Диабет 2-го типа — главная болезнь современности. Изучают её активно и много. И вот появилось нечто совершенно оригинальное и никак не связанное с классическими подходами. Ученые Швейцарии создали устройство, которое эффективно «сжигает» глюкозу в организме.
Группа ученых под руководством профессора Мартина Фюссенеггера из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработала технологию, которая меняет сам подход к лечению диабета. Вместо того чтобы заставлять организм перерабатывать сахар, их устройство его просто уничтожает. Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Science («Наука»).
В чем тайна эффективности нового прибора?
Сердце новой системы — крошечный катализатор, который не содержит ни единой живой клетки, фермента или традиционного лекарства. Его каркас — это графитовый войлок. Представьте себе плотную, но пористую черную губку из углерода. В медицине и промышленности он используется как отличный электропроводящий материал и каркас, на который можно «сажать» активные вещества. Благодаря своей пористости он обладает огромной площадью поверхности, что позволяет разместить на нем миллионы активных центров в объеме размером с крупинку соли.
На эту графитовую основу ученые прикрепили нанокластеры золота — это не просто маленькие частицы, а строго определенный «сгусток» из нескольких сотен или тысяч атомов. Он обладает огромной химической активностью. А поверх золота нанесен еще более тонкий слой микроскопических частиц платины. Вместе эта структура работает как сверхэффективный электрокатализатор, разрушающий глюкозу.
Как все это работает?
Устройство представляет собой миниатюрный цилиндр размером примерно 1 на 2 сантиметра. Оно имплантируется под кожу, обычно в области живота или бедра. Это стандартная и малоинвазивная процедура, схожая с установкой кардиостимулятора или инсулиновой помпы.
Система работает в связке с уже привычным для многих пациентов с диабетом датчиком непрерывного мониторинга уровня глюкозы. Вот как все это функционирует:
- Датчик фиксирует скачок сахара, например после еды, и по Bluetooth передает данные на смартфон.
- Смартфон отправляет команду, активирующую устройство.
- Под действием тока прямо в теле пациента начинает работать катализатор, превращая избыток глюкозы в безопасный глюконат, который выводится почками.
- Когда датчик фиксирует нормальный уровень глюкозы, он посылает сигнал смартфону, а тот «командует», что катализатору пора отключиться.
Благодаря этому полностью исключается риск гипогликемии — опасного снижения сахара в крови, которое случается при передозировке инсулина или голоде.
Как проходил эксперимент?
Устройство успешно показало себя в эксперименте на мышах с диабетом и ожирением. Ученые устанавливали его грызунам на шесть недель, и фиксировали только позитивные эффекты и никаких негативных последствий:
- Ткани вокруг устройства не воспалялись.
- Не было вокруг него и повреждений из-за электрического тока или нагрева (ток с такими характеристиками часто применяется во всяких медицинских устройствах для имплантации, и он является безопасным).
- Поры графитового войлока не засорялись, и он продолжал активно работать, пропуская сквозь себя межклеточную жидкость.
Секрет безопасности кроется в материалах. И графит, и инертные благородные металлы (золото и платина) обладают высокой биосовместимостью с тканями человека и животных.
От мышей к людям
Эксперименты на грызунах показали впечатляющие результаты. Уровень сахара у них отлично снижался. Плюс за шесть недель использования системы мыши начали худеть, так как в отсутствие избытка глюкозы их организм был вынужден переключиться на сжигание накопленных жиров. В результате уровень триглицеридов в крови снизился, а концентрация кетоновых тел (продуктов распада жира) выросла.
«На протяжении десятилетий мы лечили диабет, подсказывая организму, как регулировать уровень глюкозы с помощью лекарств, — говорит Мартин Фюссенеггер. — Теперь мы показываем, что можем напрямую контролировать уровень сахара с помощью электроники».
Устройство пока протестировано только на животных. Впереди —клинические испытания на людях, сертификация и оценка долгосрочных эффектов. Однако сам подход знаменует смену парадигмы: переход от химических таблеток к электронным имплантатам, которые можно интегрировать в интернет вещей и управлять ими со смартфона. Для пациентов с диабетом 2-го типа это может означать жизнь без ежедневных таблеток и инъекций инсулина, а в качестве бонуса у них будут уменьшаться запасы жира в организме.
