Implantierbare künstliche Bauchspeicheldrüse für Typ-I-Diabetes
Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, bei der die Bauchspeicheldrüse kein Insulin mehr ausschütten kann. Für Millionen von Menschen bedeutet dies, dass sie täglich ihren Blutzucker messen, ihren Kohlenhydratverbrauch überwachen und sich Insulin spritzen müssen. Hybride Closed-Loop-Systeme haben die glykämische Kontrolle und die Lebensqualität durch kontinuierliche Glukoseüberwachung und subkutane Insulinpumpen deutlich verbessert. Die subkutane Insulinabgabe bleibt jedoch suboptimal, da die Insulinaufnahme relativ langsam erfolgt und eine sorgfältige Mahlzeitenplanung sowie häufige Eingriffe durch die Patienten erforderlich macht.
System zur intraperitonealen Verabreichung von Insulin
Das von der EU geförderte FORGETDIABETES(öffnet in neuem Fenster) –Projekt schlägt einen radikal neuen therapeutischen Ansatz vor: ein vollständig implantierbares bionisches Pankreas, das Insulin über den intraperitonealen Weg abgibt. „Die intraperitoneale Abgabe ähnelt der normalen Physiologie stärker und ermöglicht es dem Insulin, schneller zu wirken und abgebaut zu werden“, erklärt Claudio Cobelli, Emeritus Professor für Bioengineering an der an der Universität Padua und Projektkoordinator. Das System besteht aus drei Kernkomponenten: einem Glukosesensor, einem Steuerungsalgorithmus und einer Pumpe, die mit einem internen Insulinreservoir verbunden ist. Ein neuartiges Merkmal ist die Verwendung einer oralen Insulinkapsel(öffnet in neuem Fenster), die die Patienten einmal pro Woche einnehmen müssen. Diese Kapseln passieren passiv den Magen-Darm-Trakt, bis sie das implantierte Gerät erreichen, wo sie den Vorratsbehälter nachfüllen. Dieser Ansatz mindert die mit häufigen Injektionen verbundene psychosoziale Belastung Wichtig ist, dass das System neuartige biokompatible und immunoptimierte Beschichtungen verwendet, die langfristige Sicherheit und Stabilität gewährleisten. Die kontinuierliche Datenübertragung in die Cloud stellt das Krankheitsmanagement sicher.
Adaptive Algorithmen für eine präzise Glukosekontrolle
Das Herzstück des Systems ist ein fortgeschrittener Kontrollalgorithmus, der auf jeden Patienten zugeschnitten ist. Um den Blutzucker innerhalb des empfohlenen Zielbereichs zu halten, ist eine präzise Insulindosierung erforderlich, da eine zu geringe Menge zu Hyperglykämie und eine zu hohe Menge zu Hypoglykämie führen kann. Der adaptive Algorithmus wertet die Sensordaten fortlaufend aus und passt die Lieferung entsprechend an. Da die intraperitoneale Verabreichung der natürlichen Bauchspeicheldrüse stärker ähnelt(öffnet in neuem Fenster), hoffen die Forschenden, dass sie schließlich engere Glukoseziele und eine verbesserte Stoffwechselstabilität ermöglichen könnte. Das Gerät ist so konzipiert, dass es schnell auf Veränderungen nach Mahlzeiten oder sportlicher Betätigung reagiert, sodass keine ständigen Benutzereingaben erforderlich sind. Außerdem wird es durch drahtlose Energieübertragung von einem außerhalb des Körpers getragenen Pflaster aufgeladen.
Test und Validierung des Geräts
Das Konsortium hat das System erfolgreich in tierischen Diabetesmodellen getestet. Wenn die Technologie erfolgreich ist, könnte sie die zahlreichen diabetesbezogenen Maßnahmen, die viele Patienten derzeit jeden Monat durchführen, erheblich reduzieren und durch nur wenige Wartungsschritte ersetzen. Letztendlich besteht das Ziel darin, einem automatisierten, vollständig implantierbaren künstlichen Pankreas näherzukommen, das die tägliche Belastung durch das Krankheitsmanagement reduziert. Durch die Verknüpfung von physiologischer Insulinabgabe und intelligenter Steuerung will FORGETDIABETES Menschen mit Typ-I-Diabetes mehr Freiheit, eine bessere Stoffwechseleinstellung und eine wesentlich höhere Lebensqualität bieten. Neben der klinischen Leistung geht es bei dem Projekt auch um langfristige Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Cobelli erläutert: „Die nächsten Schritte umfassen weitere Tierversuche, die Miniaturisierung der Gerätekonzepte sowie die Erhöhung der Kompatibilität und Haltbarkeit des Implantats gemäß den europäischen Medizinproduktevorschriften.“ Langfristig wird dies die Lösung FORGETDIABETES der klinischen Anwendung näher bringen und das Leben von Menschen mit Typ-I-Diabetes erleichtern.
