پزشکی ملی و موسسه Biomühendistikisik تأمین شد.
این مطالعه تا حدی با استفاده از امکانات MIT.NANO بود.