Come un dispositivo di monitoraggio del glucosio autoalimentato può aiutare le persone con il diabete

Come un dispositivo di monitoraggio del glucosio autoalimentato può aiutare le persone con il diabete
Le persone con diabete devono monitorare i loro livelli di glucosio per tutto il giorno, ma farlo è una sfida.
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Il diabete è la settima causa di morte negli Stati Uniti, con circa 30.3 milioni di adulti avere la malattia. Uno su adulti 4 non sa nemmeno che ha il diabete.

Inoltre, 84.1 milioni di adulti avere prediabete - una condizione con elevati livelli di zucchero nel sangue - e la percentuale di 90 di loro non sa di averlo. È quindi probabile che il pedaggio peggiori.

Per evitare le complicazioni potenzialmente letali derivanti dal diabete, è estremamente importante per le persone con diabete mantenere i loro livelli di glucosio nel sangue entro un raggio di sicurezza. Questa è stata a lungo una sfida difficile, tuttavia, perché è stato difficile monitorare in modo affidabile i livelli di glucosio.

Sono un chimico, ingegnere chimico e informatico che ha sviluppato e condotto ricerche su un possibile sistema di monitoraggio autoalimentato. Questi biosensori di glucosio convertire l'energia biochimica immagazzinata nel glucosio nel sangue - in altre parole, dal corpo di una persona - in energia elettrica per far funzionare il dispositivo.

Tutto sul metabolismo degli zuccheri

Diabete influisce su come il corpo abbatte il cibo che mangiamo nello zucchero. Questo zucchero, o glucosio, viene rilasciato nel nostro sangue. In risposta, il pancreas produce un ormone chiamato insulina che consente alle cellule del corpo di assumere zucchero dal sangue da utilizzare come energia.

Se hai il diabete, il tuo corpo non produce abbastanza insulina, come nel diabete di tipo 1, o non può usare l'insulina che produce così come dovrebbe mantenere il metabolismo di zucchero nel sangue sano. Quest'ultimo si chiama diabete tipo 2. Quando non c'è abbastanza insulina o le cellule smettono di rispondere all'insulina, troppo zucchero rimane nel sangue. Questo può portare a gravi complicazioni.

conservazione zucchero nel sangue a un livello sicuro è una strategia chiave per gestire il diabete e prevenire la progressione della malattia. Gli studi hanno dimostrato che le persone in programmi di controllo intensivo che hanno mantenuto i loro livelli di glucosio nel sangue vicino al normale hanno meno complicazioni rispetto alle persone che abitualmente mantenevano livelli più elevati di zucchero nel sangue. Di 63.6 percentuale di adulti eseguire l'auto-monitoraggio giornaliero della glicemia.

Mantenere i livelli di glucosio nel sangue è molto più difficile di quanto sembri, comunque. Richiede che le persone prestino molta attenzione alla quantità di carboidrati che consumano e che loro testare il livello di zucchero nel sangue con punture da dito durante il giorno. Molti devono anche calcolare le dosi di insulina e iniettarsi l'insulina.


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Raggiungere l'obiettivo del controllo del glucosio è molto difficile a causa delle fluttuazioni della dieta. La maggior parte delle persone non è in grado di mantenere stretto controllo della glicemia.

E, la malattia può progredire anche se una persona sta seguendo le raccomandazioni del medico per mantenere una glicemia più normale. Nel tentativo di mantenere bassi i livelli di zucchero nel sangue, alcuni con il diabete si posizionano inconsapevolmente ad un rischio aumentato di livelli estremamente bassi di glucosio nel sangue o di ipoglicemia, una condizione pericolosa per la vita. Questa fluttuazione da livelli alti a bassi diventa una barriera per le persone con diabete, poiché si scoraggiano. Gli studi hanno suggerito che alcune persone scelgono di smettere di mantenere stretto controllo della glicemia come risultato. Questo risulta ulteriormente monitoraggio inadeguato della glicemia e scelte malsane.

Questa situazione è peggiorata perché il prelievo di sangue è relativamente poco frequente per tutto il giorno - solo quattro volte - rispetto alle innumerevoli variazioni della glicemia che si verificano durante il giorno. Anche, i livelli di glucosio dipende dal programma di cura e dalle circostanze individuali. Il prelievo di sangue fornisce solo una registrazione discreta della glicemia, quando una registrazione continua della glicemia fornisce le migliori informazioni.

