Сахарный диабет первого типа представляет собой заболевание эндокринной системы, которая отвечает за координацию функционирования всех внутренних органов и отвечает за адаптацию организма к условиям внешней среды. Главным признаком болезни является хронически повышенный уровень сахара в крови и увеличенное образование мочи, вследствие чего страдающие от диабета первого типа люди постоянно испытывают жажду, проблемы с аппетитом, а также теряют вес.
Все это обусловлено тем, что эндокринные клетки организма, которые находятся в поджелудочной железе, перестают вырабатывать инсулин. Этот гормон оказывает огромное влияние на обмен веществ практически во всех тканях, способствует копированию ДНК в процессе деления клеток, помогает клеткам организма производить белок и усваивать питательные вещества, а кроме того, он снижает концентрацию глюкозы в крови.
Чаще всего этот тип болезни развивается у человека в детском или подростковом возрасте и составляет 5–10% от всех случаев заболеваний диабетом.
Симптомы развиваются очень быстро, и, если не начать лечение, диабет первого типа быстро спровоцирует возникновение тяжелых осложнений, таких как инсульт, почечная недостаточность, поражение сетчатой оболочки глазного яблока, диабетическая язва стопы и диабетическая кома, которые приводят к инвалидности или даже заканчиваются смертью пациента.
К сожалению, медицина пока не в силах восстановить функционирование вырабатывающих инсулин клеток поджелудочной железы, и единственным методом лечения болезни являются пожизненные ежедневные инъекции инсулина, нормализующие обмен веществ организма. В настоящее время существует большое количество разнообразных препаратов инсулина, отличающихся по продолжительности действия, по степени очистки и другим параметрам.
Сложность подбора величины доз инсулина заключается в том, что для каждого пациента они рассчитываются строго индивидуально. Врачу необходимо учитывать суточные колебания в потребности гормона, так как в связи с физиологическими особенностями организм каждого конкретного человека в разное время суток требует неодинаковое количество инсулина. Зачастую врачу приходится прибегать к препаратам разной длительности действия, рекомендуя пациенту применять инсулин длительного действия перед сном, чтобы максимально точно имитировать естественную выработку гормона.
Подобное лечение вынуждает пациента делать себе инъекции гормона от шести до четырех раз в сутки. Иногда, чтобы сократить их количество до 1–3, врачи прибегают к смешиванию инсулина разной продолжительности действия в одной дозе. Недостатком такого метода является то, что
с его помощью невозможно сымитировать естественные циклы выработки инсулина поджелудочной железой, а значит, терапия не в силах будет полностью восстановить углеродный обмен организма.
Группа американских исследователей из университета Северной Каролины в Чапел-Хилл под руководством Цзичэна Юя разработала уникальный инсулиновый пластырь, который уже доказал свою эффективность в доклинических испытаниях на лабораторных мышах. Ученые опубликовали результаты своей работы в журнале PNAS.
Пластырь, борющийся с сахарным диабетом первого типа, представляет собой обыкновенный на вид кусочек пластыря площадью с небольшую монетку. Однако прилегающая к телу сторона пластыря покрыта микроскопическими иголочками, каждая из которых оснащена крошечными контейнерами, чей диаметр не превышает 118 нанометров. В этих контейнерах находятся инсулин и ферменты, чувствительные к уровню глюкозы в крови организма.
Особенность контейнеров состоит в том, что они сделаны из органических веществ: гиалуроновой кислоты, входящей в состав нервной и эпителиальной тканей, а также соединения 2-нитроимидазола, который представляет собой антибиотик. Эти вещества образовывают микроскопические пузырьки, диаметр которых в сотню раз меньше диаметра человеческого волоса.
Внутри них находятся инсулин в твердой форме и ферменты, реагирующие на повышение уровня глюкозы в крови.
Исследователи уверяют, что применение пластыря абсолютно безболезненно. При создании покрывающих его поверхность иголочек ученые перепробовали множество вариантов их длины и твердости. В результате работы удалось получить такие иголки, которые абсолютно не чувствуются кожей, но при этом вонзаются в нее на незначительную глубину, достигая расположенных у поверхности капилляров. Именно благодаря протекающей по ним крови «умный» пластырь и измеряет уровень глюкозы в крови.
Авторы работы уверяют, что их пластырь является гораздо более эффективным, чем инъекции инсулина. После того как пластырь начинает свою работу, уровень глюкозы приходит в норму в течение 30 минут и остается в нормальном состоянии на протяжении нескольких часов. Кроме того, очень часто пациенты сталкиваются со слишком резким падением уровня сахара в крови после инъекции, что также ставит здоровье больного под угрозу. Пластырь же приводит концентрацию глюкозы в нужное состояние постепенно, без резких скачков.
Пластырь может быть «настроен» под каждого пациента индивидуально путем изменения чувствительности ферментов, определяющих уровень глюкозы, а также концентрации инсулина.
Ученые уверяют, что в случае с людьми пластырь может оказаться даже более эффективным, чем при опытах на мышах, потому что грызуны менее чувствительны к инсулину. Один из авторов исследования, Джон Бьюз, заявляет: «Самое сложное при борьбе с диабетом — это не сами инъекции инсулина, не измерение уровня сахара в крови и даже не соблюдение диеты, а сама необходимость ежедневно, несколько раз в сутки, на протяжении всей жизни делать себе уколы. Если мы сделаем так, что пластырь будет работать в случае с людьми, правила игры изменятся навсегда». По словам ученых, их конечной целью является создание инсулинового пластыря, который можно будет менять один раз в несколько дней.