Diabète: un «patch d'insuline intelligent» pourrait révolutionner le contrôle de la glycémie

Les patients diabétiques doivent contrôler leur glycémie en se piquant régulièrement le doigt et en se faisant injecter de l'insuline. La procédure est douloureuse et imprécise - l'injection d'une quantité insuffisante d'insuline peut entraîner de graves complications et, dans certains cas, le coma et la mort.
Les chercheurs ont pour objectif de développer un patch d’insuline intelligent qui n’aura besoin d’être modifié que tous les quelques jours.
Crédit image: Zhen Gu

Selon l’équipe de l’innovation, composée de membres de l’Université de Caroline du Nord, la mise au point d’un «patch insuline intelligent» pourrait un jour faire du passé une véritable épreuve pour les millions d’Américains atteints de diabète. (UNC) à Chapel Hill et NC State à Raleigh.

Le patch intelligent - un ruban de ruban carré dont la taille ne dépasse pas un centime - contient plus de cent micro-aiguilles, chacune de la taille d'un cil, contenant de minuscules réservoirs d'insuline et d'enzymes de détection du glucose.

L'appareil, qui peut être placé n'importe où sur le corps, détecte la glycémie trop élevée et libère rapidement la bonne quantité d'insuline dans la circulation sanguine.

dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, les médecins spécialisés dans le diabète et les ingénieurs biomédicaux qui ont inventé le patch indolore décrivent comment ils l’ont testé sur un modèle de diabète de type 1 chez la souris et ont montré qu’il abaissait la glycémie pendant plusieurs heures.

Bien que cela soit très prometteur, il est trop tôt pour dire si et quand le timbre peut être utilisé chez des patients humains - l’équipe dit que plus de tests, puis des essais cliniques sont nécessaires.

Patch reproduisant le système propre à l'organisme pour générer de l'insuline

Le patch d'insuline intelligent agit en imitant le système de l'organisme pour générer de l'insuline - les cellules bêta du pancréas - qui produisent et stockent l'insuline dans de petits sacs ou vésicules. Ils détectent également les modifications de la glycémie et signalent que l'insuline doit être libérée des vésicules au besoin.

L'équipe a construit des vésicules artificielles qui fonctionnent de manière similaire à partir de deux matériaux naturels - l'acide hyaluronique (HA) utilisé dans les cosmétiques et le 2-nitroimidazole (NI), un composé organique utilisé dans le diagnostic.

Ensemble, les deux composés forment une molécule qui aime l'eau à une extrémité (la partie HA) et hydrofuge à l'autre (la partie NI). Les groupes de la molécule s'auto-assemblent en vésicules - un peu comme les gouttelettes d’huile dans l’eau - avec l’eau hydrofuge à l’intérieur et les extrémités qui aiment l’eau à l’extérieur.

Les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient insérer un noyau d’insuline solide et des enzymes conçues pour détecter le glucose dans les vésicules artificielles, lesquelles formaient en grande quantité des millions de nanostructures en forme de bulle, chacune 100 fois plus petites que l’épaisseur du cheveu humain.

Lorsqu'ils ont testé les nanoparticules d'insuline intelligentes en laboratoire, l'équipe a découvert qu'ils réagissaient à une augmentation de la glycémie. Les molécules de glucose en excès pénètrent dans les vésicules artificielles, en utilisant de l'oxygène lorsque les enzymes à bord les convertissent en acide gluconique. Cette réduction de l'oxygène ou de «l'hypoxie» rend l'extrémité NI hydrofuge des molécules composant les vésicules qui deviennent friands d'eau, et les vésicules se dissolvent et libèrent de l'insuline dans la circulation sanguine.

Un patch a maintenu la glycémie normale chez les souris diabétiques pendant des heures

La prochaine étape pour les chercheurs était de trouver un moyen d'administrer les vésicules artificielles aux patients diabétiques. C'est à ce moment-là qu'ils se sont tournés vers l'idée de micro-aiguilles minuscules incorporées dans un patch, plutôt que de s'appuyer sur les grosses aiguilles ou cathéters des "systèmes en boucle fermée" d'autres approches de la délivrance d'insuline sensible au glucose.

Ils ont finalement produit une bande de silicone contenant plus d'une centaine de micro-aiguilles qui transpercent la peau et pénètrent dans le sang circulant dans les capillaires sous-jacents. Chaque microaiguille contient un réservoir de vésicules artificielles.

L'équipe a testé l'invention dans un modèle murin de diabète de type 1. Ils ont administré à un groupe de souris une injection d’insuline standard - les niveaux sont tombés à la normale, puis ont rapidement atteint des niveaux hyperglycémiques.

Mais lorsqu'ils ont traité un autre groupe de souris diabétiques avec le patch, leur glycémie s'est normalisée en une demi-heure et est restée stable pendant plusieurs heures.

Les chercheurs ont également découvert qu'en modifiant la dose d'enzyme, ils pouvaient affiner le patch pour modifier les taux de glucose dans certaines plages.

Un «changement de jeu» pour les patients diabétiques

Les souris sont moins sensibles à l'insuline que les humains. Les chercheurs pensent donc que les patchs pourraient durer encore plus longtemps chez les patients humains. Les chercheurs ont pour objectif de développer un patch d’insuline intelligent qui n’aura besoin d’être modifié que tous les quelques jours.

John Buse, professeur de médecine et ancien président de l’American Diabetes Association:

"La partie la plus difficile de la prise en charge du diabète n'est pas les injections d'insuline, les tests de glycémie ou l'alimentation mais le fait que vous devez les faire plusieurs fois par jour chaque jour pour le reste de votre vie."

L'auteur co-senior Zhen Gu, professeur de génie biomédical, a déclaré:

"Nous avons conçu un patch pour le diabète qui fonctionne rapidement, qui est facile à utiliser et qui est fabriqué à partir de matériaux biocompatibles non toxiques. L'ensemble du système peut être personnalisé pour prendre en compte le poids et la sensibilité à l'insuline d'un diabétique. encore plus intelligent. "

Il y a plus de 387 millions de personnes atteintes de diabète dans le monde et on prévoit que ce nombre passera à 592 millions d'ici 2035.

Les fonds du NC TraCS Institute et de l'American Diabetes Association ont permis de financer la recherche.

Pendant ce temps, MNT récemment appris comment un nouvel outil de dépistage a identifié un médicament capable de cibler une cause cellulaire sous-jacente du diabète de type 2 qui conduit à une résistance à l'insuline.

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