Исследователи разработали беспроводной имплант, который с помощью электрохимических реакций удаляет избыток глюкозы из крови. У мышей с диабетом и ожирением устройство помогло нормализовать уровень сахара в течение часа. Повторное применение поддерживало контроль глюкозы на протяжении шести недель. Автоматизированная система, связанная с датчиком непрерывного мониторинга глюкозы, регулировала работу импланта в зависимости от уровня сахара — без инсулина и других лекарств.
Диабет 2-го типа и ожирение часто встречаются одновременно; такое сочетание иногда называют «диабезити». Существующие методы лечения в основном опираются на препараты для контроля уровня глюкозы или массы тела. Некоторые пациенты испытывают побочные эффекты или нуждаются в длительной терапии, поэтому исследователи изучают альтернативные подходы к более точному контролю обмена веществ без лекарств.
Дебасис Майти из Департамента биосистемной науки и инженерии Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) в Базеле и его коллеги разработали имплантируемую систему ECHO — electrocatalytic closed-loop health optimization. Устройство предназначено для регулирования уровня глюкозы: оно преобразует её избыток в глюконат, который затем может выводиться почками.
В импланте используются нанокластеры золота с платиновым покрытием, встроенные в пористую графитовую матрицу. При беспроводной активации электрическим током электрокатализатор запускает превращение глюкозы в глюконат. Электрическая стимуляция позволяет регулировать скорость удаления глюкозы.
В экспериментах исследователи наблюдали следующие результаты:
- Быстрое снижение уровня глюкозы. У мышей с диабетом 2-го типа активация устройства при напряжении 0,75 вольта и силе тока 10 миллиампер возвращала повышенный уровень глюкозы в крови к нормальному в течение часа.
- Длительный эффект. Повторная активация поддерживала контроль глюкозы в течение шести недель. За период исследования не выявили эпизодов гипогликемии.
- Изменения обмена веществ. Организм стал активнее использовать запасы жира; одновременно снизились масса тела и уровень триглицеридов в крови. Концентрации свободных жирных кислот и кетоновых тел выросли.
- Автоматическая регуляция глюкозы. При подключении к коммерческой системе непрерывного мониторинга устройство включалось, когда уровень глюкозы превышал заданный порог, обеспечивая автономную работу в замкнутом контуре.
- Наблюдения по безопасности. За шестинедельный период эксперимента исследователи не обнаружили физиологических, воспалительных или поведенческих нежелательных эффектов.
Устройство показало потенциал для контроля глюкозы и воздействия на энергетический обмен без инсулина и других препаратов, снижающих уровень сахара в крови. Связь с системой непрерывного мониторинга может позволить оперативно подстраивать лечение под изменения уровня глюкозы.
Однако результаты получены в экспериментах на мышах и не доказывают, что имплант будет безопасен или эффективен для людей. Чтобы оценить его долгосрочную безопасность, надёжность, влияние на обмен веществ и возможность применения в клинике, необходимы дальнейшие исследования.
По мнению исследователей, сочетание беспроводного электрокатализа с непрерывным мониторингом глюкозы может стать основой потенциального способа лечения диабета и ожирения без лекарств. Эту возможность ещё предстоит проверить в исследованиях с участием людей.