Люди с диабетом должны следить за уровнем глюкозы в течение дня, но делать это - задача. sirtavelalot / Shutterstock.com

Диабет является седьмой лидирующей причиной смерти в США. 30.3 миллионов взрослых имеющих заболевание. Один из взрослых 4 даже не знает, что у него диабет.

Кроме того, 84.1 миллионов взрослых имеют преддиабет - состояние с повышенным уровнем сахара в крови - и 90 процентов из них не знают, что у него это есть. Поэтому плата может только ухудшиться.

Чтобы избежать опасных для жизни осложнений, возникающих при диабете, чрезвычайно важно для пациентов с диабетом поддерживать уровень глюкозы в крови в безопасном диапазоне. Однако это долгое время было сложной задачей, поскольку было трудно надежно контролировать уровни глюкозы.

Я химик, химик и компьютерный инженер, который разработал и провел исследования по возможной системе мониторинга, которая работает самостоятельно. Эти биосенсоры глюкозы конвертировать биохимическую энергию, содержащуюся в глюкозе крови - другими словами, от собственного тела человека - к электрической мощности для запуска устройства.

Все о сахарном обмене

Диабет влияет на то, как тело ломает пищу, которую мы едим в сахар. Этот сахар, или глюкоза, высвобождается в нашу кровь. В ответ поджелудочная железа вырабатывает гормон, называемый инсулином, который позволяет клеткам организма принимать сахар из крови для использования в качестве энергии.

Если у вас диабет, ваше тело либо не делает достаточного количества инсулина, как при диабете типа 1, либо не может использовать инсулин, который он делает, а также должен поддерживать здоровый метаболизм сахара в крови. Последний называется диабетом типа 2. Когда не хватает инсулина, или клетки перестают реагировать на инсулин, слишком много сахара остается в крови. Это может привести к серьезным осложнениям.

Хранение сахар в крови на безопасном уровне является ключевой стратегией управления диабетом и предотвращения прогрессирования заболевания. Исследования показали, что люди с интенсивными программами контроля, которые поддерживали уровень глюкозы в крови, близкий к норме, меньше осложнений чем люди, которые регулярно поддерживали более высокий уровень сахара в крови. Около 63.6 процентов взрослых выполнять ежедневный самоконтроль уровня глюкозы в крови.

Однако поддерживать уровень глюкозы в крови намного сложнее, чем кажется. Это требует, чтобы люди уделяли много внимания количеству углеводов, которые они потребляют, и что они проверить сахар крови пальцами в течение дня. Многие также должны рассчитывать дозы инсулина и вводить себе инсулин.

Достижение цели контроля глюкозы очень сложно из-за колебаний диеты. Большинство людей не могут поддерживать контроль их уровня глюкозы в крови.

И болезнь может прогрессировать, даже если человек следит за рекомендациями врача для поддержания более нормального уровня глюкозы в крови. Стремясь снизить уровень сахара в крови, некоторые с диабетом невольно ставят себя под повышенный риск для чрезвычайно низкого уровня глюкозы в крови или гипогликемии, что является опасным для жизни состоянием. Эта флуктуация от высокого до низкого уровня становится барьером для людей с диабетом, поскольку они обескуражены. Исследования показали, что некоторые люди предпочитают прекратить поддерживать как результат. Это приводит к недостаточный мониторинг уровня глюкозы в крови и нездоровый выбор.

Эта ситуация ухудшается, поскольку выборка крови относительно редкий в течение всего дня - всего четыре раза - по сравнению с бесчисленными изменениями в глюкозе крови, которые происходят в течение дня. Также, уровни глюкозы зависят от программы лечения, а также от индивидуальных обстоятельств. Отбор проб крови обеспечивает только дискретную запись глюкозы в крови, когда непрерывная запись глюкозы крови обеспечивает наилучшую информацию.

