नैनोमटेरियल्स का उपयोग करके स्मार्ट, इंसुलिन-रिस्पोन्सिव ड्रग डिलीवरी सिस्टम का विकास

मधुमेह मेलेटस दुनिया भर में लाखों लोगों को प्रभावित करता है, जो दैनिक रक्त ग्लूकोज निगरानी और इंसुलिन प्रशासन के एक निरंतर बोझ को लागू करता है। इंसुलिन एनालॉग्स और वितरण उपकरणों में अग्रिमों के बावजूद, लगातार हाइपोग्लाइसीमिया के बिना तंग ग्लाइसेमिक नियंत्रण प्राप्त करना एक दुर्दम्य चुनौती है। नैनोटेक्नोलॉजी में हाल के ब्रेकथ्रू एक पैराडिग्म शिफ्ट प्रदान करते हैं: स्मार्ट, इंसुलिन-रिस्पोनिव ड्रग डिलीवरी सिस्टम जो रक्त ग्लूकोज के स्तर के अनुपात में स्वायत्त रूप से इंसुलिन जारी करते हैं। इन नैनोमटेरियल-आधारित प्लेटफॉर्मों का उद्देश्य अग्न्याशय के अंतर्जात प्रतिक्रिया लूप को दोहराना है, संभावित रूप से मधुमेह प्रबंधन को अधिक सटीक, कम घुसपैठ चिकित्सा में बदल देता है।

मधुमेह की बर्डेन और नवाचार की आवश्यकता

टाइप 1 मधुमेह और टाइप 2 मधुमेह के कई मामलों में अतिग्लिसेमिया को नियंत्रित करने के लिए एक्सोजेनस इंसुलिन की आवश्यकता होती है। देखभाल के मानक - एकाधिक दैनिक इंजेक्शन या निरंतर चमड़े के नीचे इंसुलिन infusion - प्रभावी लेकिन अपूर्ण है। मरीजों को लगातार कार्बोहाइड्रेट सेवन, गतिविधि और तनाव के आधार पर इंसुलिन खुराक की जांच करनी चाहिए, फिर भी सबसे अधिक हिंसक निगरानी खतरनाक स्विंग को खत्म नहीं कर सकती है। में प्रकाशित एक अध्ययन में लिनेट का अनुमान है कि मधुमेह के वैश्विक आर्थिक बोझ 2015 में $1.3 ट्रिलियन से अधिक हो गया, जिसमें एक बड़ा अंश केवल हाइपोकैल्शियम की आवश्यकता होती है।

पारंपरिक इंसुलिन योगों को पंप के माध्यम से बोल्ट इंजेक्शन या निरंतर बेसल दरों के रूप में प्रशासित किया जाता है। जबकि निरंतर ग्लूकोज मॉनिटर के साथ युग्मित इंसुलिन पंपों ने परिणामों में सुधार किया है, फिर भी उन्हें उपयोगकर्ता हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है और सेंसर त्रुटियों या जलसेक साइट विफलताओं के लिए खतरा होता है। एक पूरी तरह से स्वायत्त प्रणाली जो ग्लूकोज को महसूस करती है और बिना मैनुअल खुराक के इंसुलिन को छोड़ देती है, रोगी के बोझ को कम कर देती है और सुरक्षा में सुधार करती है। नैनोमटेरियल्स, उनके विशिष्ट क्षमता के साथ उत्तरदायीता के लिए इंजीनियर होने की है, ऐसे स्वचालित समाधान के लिए तकनीकी नींव प्रदान करती है।

दवा वितरण में नैनोमटेरियल्स के बुनियादी सिद्धांत

नैनोमटेरियल्स संरचनाएं हैं जिनमें कम से कम 1 और 100 नैनोमीटर के बीच एक आयाम होता है। इस पैमाने पर, सामग्री उपन्यास गुण प्रदर्शित करती है - उच्च सतह-क्षेत्र-से-वोल्यूम अनुपात, ट्यूनेबल सतह रसायन विज्ञान, और क्वांटम प्रभाव - जो उन्हें जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए असाधारण रूप से उपयोगी बनाती है। दवा वितरण में, नैनोपार्टिकल्स चिकित्सीय एजेंटों को शामिल कर सकते हैं, उन्हें समय से पहले गिरावट से बचा सकते हैं, और समय के साथ या विशिष्ट उत्तेजनाओं के जवाब में अपनी रिहाई को नियंत्रित कर सकते हैं।

