Diebetes mellitus ảnh hưởng đến hàng trăm triệu người trên toàn thế giới, áp đặt một gánh nặng không ngừng của việc giám sát đường huyết hàng ngày và chính phủ insulin. mặc dù tiến bộ trong việc vận chuyển insulin tương tự và thiết bị vận chuyển, đạt được sự kiểm soát chặt chẽ glycemitis mà không cần thường xuyên bị hạ đường huyết vẫn là một thách thức khủng khiếp. đột phá trong công nghệ nano cung cấp một sự thay đổi mô hình: thông minh, insulin-lopive thuốc mà tự động giải phóng insulin ở mức độ tương ứng với nồng độ đường huyết.

Gánh nặng của bệnh tiểu đường và nhu cầu được đổi mới

Loại 1 tiểu đường và nhiều trường hợp tiểu đường loại 2 cần phải liên tục tính lượng insulin cao để kiểm soát lượng insulin cao, hoạt động và căng thẳng, nhưng ngay cả việc kiểm tra cẩn thận nhất cũng không thể loại bỏ sự dịch chuyển nguy hiểm. Một cuộc nghiên cứu được xuất bản trong [FT: 0] Lance [FLT1] có hiệu quả nhưng không hoàn hảo. Bệnh nhân phải liên tục điều chỉnh lượng insulin trong tiểu đường toàn cầu dựa trên lượng chất lượng nồng độ cao hơn 3, tỉ đô la, với một số biến chứng lớn có thể giải quyết được, và gây ra sự khó khăn cho cơ thể kiểm soát.

Các cấu trúc insulin truyền thống được tiêm vào ống hay các tỉ lệ hình trụ liên tục qua máy bơm. Trong khi các máy bơm insulin kết hợp với các màn hình tăng độ phân giải đều có kết quả, họ vẫn cần sự can thiệp của người dùng và có khả năng cảm biến lỗi hoặc sự suy giảm nơi chứa các lỗi. Một hệ thống hoàn toàn tự trị mà cảm giác và giải phóng insulin mà không cần dùng thủ công để làm giảm đáng kể gánh nặng bệnh nhân và tăng cường an toàn.

Những điều cơ bản trong việc giao ma túy

Các vật liệu là cấu trúc với ít nhất một chiều giữa 1 đến 100 nano mét. ở thang này, vật liệu hiển thị những tính chất mới lạ - tỷ lệ mặt đất cao để bán kính, hóa chất cá ngừ, và hiệu ứng lượng tử - làm cho chúng cực kỳ hữu dụng cho ứng dụng y sinh học. trong việc cung cấp thuốc, các hạt nano có thể kết hợp các tác nhân chữa trị, bảo vệ chúng khỏi sự thoái hóa sớm, và kiểm soát việc giải phóng chúng qua thời gian hoặc để giải phóng đặc biệt.

Các loại vật liệu nano thông thường dùng trong việc phân phối insulin bao gồm:

  • Các khối nano nano nano khác – chất lỏng sinh học có thể phân hủy như poly(lc-gycolic acid) (PLGA), chitosan, và poly (ethlen glycol) (PEG) có thể kết hợp insulin và giải phóng nó thông qua sự khuếch tán hay xói mòn chất béo.
  • liposomes – Phospholipid bilayid có thể mang cả thuốc thủy philic và thủy sinh, bao gồm insulin, và có thể được chuyển hóa bằng chất gây mê nhạy cảm với đường ruột.
  • Những hạt cơ thể có khả năng tải cao; các lỗ chân lông có thể được bao phủ bởi các “người giữ kho chứa chất hữu cơ mở cửa khi có lượng đường cao.
  • Hydrogels – mạng lưới kết nối chéo với nhau để có thể hoạt động tốt hoặc thu nhỏ khi có các tín hiệu môi trường; các chất hydgel hấp dẫn có thể kết hợp chất béo (FLT:1) hay chất béo engylboic acid moieities.
  • Các nano nano phần vàng ) – được dùng làm vật liệu truyền tin hoặc như là nguyên nhân cho việc phát tán nhiệt độ, mặc dù trong hệ thống insulin, chúng thường được sử dụng với các phân tử nhạy cảm với chất béo.

