Исследователи из Италии разработали имплантируемую систему подачи инсулина, заменяющую больным диабетом внутривенные, внутримышечные или подкожные инъекции лекарств. Система состоит из робота, помещаемого в брюшную полость хирургическим методом, и магнитных капсул с инсулином для его подзарядки.
При диабете I типа организм не способен вырабатывать инсулин, из-за чего больные вынуждены ежедневно вводить его самостоятельно. Кроме того, диабетикам необходимо в течение дня постоянно проверять уровень инсулина, что также зачастую предусматривает необходимость прокола кожного покрова для забора крови.
Постоянные уколы вредят не только коже, чьё состояние ухудшается при диабете, но и ментальному состоянию человека. По этой причине исследователи ищут способы повысить качество жизни диабетиков и избавить их от вынужденного дискомфорта. Например, в 2019 году американские учёные создали пероральный самоориентирующийся аппликатор — крошечное устройство для доставки инсулина. Оно попадает в желудок и доставляет препарат прямо в слизистую.
Существуют и специальные инсулиновые помпы. Они непрерывно подают инсулин под кожу и сокращает количество уколов. При этом само устройство необходимо постоянно носить с собой, что вызывает дискомфорт.
Итальянские исследователи решили взять за основу принцип работы помпы и создать более удобный механизм автономной подачи инсулина.
Основной компонент системы — имплантируемый тип инсулиновой помпы размером с небольшой раскладной телефон. Она вживается вдоль брюшной стенки, соединенной с тонкой кишкой. Внутри помпы находится инсулин, который она постепенно выбрасывает в организм. Когда он заканчивается, пациент должен выпить магнитную капсулу для дозаправки.
Схема заправки помпы отражена на рисунке ниже. Пациент проглатывает капсулу размером с таблетку. Она проходит естественным образом через пищеварительный тракт. Используя магнитные поля, помпа ловит капсулу, поворачивает в нужном направлении, пробивает её выдвижной иглой и выкачивает инсулин. После заправки помпа вытягивает иглу и отпускает капсулу.
Магнитные поля управляются по беспроводной сети внешним устройством. Батарея имплантата также заряжается по беспроводной сети.
В помпе заложено несколько механизмов, управляющих стыковкой, насосом, пробиванием капсулы, контролем за объемом резервуара и аспирацией. По словам авторов, при создании механизма они вдохновлялись промышленными зажимными системами и роботами для проверки труб.
Пока устройство испытано только на свиньях с диабетом. В ходе экспериментов авторы заметили, что часть биологических жидкостей может попадать внутрь робота во время дозаправки. Поэтому в дальнейшем учёные будут работать над улучшенной герметизацией.
Материалы исследования опубликованы в статье «A fully implantable device for intraperitoneal drug delivery refilled by ingestible capsules» в журнале Science Robotics (2021). DOI: 10.1126/scirobotics.abh3328
