I bioingegneri dell'UCLA e i colleghi della UNC School of Medicine e del MIT hanno ulteriormente sviluppato un cerotto intelligente per la somministrazione di insulina che potrebbe un giorno monitorare e gestire i livelli di glucosio nelle persone con diabete e fornire il dosaggio di insulina necessario. Il cerotto adesivo, delle dimensioni di un quarto, è semplice da produrre e destinato all'uso quotidiano.

Lo studio, pubblicato in Ingegneria biomedica della natura , descrive la ricerca condotta su topi e maiali. Il gruppo di ricerca, guidato da Zhen Gu, dottorato di ricerca, docente di bioingegneria alla UCLA Samueli School of Engineering, sta richiedendo l'approvazione della FDA per gli studi clinici sull'uomo. Gu e colleghi hanno condotto i primi test di successo del cerotto per insulina intelligente nei topi nel 2015 nella Carolina del Nord.

"Il nostro obiettivo principale è migliorare la salute e migliorare la qualità della vita delle persone che hanno il diabete, " disse Gu, un ex professore nel Dipartimento congiunto UNC/NCSU di ingegneria biomedica. "Questo cerotto intelligente elimina la necessità di controllare costantemente la glicemia e quindi iniettare insulina se e quando è necessario. Imita la funzione di regolazione del pancreas ma in un modo facile da usare".

Il cerotto adesivo monitora la glicemia, o glucosio. Ha dosi di insulina precaricate in minuscoli microaghi, meno di un millimetro di lunghezza che forniscono farmaci rapidamente quando i livelli di zucchero nel sangue raggiungono una certa soglia. Quando la glicemia torna alla normalità, anche la somministrazione di insulina del cerotto rallenta. I ricercatori hanno affermato che il vantaggio è che può aiutare a prevenire il sovradosaggio di insulina, che può portare a ipoglicemia, convulsioni, coma o addirittura morte.

"È sempre stato un sogno ottenere la somministrazione di insulina in modo intelligente e conveniente, ", ha affermato il coautore dello studio John Buse, dottore, dottorato di ricerca, direttore dell'UNC Diabetes Center e del North Carolina Translational and Clinical Sciences Institute (NC TraCS) dell'Università del North Carolina presso la Chapel Hill School of Medicine. "Questo cerotto intelligente per l'insulina, se dimostrato sicuro ed efficace negli studi sull'uomo, rivoluzionerebbe l'esperienza del paziente nella cura del diabete".

L'insulina è un ormone prodotto naturalmente nel pancreas che aiuta il corpo a regolare il glucosio, che deriva dal consumo di cibo e fornisce energia al corpo. L'insulina è la chiave molecolare che aiuta a spostare il glucosio dal flusso sanguigno alle cellule per l'energia e lo stoccaggio. Il diabete di tipo 1 si verifica quando il corpo di una persona non produce naturalmente insulina. Il diabete di tipo 2 si verifica quando il corpo non utilizza in modo efficiente l'insulina prodotta. In ogni caso, viene prescritto un dosaggio regolare di insulina per gestire la malattia, che colpisce più di 400 milioni di persone nel mondo.

Il trattamento per la malattia non è cambiato molto da decenni nella maggior parte del mondo. I pazienti con diabete prelevano il sangue utilizzando un dispositivo che misura i livelli di glucosio. Quindi si autosomministrano una dose necessaria di insulina. L'insulina può essere iniettata con un ago e una siringa, un dispositivo simile a una penna, o erogato da un microinfusore per insulina, che è uno strumento portatile delle dimensioni di un cellulare attaccato al corpo attraverso un tubo con un ago all'estremità. Un cerotto intelligente per l'insulina rileverebbe la necessità di insulina e la consegnerebbe.

I microaghi utilizzati nel cerotto sono realizzati con un polimero sensibile al glucosio incapsulato con insulina. Una volta applicato sulla pelle, i microaghi penetrano sotto la pelle e possono rilevare i livelli di zucchero nel sangue. Se i livelli di glucosio aumentano, il polimero viene attivato per rilasciare l'insulina. Ogni microago è più piccolo di un normale ago usato per prelevare il sangue e non raggiunge così in profondità, quindi il cerotto è meno doloroso di una puntura di spillo. Ogni microago penetra circa mezzo millimetro sotto la pelle, che è sufficiente per fornire insulina nel corpo.

Negli esperimenti, un cerotto da un quarto ha controllato con successo i livelli di glucosio nei suini con diabete di tipo I per circa 20 ore. I maiali pesavano in media circa 55 libbre.

"Sono lieto che il team possa portare questo cerotto intelligente per l'insulina un ulteriore passo avanti verso la realtà, e non vediamo l'ora di vederlo andare avanti per aiutare un giorno le persone con diabete, " ha detto Robert Langer, ScD, il David H. Koch Institute Professor al MIT e uno dei coautori dell'articolo.

La tecnologia è stata accettata nell'Emerging Technology Program della Food and Drug Administration statunitense, che fornisce assistenza alle aziende durante il processo normativo. I ricercatori stanno richiedendo l'approvazione della FDA per gli studi clinici sull'uomo, che prevedono che potrebbe iniziare entro pochi anni. Il team ha immaginato che il cerotto intelligente con microaghi potesse essere adattato con diversi farmaci per gestire anche altre condizioni mediche.