Mensen met diabetes moeten hun glucosespiegel gedurende de dag controleren, maar dat is een uitdaging. sirtavelalot / Shutterstock.com

Diabetes is de zevende belangrijkste doodsoorzaak in de VS, met ongeveer 30.3 miljoen volwassenen de ziekte hebben. Eén in 4-volwassenen weet niet eens dat hij of zij diabetes heeft.

Daarnaast, 84.1 miljoen volwassenen heb prediabetes - een aandoening met verhoogde bloedsuikerspiegels - en 90 procent van hen weet niet dat ze het hebben. De tol zal daarom alleen maar verslechteren.

Om levensbedreigende complicaties te voorkomen die voortkomen uit diabetes, is het van groot belang voor mensen met diabetes hun bloedsuikerspiegel behouden binnen een veilig bereik. Dat is lang een moeilijke uitdaging geweest, omdat het moeilijk is om glucosewaarden betrouwbaar te bewaken.

Ik ben een scheikundige, chemische en computeringenieur die onderzoek heeft ontwikkeld en uitgevoerd naar een mogelijk controlesysteem dat op eigen kracht werkt. Deze glucose-biosensoren zet de biochemische energie opgeslagen in bloedglucose - met andere woorden van iemands eigen lichaam - om in elektrische energie om het apparaat te laten werken.

Alles over het suikermetabolisme

Diabetes beïnvloedt hoe het lichaam het voedsel dat we eten in suiker afbreekt. Deze suiker of glucose komt vrij in onze bloedbaan. Als reactie produceert de alvleesklier een hormoon dat insuline wordt genoemd en dat de cellen van het lichaam in staat stelt suiker uit het bloed te nemen om als energie te gebruiken.

Als u diabetes heeft, maakt uw lichaam ofwel niet voldoende insuline aan, zoals bij Type 1 diabetes, of het kan de insuline die het maakt net zo goed gebruiken als het zou moeten om een ​​gezond bloedsuikermetabolisme te behouden. Dit laatste wordt Type 2 diabetes genoemd. Wanneer er onvoldoende insuline is of de cellen niet meer reageren op insuline, blijft er te veel suiker in uw bloedbaan. Dit kan tot ernstige complicaties leiden.

Bewaring suiker in het bloed op een veilig niveau is een belangrijke strategie voor het beheersen van diabetes en het voorkomen van progressie van de ziekte. Studies hebben aangetoond dat mensen op intensieve controleprogramma's die hun bloedglucosespiegels in de buurt van normaal houden, dat wel hebben minder complicaties dan mensen die routinematig een hogere bloedsuikerspiegel handhaven. Wat betreft 63.6 procent van volwassenen dagelijks zelfcontrole van de bloedglucose uitvoeren.

Bloedsuikerspiegel handhaven is echter een stuk moeilijker dan het klinkt. Het vereist dat mensen veel aandacht besteden aan de hoeveelheid koolhydraten die ze consumeren en dat ze test bloedsuiker door prikken met de vinger gedurende de dag. Velen moeten ook insulinedoseringen berekenen en zichzelf injecteren met insuline.

Het bereiken van het doel voor de glucosecontrole is erg moeilijk vanwege schommelingen in de voeding. De meeste mensen zijn niet in staat om strak te houden controle van hun bloedglucose.

En de ziekte kan voortschrijden, zelfs als een persoon doktersaanbevelingen volgt om meer normale bloedglucose te handhaven. In een poging om de bloedsuikerspiegel laag te houden, plaatsen sommigen met diabetes ongewild een verhoogd risico op extreem lage niveaus van bloedglucose of hypoglycemie, een levensbedreigende aandoening. Deze schommeling van hoge naar lage niveaus wordt een barrière voor mensen met diabetes, omdat ze ontmoedigd raken. Studies hebben dat gesuggereerd sommige mensen kiezen ervoor om te stoppen met onderhouden strenge bloedglucosecontrole als resultaat. Dit resulteert verder in ontoereikende bloedglucosecontrole en ongezonde keuzes.

Deze situatie is verslechterd omdat bloedafname is relatief zeldzaam gedurende de dag - slechts vier keer - vergeleken met de talloze veranderingen in bloedglucose die zich gedurende de dag voordoen. Ook, glucosewaarden afhankelijk van het medicatieprogramma en individuele omstandigheden. Bloedafname levert alleen een afzonderlijke bloedglucoserecord op, wanneer een continue bloedglucoserecord de beste informatie biedt.

