Глюкозо-чувствительные липидные наночастицы с переключаемым зарядом для доставки инсулина

Пациенты с диабетом 1 типа живут с постоянным риском гипер- или гипогликемии. Точный контроль высвобождения инсулина мог бы помочь улучшить регуляцию уровня сахара в их крови. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, исследовательская группа представила новую форму инсулина, которую можно "включить" глюкозой: липидные наночастицы-носители высвобождают больше или меньше инсулина в зависимости от уровня сахара в крови.

Уровень инсулина в плазме в основном регулируется β-клетками поджелудочной железы и отражает колебания уровня сахара в крови. Пациенты с диабетом 1 типа производят очень мало или совсем не производят инсулин и нуждаются в нескольких ежедневных инъекциях быстродействующего инсулина, а также в одной-двух инъекциях инсулина длительного действия для поддержания нормального уровня сахара.

Альтернативно они носят инсулиновую помпу, обеспечивающую непрерывную инфузию. Существующие формы инсулина не могут реагировать на изменения уровня сахара в крови и, следовательно, не позволяют точно его регулировать. Если вводится передозировка инсулина, пропускается прием пищи или потребляется слишком мало углеводов перед физической нагрузкой, возникает повышенный риск острой, опасной для жизни гипогликемии.

Формы инсулина, реагирующие на глюкозу и имитирующие функцию β-клеток, могли бы улучшить инсулинотерапию. Различные подходы с "носителями" инсулина из полимеров с включенной глюкозооксидазой в качестве детектора глюкозы страдают от двух проблем: полимерные носители не имеют однородной молекулярной массы, а глюкозооксидаза токсична при высвобождении в организм.

Китайская команда под руководством Цзиньцяна Вана и Чжэнь Гу из Чжэцзянского университета, Чжэцзянского онкологического госпиталя и Университета Гонконга выбрала другой подход, основанный на биосовместимых липидных наночастицах, используемых в качестве носителей с липидами однородной химической структуры. Липидные наночастицы уже широко используются в клинической практике в качестве носителей лекарств.

Часть липидов была модифицирована так, что поверхность самоагрегированных наночастиц несет множество положительных зарядов. Молекулы инсулина с отрицательным зарядом электростатически связываются с наночастицами и медленно высвобождаются при нормальном уровне сахара в крови. Если уровень сахара в крови высок, определенные липиды в наночастицах образуют химические связи с глюкозой, уменьшая положительный заряд на поверхности и значительно ускоряя высвобождение инсулина.

У диабетических мышей, получавших новую форму инсулина, удавалось поддерживать нормальный уровень сахара в крови в течение шести часов. После инъекции глюкозы уровень сахара у обработанных диабетических мышей снижался до нормального уровня так же быстро, как и у здоровых мышей.

В будущем комбинация этой глюкозо-чувствительной формы инсулина с устройством дозирования, управляемым носимой электронной системой детекции сахара, может значительно улучшить регуляцию уровня сахара в крови у пациентов с диабетом.