Život s dijabetesom tipa 1 nosi svakodnevne izazove, no jedan od najvećih i najopasnijih je neprestana prijetnja hipoglikemije – stanja opasno niske razine šećera u krvi. Taj strah, koji proganja i pacijente i njihove obitelji, mogao bi uskoro postati stvar prošlosti zahvaljujući revolucionarnom implantabilnom uređaju koji su razvili inženjeri s Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ovaj inovativni sustav dizajniran je kao hitni mehanizam koji se aktivira automatski ili na zahtjev, oslobađajući spasonosnu dozu lijeka bez potrebe za injekcijama, čime se otvara novo poglavlje u upravljanju dijabetesom.

Tihi neprijatelj zvan hipoglikemija

Za osobe s dijabetesom tipa 1, svakodnevna primjena inzulina ključna je za regulaciju razine glukoze u krvi. Međutim, balansiranje doze inzulina, prehrane i fizičke aktivnosti iznimno je složeno. Pogrešna procjena može dovesti do hipoglikemije, čiji simptomi uključuju zbunjenost, drhtavicu, znojenje, a u teškim slučajevima može eskalirati do napadaja, gubitka svijesti, pa čak i smrtonosnog ishoda. Problem je posebno izražen tijekom noći, kada pacijent spava i nije svjestan pada šećera, oslanjajući se isključivo na alarme s kontinuiranih mjerača glukoze (CGM). Dodatnu razinu stresa i straha proživljavaju roditelji djece s dijabetesom, koji strepe nad sigurnošću svoje djece.

Postojeće rješenje za tešku hipoglikemiju je injekcija glukagona, hormona koji potiče jetru na oslobađanje pohranjene glukoze u krvotok. Međutim, primjena injekcije u hitnoj situaciji, često od strane laika ili osobe koja je i sama u stanju panike, može biti komplicirana i zastrašujuća. Upravo je ta barijera potaknula znanstvenike na stvaranje jednostavnijeg i pouzdanijeg rješenja.

Inovacija s MIT-a: Pametni implantat za hitne slučajeve

Tim s MIT-a, predvođen profesorom Danielom Andersonom i znanstvenikom Siddhartom Krishnanom, osmislio je uređaj koji bi mogao transformirati hitno zbrinjavanje hipoglikemije. Riječ je o malom, implantabilnom spremniku, veličine kovanice, koji se postavlja neposredno ispod kože. Njegova ključna prednost je što sadrži stabilizirani, praškasti oblik glukagona. Za razliku od tekućeg oblika, koji je nestabilan i ne može se dugoročno čuvati u tijelu, praškasta verzija osigurava da lijek ostane učinkovit i spreman za djelovanje tjednima ili mjesecima.

Ovaj "digitalni sustav za isporuku lijekova", kako ga nazivaju istraživači, dizajniran je da bude uvijek spreman zaštititi pacijenta. "Naš cilj bio je stvoriti uređaj koji je neprestano u pripravnosti kako bi zaštitio pacijente od niske razine šećera u krvi. Vjerujemo da ovo može ublažiti strah od hipoglikemije od kojeg pate mnogi pacijenti i njihovi roditelji", izjavio je profesor Anderson.

Kako funkcionira? Spoj pametnih materijala i bežične tehnologije

Mehanizam djelovanja ovog uređaja temelji se na fascinantnim svojstvima takozvanih "pametnih materijala". Spremnik s lijekom zapečaćen je posebnom legurom s pamćenjem oblika (shape-memory alloy), u ovom slučaju legurom nikla i titana, poznatijom kao nitinol. Ovaj materijal programiran je da na specifičnoj temperaturi promijeni svoj oblik.

Uređaj sadrži i sićušnu antenu koja je podešena na primanje signala određene radiofrekvencije. Kada je aktivacija potrebna, vanjski odašiljač šalje bežični signal. Antena ga prima i pokreće mali električni krug unutar implantata, koji zagrijava leguru. Čim temperatura dosegne prag od 40 stupnjeva Celzijusa, ravna pločica od legure instinktivno se savija u oblik slova "U", čime se otvara spremnik i oslobađa pohranjeni prah glukagona izravno u tijelo.

Najveći potencijal leži u mogućnosti automatizacije. Zbog svoje bežične prirode, uređaj se može programirati da "komunicira" s kontinuiranim mjeračem glukoze (CGM) koji pacijent već nosi. Kada CGM detektira da je razina šećera pala ispod opasne granice, automatski bi poslao signal za aktivaciju implantata, osiguravajući intervenciju čak i ako je osoba bez svijesti ili spava.

Obećavajući rezultati i pogled u budućnost

Istraživači su proveli testiranja na dijabetičkim miševima kako bi potvrdili učinkovitost uređaja. Nakon što su implantirali uređaj, inducirali su pad razine šećera u krvi kod životinja. Aktiviranjem oslobađanja glukagona, rezultati su bili izvanredni: unutar deset minuta, razina šećera u krvi počela se stabilizirati i vraćati u normalni raspon, čime je uspješno spriječena teška hipoglikemija.

Jedan od ključnih izazova kod svih medicinskih implantata je reakcija tijela, koje oko stranog tijela stvara ožiljkasto tkivo. To tkivo može ometati funkciju uređaja. Međutim, studija je pokazala da je čak i nakon četiri tjedna, kada se fibrozno tkivo formiralo oko implantata, oslobađanje lijeka bilo jednako uspješno. Sljedeći cilj tima je produžiti vijek trajanja implantata na najmanje godinu dana, nakon čega bi ga bilo potrebno zamijeniti.

Potencijalna primjena i izvan dijabetesa

Svestranost ovog sustava otvara vrata i za druge hitne medicinske primjene. Tim je uspješno testirao uređaj i s praškastom verzijom epinefrina (adrenalina). U testovima, unutar deset minuta od aktivacije, razina epinefrina u krvotoku značajno je porasla, a srčani ritam se ubrzao. Ovo otkriće sugerira da bi se sličan implantat mogao koristiti za hitno liječenje teških alergijskih reakcija, uključujući anafilaktički šok, ili čak kao podrška kod srčanog zastoja, pružajući spasonosnu dozu lijeka brže i pouzdanije od postojećih autoinjektora.

Iako je tehnologija još u fazi razvoja i predstoje dodatna ispitivanja na životinjama, istraživači se nadaju početku kliničkih ispitivanja na ljudima u sljedeće tri godine. Ako se pokaže uspješnom, ova inovacija ne bi predstavljala samo napredak u liječenju, već bi pružila neprocjenjiv osjećaj sigurnosti i slobode milijunima ljudi diljem svijeta koji žive pod sjenom dijabetesa.