इंसुलिन वितरण में इस्तेमाल की जाने वाली नैनोमटेरियल्स की सामान्य कक्षाओं में शामिल हैं:

]Polymeric नैनोparticles[ – poly(lactic-co-ग्लाइकोलिक एसिड) (PLGA), chitosan, और poly(ethylene glycol) (PEG) जो इंसुलिन encapsulate कर सकते हैं और इसे प्रसार या बहुलक कटाव के माध्यम से जारी कर सकते हैं।
]Liposomes - फॉस्फेटिड bilayers जो इंसुलिन सहित हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक दवाओं दोनों को ले जा सकते हैं, और ग्लूकोज-संवेदनशील ligands के साथ सतह-modified हो सकता है।
]Mesoporous सिलिका नैनोकणों (MSNs) - उच्च लोड क्षमता वाले छिद्रपूर्ण अकार्बनिक कण; उनके छिद्रों को ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील "गेटकीपर" के साथ कैप किया जा सकता है जो उच्च ग्लूकोज की उपस्थिति में खुलता है।
]Hydrogels – क्रॉसलिंक्ड पॉलिमर नेटवर्क जो पर्यावरणीय cues के जवाब में swell या सिकुड़ते हैं; ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील हाइड्रोजेल ग्लूकोज ऑक्सीडेज या फिनाइलबोरोनिक एसिड moieties को शामिल कर सकते हैं।
]गोल्ड नैनोपार्टिकल्स - वाहक के रूप में या फोटोथर्मल रिलीज के लिए ट्रिगर के रूप में इस्तेमाल किया, हालांकि इंसुलिन सिस्टम में वे अक्सर ग्लूकोज-संवेदनशील अणुओं के साथ कार्यात्मक होते हैं।

नैनोमटेरियल का विकल्प वांछित रिलीज प्रोफाइल, जैवसंगतता, प्रशासन का मार्ग और विशिष्ट ग्लूकोज़-सेंसिंग तंत्र पर निर्भर करता है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए नैनोकार्रियर को पेट के अम्ल (यदि मौखिक) से इंसुलिन की रक्षा करनी चाहिए, या चमड़े के नीचे के ऊतकों में प्रोटेलिटिक एंजाइमों से ग्लूकोज़ के स्तर बढ़ने पर तेजी से रिलीज होने की अनुमति देते हुए।

स्मार्ट इंसुलिन-रिस्पोनिव सिस्टम के डिजाइन सिद्धांत

एक स्मार्ट इंसुलिन वितरण प्रणाली के दिल में ग्लूकोज को समझने और उस संकेत को इंसुलिन के एक आनुपातिक रिलीज में बदलने की क्षमता है। इसके लिए एक नैनोकारर के साथ ग्लूकोज-सेंसिंग तत्व का एकीकरण की आवश्यकता होती है जो ग्लूकोज बाइंडिंग पर संरचनात्मक या रासायनिक परिवर्तन से गुजरती है। डिजाइन को मजबूत, प्रतिवर्ती और तेज़ होना चाहिए, जो हाइपोग्लाइसीमिया में अतिरंजित होने के बिना अतिरंजित होने से रोकने के लिए पर्याप्त है।

ग्लूकोज़-सेंसिंग तंत्र

ग्लूकोज संवेदन की दो विस्तृत श्रेणियां नैनोमटेरियल-आधारित प्रणालियों में उपयोग की जाती हैं: एंजाइमेटिक और गैर-एंज़ीमैटिक।

एंजाइमेटिक सेंसर

ग्लूकोज़ ऑक्सीडेज (GOx) सबसे आम एंजाइम है जिसका इस्तेमाल किया जाता है। GOx उत्प्रेरक ग्लूकोज के ऑक्सीकरण को ग्लूकोनिक एसिड में डालता है, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करता है और स्थानीय पीएच को कम करता है। इस pH ड्रॉप का उपयोग pH-responsive नैनोcarriers से इंसुलिन रिहाई को ट्रिगर करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, GOx और इंसुलिन युक्त हाइड्रोगेल दवा को जारी करने के लिए कम pH पर सूजन या गिरावट करेगा। चुनौती यह है कि गोक्स ऑक्सीजन का उपभोग करता है, जो कुछ ऊतकों में सीमित हो सकता है, और हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पाद को तटस्थ नहीं होने पर विषाक्त हो सकता है।

