Les nanoparticules injectables développées au MIT pourraient un jour éliminer le besoin pour les patients atteints de diabète de type 1 de surveiller en permanence leur taux de sucre dans le sang et de s'injecter de l'insuline.

Les nanoparticules ont été conçues pour détecter les niveaux de glucose dans le corps et réagir en sécrétant la quantité appropriée d'insuline, remplaçant ainsi la fonction des cellules des îlots pancréatiques, qui sont détruits chez les patients atteints de diabète de type 1. Finalement, ce type de système pourrait garantir l'équilibre de la glycémie et améliorer la qualité de vie des patients, selon les chercheurs.

"L'insuline fonctionne vraiment, mais le problème est que les gens n'en reçoivent pas toujours la bonne quantité. Avec ce système de libération prolongée, la quantité de médicament sécrétée est proportionnelle aux besoins de l'organisme, " dit Daniel Anderson, professeur agrégé de génie chimique et membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research et de l'Institute for Medical Engineering and Science du MIT.

Anderson est l'auteur principal d'un article décrivant le nouveau système dans un numéro récent de la revue ACS Nano . L'auteur principal de l'article est Zhen Gu, un ancien post-doctorant dans le laboratoire d'Anderson. L'équipe de recherche comprend également Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute au MIT, et des chercheurs du département d'anesthésiologie du Boston Children's Hospital.

Imiter le pancréas

Actuellement, les personnes atteintes de diabète de type 1 se piquent généralement les doigts plusieurs fois par jour pour prélever du sang afin de tester leur taux de sucre dans le sang. Lorsque les niveaux sont élevés, ces patients s'injectent de l'insuline, qui décompose l'excès de sucre.

Dans les années récentes, de nombreux chercheurs ont cherché à développer des systèmes d'administration d'insuline qui pourraient agir comme un « pancréas artificiel, " détectant automatiquement les niveaux de glucose et sécrétant de l'insuline. Une approche utilise des hydrogels pour mesurer et réagir aux niveaux de glucose, mais ces gels sont lents à réagir ou manquent de résistance mécanique, permettant à l'insuline de s'échapper.

L'équipe du MIT a entrepris de créer un solide, système biocompatible qui répondrait plus rapidement aux changements de taux de glucose et serait facile à administrer.

Leur système consiste en une structure de type gel injectable avec une texture similaire au dentifrice, dit Gu, qui est maintenant professeur adjoint de génie biomédical et de pharmacie moléculaire à l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et à l'Université d'État de Caroline du Nord. Le gel contient un mélange de nanoparticules de charges opposées qui s'attirent, garder le gel intact et empêcher les particules de dériver une fois à l'intérieur du corps.

En utilisant un polysaccharide modifié connu sous le nom de dextrane, les chercheurs ont conçu le gel pour être sensible à l'acidité. Chaque nanoparticule contient des sphères de dextran chargées d'une enzyme qui convertit le glucose en acide gluconique. Le glucose peut diffuser librement à travers le gel, Ainsi, lorsque les niveaux de sucre sont élevés, l'enzyme produit de grandes quantités d'acide gluconique, rendant l'environnement local légèrement plus acide.

Cet environnement acide provoque la désintégration des sphères de dextrane, libérant de l'insuline. L'insuline remplit alors sa fonction normale, convertir le glucose dans le sang en glycogène, qui est absorbé dans le foie pour le stockage.

Contrôle à long terme

Dans des tests avec des souris atteintes de diabète de type 1, les chercheurs ont découvert qu'une seule injection du gel maintenait une glycémie normale pendant 10 jours en moyenne. Parce que les particules sont principalement composées de polysaccharides, ils sont biocompatibles et finissent par se dégrader dans le corps.

Les chercheurs essaient maintenant de modifier les particules afin qu'elles puissent réagir plus rapidement aux changements de taux de glucose, à la vitesse des cellules des îlots pancréatiques. "Les cellules des îlots de Langerhans sont très intelligentes. Elles peuvent libérer de l'insuline très rapidement une fois qu'elles détectent des niveaux élevés de sucre, " dit Gu.

Avant de tester les particules chez l'homme, les chercheurs prévoient de développer davantage les propriétés d'administration du système et de travailler sur l'optimisation du dosage qui serait nécessaire pour une utilisation chez l'homme.

"De toute évidence, des études à plus long terme sont justifiées, mais d'un point de vue en boucle fermée, il s'agit d'une approche très intelligente pour normaliser les niveaux de glucose dans le sang chez les personnes atteintes de diabète, obtenu en intégrant la détection du glucose à l'administration d'insuline, un peu comme une cellule bêta pancréatique naturelle, " dit Frank Doyle, un professeur de génie chimique à l'Université de Californie à Santa Barbara qui ne faisait pas partie de l'équipe de recherche.

L'article s'intitule « Nano-réseau injectable pour l'administration d'insuline médiée par le glucose ».

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.