Lựa chọn vật liệu nano phụ thuộc vào hồ sơ phát hành, tính tương thích sinh học, tuyến đường quản lý và cơ chế hấp dẫn nhất định được sử dụng. Một mô nano có thiết kế tốt phải bảo vệ insulin khỏi axit dạ dày (nếu miệng), hoặc từ các protein proteolytic trong mô dưới da, trong khi cho phép giải phóng nhanh khi mức độ tăng phân tử.

Thiết kế các nguyên tắc của hệ thống hỗ trợ thông minh Insulin

Ở trung tâm của hệ thống phân phối insulin thông minh là khả năng cảm nhận đường phân giải đường huyết và dịch tín hiệu đó thành một sự giải phóng insulin một cách tương ứng. Điều này đòi hỏi sự kết hợp của một yếu tố nhận thức về chất đường huyết với một mô-đun nano có thể trải qua một cấu trúc hoặc thay đổi hóa học khi kết hợp với chất. thiết kế phải mạnh mẽ, có thể đảo lộn, và đủ nhanh để ngăn ngừa bệnh tăng đường huyết áp mà không cần quá tải đến huyết cầu.

Name

Hai loại cảm biến đường huyết rộng được sử dụng trong các hệ thống vật liệu nano: sự chậm chạp và không dùng oxy.

Bộ nhạy điện tử

Glucose acidase (GOx) là loại enzyme phổ biến nhất. Gux catalyze chất béo của chất Mêxi-luconic để dung môi, sản xuất hydro peroxide và hạ thấp chất pH. Chất pH này có thể được dùng để gây ra insulin thoát ra từ các mô, và chất lỏng này có thể được trung hòa nếu không phải là chất độc của chất độc, nếu không phải là chất độc của chất chống tăng hay chất insulin ở pH, giải phóng chất lỏng thấp. Thử thách là Gix tiêu thụ oxy, có thể hạn chế trong mô, và chất lỏng trong mô, và chất lỏng hydro sẽ được trung hòa với chất độc nếu không phải là chất độc của chất độc, để giảm căng thẳng, giảm căng thẳng, giảm căng thẳng, giảm căng thẳng, giảm căng thẳng, giảm căng thẳng, giảm oxy.

Bộ nhạy không bão hoà

Chất Penylboronic acid (PBA) và các dẫn xuất của nó gắn kết oxy trong các nhóm phân tử phân tử elicolit. Khi kết hợp, PBA trở nên tích điện âm, tạo ra sự sưng trong hydrogels hoặc phân hủy của chất phức hợp chất béo. Cơ chế này phụ thuộc vào oxy và không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại, làm cho nó hấp dẫn với việc cấy ghép trong thời gian dài. một phương pháp không dùng chất béo kết dính chất béo như protein đồng kim, có thể được áp dụng theo cách tương ứng với chất lượng protein, giảm insulin, giải phóng insulin từ bề mặt da. Tuy nhiên, hải quân là giới hạn thuốc giảm cân, được nghiên cứu thêm.

Các nhà kiến trúc học về ngành nghiên cứu của người Nanocarrier cho sự bắt cóc của người Insulin

Các yếu tố cảm nhận đường phân tán chất đường phải được kết hợp với một mẫu vật chứa insulin trong một dạng ổn định.

