Ученые показали, что имплантат на топливых элементах размером с чайный пакетик способен помочь в лечении диабета 1 типа.
Топливные элементы из глюкозы , которые могут эффективно использовать химическую энергию организма и превращать ее в электрический заряд, долгое время были святым граалем для ученых. Но до сих пор эти системы сталкивались с проблемами при имплантации из-за низкой биосовместимости.
Имплантат для лечения диабета
Теперь команда исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработала новый имплантат на топливных элементах для лечения диабета 1 типа. Более того, он подключается к искусственным бета-клеткам, разработанным той же командой в 2016 году, которые могут успешно вырабатывать и высвобождать инсулин при активации.
Сам топливный элемент, который напоминает пакетик чая размером чуть больше ногтя, покрыт нетканым материалом и альгинатом - продуктом, полученным из водорослей, широко используемым в биомедицине из-за его высокой биосовместимости. При имплантации под кожу альгинат впитывает жидкость организма, позволяя глюкозе проникать через поверхность кожи и поступать в энергетические центры.
Внутри ячейки ученые установили анод из наночастиц на основе меди, который расщепляет глюкозу на глюконовую кислоту и протон, создающий электрический ток.
Затем топливный элемент был соединен с инсулиновой капсулой, содержащей бета-клетки. Эти клетки можно активировать для выделения инсулина с помощью электрического тока от имплантата.
В целом, два компонента обеспечивают саморегулирующуюся схему. Когда топливный элемент, работающий на глюкозе, распознает избыток сахара в крови, он включается. Затем это стимулирует бета-клетки вырабатывать и секретировать инсулин. Когда уровень сахара в крови падает, срабатывает датчик порога в топливном элементе, поэтому он отключается, что, в свою очередь, останавливает выработку и высвобождение инсулина.