Una nuova tecnica basata sulla nanotecnologia per la regolazione della glicemia nei diabetici può dare ai pazienti la possibilità di rilasciare insulina indolore utilizzando un piccolo dispositivo a ultrasuoni, permettendo loro di passare giorni tra le iniezioni, piuttosto che usare gli aghi per farsi più iniezioni di insulina ogni giorno. La tecnica è stata sviluppata da ricercatori della North Carolina State University e della University of North Carolina a Chapel Hill.

"Si spera che questo sia un grande passo avanti per dare ai diabetici un metodo più indolore per mantenere sani i livelli di zucchero nel sangue, "dice il dottor Zhen Gu, autore senior di un articolo sulla ricerca e assistente professore nel programma congiunto di ingegneria biomedica presso NC State e UNC-Chapel Hill.

La tecnica prevede l'iniezione di nanoparticelle biocompatibili e biodegradabili nella pelle del paziente. Le nanoparticelle sono fatte di acido poli(lattico-co-glicolico) (PLGA) e sono riempite di insulina.

Ciascuna delle nanoparticelle di PLGA è dotata di un rivestimento caricato positivamente in chitosano (un materiale biocompatibile che si trova normalmente nei gusci dei gamberetti), o un rivestimento caricato negativamente in alginato (un materiale biocompatibile che si trova normalmente nelle alghe). Quando la soluzione di nanoparticelle rivestite viene mescolata insieme, i rivestimenti caricati positivamente e negativamente sono attratti l'uno dall'altro dalla forza elettrostatica per formare una "nano-rete". Una volta iniettato nello strato sottocutaneo della pelle, quella nano-rete tiene insieme le nanoparticelle e impedisce loro di disperdersi in tutto il corpo.

Anche le nanoparticelle di PLGA rivestite sono porose. Una volta nel corpo, l'insulina inizia a diffondersi dalle nanoparticelle. Ma la maggior parte dell'insulina non si allontana molto:è sospesa di fatto in un serbatoio nello strato sottocutaneo della pelle dalla forza elettrostatica della nanorete. Questo essenzialmente crea una dose di insulina che sta semplicemente aspettando di essere consegnata nel flusso sanguigno.

Quando un paziente ha il diabete di tipo 1 o di tipo 2 avanzato, il suo corpo ha bisogno di insulina aggiuntiva, un ormone che trasporta il glucosio, o zucchero nel sangue, dal flusso sanguigno alle cellule del corpo. Questi pazienti diabetici devono iniettare l'insulina secondo necessità per garantire che i loro livelli di zucchero nel sangue siano nell'intervallo "normale". Però, queste iniezioni possono essere dolorose.

Utilizzando la nuova tecnologia sviluppata dal team di Gu, un paziente diabetico non deve iniettare una dose di insulina – è già lì. Anziché, i pazienti possono utilizzare un piccolo, dispositivo portatile per applicare onde ultrasoniche focalizzate al sito della nano-rete, rilasciando indolore l'insulina dal suo serbatoio di fatto nel flusso sanguigno.

I ricercatori ritengono che la tecnica funzioni perché le onde ultrasoniche eccitano microscopiche bolle di gas nel tessuto, interrompendo temporaneamente la nanorete nello strato sottocutaneo della pelle. Quella rottura allontana le nanoparticelle, rilassando la forza elettrostatica esercitata sull'insulina nel serbatoio. Ciò consente all'insulina di iniziare a entrare nel flusso sanguigno, un processo accelerato dall'effetto delle onde ultrasoniche che spingono sull'insulina.

"Sappiamo che questa tecnica funziona, e pensiamo che funzioni così, ma stiamo ancora cercando di determinare i dettagli precisi, "dice il dottor Yun Jing, un assistente professore di ingegneria meccanica presso la NC State e co-autore corrispondente dell'articolo.

Quando l'ecografia viene rimossa, la forza elettrostatica si riafferma e riunisce le nanoparticelle nella nanorete. Le nanoparticelle poi diffondono più insulina, riempire il serbatoio.

"Abbiamo eseguito test di prova su topi di laboratorio con diabete di tipo 1, " Gu dice. "Abbiamo scoperto che questa tecnica raggiunge un rapido rilascio di insulina nel flusso sanguigno, e che le nano-reti contengono abbastanza insulina per regolare i livelli di glucosio nel sangue fino a 10 giorni".

"Quando l'insulina si esaurisce, devi iniettare una nuova nano-rete, " dice Jin Di, autore principale dell'articolo e un dottorato di ricerca. studente nel laboratorio di ricerca di Gu. "La precedente nano-rete viene dissolta e completamente assorbita nel corpo in poche settimane".

"Questo progresso darà sicuramente a milioni di persone con diabete in tutto il mondo la speranza che siano in arrivo giorni migliori, "dice il dottor John Buse, direttore del Diabetes Care Center dell'UNC-Chapel Hill e vicedirettore del NIH Clinical and Translational Sciences Award dell'UNC-Chapel Hill. "Dobbiamo lavorare per tradurre questi entusiasmanti studi in laboratorio nella pratica clinica".