Созданы самоочищающиеся мембраны для имплантируемых сенсоров

Профессор Мелисса Грунлан (Melissa Grunlan) и её коллеги из Техасского сельскохозяйственного университета (США) разработали самоочищающуюся мембрану, покрывающую имплантированный в тело глюкозный сенсор и защищающую его от иммунной системы, которая в противном случае лишила бы его функциональности за несколько дней.

Основной проблемой вживляемых устройств является так называемое обрастание. После обнаружения чужеродного тела иммунная система стремится плотнее изолировать его от остального организма, запуская на его поверхности процесс аккумулирования протеинов и клеток, которые играют роль физического барьера, ингибируя при этом диффузию глюкозы к сенсору. После этого сенсор, понятно, выходит из строя. К сожалению для пациентов, эффективность и скорость обрастания чужеродных предметов настолько высоки, что менять сенсоры придётся каждые несколько дней, что делает всю затею неприемлемой.

Результаты исследований г-жи Грунлан, опубликованные в журнале Soft Matter, открывают путь, ведущий к созданию долгоживущих имплантируемых глюкозных сенсоров, которые призваны значительно упростить жизнь диабетикам, а также позволят добиться лучшего контроля над уровнем кровяного сахара.

Обычно врачи рекомендуют проверять уровень сахара (колоть пальцы) как минимум три раза в день, чему многие диабетики, особенно те, кто помоложе, не следуют. Но даже соблюдение рекомендаций не позволяет проводить непрерывный мониторинг содержания сахара и не даёт представления о состоянии организма в период между «уколами» (уровень сахара может резко меняться в течение часа, так что трёхразовое измерение может быть таким же бессмысленным, как и одноразовое). В идеале больные должны иметь возможность проводить непрерывную диагностику глюкозы, чтобы незамедлительно начать терапию при резком падении или росте уровня сахара в крови.

Предыдущие попытки создания долгоживущих сенсоров были направлены на защиту сенсора мембранами, поверхность которых обладала бы значительно меньшей адгезией по отношению к липнущим клеткам и белкам. В общем и целом все эти попытки провалились. Г-жа Грунлан предлагает вместо «менее липких» создавать самоочищающиеся мембраны, которые могут периодически «стряхивать» с себя клетки.

Такие мембраны состоят из термочувствительного гидрогеля. То есть они сжимаются и разжимаются в ответ на изменения внешней температуры.

Вначале, когда новый сенсор только помещается в организм пациента, его мембрана находится в максимально «раздутом» состоянии, позволяя глюкозе свободно диффундировать к сенсору. Однако при небольшом повышении температуры мембрана быстро сжимается. Когда это случается, протеины и клетки, которые не могут вынести физические изменения, происходящие с мембраной, отваливаются. При охлаждении мембрана возвращается в «раздутое» состояние. Процесс нагревания/охлаждения может повторяться несколько раз, до тех пор пока функциональность сенсора не восстановится в полном объёме.

Учёные предлагают помещать сенсор под кожу в район запястья (сам сенсор настолько мал, что может вводиться даже с помощью иглы). В этом случае пациент будет носить на руке специальное устройство, сходное с обыкновенными часами, — продвинутый анализатор уровня кровяного сахара, который мог бы периодически слегка нагревать располагающийся под ним (и под кожей) имплантированный сенсор. Таким образом, очистка мембраны будет происходить в малозаметном автоматическом режиме, не требуя от носителя особого внимания к такого рода деталям.

Подготовлено по материалам Техасского сельскохозяйственного университета.