Устройства могут помочь, но они не идеальны

Системы мониторинга уровня глюкозы помогают многим людям с диабетом, но они еще не широко используются. Monkey Business Images / Shutterstock.com

Исследования показали что использование устройств, которые могут непрерывно контролировать уровни глюкозы, может быть ответом. Эти непрерывные системы мониторинга глюкозы проводят повторные измерения, обычно каждые пять минут, сахара в крови и биологической жидкости, которая окружает клетки. Это позволяет проводить тщательный мониторинг и своевременную коррекцию проблемных уровней глюкозы в крови. Поэтому эти системы может снизить риск связанных с диабетом осложнений.

Те, у кого диабет, могут носить один из этих мониторов в нескольких областях своего тела, например, вокруг желудка и задней части рук и ног. Но пока что небольшое количество людей носят их, потому что эти устройства не идеальны. Люди все еще должны проверять уровень глюкозы четыре раза в день с помощью теста на укол пальца. Кроме того, время отклика устройств медленное, и они часто являются неточными. И люди обычно должны носить устройство мониторинга и вставлять его под кожу каждые семь дней. Кроме того, в рандомизированных испытаниях непрерывный мониторинг не был связан с улучшение качества жизни.

Кроме того, недавнее клиническое исследование показало, что непрерывные мониторы не смогли обнаружить гипогликемию, чтобы уменьшить частоту некоторых тяжелых случаев гипогликемии, которые имели место у пациентов с Введите 1 диабета.

Будущее без пальцев?

Одним из решений может быть полностью самовпитываемое имплантируемое устройство без каких-либо компонентов, не содержащих на кожу, которые менее навязчивы и что облегчают нагрузку на пользователя. Эти автономные системы мониторинга глюкозы в автономном режиме являются следующим поколением мониторов глюкозы, которые могут уменьшить препятствия для непрерывного использования и соблюдения режима контроля глюкозы. Они отслеживают уровень сахара в крови и доставляют инсулин, если человек нуждается в нем.

В нашей лаборатории мы разрабатываем самонаводящийся имплантируемый 4-миллиметр с помощью 4-миллиметрового устройства. Он генерирует электроэнергию путем преобразования химической энергии, хранящейся в сахаре крови человека, и работает аналогично батарее. Он использует белки, прикрепленные к двум проводам, которые избирательно потребляют глюкозу и кислород в нашей крови для генерации электронов, которые протекают через систему. Поток электронов приводит к генерации тока. Произведение генерируемого тока и разность напряжений между двумя проводами приводит к производству электроэнергии. Эта электрическая энергия прямо пропорциональна концентрации сахара в крови. И, следовательно, его можно использовать для быстрого определения уровня сахара в крови с дополнительным преимуществом реагирования на аномалию в уровнях сахара в крови.

Важная вещь в нашей платформе - это не требует батарей. Генерируемая электроэнергия может использоваться для питания имплантируемого инсулинового насоса, что позволяет одновременно генерировать энергию для мониторинга уровня глюкозы и доставки инсулина в целевые сайты в организме для улучшения результатов лечения.

Вопрос в том, может ли эта идея «искусственной поджелудочной железы с замкнутым контуром» трансформироваться в реальность. Наиболее важной задачей является инженерный дизайн, необходимый для искусственной поджелудочной железы, чтобы переместить устройство из скамьи в клинику и в организм, в результате чего пациенты получат выгоду от полностью автоматизированной искусственной поджелудочной железы, которая не требует вмешательства пользователя.

Я с оптимизмом смотрю, что наступит день, когда такое устройство сможет полностью автоматизировать контроль уровня глюкозы в крови, обеспечить непрерывный мониторинг глюкозы и терапевтическую доставку без какого-либо вмешательства со стороны пациента. Это улучшит управление диабетом и позволит создать мир, в котором человеческая сила может поддерживать человеческую жизнь.

Об авторе

Gymama Slaughter, исполнительный директор Исследовательского центра биоэлектричества Фрэнка Райди, Old Dominion University

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon