1型糖尿病の人にとって、低血糖または低血糖の発症は、常に存在する脅威です。グルコースレベルが非常に低くなると、標準的なケアの治療がグルカゴンと呼ばれるホルモンを注入している生命を脅かす状況を作り出します。
緊急のバックアップとして、患者が血糖値が危険なレベルに低下していることに気付かない場合がある場合、MITエンジニアは、皮膚の下に残り、血糖値が低すぎるとグルカゴンを放出するように引き起こされる埋め込み可能な貯水池を設計しました。
このアプローチは、睡眠中に低血糖が発生する場合、または自分で注射を行うことができない糖尿病の子供の場合にも役立ちます。
「これは、皮膚の下に置くことができる小規模な緊急事態の装置であり、患者の血糖値が低下しすぎると行動する準備ができています」と、MITの化学工学部の教授であるDaniel Andersonは、MITの統合癌研究および医療工学科学研究所（IMES）のメンバーであり、研究の上級著者であるダニエル・アンダーソンは言います。 「私たちの目標は、低血糖から患者を常に保護する準備ができているデバイスを構築することでした。これは、多くの患者とその両親が苦しんでいる低血糖の恐怖を和らげるのにも役立つと思います。」
研究者は、このデバイスを使用して、心臓発作の治療に使用され、アナフィラキシーショックを含む重度のアレルギー反応を防ぐことができる薬物であるエピネフリンの緊急用量を供給できることを示しました。
現在、スタンフォード大学の電気工学の助教授である元MIT研究科学者であるSiddharth Krishnanは、7月9日に7月9日に掲載された研究の主執筆者です。 自然生物医学工学。
緊急対応
1型糖尿病のほとんどの患者は、毎日のインスリン注射を使用して、体が砂糖を吸収し、血糖値が高くなりすぎないようにします。しかし、血糖値が低くなりすぎると、低血糖症が発生し、混乱や発作につながる可能性があり、治療せずに致命的になる可能性があります。
低血糖と戦うために、一部の患者は、肝臓を刺激してグルコースを血流に放出するホルモンであるグルカゴンのプリロードシリンジを運びます。ただし、人々、特に子供が血糖降下薬になることを知るのは必ずしも容易ではありません。
「一部の患者は、血糖値が低いときに感じることができ、何かを食べたり、グルカゴンを与えたりすることができます」とアンダーソンは言います。 「しかし、それらが低血糖系であることに気づいていない人もいれば、混乱やcom睡状態に陥る可能性があることに気づいていない人もいます。これは、患者が眠るときにも問題です。これは、砂糖が危険なほど低くなるとグルコースセンサーアラームに依存しているためです。」
低血糖に対抗しやすくするために、MITチームは、使用する人がトリガーできる緊急デバイス、またはセンサーによって自動的にトリガーできる緊急デバイスの設計に着手しました。
四半期のサイズのサイズのデバイスには、3Dプリントされたポリマーで作られた小さな薬物貯水池が含まれています。貯水池には、形状メモリ合金として知られる特別な材料が密閉されており、加熱時に形状を変えるようにプログラムできます。この場合、研究者はニッケルチタン合金を使用し、摂氏40度に加熱すると、平らなスラブからU字型にカールするようにプログラムされていました。
他の多くのタンパク質やペプチド薬と同様に、グルカゴンは迅速に壊れる傾向があるため、液体は体内に長期に保存することはできません。代わりに、MITチームは薬物の粉末バージョンを作成しました。薬物はずっと安定したままで、放出されるまで貯水池にとどまります。
各デバイスは、1つまたは4つの用量のグルカゴンを運ぶことができます。また、無線周波数範囲の特定の周波数に応答するように調整されたアンテナも含まれています。これにより、リモートでトリガーされて小さな電流をオンにします。これは、形状メモリ合金を加熱するために使用されます。温度が40度のしきい値に達すると、スラブはU型に曲がり、貯水池の内容を放出します。
デバイスはワイヤレス信号を受信できるため、着用者の血糖値が特定のレベルを下回ると、グルコースモニターによって薬物放出がトリガーされるように設計することもできます。
「このタイプのデジタルドラッグデリバリーシステムの重要な機能の1つは、センサーと話すことができることです」とクリシュナンは言います。 「この場合、多くの患者が使用する継続的なグルコース監視技術は、これらのタイプのデバイスがインターフェースをかけることが簡単なものです。」
低血糖の反転
糖尿病マウスにデバイスを埋め込んだ後、研究者はそれを使用して、動物の血糖値が低下しているときにグルカゴンの放出を引き起こしました。薬物放出を活性化してから10分も経たないうちに、血糖値が平らになり始め、通常の範囲内にとどまり、低血糖を回避することができました。
研究者はまた、エピネフリンの粉末バージョンでデバイスをテストしました。彼らは、薬物放出から10分以内に、血流中のエピネフリンレベルが上昇し、心拍数が増加することを発見しました。
この研究では、研究者はデバイスを最大4週間埋め込みましたが、現在、少なくとも1年までその時間を延長できるかどうかを確認する予定です。
「アイデアは、かなりの期間にわたってこの治療的救助イベントを提供できる十分な用量を持っているということです。私たちはそれが何であるかを正確には知りません – 多分1年、数年、そして現在、最適な寿命を確立することに取り組んでいます。
通常、医療機器が体内に埋め込まれると、瘢痕組織がデバイスの周りに発生し、その機能を妨げる可能性があります。しかし、この研究では、研究者は、インプラントの周りに線維組織が形成された後でも、薬物放出をうまく引き起こすことができることを示しました。
研究者は現在、追加の動物研究を計画しており、今後3年以内に臨床試験でデバイスのテストを開始したいと考えています。
「私たちのチームがこれを成し遂げるのを見るのは本当にエキサイティングです。いつか糖尿病患者を助け、救急医療を提供するための新しいパラダイムをより広く提供できることを願っています」と、MITのDavid H. Koch Institute教授であり論文の著者であるRobert Langer氏は言います。
他の著者、O’Keffhe、Arna Roadra、Guustop、Limited、Claai Liu、Anhanai Wang、Antone Bookkek、Jeon-Chun Boseが翼です。
この研究は、レオナ・Mとハリー・B・ヘルムズリー・チャリブル・トラスト、国立衛生研究所、JDRFポスドク・フェローシップ、国立生物医学イメージングとバイオエンジニアリング研究所によって資金提供されました。
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2025-07-10 14:01:00