Personer med diabetes måste övervaka glukosnivåerna hela dagen, men det gör en utmaning. sirtavelalot / Shutterstock.com
Diabetes är den sjunde ledande dödsorsaken i USA, med omkring 30.3 miljoner vuxna med sjukdomen. En i 4 vuxna vet inte ens att han eller hon har diabetes.
Dessutom, 84.1 miljoner vuxna har prediabetes - ett tillstånd med förhöjda blodsockernivåer - och 90 procent av dem vet inte att de har det. Avgiften är därför sannolikt att förvärras.
För att undvika de livshotande komplikationer som uppstår genom diabetes är det extremt viktigt för dem med diabetes att Håll blodsockernivån inom ett säkert område. Det har dock länge varit en svår utmaning, eftersom det har varit svårt att på ett tillförlitligt sätt övervaka glukosnivåerna.
Jag är en kemist, kemi- och datortekniker som har utvecklat och genomfört forskning om ett eventuellt övervakningssystem som är självdriven. Dessa glukosbiosensorer omvandla den biokemiska energin som lagras i blodsocker - med andra ord, från en persons egen kropp - till elkraft för att köra enheten.
Allt om sockermetabolism
Diabetes påverkar hur kroppen bryter ner maten vi äter till socker. Detta socker, eller glukos, släpps ut i vårt blodomlopp. Som svar producerar bukspottkörteln ett hormon som kallas insulin som gör att kroppens celler kan ta socker från blodet för att användas som energi.
Om du har diabetes, gör din kropp inte tillräckligt med insulin, som i typ 1-diabetes, eller det kan inte använda det insulin som det gör så bra som det borde bibehålla ett hälsosamt blodsockermetabolism. Den senare kallas typ 2 diabetes. När det inte finns tillräckligt med insulin eller celler slutar reagera på insulin, förblir för mycket socker i blodet. Detta kan leda till allvarliga komplikationer.
Förvaring socker i blodet på en säker nivå är en nyckelstrategi för att hantera diabetes och förhindra sjukdomsframsteg. Studier har visat att personer på intensiva kontrollprogram som behöll sina blodsockernivåer nära normalt har färre komplikationer än människor som rutinmässigt upprätthöll högre blodsockernivåer. Handla om 63.6 procent av vuxna utföra daglig självkontroll av blodsocker.
Att behålla blodsockernivåerna är dock mycket svårare än det låter. Det kräver att människor lägger mycket uppmärksamhet åt hur mycket kolhydrater de konsumerar och att de test blodsockret med fingerpinnar under dagen. Många måste också beräkna insulindoser och injicera sig själva med insulin.
Att uppnå glukoskontrollmålet är mycket svårt på grund av fluktuationer från kosten. De flesta människor kan inte hålla sig tätt kontroll av deras blodsocker.
Och sjukdomen kan utvecklas även om en person följer läkare rekommendationer för att upprätthålla mer normal blodglukos. I ett försök att hålla blodsockernivåerna låga, lägger vissa med diabetes oberoende av sig en ökad risk för extremt låga blodsocker eller hypoglykemi, ett livshotande tillstånd. Denna fluktuation från hög till låg nivå blir en barriär för personer med diabetes, eftersom de blir avskräckta. Studier har föreslagit att vissa människor väljer att sluta upprätthålla hårt blodsockerkontroll som följd. Detta resulterar ytterligare i otillräcklig blodglukosövervakning och ohälsosamma val.
Denna situation förvärras eftersom blodprovtagningen är relativt sällsynt hela dagen - så få som fyra gånger - jämfört med de otaliga förändringar i blodsocker som uppträder hela dagen. Också, glukosnivåer beror på medicineringsprogrammet såväl som individuella omständigheter. Blodprovtagning ger endast en diskret blodglukosprotokoll, när en kontinuerlig blodglukospårning ger den bästa informationen.