गैर-एंज़ाइमेटिक सेंसर

Phenylboronic एसिड (PBA) और इसके डेरिवेटिव ग्लूकोज अणुओं में समूह को अलग करने के लिए रिवर्सिबल रूप से बांधते हैं। बाइंडिंग पर, PBA नकारात्मक रूप से आरोप लगाया जाता है, जिससे हाइड्रोजेल में सूजन या बहुलक परिसरों के विघटन का कारण बनता है। यह तंत्र ऑक्सीजन-स्वतंत्र है और कोई विषाक्त उप-उत्पाद उत्पन्न नहीं करता है, जिससे यह दीर्घकालिक प्रत्यारोपण के लिए आकर्षक बनाती है। एक अन्य गैर- एंजाइमेटिक दृष्टिकोण ग्लूकोज-बाध्यकारी प्रोटीन जैसे कि concanavalin A का उपयोग करता है, जो ग्लूकोज बाइंडिंग पर अनुरूप परिवर्तन से गुजर सकता है, एक डरावटाइज्ड सतह से इंसुलिन जारी कर सकता है। हालांकि, concanavalin A प्रतिरक्षाजनक है, इसके नैदानिक उपयोग को सीमित करता है।

इंसुलिन Encapsulation के लिए नैनोकैरियर आर्किटेक्चर

ग्लूकोज़-सेंसिंग तत्व को एक वाहक के साथ जोड़ा जाना चाहिए जो एक स्थिर रूप में इंसुलिन का निवास करता है। कई आर्किटेक्चर विकसित किए गए हैं:

]Glucose-responsive hydrogels] – ये तीन आयामी बहुलक नेटवर्क GOx या PBA शामिल हैं। उच्च ग्लूकोज पर, जेल swells (यदि cationic पॉलिमर का उपयोग किया जाता है) या degrades, इंसुलिन जारी करने। एक सुरुचिपूर्ण डिजाइन एक हाइड्रोजेल का उपयोग करता है जिसमें गोक्स, कैटालेज और इंसुलिन शामिल है; पीएच में गिरावट से अमीन समूहों का protonation, श्रृंखला को फिर से बेचना और नेटवर्क का विस्तार होता है। इन्हें इंजेक्शन डिपो या माइक्रोनेडल पैच के रूप में तैयार किया जा सकता है।
Polymer vesicles (Polymersomes) - amphiphilic ब्लॉक copolymer से बने खोखले क्षेत्रों। झिल्ली को पीबीए-modified खंडों को शामिल करके ग्लूकोज-संवेदनशील बनाया जा सकता है। जब ग्लूकोज़ बांधता है, तो झिल्ली पारगम्य हो जाती है, इंसुलिन जारी करती है। पॉलिमरसोम उच्च लोडिंग क्षमता प्रदान करते हैं और इसे धीमी या स्पंदित रिलीज के लिए इंजीनियर किया जा सकता है।
]] गेटकीपर के साथ अकार्बनिक नैनोपार्टिकल - Mesoporous सिलिका नैनोपार्टिकल्स इंसुलिन से भरी हुई हैं, और उनके छिद्र ग्लूकोज-रिस्पोंसिव "कैप्स" जैसे PBA-modified sugar complexes या एंजाइम-substrate gatekeepers के साथ अवरुद्ध हैं। उच्च ग्लूकोज में, कैप detaches, इंसुलिन को बाहर निकालने की अनुमति देता है। यह एक मजबूत "बंद" राज्य प्रदान करता है और लीकिंग को कम करता है।
]Insulin लोड microneedles] – छोटे सुइयों की सरणी (माइक्रोमीटर लंबे के सैकड़ों) जैवसंगत पॉलिमर से बना है जिसे त्वचा में दबाया जा सकता है। जब ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील हाइड्रोजेल या नैनोपार्टिकल्स के साथ लोड किया जाता है, तो वे दर्द रहित, ट्रांसडर्मल डिलीवरी प्रदान करते हैं। कई शोध समूहों ने प्रदर्शन किया है कि इंसुलिन युक्त माइक्रोनेडल पैच और गोक्स डायबिटिक चूहों में अतिग्लिसीमिया के जवाब में इंसुलिन जारी कर सकते हैं।

