Las nanopartículas inyectables desarrolladas en el MIT pueden eliminar algún día la necesidad de que los pacientes con diabetes tipo 1 controlen constantemente sus niveles de azúcar en sangre y se inyecten insulina.

Las nanopartículas fueron diseñadas para detectar los niveles de glucosa en el cuerpo y responder secretando la cantidad adecuada de insulina. reemplazando así la función de las células de los islotes pancreáticos, que se destruyen en pacientes con diabetes tipo 1. Por último, este tipo de sistema podría garantizar que los niveles de azúcar en sangre se mantengan equilibrados y mejorar la calidad de vida de los pacientes, según los investigadores.

"La insulina realmente funciona, pero el problema es que la gente no siempre obtiene la cantidad adecuada. Con este sistema de liberación prolongada, la cantidad de droga secretada es proporcional a las necesidades del cuerpo, "dice Daniel Anderson, profesor asociado de ingeniería química y miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas.

Anderson es el autor principal de un artículo que describe el nuevo sistema en un número reciente de la revista. ACS Nano . El autor principal del artículo es Zhen Gu, un ex postdoctorado en el laboratorio de Anderson. El equipo de investigación también incluye a Robert Langer, el profesor del Instituto David H. Koch del MIT, e investigadores del Departamento de Anestesiología del Boston Children's Hospital.

Imitando el páncreas

En la actualidad, las personas con diabetes tipo 1 suelen pincharse los dedos varias veces al día para extraer sangre y evaluar sus niveles de azúcar en sangre. Cuando los niveles son altos, estos pacientes se inyectan ellos mismos con insulina, que descompone el exceso de azúcar.

En años recientes, muchos investigadores han tratado de desarrollar sistemas de administración de insulina que pudieran actuar como un "páncreas artificial, "detecta automáticamente los niveles de glucosa y secreta insulina. Un enfoque utiliza hidrogeles para medir y reaccionar a los niveles de glucosa, pero esos geles tardan en responder o carecen de resistencia mecánica, permitiendo que la insulina se escape.

El equipo del MIT se propuso crear un robusto sistema biocompatible que respondería más rápidamente a los cambios en los niveles de glucosa y sería fácil de administrar.

Su sistema consiste en una estructura similar a un gel inyectable con una textura similar a la pasta de dientes, dice Gu, quien ahora es profesor asistente de ingeniería biomédica y farmacéutica molecular en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad Estatal de Carolina del Norte. El gel contiene una mezcla de nanopartículas con carga opuesta que se atraen entre sí, mantener el gel intacto y evitar que las partículas se deslicen una vez dentro del cuerpo.

Usando un polisacárido modificado conocido como dextrano, los investigadores diseñaron el gel para que fuera sensible a la acidez. Cada nanopartícula contiene esferas de dextrano cargadas con una enzima que convierte la glucosa en ácido glucónico. La glucosa puede difundirse libremente a través del gel, así que cuando los niveles de azúcar son altos, la enzima produce grandes cantidades de ácido glucónico, haciendo que el ambiente local sea un poco más ácido.

Ese ambiente ácido hace que las esferas de dextrano se desintegren, liberando insulina. La insulina luego realiza su función normal, convertir la glucosa en el torrente sanguíneo en glucógeno, que se absorbe en el hígado para su almacenamiento.

Control a largo plazo

En pruebas con ratones que tienen diabetes tipo 1, los investigadores encontraron que una sola inyección del gel mantenía niveles normales de azúcar en sangre durante un promedio de 10 días. Debido a que las partículas están compuestas principalmente de polisacáridos, son biocompatibles y eventualmente se degradan en el cuerpo.

Los investigadores ahora están tratando de modificar las partículas para que puedan responder más rápido a los cambios en los niveles de glucosa. a la velocidad de las células de los islotes del páncreas. "Las células de los islotes son muy inteligentes. Pueden liberar insulina muy rápidamente una vez que detectan niveles altos de azúcar, "Dice Gu.

Antes de probar las partículas en humanos, los investigadores planean desarrollar aún más las propiedades de administración del sistema y trabajar para optimizar la dosis que sería necesaria para su uso en humanos.

"Claramente se justifican estudios a más largo plazo, pero desde una perspectiva de circuito cerrado, este es un enfoque muy inteligente para normalizar los niveles de glucosa en sangre en personas con diabetes, logrado mediante la integración de la detección de glucosa con la administración de insulina, como una célula beta pancreática natural, "dice Frank Doyle, profesor de ingeniería química en la Universidad de California en Santa Bárbara que no formaba parte del equipo de investigación.

El artículo se titula "Nano-red inyectable para la administración de insulina mediada por glucosa".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.