Enheter kan hjälpa, men de är inte perfekta
Glukosövervakningssystem hjälper många med diabetes, men de används inte allmänt. Monkey Business Images / Shutterstock.com
Studier har visat att användningen av enheter som kontinuerligt kan övervaka glukosnivåer kan vara ett svar. Dessa kontinuerliga glukosövervakningssystem tar upprepade mätningar, vanligtvis var femte minut, av blodsocker och den biologiska vätskan som omger celler. Detta möjliggör noggrann övervakning och snabb korrigering av problematiska blodsockernivåer. Därför är dessa system kan minska risken av diabetesrelaterade komplikationer.
De med diabetes kan bära en av dessa bildskärmar i flera delar av kroppen, t.ex. i magen och på baksidan av armarna och benen. Men hittills bara en relativt litet antal personer bär dem eftersom dessa enheter inte är perfekta. Människor behöver fortfarande testa för glukosnivåer fyra gånger om dagen med hjälp av ett fingerprickprov. Dessutom är enheternas svarstid långsam, och de är ofta felaktiga. Och folk måste vanligtvis bära övervakningsanordningen och sätta tillbaka den under huden var sjunde dagarna. Dessutom har kontinuerlig övervakning i slumpmässiga studier inte kopplats samman med förbättrad livskvalitet.
En ny klinisk studie visade också att de kontinuerliga monitorerna inte kunde detektera hypoglykemi för att minska incidensen av de få svåra hypoglykemihändelserna som inträffade hos patienter med Typ 1 diabetes.
En framtid utan fingerpinnar?
En av lösningarna kan vara helt självdrivna implanterbara enheter utan hudfästa komponenter som är mindre påträngande och som underlättar användarbördan. Dessa självdrivna kontinuerliga glukosövervakningssystem är nästa generation av glukosmonitorer som kan minska hindren för kontinuerlig glukosmonitor användning och vidhäftning. De spårar blodsockernivån och levererar insulin om en person behöver det.
I vårt laboratorium utvecklar vi en självdriven, implanterbar 4-millimeter med 4-millimeter enhet. Det genererar elektrisk kraft genom att konvertera den kemiska energi som lagras i en persons blodsocker och fungerar på samma sätt som ett batteri. Det använder proteiner kopplade till två ledningar som selektivt konsumerar glukos och syre i vårt blod för att generera elektroner som flyter genom systemet. Flödet av elektroner resulterar i nuvarande generation. Produkten från den ström som genereras och spänningsskillnaden mellan de två ledningarna resulterar i produktion av elektrisk kraft. Denna elkraft är direkt proportionell mot blodsockerkoncentrationen. Och det kan därför användas för att snabbt känna av blodsocker med den extra fördelen att man svarar på abnormitet i blodsockernivåer.
Det viktiga med vår plattform är att det inte behöver batterier. Den genererade elenergin kan användas för att driva en implanterbar insulinpump, vilket gör det möjligt för oss att samtidigt generera kraft för att övervaka glukos och leverera insulin till målsidor i kroppen för att förbättra patienternas hälsoutfall.
Frågan är huruvida den här idén om "den stängda ögonbotten" kan omvandlas till verklighet. Den viktigaste utmaningen är den tekniska konstruktionen som krävs för den artificiella bukspottkörteln för att flytta enheten från bänk till klinik och in i kroppen, varigenom patienterna skulle dra nytta av en helt automatiserad artificiell bukspottkörtel som kräver ingen användarintervention.
Jag är optimistisk att det kan komma en dag när en sådan enhet helt kan automatisera blodsockerkontrollen, ge kontinuerlig glukosövervakning och terapeutisk leverans utan någon intervention från patienten. Detta kommer att förbättra diabeteshanteringen och möjliggöra skapandet av en värld där mänsklig kraft kan bibehålla människans liv.
Om författaren
Gymama Slaughter, verkställande direktör, Frank Reidy Research Center for Bioelectrics, Old Dominion University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
at InnerSelf Market och Amazon
