Spritze überflüssig: Forscher haben ein intelligentes Gel entwickelt, das Blutzucker-Sensor und Insulin-Injektor in einem ist. Der Clou: Das Gel ändert je nach Glucose-Spiegel seine Eigenschaften. Dadurch setzt es über einen kleinen Katheter nur dann Insulin im Körper frei, wenn die Blutzuckerwerte entsprechend hoch steigen. Bei Versuchen mit zuckerkranken Mäusen hat sich die Methode bereits bewährt, wie das Team berichtet.
Patienten mit Diabetes Typ 1 und starkem Diabetes Typ 2 müssen regelmäßig ihren Blutzuckerspiegel messen und sich dann eine bestimmte Menge Insulin spritzen. Normalerweise übernehmen die Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse diese Aufgabe. Diese arbeiten bei Zuckerkranken jedoch nicht mehr richtig. Deshalb müssen sie selbst im Blick behalten, wie sich ihr Blutzuckerspiegel verhält – und gegebenenfalls mit der richtigen Dosis des regulierenden Stoffs reagieren.
Abgesehen davon, dass das Spritzen nicht gerade angenehm ist, sind mit der Prozedur auch Risiken verbunden. Denn Fehler in der Dosierung können zu lebensbedrohlichen Über- oder Unterzuckerungen führen. Um diese Probleme zu vermeiden, arbeiten Wissenschaftler schon länger an Alternativen, die nach dem Vorbild der Pankreas-Zellen funktionieren und Sensor und Dosierer in einem sind.
Blutzucker bestimmt Durchlässigkeit
Eine solche Alternative haben nun auch Forscher um Akira Matsumoto von der Medical and Dental University in Tokio entwickelt. Ihre Erfindung basiert auf einem intelligenten Gel, das mitsamt einem kleinen Katheter unter die Haut gebracht wird. Der Clou: Das Gel reagiert auf den Blutzucker und verändert je nach Glucose-Konzentration seine Eigenschaften. Schnellt der Blutzuckerspiegel in die Höhe, wird die Substanz durchlässig und setzt durch den Katheter Insulin frei. Ist wenig Glucose im Blut, bildet das Gel eine hautähnliche Schicht – die Insulinfreigabe wird gestoppt.
Dieser Wirkmechanismus beruht auf dem chemischen Verhalten eines rein synthetischen Polymers. Bei seiner Konzeption hat sich das Team an dem Vorbild der Phenylboronsäure orientiert. Dieser Stoff bindet mit Vorliebe an sogenannte Diolgruppen, wie sie auch in Zucker enthalten sind. Eingebettet in eine Hydrogel-Matrix beeinflusst diese Strukturveränderung der Boronsäure die Feuchtigkeit des gesamten Gels: Ist die Säure an Glucose gebunden, ist das Gel feucht und durchlässig. Ohne die Bindungspartner bildet sich dagegen eine dehydrierte, undurchlässige Schicht.
Vielversprechende Versuche
Im Vergleich zu Ansätzen auf Basis von mit Blutzucker reagierenden Enzymen hat das voll synthetische Material einen entscheidenden Vorteil, wie die Wissenschaftler betonen: Anders als Proteine zerfallen die Bestandteile ihres Gels nicht so schnell – und bleiben dadurch länger funktionsfähig.
Dass das Insulingel verlässlich arbeitet, haben bereits Versuche mit Mäusen gezeigt. Bei zuckerkranken Nagern kontrollierte die kleine Gerätschaft unter der Haut den Glucose-Spiegel erfolgreich und wohl dosiert über einen Zeitraum von mehreren Wochen.
Lassen sich diese Ergebnisse bei klinischen Tests mit Menschen bestätigen, könnte das intelligente Insulingel künftig eine gute Alternative zur herkömmlichen Spritze sein. „Denn unser Gel ist benutzerfreundlich und vergleichsweise kostengünstig“, schließt das Team. (Science Advances, 2017; doi: 10.1126/sciadv.aaq0723)
(Science Advances, 23.11.2017 – DAL)