प्रतिक्रिया-नियंत्रित रिलीज Kinetics

एक आदर्श स्मार्ट सिस्टम रिलीज की तीव्र शुरुआत प्रदर्शित करता है जब ग्लूकोज एक थ्रेसहोल्ड (जैसे 200 मिलीग्राम / डीएल) से अधिक हो जाता है और ग्लूकोज सामान्य होने पर तेजी से बंद हो जाता है (उदाहरण के लिए, 120 मिलीग्राम / डीएल से नीचे)। यह प्राप्त करने के लिए सेंसर प्रतिक्रिया समय और वाहक की रिहाई की गतिकी को सावधानीपूर्वक ट्यूनिंग की आवश्यकता होती है। कई वर्तमान प्रणालियों में 15-30 मिनट का अंतराल समय होता है, जो बेसल नियंत्रण के लिए स्वीकार्य है लेकिन भोजन के समय स्पाइक के लिए बहुत धीमी हो सकती है। शोधकर्ता छोटी नैनोपार्टिकल्स (फास्टर डिफ्यूजन) का उपयोग करने जैसी रणनीतियों की खोज कर रहे हैं, जिसमें प्रति बाध्यकारी साइट (एम्प्लीफिकेशन) के माध्यम से कई ग्लूकोज अणुओं को शामिल किया जाता है।

एक उल्लेखनीय नवाचार "इंजेक्ट-टू-रिस्पोन्ड" प्रणाली है जहां नैनोकैरियर को इंसुलिन से पहले लोड किया जाता है और इसे एक चमड़े के नीचे डिपो के रूप में प्रशासित किया जाता है। डिपो कृत्रिम अग्न्याशय के रूप में कार्य करता है: जब ग्लूकोज बढ़ता है, तो इंसुलिन जारी किया जाता है; जब ग्लूकोज गिर जाता है, तो रिलीज रुक जाता है। सिद्धांत रूप में, एक एकल इंजेक्शन दिनों या सप्ताह के लिए ग्लाइसेमिक नियंत्रण प्रदान कर सकता है, जो व्यापक रूप से इंजेक्शन बोझ को कम कर सकता है। रोडेंट में प्रीक्लिनिकल अध्ययनों से पता चला है कि ऐसे डिपो एकल इंजेक्शन के साथ 10 दिनों तक के लिए आदर्श रूप से 10 दिनों तक बनाए रख सकते हैं।

पारंपरिक चिकित्सा पर प्रमुख लाभ

नैनोमटेरियल आधारित स्मार्ट इंसुलिन सिस्टम पारंपरिक इंजेक्शन और पंपों पर कई संभावित फायदे प्रदान करते हैं:

]Glucose-responsive dosing - इंसुलिन केवल तभी जारी किया जाता है जब ग्लूकोज बढ़ जाता है, हाइपोग्लाइसीमिया के जोखिम को कम करता है। यह सबसे परिवर्तनकारी लाभ है, कम रक्त शर्करा के डर के रूप में कई रोगियों में आक्रामक इंसुलिन थेरेपी को सीमित करता है।
]Reduced इंजेक्शन आवृत्ति - लंबे समय से अभिनय डिपो हर कुछ दिनों या सप्ताह में एक इंजेक्शन के साथ कई दैनिक शॉट्स की जगह ले सकते हैं, पालन और जीवन की गुणवत्ता में सुधार।
]Improved फार्माकोकेनेटिक्स] - नैनोकैरियर्स एंजाइमेटिक गिरावट से इंसुलिन की रक्षा करते हैं और अवशोषण को बढ़ा सकते हैं, जिससे अधिक पूर्वानुमान और सुसंगत रक्त स्तर होता है।
]उपयोगकर्ता त्रुटि का उन्मूलन – स्वचालित रिलीज रोगियों को कार्बोहाइड्रेट की गिनती, गतिविधि और इंसुलिन संवेदनशीलता के आधार पर खुराक की गणना करने की आवश्यकता को हटा देता है, जो संज्ञानात्मक हानि वाले व्यक्तियों या बच्चों के लिए विशेष रूप से सहायक है।
] संयोजन उपचार के लिए संभावित - एक ही मंच हाइपोग्लाइसीमिया जोखिम को कम करने के लिए ग्लूकेगन या अन्य काउंटर-विनियमित हार्मोन को सह-डिलीवर कर सकता है, या बीटा सेल फ़ंक्शन को बेहतर बनाने के लिए विरोधी भड़काऊ दवाओं जैसे अतिरिक्त एजेंट वितरित कर सकता है।

