Глюкозочувствительный инсулиновый пластырь
Сахарный диабет — эндокринное заболевание, которым страдает свыше 425 миллионов человек по всему миру. При лечении диабета 1 и в ряде случаев 2 типа требуется пожизненная инсулинотерапия. Это принуждает пациента к постоянному мониторингу уровня глюкозы и частым подкожным инъекциям инсулина. Естественно, это приводит к снижению качества жизни и сопряжено с развитием осложнений, связанных с неадекватным контролем уровня глюкозы в сторону как гипогликемии, так и гипергликемии.
Одним из направлений научной мысли является разработка систем автономного мониторинга уровня глюкозы и введения препаратов инсулина, подобно работе здоровой поджелудочной железы.
Одним из решений может стать трансдермальная терапевтическая система, которую разработал и апробировал на мышах и карликовых свиньях Jicheng Yu и его коллеги.
В основе лежит пластырь, содержащий микроиглы пирамидальной формы с шириной основания 400 мкм и высотой 900 мкм, способные проникать внутрикожно без переломов. Сами иглы состоят из чувствительного к глюкозе полимера и заполнены инсулином. Таким образом, система представляет собой микроигольчатый глюкозочувствительный пластырь (GR-MN).
Матрица полимера состоит из фенилбороновой кислоты (PBA), которая выступает в качестве сенсора глюкозы, диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), диметакрилата этиленгликоля (EGDMA) и N-винилпирролидона (NVP). Фенилборная кислота находится в полимеризованном виде, для связи молекул используется диметакрилат этиленгликоля (EGDMA) и N-винилпирролидон (NVP). Инсулин, заряженный отрицательно, электростатически связывается с положительно заряженным диметиламиноэтилакрилатом (DMAEA). Окончательное формирование матрицы происходит под действием ультрафиолета при температуре 4°С.
Механизм действия заключается в следующем. Полимеризованная фенилборная кислота обратимо взаимодействует с глюкозой с образованием комплекса 3-акриламидо-PBA (3APBA), заряженного отрицательно. Увеличение количества отрицательно заряженных молекул в микроигле приводит к ослаблению связи между инсулином и диметиламиноэтилакрилатом (DMAEA). Свободный инсулин самостоятельно всасывается в ткани пациента (рис 1).
.
b, Механизм опосредованного глюкозой высвобождения инсулина из GR-MN. При гипергликемическом состоянии увеличение количества отрицательно заряженных молекул, возникающее в результате образования комплексов глюкоза-боронат, ослабляет электростатическое взаимодействие между отрицательно заряженным инсулином и полимерами, способствуя быстрому высвобождению инсулина из микроигл. Уровень глюкозы у свиней, больных диабетом, можно эффективно регулировать с помощью глюкозочувствительного инсулинового пластыря.
c, Характеристика GR-MN.
I. Фотография пластыря GR-MN.
II. Сканирующая электронная микроскопия массива микроигл. Шкала, 500 μм.
III. Микроскопия (вверху) и флуоресцентная микроскопия (внизу) инсулина, окрашенный Родамином C . Шкала, 500 μм.
Массовая доля инсулина в каждой микроигле составляет около 20 % от всей матрицы, что с учетом щадящего процесса производства, обеспечивающего почти 100 % сохранение инсулина, приводит к терапевтически значимой дозе препарата в трансдермальной терапевтической системе. Это было подтверждено в процессе наблюдения за мышами и карликовыми свиньями, у которых был вызван сахарный диабет 1 типа посредством стрептозоцина. Глюкозочувствительная полимерная матрица обеспечивает нормогликемическое состояние свыше 20 часов даже при приеме высокоуглеводной пищи. Кроме того, в ходе исследования выяснилось, что соотношение DMAEA и 3APBA сказывается на скорости высвобождения инсулина. Таким образом, открывается возможность для регулирования скорости введения препарата для конкретных пациентов.
Все это обеспечивает перспективность данного направления исследований.
