Сахарный диабет 1 типа — это хроническое заболевание, при котором поджелудочная железа не вырабатывает инсулин — гормон, необходимый для усвоения глюкозы из крови. Пациенты вынуждены ежедневно контролировать уровень сахара и вводить инсулин, чтобы избежать гипергликемии, повышенного уровня глюкозы. Однако чрезмерное понижение сахара, гипогликемия, также опасно: оно может вызвать потерю сознания, судороги и даже привести к смерти, если не принять срочные меры.

В таких случаях используется инъекция глюкагона — гормона, стимулирующего выброс глюкозы из печени. Однако пациенты не всегда вовремя осознают опасность, особенно во сне. Чтобы решить эту проблему, инженеры MIТсоздали миниатюрное имплантируемое устройство, способное автоматически вводить глюкагон при критическом снижении уровня сахара. Его можно разместить под кожей.

Имплантат размером с монету содержит резервуар с порошкообразным глюкагоном — в такой форме препарат дольше сохраняет свои свойства по сравнению с жидкой. Сам резервуар напечатан на 3D-принтере из специального полимера и закрыт пластиной из никель-титанового сплава с эффектом памяти формы. При нагревании до 40°C эта пластина меняет форму и открывает резервуар, высвобождая лекарство. Внутри устройства также встроена антенна, которая позволяет активировать его дистанционно, например, через глюкометр или систему непрерывного мониторинга сахара. Получив сигнал, устройство запускает слабый электрический ток, нагревает сплав и автоматически выпускает дозу препарата — без участия человека. В одной капсуле может быть от одной до четырех доз.

После имплантации устройства мышам с диабетом оно автоматически активировало выброс глюкагона при снижении уровня сахара в крови. В результате уровень глюкозы стабилизировался менее чем за 10 минут, что позволило предотвратить развитие гипогликемии.

Аналогично устройство протестировали с адреналином — препаратом, используемым при анафилактическом шоке и сердечных приступах. Он тоже начал действовать в течение 10 минут после активации.

Исследование показало, что даже при формировании фиброзной ткани вокруг устройства, его функция сохраняется. Пока имплантат работает до четырех недель, но команда MIT надеется довести срок службы до года и более.

Разработка особенно полезна для детей с диабетом или пациентов, которые могут не почувствовать приближение гипогликемии. Имплантат способен интегрироваться с системами непрерывного мониторинга глюкозы, обеспечивая защиту даже в ночное время. Ученые планируют начать клинические испытания в течение ближайших трех лет. По их мнению, технология может стать универсальной платформой для доставки экстренных медикаментов в критических ситуациях.