Intelligentes Insulin-Pflaster erkennt Blutzuckerwerte und injiziert die richtige Dosis Insulin

Jicheng Yu von der University of North Carolina in Chapel Hill und seinen Kollegen ist es gelungen ein intelligentes Insulin-Pflaster zu entwickeln, das nicht nur auf die Blutzuckerwerte reagiert, sondern auch schmerzfrei die richtige Dosis Insulin injiziert. Das Pflaster besteht aus knapp hundert Mikronadeln, die nur dann Insulin über die Haut abgeben, wenn der molekulare Sensor einen zu hohen Blutzuckerspiegel verzeichnet.

Insulin-Pflaster verhindert Über- und Unterzuckerung

Tests mit Mäusen haben ergeben, dass durch das neuartige Insulin-Pflaster der Blutzuckerspiegel über einen längeren Zeitraum stabil gehalten werden konnte, als beim herkömmlichen Spritzen. In Zukunft könnte das Insulin-Pflaster das Leben von Diabetikern also deutlich erleichtern. Schließlich erkennt das Pflaster automatisch, wann der Blutzuckerspiegel zu hoch ist und injiziert dann regulierendes Insulin. So kann es nicht mehr zu einer lebensbedrohlichen Über- sowie Unterzuckerung kommen. Vor allem Menschen, die erst im Laufe des Lebens an Diabetes Typ 2 erkranken sind oftmals mit dem Messen des Blutzuckerspiegels und dem Spritzen der richtigen Insulin-Dosis überfordert. Das intelligente Insulin-Pflaster ist Sensor und Dosierer in einem.

Mikronadeln enthalten Bläschen mit Insulin und Blutzucker-Enzym

Die Mikronadeln selbst bestehen aus einer gehärteten Form von Hyaluronsäure und reichen knapp unter die Hautoberfläche bis hin zu den Blutkapillaren. Herzstück der Nadeln sind kleine Bläschen, die mit Insulin und einem mit Blutzucker reagierenden Enzym gefüllt sind. Insgesamt befinden sich Millionen dieser kleinen Bläschen, die gerade einmal ein Hundertstel der dicke des menschlichen Haares ausmachen, in den Nadeln. Da die Wände der Bläschen ebenfalls aus Hyaluronsäure, also dem natürlichen Bestandteil des Bindegewebes, und einem zweiten organischen Molekül bestehen, wird das im Inneren befindliche Insulin von der stabilen Membran eingeschlossen. Kommt es jedoch zu einem Anstieg des Blutzuckerspiegels, reagiert das im Inneren der Bläschen befindliche Enzym und nimmt dabei Sauerstoff auf, was wiederum dazu führt, dass die Bläschen platzen und das Insulin an das Blut freigegeben wird.

Im Labor konnten die Forscher das Pflaster bereits erfolgreich an Mäusen mit Diabetes Typ 1 testen. Dabei wurde eine Gruppe von Mäusen jeweils mit dem Insulin-Pflaster versorgt, während die andere Gruppe konventionell gespritzt wurde. Die Forscher konnten sehr gut beobachten, dass die Behandlung mit dem Insulin-Pflaster bereits nach 30 Minuten den Blutzuckerspiegel auf normale Werte senkte. Dieses Niveau konnte neun Stunden aufrecht erhalten werden. Mäuse, die Insulin über eine Spritze bekamen, verzeichneten relativ schnell wieder einen Anstieg des Blutzuckerspiegels. Das Pflaster wirkt also länger als konventionelle Spritzen. Einen weiteren wichtigen Punkt konnten die Forscher ebenfalls anhand der Versuche feststellen. So kam es auch bei Mäusen mit zwei Pflastern, also mit der doppelten Anzahl der Mikro-Nadeln, nicht zu einer Überdosierung des Insulins. Die Bläschen werden schließlich nur freigesetzt, wenn sich der Spiegel des Blutzuckers erhöht. Ist der Spiegel konstant, bleiben die restlichen Bläschen des zweiten Pflasters inaktiv.

Insulin-Pflaster soll bei Menschen nur alle paar Tage gewechselt werden

„Dieses intelligente Insulin-Pflaster mit seinem neuartigen Auslöse-Mechanismus bietet eine Chance für einen in sich geschlossenen Insulin-Lieferanten, der schnell reagiert sowie schmerzfrei und sicher ist. Wenn wir es schaffen, dass es auch beim Menschen zufriedenstellend funktioniert, dann wäre dies ein echter Durchbruch.“, schreiben Yu und seine Kollegen im Fachbeitrag der „Proceedings of the National Academy of Sciences„.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher noch weitere Versuche an Tieren durchführen um das Pflaster in der Folge auch beim Menschen ausprobieren zu können. „Unser Ziel ist es, ein intelligentes Insulinpflaster zu entwickeln, dass die Patienten nur alle paar Tage wechseln müssen“, ergänzt Yu. Der Forscher begründet seine Annahme damit, dass Mäuse weniger sensibel auf Insulin reagieren als der Mensch. Die Wirkung des Pflasters könnte also wesentlich länger als neun Stunden anhalten.

Forscher konnten bereits ein intelligentes Insulin entwickeln, das im Körper verweilt und erst aktiv wird, wenn der Blutzuckerspiegel steigt. Im Januar wurde auch schon über ein neuartiges Diabetes-Tattoo berichtet, das ähnlich funktioniert wie das Insulin-Pflaster, allerdings nur den Blutzucker misst.