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Smartphone-gesteuerte Zellen setzen bei diabetischen Mäusen bei Bedarf Insulin frei

2022

Menschen mit Diabetes müssen sich häufig täglich oder wöchentlich Insulin spritzen. Aber ein neues Gerät, das an Mäusen getestet wurde, könnte eines Tages die Notwendigkeit von Nadeln beseitigen.

In einer heute in Science Translational Medicine veröffentlichten Studie verwendeten chinesische Forscher eine Smartphone-App, um insulinproduzierende Zellen einzuschalten, die in eine kleine Gruppe diabetischer Mäuse implantiert wurden. Weniger als zwei Stunden nach dem Einschalten der Zellen stabilisierte sich der Blutzucker der Tiere, ohne sie hypoglykämisch zu machen.

Die fortschrittlichste Version dieses Geräts verwendet eine münzengroße Hydrogelkapsel, die unter die Haut einer Maus implantiert wird. In der Kapsel befinden sich LED-Leuchten und Zellen, die so konstruiert sind, dass sie Insulin als Reaktion auf fernes Infrarotlicht abgeben. Wenn der Blutzucker der Maus zu hoch wird, schalten die Tasten einer maßgeschneiderten Android-App die LEDs ein und veranlassen die Zellen, Insulin freizusetzen.

Mit der App kann der Benutzer bestimmen, wie hell die LEDs leuchten sollen und wie lange, um die Insulinproduktion der Zellen zu steuern. Ein Bluetooth-Sender, der an ein normales Glukometer angeschlossen ist, kann die Smartphone-App benachrichtigen, wenn der Blutzucker der Maus hoch ist, und so automatisch die Insulinproduktion auslösen.

So vielversprechend die Ergebnisse auch sind, das System ist noch nicht für die Primetime bereit. Die Smartphone-App kommuniziert tatsächlich mit einem Server, ähnlich einem Smart-Home-Hub, der eine die Mäuse umgebende elektromagnetische Feldspule einschaltet. Das elektromagnetische Feld versorgt die LED-Leuchten im Implantat mit Strom - dies funktioniert nur, wenn die Mäuse in einem kleinen Ring stehen. Dies wäre ein Problem für jeden Diabetiker, der gelegentlich sein Zuhause verlassen möchte. Zusätzlich erfordert das gegenwärtige Design immer noch die Verwendung einer Nadel zum Testen des Blutzuckers.

Zukünftige Versionen des HydrogeLED, wie die Forscher das Gerät nennen, würden hoffentlich beide Probleme lösen. Der Studienautor Haifeng Ye stellt sich ein eingebautes Glukometer vor, das den Blutzucker des Patienten 24 Stunden am Tag überwacht und automatisch die batteriebetriebenen LEDs ansteuert, wenn Insulin benötigt wird.

Es ist noch ein weiter Weg, bis die HydrogeLED es in menschliche Versuche schaffen könnte. Ye und seine Kollegen müssen es an mehr Tieren (diese Version wurde nur an fünf oder sechs Tieren getestet) und insbesondere an größeren Tieren wie Hunden oder Affen über einen Zeitraum von mehr als 15 Tagen testen. Sie müssen auch sicherstellen, dass alle Materialien sicher sind und dass sie keine Immunantwort oder Abstoßung auslösen.

"Wie schnell sollten wir erwarten, dass Menschen auf der Straße modische LED-Armbänder tragen, die implantierte Zellen bestrahlen, die gentechnisch veränderte Medikamente unter der Kontrolle eines Smartphones produzieren?" fragt der Biologe Mark Gomelsky von der Universität Wyoming in einem Kommentar, der das Papier begleitet. "Nicht erst jetzt, aber [diese Arbeit] gibt uns einen aufregenden Einblick in die Zukunft der intelligenten zellbasierten Therapeutika."

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