Учёные разработали имплантируемую систему, способную удалять из крови избыток глюкозы. Устройство использует электрически управляемый катализатор и автоматически включается при повышении уровня сахара. Результаты работы команды под руководством профессора Мартина Фуссенеггера из департамента биосистемных наук и инженерии ETH Zurich в Базеле опубликованы в журнале Science.
Новый подход рассчитан на лечение диабета второго типа, который всё чаще встречается во всём мире. Заболевание нередко связано с ожирением, малоподвижным образом жизни и длительным избытком потребляемой энергии. Инъекции инсулина снижают концентрацию сахара, но не устраняют избыток энергии: если мышцы не расходуют глюкозу, организм преобразует её в жир, поэтому некоторые пациенты продолжают набирать вес.
Основой импланта стал катализатор из неорганических материалов, которому не нужны клетки, ферменты или другие биологические компоненты. Он изготовлен из графитового войлока с золотыми нанокластерами, покрытыми ещё более мелкими частицами платины. По словам Фуссенеггера, в ходе экспериментов эти материалы показали хорошую биосовместимость, а наноструктурированную поверхность специалисты создали самостоятельно.
Катализатор превращает избыточную глюкозу в крови в глюконат. В результате часть сахара не перерабатывается и не откладывается в тканях в виде жира, после чего глюконат выводится с мочой. В состав системы также входят электронный блок управления и корпус, напечатанный на 3D-принтере; питание передаётся беспроводным способом на частоте 13,56 МГц.
Работа устройства регулируется замкнутой системой. Обычный сенсор непрерывно отслеживает уровень глюкозы в тканях, а при его резком повышении после еды передаёт сигнал по Bluetooth на смартфон или умные часы. После этого гаджет активирует катализатор, а при достижении нужного показателя отключает его, чтобы предотвратить чрезмерное падение сахара.
Сначала исследователи проверили систему в пятилитровом резервуаре с питательным раствором, содержащим глюкозу, что примерно соответствует объёму крови человека. Затем имплант испытали на мышах с диабетом: уровень сахара у животных удалось точно контролировать, мыши похудели, устройство хорошо переносилось и стабильно работало в течение шести недель. «Система работает при очень низком напряжении, и наши эксперименты не выявили повреждения тканей из-за электрического или теплового воздействия», — сказал Фуссенеггер. Испытания на людях пока не проводились, а следующим этапом станет разработка медицинского устройства; источник новости — ETH Zurich.