इन लाभों के बावजूद, बेंच से बेडसाइड में संक्रमण के लिए महत्वपूर्ण बाधाओं की आवश्यकता होती है, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है।

वर्तमान अनुसंधान और विकास उम्मीदवारों

दुनिया भर में कई अनुसंधान समूह सक्रिय रूप से ग्लूकोज-उत्तरदायी नैनोकैरियर विकसित कर रहे हैं। सबसे उन्नत प्रणालियों में से कुछ पूर्व नैदानिक और प्रारंभिक नैदानिक चरणों में हैं।

पशु मॉडल में विवो अध्ययन में

एक प्रमुख उदाहरण एमआईटी में डॉ डैनियल एंडरसन की प्रयोगशाला से आता है, जिन्होंने इंसुलिन और ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील vesicles के साथ लोड एक माइक्रोनेडल सरणी का उपयोग करके "स्मार्ट इंसुलिन पैच" विकसित किया था। 2015 में PNAS[ अध्ययन, पैच ने डायबिटिक चूहों में रक्त ग्लूकोज को सामान्यीकृत किया, जिसमें ग्लूकोज चुनौतियों के तीव्र प्रतिक्रिया के साथ, एक एकल अनुप्रयोग के बाद 9 घंटे तक सामान्यीकृत किया गया। हाल ही में, उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय में एक टीम ने एक हाइड्रोजेल बनाया जिसमें ग्लूकोज-उत्तरदायक नैनोवेल्स शामिल हैं जो एक एकल इंजेक्शन के बाद 10 दिनों तक के लिए चूहों में मानकोग्लिस में रक्त ग्लूकोज़ीमिया को बनाए रखा था।

एक अन्य अभिनव दृष्टिकोण ग्लूकोज ऑक्सीडेज और इंसुलिन के साथ कार्यात्मक सोने नैनोपार्टिकल का उपयोग करता है। जब ग्लूकोज मौजूद होता है, तो गोक्स ग्लुकोनिक एसिड पैदा करता है, पीएच को कम करता है और सोने के नैनोपार्टिकल्स को समग्र रूप से उत्पन्न करता है, जिससे इंसुलिन को सतह से मुक्त किया जा सकता है। इस "नैनो-रैचेट" प्रणाली को मधुमेह चूहों में परीक्षण किया गया है और हाइपोग्लाइसीमिया पैदा किए बिना रक्त ग्लूकोज को कम करने के लिए दिखाया गया है।

नैदानिक अनुवाद प्रयास

कई कंपनियां मानव परीक्षणों की ओर नैनोमटेरियल आधारित इंसुलिन सिस्टम को आगे बढ़ा रही हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील इंसुलिन फॉर्मूलेशन (MK-2640) का एक चरण I परीक्षण Merck] द्वारा किया गया था, हालांकि अंततः यह अपर्याप्त रूप से तेजी से शुरू होने के कारण बंद हो गया था। हालांकि, बेहतर बहुलक रसायन विज्ञान का उपयोग करने वाले नए फॉर्मूलेशन विकास में हैं। एक अन्य स्टार्टअप, SmartInsulin]] ने हाइड्रोजेल आधारित डिपो के साथ पूर्व नैदानिक सफलता की सूचना दी है जो सूअरों में ग्लूकोज स्तर पर प्रतिक्रिया करता है। मानव परीक्षणों को अगले कुछ वर्षों के भीतर प्रत्याशित किया जाता है।

Microneedle पैच भी अन्य दवाओं के लिए नैदानिक परीक्षण में प्रवेश किया है, और इंसुलिन लोड संस्करण का मूल्यांकन किया जा रहा है। Nature Biomedical Engineering] में हाल के एक अध्ययन में एक विघटनकारी microneedle पैच ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील नैनोकणों कि एक छोटे से porcine मॉडल में इंसुलिन जारी शामिल वर्णित है। प्रौद्योगिकी अब चरण मैं परीक्षणों के लिए स्केल किया जा रहा है।

