Artan Kandaki Şeker Elektrikle Yakılıyor: Yeni İmplant

3 dk okuma

Bu implant, fazla kan şekerini elektrik ile yakıyor

Mişilerde test edilen yeni USB boyutlu cihaz, tip 2 diyabet hastalarının glikoz seviyelerini daha iyi yönetmelerine yardımcı olabilir

Yeni bir wireless implant, kandaki fazla şekeri yakarak tip 2 diyabet hastalarının ilaçlara tamamen bağımlı kalmadan daha sağlıklı bir yaşam sürmelerini sağlayabilir.

İnsülin, metformin ve glukagon benzeri peptit 1 (GLP-1) ajistleri gibi diyabet tedavisinde kullanılan geleneksel ilaçlar, durumu etkili bir şekilde vücudun glikoz seviyelerini kontrol altında tutarak tedavi eder—ancak bu tedaviler yan etkilere meyillidir ve çoğu, kan şekeri ruh hali, uyku ve yemeklerle değişmesine rağmen düzenli olarak sabit miktarlarda ilaç alınmasını gerektirir. Otomatik insülin pompaları, dozajı hastanın kan şekerine göre gerçek zamanlı olarak ayarlayabilir, ancak yine de vücudda kalıcı olabilecek ilaçları verirler.

“Tamamen yeni bir prensip sahibi olmak istedik,” diyor çalışmanın kıdemli yazarı ve İsviçre Teknoloji Enstitüsü Zurich’te (ETH Zurich) çalışan biyomühendis Martin Fussenegger. Science dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmada, bunun için vücudun kendi mekanizmalarını harekete geçirmek yerine, glikozu kendi başına kimyasal olarak kandan uzaklaştıran cilt altı bir implant geliştirerek ilaçları tamamen bir kenara bıraktı.

Bilim gazeteciliğini desteklemek

Bu makaleden hoşlanıyorsanız, ödüllü gazeteciliğimizi desteklemek için abone olmayı düşünün. Bir abonelik satın alarak, bugün dünyamızı şekillendiren keşifler ve fikirler hakkında etkileyici hikayelerin geleceğini güvence altına almaya yardımcı oluyorsunuz.

Elektrokatalitik kapalı döngü sağlık optimizasyonu anlamına gelen ECHO adlı cihaz, biraz düz dikdörtgen bir çip gibi görünüyor ve yaklaşık bir USB bellek boyutunda. İçinde bir elektrik akımı taşıyan grafit wafer içerir; bu wafer, daha da küçük platin kürelerle kaplı, dallanan yapıda altın nanoyapraklarla donatılmıştır. Bu yapılar bir katalizör olarak çalışır—kimyasal bir reaksiyonu hızlandıran ancak süreç sırasında tüketilen bir madde. Cilt altı implant, kablosuz olarak çalıştırılır ve güçlendirilir; voltaj uygulandığında yüzey glikozu, kolayca işlenebilen bir metabolit olan glukonat’a oksitleyer. Denek mişilerin bedenleri, ortaya çıkan glukonatin yaklaşık beşte birini enerji için yakar, gerisi ise böbrekler aracılığıyla vücuttan atılır.

Kan, glikoze benzer fruktoz, galaktoz ve laktoz gibi önemli molekülleri taşır, ancak implant başarılı bir şekilde özellikle glikozu hedef aldı. Fussenegger, araştırmacıların bunun neden bu kadar başarılı olduğu konusunda henüz bir fikirleri olmadığını kabul eder, bunun muhtemelen altın ve platinin belirli bir birleşimiyle ilgili olduğunu ekler. “Bunun için fonksiyonel veya yapısal bir açıklamız yok. Bunun için tasarlamadık,” diyor Fussenegger. “Spesifiklik, ben derim ki, şanslı bir isabet.”

Obez mişilerde, implant açıldığında bir saat içinde kan glikoz seviyelerini kontrol altına aldı ve tekrarlayan tedavi bu durumu altı hafta boyunca korudu. Mişilerde ayrıca hastalık riskiyle ilişkilendirilen bir yağ türü olan trigliseritlerde azalma ve daha düşük vücut ağırlığı gözlemlendi.

Ekip, implantı bir akıllı telefondan ticari bir sürekli glikoz monitörüne bağlayarak da test etti; bu monitör, akıllı telefonun implantı gerektiğinde açıp kapatmasını sağlayan kan şikeri okumalarını iletirdi. İki hafta boyunca bu kapalı döngü sistemi, hiçbir insan müdahalesi olmadan çalıştı.

Glikoz odaklı, geliştirilme aşamasında olan birçok implant, terapötik proteinler salgılayan mühendislik hücreleri içeren kapsüllerlere dayanır—bunlar genellikle bedendeki yaralanma dokusuyla kapatıldıkları için uzun süre dayanmazlar. Ancak ECHO için, mişilerin dokuları implantın etrafında iltihaplanma, skarlaşma veya sızan metal açısından hiçbir belirti göstermedi. Altı haftanın ardından çıkarılan implantlar hâlâ çalışıyordu ve çalışmaya göre bazıları cilt altındayken üç aydan sonra da aktif kalmaya devam etti.

“Altı haftalık operasyonel kararlılık, mevcut teknolojinin çok ötesinde,” diyor çalışmaya katılmayan İtalya’daki Bari Aldo Moro Üniversitesi’nden kimyacı Luisa Torsi. “Kritik sonraki adımlar, uzun vadeli doku uyumluluğunu, sürdürülebilir katalitik faaliyeti ve insan tedavisi için gereken ölçekte güvenli ve etkili glikoz uzaklaştırmasını sağlamak.”

Bir farenin yaklaşık iki mililitre kanı olurken, insanlarda tipik olarak beş litre kan bulunur; ECHO’nun bu düzeyde işlev görmesi için ölçeklendirilmesi gerekirdi. Ancak Fussenegger bu görev konusunda iyimser. Çalışmanın bir parçası olarak ekip, beş litrelik bir balona şekerli sıvı dolaştırdı—insan kan hacmini temsil eden bir model—ve implant bu sıvıyı aynı verimlilikle temizledi.

Cihaz küçük ve derinin hemen altında yer aldığı için Fussenegger, insanlarda yapılacak implantasyon işleminin karmaşık bir ameliyat yerine küçük bir kesi gerektirmesini bekliyor. “Belki her üç ayda bir ya da en fazla yılda bir kez yapılabiliyorsa ve ardından ‘diyabetimi unutabilirim’ denebiliyorsa, bence insanlar mutlu olurdu,” diyor.

Scientific American Baş Editörü