Une nouvelle technique basée sur la nanotechnologie pour réguler la glycémie chez les diabétiques peut donner aux patients la possibilité de libérer de l'insuline sans douleur à l'aide d'un petit appareil à ultrasons, leur permettant de passer des jours entre les injections - plutôt que d'utiliser des aiguilles pour se donner plusieurs injections d'insuline chaque jour. La technique a été développée par des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill.

"C'est, espérons-le, un grand pas en avant pour donner aux diabétiques une méthode plus indolore pour maintenir une glycémie saine, " dit le Dr Zhen Gu, auteur principal d'un article sur la recherche et professeur adjoint dans le programme conjoint de génie biomédical à NC State et UNC-Chapel Hill.

La technique consiste à injecter des nanoparticules biocompatibles et biodégradables dans la peau d'un patient. Les nanoparticules sont constituées d'acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) et sont remplies d'insuline.

Chacune des nanoparticules de PLGA reçoit soit un revêtement chargé positivement en chitosane (un matériau biocompatible que l'on trouve normalement dans les carapaces de crevettes), ou un revêtement chargé négativement fait d'alginate (un matériau biocompatible que l'on trouve normalement dans les algues). Lorsque la solution de nanoparticules enrobées est mélangée, les revêtements chargés positivement et négativement sont attirés l'un vers l'autre par la force électrostatique pour former un "nano-réseau". Une fois injecté dans la couche sous-cutanée de la peau, ce nano-réseau maintient les nanoparticules ensemble et les empêche de se disperser dans tout le corps.

Les nanoparticules de PLGA enrobées sont également poreuses. Une fois dans le corps, l'insuline commence à diffuser à partir des nanoparticules. Mais la majeure partie de l'insuline ne s'éloigne pas loin - elle est suspendue dans un réservoir de facto dans la couche sous-cutanée de la peau par la force électrostatique du nano-réseau. Cela crée essentiellement une dose d'insuline qui attend simplement d'être délivrée dans la circulation sanguine.

Lorsqu'un patient est atteint de diabète de type 1 ou de type 2 avancé, son corps a besoin d'insuline supplémentaire, une hormone qui transporte le glucose – ou sucre dans le sang – de la circulation sanguine vers les cellules du corps. Ces patients diabétiques doivent s'injecter de l'insuline au besoin pour s'assurer que leur taux de sucre dans le sang se situe dans la plage « normale ». Cependant, ces injections peuvent être douloureuses.

En utilisant la nouvelle technologie développée par l'équipe de Gu, un patient diabétique n'a pas besoin de s'injecter une dose d'insuline – elle est déjà là. Au lieu, les patients peuvent utiliser un petit dispositif portatif pour appliquer des ondes ultrasonores focalisées sur le site du nano-réseau, libérant sans douleur l'insuline de son réservoir de facto dans la circulation sanguine.

Les chercheurs pensent que la technique fonctionne parce que les ondes ultrasonores excitent des bulles de gaz microscopiques dans les tissus, perturbant temporairement le nano-réseau dans la couche sous-cutanée de la peau. Cette perturbation éloigne les nanoparticules, relâcher la force électrostatique s'exerçant sur l'insuline dans le réservoir. Cela permet à l'insuline de commencer à pénétrer dans la circulation sanguine - un processus accéléré par l'effet des ondes ultrasonores poussant sur l'insuline.

"Nous savons que cette technique fonctionne, et nous pensons que c'est comme ça que ça marche, mais nous essayons toujours de déterminer les détails précis, " dit le Dr Yun Jing, professeur adjoint de génie mécanique à NC State et auteur co-correspondant de l'article.

Lorsque l'échographie est retirée, la force électrostatique se réaffirme et rapproche les nanoparticules du nano-réseau. Les nanoparticules diffusent alors plus d'insuline, remplissage du réservoir.

« Nous avons effectué des tests de validation de principe sur des souris de laboratoire atteintes de diabète de type 1, " dit Gu. "Nous avons constaté que cette technique permet une libération rapide d'insuline dans la circulation sanguine, et que les nano-réseaux contiennent suffisamment d'insuline pour réguler la glycémie jusqu'à 10 jours."

"Quand l'insuline s'épuise, il faut injecter un nouveau nano-réseau, " dit Jin Di, auteur principal de l'article et titulaire d'un doctorat. étudiant dans le laboratoire de recherche de Gu. "Le nano-réseau précédent est dissous et entièrement absorbé dans le corps en quelques semaines."

"Cette avancée donnera certainement à des millions de personnes atteintes de diabète dans le monde l'espoir que des jours meilleurs sont à venir, " dit le Dr John Buse, directeur du Diabetes Care Center de l'UNC-Chapel Hill et directeur adjoint du NIH Clinical and Translational Sciences Award de l'UNC-Chapel Hill. "Nous devons travailler pour traduire ces études passionnantes en laboratoire à la pratique clinique."