Коли Пантеліс Георгіу та його колеги — біомедичні інженери з Імперського коледжу в Лондоні (Великобританія) вирішили розробити «розумний» інсуліновий насос для хворих цукровим діабетом, вони почали з причини захворювання. «Ми запитали себе: як зробити так, щоб підшлункова залоза продовжувала контролювати рівень глюкози в крові?» - згадує пан Георгіу.

Відповідь добре відома. Цей орган опирається насамперед на дві популяції клітин: бета-кліітини, що виробляють інсулін у тому випадку, якщо рівень глюкози в крові високий, і альфа-клітини, які звільняють гормон глюкагон при низькому рівні глюкози. «Ми змоделювали їх у вигляді мікрочипа», - говорить вчений. Прилад імітує унікальні електричні характеристики альфа- і бета-клітин. Такий біоміметичний підхід у корені суперечить домінуючому сьогодні методу - доставці одного тільки інсуліну за допомогою відносно простої системи.

У невеликому клінічному випробуванні, що стартує на початку нового року, візьмуть участь десять пацієнтів.

У людей із цукровим діабетом першого типу імунна система атакує та вбиває інсулін-продукуючі бета-клітини, що приводить до збільшення в крові глюкози. Згодом альфа-клітини, що виділяють глюкагон, теж відмовляються працювати. Таким чином, у хворих час від часу різко знижується вміст цукру в крові, чому повинні були запобігати альфа-клітини. Цей момент серйозно впливає на якість життя пацієнтів і в довгостроковій перспективі приводить до пошкодження серця, нирок і очей. Для мінімізації подібних ускладнень пристрій Імперського коледжу моделює електрофізіологію обох типів клітин. Мабуть, це перша спроба з великою точністю зімітувати роботу підшлункової залози.

Пристрій складається з електрохімічного підшкірного датчика глюкози, мікрочипа та двох насосів, по одному на кожний гормон. Кожні п'ять хвилин датчик визначає рівень глюкози. Якщо він високий, кремнієві бета-клітини генерують сигнал, що пускає в хід двигун, який штовхає шприц із інсуліном. Так само відбувається й ін'єкція глюкагону.

Треба було врахувати, що дві клітинні популяції поводяться зовсім по-різному. Альфа-клітина реагує на різкі перепади напруги. Коли концентрація глюкози падає нижче певного порогу, електричний потенціал на мембрані клітини швидко піднімається та падає, випускаючи дискретну кількість глюкагону. Печінка виявляє глюкагон і у відповідь відкриває свій склад глюкози. Чим сильніше падає рівень глюкози, тим швидші перепади й тим більше виділяється глюкагону.

Подібна подвійна конструкція у квітні була представлена дослідниками з Бостонського університету, Масачусетської клінічної лікарні та Гарвардської медичної школи (США). Однак цей пристрій заснований на попереджувальному контролі, а не копіює поведінку реальних клітин.

За матеріалами: compulenta.ru