Οι εμφυτεύσιμες συσκευές που απελευθερώνουν ινσουλίνη στο σώμα υπόσχονται πολλά ως εναλλακτικός τρόπος αντιμετώπισης του διαβήτη. Ωστόσο, ένα εμπόδιο που έχει αποτρέψει την ευρεία χρήση τους μέχρι τώρα είναι ότι το ανοσοποιητικό σύστημα “επιτίθεται “ στις συσκευές μετά την εμφύτευση, σχηματίζοντας ένα παχύ στρώμα ουλώδους ιστού που εμποδίζει την απελευθέρωση ινσουλίνης. Αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως αντίδραση ξένου σώματος, μπορεί επίσης να επηρεάσει πολλούς τύπους εμφυτεύσιμων ιατρικών συσκευών.
Ωστόσο, μια ομάδα μηχανικών του MIT επινόησε έναν τρόπο για να ξεπεράσουν αυτή την αντίδραση. Δημιούργησαν μια ρομποτική συσκευή ή οποία μέσω ενός διεγέρτη φουσκώνει και ξεφουσκώνει για πέντε λεπτά κάθε 12 ώρες και με αυτή η μηχανική εκτροπή εμποδίζεται η συσσώρευση κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος γύρω από τη συσκευή. Αυτό το είδος ταλάντωσης μπορεί να ρυθμίσει τον τρόπο με τον οποίο τα κοντινά ανοσοκύτταρα ανταποκρίνονται σε μια εμφυτευμένη συσκευή.
Συγκεκριμένα οι ερευνητές κατασκεύασαν μια συσκευή δύο θαλάμων από πολυουρεθάνη. Ένας από τους θαλάμους λειτουργεί ως δεξαμενή φαρμάκων και ο άλλος ως μαλακός διεγέρτης, Χρησιμοποιώντας έναν εξωτερικό ελεγκτή, οι ερευνητές μπορούν να ενεργοποιήσουν τον διεγέρτη να φουσκώσει και να ξεφουσκώσει σε ένα συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα. Αυτή η μηχανική ενεργοποίηση απομακρύνει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού που ονομάζονται ουδετερόφιλα, δηλαδή τα κύτταρα που ξεκινούν τη διαδικασία που οδηγεί στο σχηματισμό ουλώδους ιστού.
Όταν οι ερευνητές εμφύτευσαν αυτές τις συσκευές σε ποντίκια, διαπίστωσαν ότι χρειάστηκε πολύ περισσότερος χρόνος για να αναπτυχθεί ουλώδης ιστός γύρω από τις συσκευές. Ο ουλώδης ιστός τελικά σχηματίστηκε, αλλά είχε ασυνήθιστη δομή. Αντί για τις μπερδεμένες ίνες κολλαγόνου που δημιουργούνται συνήθως γύρω από στατικές συσκευές, οι ίνες κολλαγόνου γύρω από τις ενεργοποιημένες συσκευές ήταν πιο ευθυγραμμισμένες. Αυτή η διαφορά στην αρχιτεκτονική του κολλαγόνου μπορεί να διευκολύνει την καλύτερη χορήγηση φαρμάκων κατά τη διάρκεια των οκτώ εβδομάδων της μελέτης.
Οι επιστήμονες αξιολόγησαν την αποτελεσματικότητα της απελευθέρωσης ινσουλίνης μετρώντας τις αλλαγές στα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα των ποντικών και διαπίστωσαν ότι στα ποντίκια με την ενεργοποιημένη συσκευή, η αποτελεσματική παροχή ινσουλίνης διατηρήθηκε καθ' όλη τη διάρκεια των οκτώ εβδομάδων της μελέτης. Αντίθετα, σε ποντίκια που δεν υπήρξε ενεργοποίηση, η αποτελεσματικότητα χορήγησης άρχισε να μειώνεται μετά από δύο εβδομάδες και μετά από οκτώ εβδομάδες, σχεδόν καθόλου ινσουλίνη δεν μπόρεσε να περάσει μέσα από την ινώδη κάψουλα.
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο ιδιότυπης ταλάντωσης για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής και την αποτελεσματικότητα των εμφυτεύσιμων συσκευών που μπορούν να χορηγήσουν φάρμακα και πιστεύουν ότι αυτή η πλατφόρμα μπορεί να επεκταθεί πέρα από αυτήν την εφαρμογή. Μεταξύ άλλων πιθανών εφαρμογών, οι ερευνητές θα διερευνήσουν τη χρήση της συσκευής στην απελευθέρωση κυττάρων παγκρεατικών νησιδίων που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως «τεχνητό πάγκρεας» για τη θεραπεία του διαβήτη.
Οι ίδιοι δημιούργησαν μια έκδοση της συσκευής σε ανθρώπινο μέγεθος, διαστάσεων 120 επί 80 χιλιοστών και την εμφύτευσαν με επιτυχία στην κοιλιά ενός ανθρώπινου πτώματος. Αυτό ήταν μια απόδειξη της ιδέας ότι απαιτείται μια ελάχιστα επεμβατική χειρουργική τεχνική και θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για μια μεγαλύτερης κλίμακας συσκευής για ανθρώπους.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να προσαρμόσουν τη συσκευή έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή παγκρεατικών κυττάρων που προέρχονται από βλαστοκύτταρα, τα οποία θα αντιλαμβάνονται τα επίπεδα γλυκόζης και θα εκκρίνουν ινσουλίνη όταν η γλυκόζη είναι πολύ υψηλή. Ένα τέτοιο εμφύτευμα θα μπορούσε να μειώσει την ανάγκη των ασθενών να μετρούν συνεχώς τα επίπεδα γλυκόζης τους και να κάνουν ένεση ινσουλίνης. Η ιδέα είναι ότι τα κύτταρα θα εδράζονται στη δεξαμενή και θα λειτουργούν ως εργοστάσιο ινσουλίνης που όταν ανιχνεύουν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα θα απελευθερώνουν την απαιτούμενη ποσότητα ινσουλίνης.
Άλλες πιθανές εφαρμογές που διερευνούν οι ερευνητές για αυτό το είδος συσκευής περιλαμβάνουν την παροχή ανοσοθεραπείας για τη θεραπεία του καρκίνου των ωοθηκών και τη χορήγηση φαρμάκων στην καρδιά για την πρόληψη της καρδιακής ανεπάρκειας σε ασθενείς που έχουν υποστεί καρδιακή προσβολή.
Πηγή: Nature Communications