  • Những mạng lưới 3 chiều này kết hợp Glucose-rescition ) — mạng lưới kết hợp Gex hay PBA. Tại các sóng gel cao (nếu dùng để giáo dục) hoặc phân hủy insulin. Một thiết kế tao nhã dùng hydrogel có Gex, catalase, và insulin; giọt trong pH gây ra proton của một nhóm mìn, đẩy lui chuỗi và mở rộng mạng. Những chất này có thể được tạo ra như là những miếng dán hoặc những miếng vá có thể được lắp hoặc các mảng.
  • Các khối thiên thể bằng nhựa thông (tách phân tử chất béo) ) – Cầu rỗng làm từ chất amphilic chặn. màng có thể được làm nhạy từ các phân đoạn PBA được kết hợp. Khi chất béo kết nối, màng trở nên dễ dàng, giải phóng insulin. Đa giác đề nghị nạp cao năng lượng và có thể được thiết kế để giải phóng chậm hay xung.
  • Các ống nano vô cơ với các khối “các vỏ bọc ) — Các phần tử sản xuất ra từ khí hyplica, và các lỗ chân lông bị chặn bởi chất Mê - ri - bô - ni - a ) — Những người giữ đường được cấp độ đường PBA hoặc các người giữ cổng có chất enzyme.
  • Khi nạp vào da – Số lượng kim nhỏ (trăm mét) được tạo ra bởi chất hữu hiệu sinh học có thể ép vào. Khi nạp với chất béo [FLT: 1] — Nó cung cấp chất hữu hiệu, không đau đớn, chuyển hóa nhiệt độ. Một số nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng các miếng nhỏ chứa insulin và Gex insulin có thể giải phóng để phản ứng với chứng tăng đường huyết trong chuột.

Comment

Một hệ thống thông minh lý tưởng hiển thị nhanh chóng phát tán khi lượng đường phân giải đường huyết áp (v. d. 200 mg/dL) và một hệ thống đóng cửa nhanh chóng khi phân tích đường hạ ký tự (v. d. dưới 120 mg/dL). Việc này đòi hỏi sự điều chỉnh cẩn thận thời gian đáp ứng cảm biến (v. d., và nhiều hệ thống hiện thời có thời gian bị chậm lại trong 15–30 phút, có thể chấp nhận khả năng điều khiển nhiệt độ tối đa nhưng có thể quá chậm cho gai thời gian. Các nhà nghiên cứu đang khám phá chiến lược như là phần nhỏ hơn nano (phần tử phân tử đa phân tử, kết hợp chất béo phì) và kết nối trực tiếp với cảm biến insulin.

Một cải tiến đáng kể là “hệ thống chứa chất insulin trong cơ thể, nơi mà nanocarrier được nạp trước insulin và được tiêm như một kho chứa chất phụ, và các nhà kho hoạt động như một tuyến tụy nhân tạo: khi lượng insulin tăng lên; khi insulin giảm xuống, các chất kháng sinh có thể cung cấp một mũi tiêm có thể cung cấp sự kiểm soát glycmiccccccccc trong nhiều ngày hoặc thậm chí hàng tuần, giảm nghiêm trọng các nghiên cứu về các loài gặm nhấm cho thấy rằng các kho chứa chất này có thể không thể duy trì bệnh bạch huyết trong 10 ngày với một mũi tiêm.

Lợi thế chủ yếu trong việc trị liệu theo hội nghị

Các hệ thống insulin thông minh dựa trên vật chất cho ta nhiều lợi thế tiềm năng hơn là tiêm và bơm truyền thống:

  • Chất kháng sinh Glucocose ) – Insulin được phát tán chỉ khi lượng đường cao, giảm nguy cơ bị thiếu đường huyết.
  • tần số tiêm giảm ) – Các kho hàng dài có thể thay thế nhiều lần chụp mỗi ngày bằng một mũi tiêm đơn mỗi ngày hoặc vài tuần, cải thiện sự bám chặt và chất lượng cuộc sống.
  • Các dược phẩm được bảo vệ ) – Nanocarrier bảo vệ insulin khỏi sự thoái hóa và có thể tăng cường sự hấp thụ, dẫn đến mức máu dễ đoán hơn và nhất quán hơn.
  • Khả năng nhận biết lỗi người dùng ) – Việc tự động giải phóng bỏ nhu cầu của bệnh nhân để tính toán liều dựa trên lượng dung dịch đếm, hoạt động, và độ nhạy insulin, đặc biệt giúp ích cho những cá nhân bị suy giảm nhận thức hoặc trẻ em.
  • Thiết lập cho các liệu pháp kết hợp – cùng một nền tảng có thể đồng-tự-đê-digon hoặc các hóc môn phản biện khác để giảm nguy cơ hạ đường huyết, hoặc cung cấp các đặc vụ bổ sung như thuốc chống viêm để cải thiện chức năng beta-cell.

