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Antes de consumir una comida, muchas personas con diabetes necesitan inyectarse insulina. Este es un proceso lento que a menudo implica estimar el contenido de carbohidratos de la comida, extraer sangre para medir el azúcar en la sangre y luego calcular y administrar la dosis correcta de insulina.
Estos pasos, que generalmente deben repetirse con cada comida, dificultan que muchos pacientes con diabetes cumplan con su régimen de tratamiento. Un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado ahora un nuevo enfoque para agilizar el proceso y ayudar a los pacientes a mantener niveles saludables de azúcar en la sangre.
“Cualquier intervención que facilite que los pacientes reciban terapia puede tener un gran impacto, ya que existen múltiples barreras relacionadas con el tiempo, la inconveniencia, la destreza o el aprendizaje y la capacitación”, dice Giovanni Traverso, Karl van Tassel Career Development. Profesor asistente de ingeniería mecánica en MIT y gastroenterólogo en Brigham and Women’s Hospital. «Si somos capaces de superar estos obstáculos mediante la implementación de nuevas soluciones de ingeniería, será más fácil para los pacientes recibir esta terapia».
Traverso y sus colegas diseñaron dos dispositivos diferentes que pueden simplificar el proceso de calcular e inyectar la dosis correcta de insulina. Uno, que combina varios de los pasos existentes en un solo dispositivo, podría usarse en pacientes en un futuro próximo. Su segundo prototipo incorpora componentes electrónicos flexibles en la superficie de una aguja para que la medición de sangre y la administración de insulina se puedan realizar a través de la misma aguja. Esto posiblemente podría simplificar aún más el proceso de control de la diabetes.
Los posdoctorados del MIT Hen-Wei Huang y Sean You, y los estudiantes visitantes Luca Di Tizio y Canchen Li, son los autores principales del artículo, que aparece en la Diario de liberación controlada.
Dispositivo todo en uno
La diabetes afecta a 34 millones de personas en los Estados Unidos ya más de 400 millones de personas en todo el mundo. Los pacientes con diabetes suelen utilizar dos tipos de insulina para controlar el azúcar en la sangre: la insulina de acción prolongada, que ayuda a controlar el azúcar en la sangre durante un período de 24 horas, y la insulina de acción corta, que se inyecta con las comidas. Los pacientes primero miden su nivel de azúcar en sangre con un medidor de glucosa en sangre, lo que requiere pincharse el dedo para extraer sangre y colocar una gota de sangre en una tira reactiva. También deben estimar la cantidad de carbohidratos en su comida y combinar esta información con su nivel de azúcar en la sangre para calcular e inyectar la dosis correcta de insulina.
Las tecnologías existentes, como los monitores continuos de glucosa en sangre y las bombas de insulina, pueden ayudar con partes de este proceso. Sin embargo, estos dispositivos no están ampliamente disponibles, por lo que la mayoría de los pacientes deben depender de pinchazos en los dedos y jeringas.
«Todos los días, muchos pacientes tienen que realizar este complicado procedimiento al menos tres veces», dice Huang. “El objetivo principal de este proyecto es tratar de facilitar todos estos procedimientos complejos y también eliminar la necesidad de múltiples dispositivos. También usamos la cámara de un teléfono inteligente y el aprendizaje profundo para crear una aplicación que identifica y cuantifica el contenido de los alimentos, lo que puede ayudar con el conteo de carbohidratos. »
El equipo de investigación diseñó dos tipos diferentes de dispositivos «todo en uno», los cuales incorporan la nueva aplicación para teléfonos inteligentes. Los pacientes primero toman una foto de la comida y la aplicación luego puede estimar el volumen de la comida, así como la cantidad de carbohidratos, según la información nutricional de una base de datos del USDA.
El primer dispositivo todo en uno que diseñaron los investigadores consolida muchas herramientas existentes que los pacientes usan actualmente, incluida una lanceta para extraer sangre y tiras reactivas de glucosa. Una vez que se ha tomado la medición de glucosa en sangre, el dispositivo transmite la información a la aplicación del teléfono inteligente a través de Bluetooth, y la aplicación calcula la dosis correcta de insulina. El dispositivo también incluye una aguja que inyecta la cantidad adecuada de insulina.
“Lo que hace nuestro dispositivo es automatizar los procedimientos de punción de la piel, recolección de sangre, cálculo del nivel de glucosa, cálculo e inyección de insulina”, explica Huang. «El paciente ya no necesita un dispositivo de punción, un medidor de glucosa en sangre y una pluma de insulina por separado».
Muchos de los componentes incluidos en este dispositivo ya están aprobados por la FDA, pero el dispositivo aún no se ha probado en pacientes humanos. Las pruebas en cerdos mostraron que el sistema podía medir con precisión los niveles de glucosa y administrar insulina.
Un solo golpe
Para su segundo dispositivo, los investigadores querían idear un sistema que solo requiriera un pinchazo con una aguja. Para lograrlo, diseñaron un nuevo sensor de glucosa que podría integrarse en la misma aguja que se usa para inyectar insulina.
“La idea sería que si pudiéramos integrar el sensor de glucosa directamente en la superficie de la aguja de administración de insulina, solo necesitaríamos una varilla para el paciente, lo que minimiza el dolor y también facilita la administración de todo el proceso”, dice You. .
Los investigadores diseñaron un sensor electrónico flexible que se puede conectar a la aguja y medir los niveles de glucosa en el líquido intersticial, justo debajo de la superficie de la piel. Una vez que la aguja ingresa a la piel, toma entre cinco y 10 segundos medir los niveles de glucosa. Esta información se transmite a la aplicación del teléfono inteligente, que calcula la dosis de insulina y la administra a través de la aguja insertada.
En pruebas con cerdos, los investigadores demostraron que podían medir con precisión los niveles de glucosa con este sistema y que los niveles de glucosa disminuían después de la inyección de insulina.
Debido a que este dispositivo utiliza un nuevo tipo de sensor de glucosa, los investigadores esperan que requiera un mayor desarrollo para llegar a un punto en el que pueda probarse en pacientes. Han presentado patentes sobre los dos sistemas descritos en el nuevo estudio y esperan trabajar con empresas para desarrollarlos aún más.
La investigación fue financiada por el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y el Hospital Brigham and Women’s.