नैदानिक गोद लेने के रास्ते पर चुनौतियां

आशाजनक परिणामों के बावजूद, इन प्रणालियों को व्यापक उपयोग के लिए अनुमोदित होने से पहले कई बाधाएं बनी रहती हैं।

]Biocompatibility and long-term safety – कई नैनो सामग्री, विशेष रूप से अकार्बनिक लोग ऊतकों में जमा हो सकते हैं और पुरानी सूजन को ट्रिगर कर सकते हैं। पी एल जी जैसे बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर आम तौर पर सुरक्षित होते हैं, लेकिन उनके गिरावट उत्पाद (लैक्टिक और ग्लाइकोलिक एसिड) स्थानीय पीएच परिवर्तन का कारण बन सकते हैं। कार्सिनोजेनिकता, इम्युनोजेनिकता और अंग विषाक्तता के लिए कठोर परीक्षण की आवश्यकता होती है।
]Immune उत्तर - कवक से ग्लूकोज ऑक्सीडेज इम्युनोजेनिक है। बार-बार उपयोग के लिए इम्युनोजेनिकता को कम करने के लिए एनकैप्सुलेशन या उत्परिवर्तन आवश्यक है। PBA जैसी गैर-एंज़ाइमेटिक सिस्टम इस समस्या से बच सकते हैं लेकिन कम संवेदनशीलता हो सकती है।
]:Resage kinetics पर नियंत्रण को रोकने के लिए, वर्तमान प्रणालियों में अक्सर धीमी गति से शुरू होता है या कम ग्लूकोज पर भी इंसुलिन का एक महत्वपूर्ण "leak" होता है। रिसाव हाइपोग्लाइसीमिया पैदा कर सकता है, जो एक स्मार्ट सिस्टम के उद्देश्य को हरा देता है। बलिदान गति के बिना एक तेज थ्रेसहोल्ड प्रतिक्रिया इंजीनियरिंग एक प्रमुख तकनीकी चुनौती है।
]निर्माण स्केलेबिलिटी - लगातार आकार, लोडिंग और पैमाने पर प्रतिक्रियाशीलता के साथ नैनोकैरियर्स को संश्लेषित करना मुश्किल है। नियामक एजेंसियों को इन मापदंडों पर सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और कई नैनोमटेरियल्स को केवल शोध के लिए छोटे बैचों में उत्पादित किया जाता है।
लंबी अवधि की स्थिरता - इंसुलिन एक नाजुक प्रोटीन है; यह समय के साथ कुल मिलाकर या गिरावट कर सकता है। नैनोकारर्स को महीनों से वर्षों तक इंसुलिन स्थिरता बनाए रखना चाहिए यदि लंबे समय तक अभिनय डिपो के रूप में इरादा किया जाता है। Lyophilization और excipient अनुकूलन का पता लगाया जा रहा है।
]Regulatory pathway[ – स्मार्ट इंसुलिन सिस्टम संयोजन उत्पाद (drug + उपकरण + संभवतः जीवविज्ञान) हैं, जो अनुमोदन को जटिल बनाता है। एफडीए ने ग्लूकोज-उत्तरदायी इंसुलिन के लिए दिशानिर्देश जारी किए हैं, लेकिन अभी तक कोई उत्पाद अनुमोदित नहीं हुआ है। कंपनियों को मानक देखभाल के सापेक्ष सुरक्षा और प्रभावकारिता को प्रदर्शित करने के लिए व्यापक नैदानिक परीक्षणों का संचालन करना होगा।

भविष्य निर्देश

क्षेत्र तेजी से विकसित हो रहा है, और कई उभरते रुझान प्रगति में तेजी लाने का वादा करते हैं।

]]] सतत ग्लूकोज मॉनिटर और बंद लूप एल्गोरिदम के साथ एकीकरण। जबकि पूरी तरह से स्वायत्त नैनोकैरियर स्वतंत्र रूप से काम करते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉनिक सीजीएम के साथ संयोजन बैकअप प्रदान कर सकता है और नैनोकैरियर संवेदनशीलता के अनुकूल समायोजन की अनुमति दे सकता है। उदाहरण के लिए, एक स्मार्टफोन ऐप रोगी की दैनिक गतिविधि के आधार पर रिलीज थ्रेसहोल्ड को कैलिब्रेट कर सकता है।