Bất kể những lợi thế này, sự chuyển từ băng ghế này sang giường kia đòi hỏi phải vượt qua những trở ngại đáng kể như đã bàn luận ở dưới đây.

Những cuộc nghiên cứu và hứa hẹn hiện nay

Nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đang tích cực phát triển các mô phỏng nano phản ứng với chất béo. một số hệ thống tiên tiến nhất là trong các giai đoạn tiền lâm sàng và đầu tiên.

Trong các cuộc nghiên cứu về loài vật

Một thí dụ nổi bật đến từ phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Daniel Anderson tại MIT, ông đã phát triển một “ mảng insulin thông minh có sẵn trong một lượng đường ống nhỏ chất chứa insulin và chất béo trong một loại chất hữu cơ, trong một loại lá thư có tính kháng cự, từ năm 2015 PBAS [FLT: 1] nghiên cứu về kỹ thuật nanos không phải là chất lỏng trong con chuột tiểu đường trong 9 giờ sau khi một ứng dụng đơn, với một phản ứng nhanh chóng trước những thách thức về chất béo.

Một phương pháp khác để cải tiến việc sử dụng các mô nano vàng có chức năng với đường oxy và insulin.

Những nỗ lực dịch thuật lâm sàng

Một số công ty đang di chuyển hệ thống insulin dựa trên vật liệu nano (FLT: 1) về thử nghiệm trên người. Ví dụ, [FLT: 0] Một giai đoạn thử nghiệm của một quá trình insulin được cải tiến (MK-2640) được tiến hành bởi Merck [FLT: 1], mặc dù cuối cùng nó đã bị ngừng hoạt động nhanh chóng. Tuy nhiên, những cấu trúc mới hơn sử dụng hóa chất hấp dẫn là trong phát triển. Một số ít năm sau, [FL: 2]Stsulin [FLT: 1], đã được báo cáo thành công với kho cung cấp hydro-GG, được báo cáo là đáp ứng với các cấp hydro trong vòng vài năm thử nghiệm của con người.

Các đắp vi mô cũng đã tham gia vào các thử nghiệm lâm sàng để tìm các loại thuốc khác, và các phiên bản có chất insulin đang được đánh giá. Một nghiên cứu gần đây trong [FLT] Sinh học sinh mô tả một mảng nhỏ cần thiết có thể giải quyết được chứa các mảng nano phụ dùng để giải phóng insulin tỷ lệ trong một mô hình porcine nhỏ. Công nghệ hiện nay được quy mô cho phép thử tôi.

Những thử thách trên con đường đi nhận con nuôi tại bệnh viện

Dù có nhiều kết quả hứa hẹn, nhưng vẫn còn nhiều trở ngại trước khi hệ thống này được chấp nhận để sử dụng rộng rãi.

  • Sự tương thích giữa các mô và mức độ an toàn lâu dài ) – nhiều vật liệu nano, đặc biệt là vật liệu vô cơ, có thể tích lũy trong các mô và kích hoạt viêm mãn tính. Sinh học có thể tự hủy hoại như PLGA thường là an toàn, nhưng các sản phẩm thoái hóa (nhật và glylic acid) có thể gây ra thay đổi ở địa phương.
  • Đáp ứng miễn dịch ) – Glucose axidase từ nấm là do miễn dịch gây ra. Bắt cóc hoặc đột biến để giảm khả năng miễn dịch là cần thiết để sử dụng lặp đi lặp lại. hệ thống không dùng dạ dày như PBA tránh vấn đề này nhưng có thể có độ nhạy thấp hơn.
  • Hệ thống hiện đại thường có một hệ thống chậm phát triển hoặc một hệ thống “tách phân tử insulin ở mức thấp; láucat có thể gây ra chứng thiếu đường huyết, làm bại hoại mục đích của một hệ thống thông minh.
  • Khả năng thực hiện ) – Reroducibly interistibly ithrizers với kích thước nhất quán, tải và đáp ứng ở quy mô là khó. Các cơ quan điều hành đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ trên các tham số này, và nhiều vật liệu nano chỉ được sản xuất trong các mẻ nhỏ để nghiên cứu.
  • ổn định lâu dài – Insulin là một protein mỏng manh; nó có thể tổng hợp hay giảm dần theo thời gian.
  • Con đường cách ly ) – Hệ thống insulin thông minh là sản phẩm kết hợp (druch + thiết bị + có thể là hai loại phức tạp, được chấp nhận. Bộ kết nối này đã cung cấp chỉ dẫn về insulin phản ứng, nhưng chưa có sản phẩm nào được chấp nhận. Các công ty phải tiến hành các thử nghiệm lâm sàng rộng rãi để chứng minh sự an toàn và hiệu quả tương đối với chăm sóc chuẩn.

Hướng tương lai

Cánh đồng đang phát triển nhanh chóng, và nhiều xu hướng đang tăng tốc.

Việc liên tục điều chỉnh với màn hình kỹ thuật toán và các thuật toán khép kín. ) Trong khi các mô phỏng nano tự động hoạt động độc lập, kết hợp chúng với một CGM điện tử có thể cung cấp sự sao lưu và cho phép điều chỉnh độ nhạy nano. Chẳng hạn, một ứng dụng điện thoại thông minh có thể điều chỉnh mức độ phóng thích dựa trên hoạt động hàng ngày của bệnh nhân.

Thiết bị có thể tự phân hủy và cấy ghép. [Các nhà nghiên cứu đang thiết kế các mô phỏng chứa các hồ chứa insulin và chất béo (FLT: 0) dùng hydro-Appling). Những thiết bị này có thể được thay thế mỗi vài tháng. Công việc gần đây Bộ thông minh Insulin dùng một chất hydrognion có khả năng phản ứng với màng phân tử, tiết ra từ một nguồn chứa nội vi nhỏ.

Personized nanomed. ) yếu tố đặc trưng của bệnh nhân như thời gian ăn, độ nhạy insulin, và lối sống có thể được sử dụng để thiết kế nanô mô phỏng. Ví dụ, một người với các gai nano nhanh về chất béo sau bữa ăn có thể được lợi ích từ một quá trình tạo hình nhanh, trong khi một yếu tố khác với sự trao đổi chất chậm có thể cần một kho lâu dài. Máy học có thể giúp tối ưu hóa các cấu trúc chất độc tố.

Kết hợp với các hóc môn khác. ) Hệ thống Dual-Reease mà co-delver insulin và glucagon phản ứng với lượng đường huyết thấp có thể giảm nguy cơ nhiễm trùng thấp hơn.

Giao dịch Ortal. Một số nhóm dùng insulin để giải phóng insulin qua đường dạ dày và giải phóng insulin trong ruột để đáp ứng lại sự hấp thụ chất béo là một mục tiêu tương đối. Một số nhóm đang làm việc trên các viên thuốc chống ni lông nano-partcle có vỏ bọc mở trong ruột nhỏ khi mức độ tăng lên.

Tương tự, những tiến bộ trong khoa học vật liệu đang tạo ra những chất béo có khả năng phản ứng với thời gian phản ứng nhanh hơn và sự tương thích sinh học tốt hơn.

Kết luận

Thông minh, hệ thống phân phối insulin dựa trên vật liệu nano đại diện cho phương pháp chuyển hóa chức năng quản lý tiểu đường. bằng cách bắt chước khả năng cảm nhận đường ruột và sản xuất insulin trong thời gian thực, những nền tảng này hứa sẽ giảm thiểu gánh nặng tiêm, giảm thiểu bệnh huyết cầu huyết, và cải thiện khả năng kiểm soát liên quan đến tiểu đường. trong khi những thách thức quan trọng liên quan đến sự tương thích sinh học, giải phóng động lực học, và sản xuất, tốc độ nghiên cứu đang tăng tốc độ. với nhiều hệ thống tiến tới các thử nghiệm lâm sàng, triển vọng của một lần một tuần hoặc thậm chí một lần tiêm tự động để điều chỉnh cơ thể cần thiết cho khoa học là thực tế hàng triệu người sống với thực tế không thể đến thực tế hàng trăm triệu người, mà thực tế là thực tế có thể nhanh hơn.