Apparaten kunnen helpen, maar ze zijn niet perfect

Glucose-monitoringsystemen helpen veel mensen met diabetes, maar ze worden nog niet veel gebruikt. Monkey Bedrijfsafbeeldingen / Shutterstock.com

Studies hebben aangetoond dat het gebruik van apparaten die continu glucosewaarden kunnen controleren, een antwoord kan zijn. Deze continue glucosemonitoringsystemen nemen herhaalde metingen, meestal om de vijf minuten, van de bloedsuikerspiegel en de biologische vloeistof die de cellen omringt. Dit maakt nauwkeurige bewaking en tijdige correctie van problematische bloedglucosespiegels mogelijk. Daarom deze systemen kan het risico verminderen van diabetes-gerelateerde complicaties.

Diegenen met diabetes kunnen een van deze monitors dragen in verschillende delen van hun lichaam, zoals rond de maag en de achterkant van de armen en benen. Maar tot nu toe, slechts een relatief klein aantal mensen draag ze omdat deze apparaten niet perfect zijn. Mensen moeten nog vier keer per dag testen op glucoseniveaus met behulp van een vingerpriktest. Bovendien is de responstijd van de apparaten traag en zijn ze vaak onnauwkeurig. En mensen moeten meestal het bewakingsapparaat dragen en het elke zeven dagen opnieuw inbrengen. Bovendien is in gerandomiseerde onderzoeken geen rekening gehouden met continue monitoring verbeterde kwaliteit van leven.

Ook is uit een recente klinische studie gebleken dat de continue monitoren geen hypoglycemie konden detecteren om de incidentie van de weinige ernstige hypoglycemie-incidenten die bij patiënten met Typ 1 diabetes.

Een toekomst zonder vingerprikken?

Een van de oplossingen zou kunnen bestaan ​​uit volledig zelf-aangedreven implanteerbare apparaten zonder componenten die aan de huid zijn bevestigd en die minder opdringerig zijn en de gebruiker minder belasten. Deze zelfvoedende continue glucosemonitoringsystemen zijn de volgende generatie glucosemonitoren die de hindernissen voor het gebruik en de therapietrouw van glucosemonitoren kunnen verminderen. Ze volgen de bloedsuikerspiegel en geven insuline af als een persoon het nodig heeft.

In ons laboratorium ontwikkelen we een zelfaangedreven, implanteerbare 4-millimeter met een 4-millimeterapparaat. Het genereert elektrisch vermogen door de chemische energie die is opgeslagen in de bloedsuikerspiegel van een persoon om te zetten en werkt op dezelfde manier als een batterij. Het maakt gebruik van eiwitten die zijn bevestigd aan twee draden die selectief glucose en zuurstof in ons bloed verbruiken om elektronen te genereren die door het systeem stromen. De stroom van elektronen resulteert in de huidige generatie. Het product van de gegenereerde stroom en het spanningsverschil tussen de twee draden resulteert in de productie van elektrisch vermogen. Dit elektrische vermogen is rechtevenredig met de bloedsuikerspiegel. En daarom kan het worden gebruikt om snel bloedsuiker te voelen met het extra voordeel dat het reageert op afwijkingen in de bloedsuikerspiegel.

Het belangrijkste aan ons platform is dat er geen batterijen nodig zijn. Het opgewekte elektrische vermogen kan worden gebruikt om een ​​implanteerbare insulinepomp aan te drijven, waardoor we tegelijkertijd vermogen kunnen genereren om glucose te bewaken en insuline naar doelwitplaatsen in het lichaam af te leveren om de gezondheidsresultaten van de patiënt te verbeteren.

De vraag is of dit idee van de "gesloten lus kunstmatige pancreas" kan worden omgezet in realiteit. De belangrijkste uitdaging is het technische ontwerp dat nodig is voor de kunstmatige alvleesklier om het apparaat van bank naar kliniek en in het lichaam te verplaatsen, waarbij patiënten baat zouden hebben bij een volledig geautomatiseerde kunstmatige pancreas die geen tussenkomst van de gebruiker vereist.

Ik ben optimistisch dat er een dag kan komen waarop een dergelijk apparaat de bloedglucoseregulatie volledig kan automatiseren, continue glucosemonitoring en therapeutische toediening kan bieden zonder enige tussenkomst van de patiënt. Dit zal het diabetesmanagement verbeteren en de creatie mogelijk maken van een wereld waarin menselijke kracht het menselijk leven kan ondersteunen.

Over de auteur

Gymama Slaughter, uitvoerend directeur, Frank Reidy Research Center for Bioelectrics, Old Dominion University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon