Технологии 2016-07-20T00:06:51+03:00
Українські новини
Ученые разработали электрохимическую поджелудочную железу

Ученые разработали электрохимическую поджелудочную железу

Микрочип на пальце Пантелиса Георгиу.
Микрочип на пальце Пантелиса Георгиу.

Разработка представляет собой "умный" инсулиновый насос для больных сахарным диабетом.

Британские ученые разработали "умный" инсулиновый насос для больных сахарным диабетом.

Когда Пантелис Георгиу и его коллеги — биомедицинские инженеры из Имперского колледжа в Лондоне – хотели помочь больным сахарным диабетом, они начали с причины заболевания. "Мы спросили себя: как сделать так, чтобы поджелудочная железа продолжала контролировать уровень глюкозы в крови?" — вспоминает г-н 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 ученый. 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 серьезно влияет на качество жизни пациентов, а в долгосрочной перспективе приводит к повреждению сердца, почек и глаз. Для того чтобы минимизировать подобные осложнения, 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 удовлетворен, 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 опускается 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 американскими исследователями из Бостонского университета, Массачусетской клинической больницы и Гарвардской медицинской школы. Однако это устройство основано на упреждающем контроле, а не копирует поведение реальных клеток.

Напомним, что Россия стала первой страной, которая разрешила пересаживать людям клетки свиней.

По теме

Архив
Новости

ok