Nanotecnología para combatir la diabetes

Nanopartículas inyectables desarrollados en el MIT podrían algún día eliminar la necesidad de los pacientes con diabetes de tipo 1 de controlar constantemente sus niveles de azúcar en sangre e inyectarse con insulina.

Las nanopartículas fueron diseñadas para detectar los niveles de glucosa en el en el cuerpo y responder secretando la cantidad apropiada de insulina, sustituyendo así la función de las células de los islotes pancreáticos, que son destruidas en los pacientes con diabetes de tipo 1. En última instancia, este tipo de sistema podría asegurar que los niveles de azúcar en sangre se mantienen equilibrados y mejorar la calidad de vida de los pacientes, según los investigadores.

“La insulina funciona de verdad, pero el problema es que la gente no siempre recibe la cantidad adecuada. Con este sistema de liberación prolongada, la cantidad secretada es proporcional a las necesidades del cuerpo “, dice Daniel Anderson, profesor asociado de ingeniería química y miembro del Instituto de Koch del MIT para la Investigación del Cáncer Integral y el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia. Anderson es el autor principal de un artículo que describe el nuevo sistema en un número reciente de la revista ACS Nano . El autor principal del trabajo es Zhen Gu, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Anderson. El equipo de investigación también incluye a Robert Langer, del Instituto Koch y profesor en el MIT, y los investigadores del Departamento de Anestesiología del Hospital de Niños de Boston.

En la actualidad, las personas con diabetes de tipo 1 suelen pincharse los dedos varias veces al día para extraer una pequeña muestra de sangre y comprobar sus niveles de azúcar en sangre. Cuando los niveles son altos, estos pacientes se inyectan a sí mismos insulina, que descompone el exceso de azúcar. En los últimos años, muchos investigadores han tratado de desarrollar sistemas de entrega de insulina que podrían actuar como un “páncreas artificial”, detectando automáticamente los niveles de glucosa y secreción de insulina. Otro enfoque sería utilizando hidrogel para medir y reaccionar a los niveles de glucosa, pero el gel es lento en su respuesta y presenta falta de resistencia mecánica, lo que hace que la insulina se escape.

El equipo del MIT se dispuso a crear un sistema robusto biocompatible que pudiera responder más rápidamente a los cambios en los niveles de glucosa y fuera fácil de administrar.

Su sistema consiste en una estructura de tipo gel inyectable con una textura similar a la pasta de dientes, dice Gu, quien ahora es profesor asistente de ingeniería biomédica y farmacéutica molecular en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad Estatal de Carolina del Norte. El gel contiene una mezcla de nanopartículas de carga opuesta que se atraen entre sí, manteniendo el gel intacto y la previniendo que las partículas se alejen una vez dentro del cuerpo. Mediante el uso de un polisacárido modificado conocido como dextrano, los investigadores diseñaron el gel para ser sensible a la acidez.

Cada nanopartícula contiene esferas de dextrano cargadas con una enzima que convierte la glucosa en ácido glucónico. La glucosa puede difundirse libremente a través del gel, por lo que cuando los niveles de azúcar son altos, la enzima produce grandes cantidades de ácido glucónico, haciendo que el medio ambiente local sea ligeramente más ácido. Ese entorno ácido hace que las esferas de dextrano se desintegren, provocando la liberación de insulina. La insulina desempeña su función normal, la conversión de glucosa en la sangre en glucógeno, que se absorbe en el hígado para su almacenamiento.

En pruebas con ratones que tienen diabetes de tipo 1, los investigadores descubrieron que una sola inyección del gel mantiene los niveles de azúcar normales durante un promedio de 10 días. Debido a que las partículas están en su mayoría compuestas por polisacáridos, que son biocompatibles se degradan en el cuerpo.

Los investigadores están tratando de modificar las partículas para que puedan responder a los cambios en los niveles de glucosa más rápido, a la velocidad de las células de los islotes del páncreas. ”Las células de los islotes son muy inteligentes. Pueden liberar insulina muy rápidamente una vez que detectan niveles altos de azúcar “, dijo Gu.

Antes de probar las partículas en los seres humanos, los investigadores planean desarrollar propiedades de suministro del sistema y trabajar en la optimización de la dosis que es necesitaría para su uso en seres humanos.

La investigación fue financiada porLeona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust and the Tayebati Family Foundation.

Autor: Anne Trafton

Enlace original: Nanotechnology could help fight diabetes