]Biodegradable and प्रत्यारोपणीय उपकरण. शोधकर्ता प्रत्यारोपण तैयार कर रहे हैं जिसमें इंसुलिन और ग्लूकोज-प्रतिक्रियाशील झिल्ली के जलाशय शामिल हैं। इन को हर कुछ महीनों में प्रतिस्थापित किया जा सकता है। MIT के स्मार्ट इंसुलिन इम्प्लांट ] पर हाल के काम एक हाइड्रोजेल का उपयोग करता है जो ग्लूकोज के जवाब में सूजन करता है, एक छोटे आंतरिक जलाशय से इंसुलिन को मुक्त करता है।

]व्यक्तिगत नैनोमेडिसिन रोगी विशिष्ट कारकों जैसे कि भोजन समय, इंसुलिन संवेदनशीलता, और जीवन शैली का उपयोग कस्टम नैनोकैरियर्स को डिजाइन करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, भोजन के बाद तेजी से ग्लूकोज स्पाइक वाले व्यक्ति को तेजी से अभिनय के निर्माण से लाभ हो सकता है, जबकि धीमी चयापचय के साथ दूसरा एक लंबे समय तक अभिनय डिपो की आवश्यकता हो सकती है। मशीन लर्निंग बहुलक रचनाओं को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।

]अन्य हार्मोन के साथ संयोजन। दोहरी रिलीज प्रणाली जो कम ग्लूकोज के जवाब में सह-डिलिवर इंसुलिन और ग्लूकागन को हाइपोग्लाइसीमिया जोखिम को और अधिक कम कर सकती है। इस तरह के "बहर्मोनल" कृत्रिम पेंस को इलेक्ट्रॉनिक रूप से परीक्षण किया गया है; नैनोमटेरियल आधारित संस्करणों का अब पता लगाया जा रहा है।

Oral delivery. एक ग्लूकोज-उत्तरदायी मौखिक इंसुलिन नैनोपार्टिकल्स का उपयोग करते हुए जो पेट को जीवित रखते हैं और ग्लूकोज अवशोषण के जवाब में आंत में इंसुलिन जारी करते हैं, एक टैंटलमाइज़िंग लक्ष्य है। कई समूह नैनोपार्टिकल-लेपित कैप्सूल पर काम कर रहे हैं जो ग्लूकोज स्तर बढ़ने पर छोटी आंत में खुलते हैं।

समानांतर में, सामग्री विज्ञान में प्रगति तेजी से प्रतिक्रिया समय और बेहतर जैवसंगतता के साथ नए ग्लूकोज-उत्तरदायी पॉलिमर का उत्पादन कर रही है। नैनोटेक्नोलॉजी, सिंथेटिक जीवविज्ञान और कृत्रिम बुद्धि की अभिसरण जल्द ही एक ऐसा उत्पाद पैदा कर सकती है जो प्राइम टाइम के लिए तैयार है।

निष्कर्ष

नैनोमटेरियल्स पर आधारित स्मार्ट, इंसुलिन-प्रतिक्रियाशील दवा वितरण प्रणाली मधुमेह प्रबंधन के लिए एक परिवर्तनकारी दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करती है। वास्तविक समय में ग्लूकोज को समझने और इंसुलिन को छोड़ने की अग्न्याशय की क्षमता की नकल करके, ये प्लेटफ़ॉर्म इंजेक्शन के बोझ को कम करने, हाइपोग्लाइसीमिया को कम करने और समग्र ग्लाइसेमिक नियंत्रण में सुधार करने का वादा करते हैं। जैवसंगतता से संबंधित महत्वपूर्ण चुनौतियों के बावजूद, किनेटिक्स जारी करें और विनिर्माण बने रहे, अनुसंधान की गति तेज हो रही है। नैदानिक परीक्षणों की ओर कई प्रणालियों के साथ, एक बार साप्ताहिक या यहां तक कि एक बार मासिक इंजेक्शन की संभावना जो शरीर की जरूरतों को समायोजित करता है, सैकड़ों मधुमेह वास्तविकता के साथ लाखों लोगों के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है।