I dispositivi possono aiutare, ma non sono perfetti

I sistemi di monitoraggio del glucosio aiutano molte persone con diabete, ma non sono ancora ampiamente utilizzati. (come un dispositivo di monitoraggio del glucosio autoalimentato potrebbe aiutare le persone con diabete)
I sistemi di monitoraggio del glucosio aiutano molte persone con diabete, ma non sono ancora ampiamente utilizzati.
Monkey Business Images / Shutterstock.com

Studi hanno dimostrato che l'uso di dispositivi in ​​grado di monitorare continuamente i livelli di glucosio potrebbe essere una risposta. Questi sistemi di monitoraggio continuo del glucosio effettuano misurazioni ripetute, in genere ogni cinque minuti, di zucchero nel sangue e il fluido biologico che circonda le cellule. Ciò consente un attento monitoraggio e una correzione tempestiva dei livelli problematici di glucosio nel sangue. Pertanto, questi sistemi può ridurre il rischio delle complicanze legate al diabete.

Quelli con diabete possono indossare uno di questi monitor in diverse aree del loro corpo, ad esempio intorno allo stomaco e alla parte posteriore delle braccia e delle gambe. Ma, finora, solo un relativamente piccolo numero di persone li stanno indossando perché questi dispositivi non sono perfetti. Le persone hanno ancora bisogno di testare i livelli di glucosio quattro volte al giorno con un dito prick test. Inoltre, il tempo di risposta dei dispositivi è lento e spesso non accurato. E, in genere, le persone devono indossare il dispositivo di monitoraggio e reinserirlo sotto la pelle ogni sette giorni. Inoltre, in studi randomizzati, il monitoraggio continuo non è stato collegato migliore qualità della vita.

Inoltre, una recente sperimentazione clinica ha rilevato che i monitor continui non erano in grado di rilevare l'ipoglicemia al fine di ridurre l'incidenza dei pochi eventi gravi di ipoglicemia verificatisi in pazienti con Diabete di tipo 1.

Un futuro privo di punture da dito?

Una delle soluzioni potrebbe essere costituita da dispositivi impiantabili completamente autoalimentati senza componenti collegati alla pelle che siano meno invadenti e che facilitino il carico dell'utente. Questi sistemi di monitoraggio continuo del glucosio autoalimentati sono la prossima generazione di monitor per il glucosio che possono ridurre gli ostacoli all'utilizzo e all'aderenza continua del monitor del glucosio. Monitorano i livelli di zucchero nel sangue e consegnano l'insulina se una persona ne ha bisogno.

Nel nostro laboratorio, stiamo sviluppando un 4-millimetro auto-alimentato, impiantabile con un dispositivo 4-millimetrico. Genera energia elettrica convertendo l'energia chimica immagazzinata nella glicemia di una persona e funziona in modo simile a una batteria. Usa le proteine ​​collegate a due fili che consumano selettivamente glucosio e ossigeno nel nostro sangue per generare elettroni che attraversano il sistema. Il flusso di elettroni si traduce nella generazione attuale. Il prodotto della corrente generata e la differenza di tensione tra i due fili si traduce nella produzione di energia elettrica. Questa energia elettrica è direttamente proporzionale alla concentrazione di zucchero nel sangue. E quindi, può essere utilizzato per percepire rapidamente la glicemia con l'ulteriore vantaggio di rispondere all'anormalità dei livelli di zucchero nel sangue.

La cosa importante della nostra piattaforma è che non richiede batterie. La potenza elettrica generata può essere utilizzata per alimentare una pompa di insulina impiantabile, consentendoci in tal modo di generare simultaneamente energia per monitorare il glucosio e fornire insulina ai siti bersaglio nel corpo per migliorare i risultati di salute del paziente.

La domanda è se questa idea del "pancreas artificiale a ciclo chiuso" possa essere trasformata in realtà. La sfida più importante è la progettazione ingegneristica necessaria per il pancreas artificiale per spostare il dispositivo dal banco alla clinica e nel corpo, per cui i pazienti beneficerebbero di un pancreas artificiale completamente automatizzato che non richiede alcun intervento da parte dell'utente.

Sono ottimista sul fatto che possa giungere un giorno in cui un dispositivo del genere possa automatizzare completamente il controllo della glicemia, fornire un monitoraggio continuo del glucosio e un rilascio terapeutico senza alcun intervento da parte del paziente. Ciò migliorerà la gestione del diabete e consentirà la creazione di un mondo in cui il potere umano possa sostenere la vita umana.The Conversation

Circa l'autore

Gymama Slaughter, direttore esecutivo, Frank Reidy Research Center for Bioelectrics, Old Dominion University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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