Implantat kann Diabetes-Patienten vor lebensgefährlicher Hypo retten

“Diabetes zählt zu den am weitesten verbreiteten Krankheiten in unserer Gesellschaft”, schreibt das Bundesministerium für Gesundheit. Dabei unterscheidet man zwischen 4 verschiedenen Typen von Diabetes. 

Für Menschen mit Typ-1-Diabetes geht von Unterzuckerung eine hohe Gefahr aus. MIT-Ingenieure haben nun ein Implantat entwickelt, das in solchen Situationen einspringt. 

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Was ist Hypoglykämie? 

Damit Menschen mit Typ-1-Diabetes Zucker aufnehmen können, der Blutzuckerspiegel aber nicht zu hoch wird, müssen sie sich täglich Insulin spritzen. Sinkt der Blutzuckerspiegel jedoch auf ein sehr niedriges Niveau, spricht man von einer Hypoglykämie. Diese kann für Menschen mit Typ-1-Diabetes lebensbedrohlich sein. Es kann zu Verwirrung oder Krampfanfällen kommen, unbehandelt kann Hypoglykämie tödlich sein. 

In solchen Situationen wird das Hormon Glukagon mit einer Spritze injiziert. Betroffene müssen diese immer bei sich haben, um im Notfall reagieren zu können. Das Hormon regt die Leber dazu an, Glukose in den Blutkreislauf abzugeben. 

Doch wenn Menschen nicht merken, dass ihr Blutzuckerspiegel niedrig ist, kann das zum Problem werden. Beispielsweise während des Schlafs oder bei Kindern, die sich Injektionen nicht selbst verabreichen können. 

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Das Implantat gegen Hypoglykämie

Am MIT hat man für solche Situationen ein Implantat entwickelt. Dieses enthält ein Glukagon-Reservoir, das Patienten im Notfall vor einer gefährlichen Unterzuckerung bewahren kann. Und das ohne Injektionen. 

"Dies ist ein kleines Notfallgerät, das unter der Haut platziert werden kann, wo es bereit ist zu handeln, wenn der Blutzuckerspiegel des Patienten zu niedrig ist", sagt Daniel Anderson vom  MIT Department of Chemical Engineering. Er hat die Studie zum neuen Implantat geleitet und will mit seinem Team auch die Angst vor Hypoglykämie lindern, an der viele Patienten und Eltern leiden. 

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Automatische Glukagon-Abgabe 

Kommt es zu einer Hypoglykämie, kann das Implantat entweder durch manuelle Betätigung oder auch automatisch durch einen Sensor Glukagon abgeben. Es hat ungefähr die Größe einer Münze und enthält ein kleines Medikamentenreservoir, das aus einem 3D-gedruckten-Polymer besteht. 

Das Reservoir ist mit einer Nickel-Titan-Legierung versiegelt, die so programmiert werden kann, dass sie bei Erwärmung ihre Form ändert. Bei 40 Grad Celsius verwandelt sich die sonst flache Platte in eine gewölbte U-Form, wodurch Glukagon abgegeben werden kann. 

Glukagon hält nicht ewig und kann sich schnell zersetzen. Deshalb haben die Forscher eine pulverisierte Form des Medikaments genutzt, die länger haltbar ist. Bis zu 4 Dosen Glukagon können in dem Implantat gelagert werden. 

Rettung aus der Ferne 

Das Implantat ist aber auch mit einer Antenne ausgestattet, die auf eine bestimmte Frequenz im Radiofrequenzbereich reagiert. Damit kann das Implantat auch von der Ferne ausgelöst werden. 

Außerdem kann das Implantat drahtlos Signale empfangen, wodurch die Glukagon-Abgabe auch durch ein Blutzuckermessgerät initiiert werden kann, wenn der Blutzuckerspiegel unter einen bestimmten Wert fällt. 

Diabetische Mäuse 

Die Forscher haben das Implantat bei diabetischen Mäusen getestet. Sank der Blutzuckerspiegel der Tiere, wurde Glukagon verabreicht. 10 Minuten nachdem das Hormon freigesetzt wurde, hat sich der Blutzuckerspiegel normalisiert. 

4 Wochen lang war das Gerät im Einsatz. Nun soll getestet werden, ob man die Tragedauer auch auf über ein Jahr verlängern kann. "Die Idee ist, dass man genügend Dosen hat, die diese therapeutische Rettung über einen längeren Zeitraum ermöglichen. Wir wissen nicht genau, wie lange das ist - vielleicht ein Jahr, vielleicht ein paar Jahre, und wir arbeiten derzeit daran, die optimale Lebensdauer zu ermitteln. Aber danach müsste es ausgetauscht werden", sagt der Hauptautor der Studie Siddarth Krishnan.

Herzinfarkte verhindern 

Bei Implantaten bildet sich normalerweise Narbengewebe, das die Funktion eines medizinischen Geräts beeinträchtigen kann. Die Forscher konnten jedoch zeigen, dass das Implantat trotz der Bildung von fibrotischem Gewebe funktioniert. 

Die Forscher haben das Gerät auch mit Epinephrin getestet. Dieses kann zur Behandlung von Herzinfarkten oder allergischen Reaktionen eingesetzt werden. Auch hier stabilisierte sich der Epinephrinspiegel im Blut 10 Minuten nach der Freisetzung des Medikaments, wodurch die Herzfrequenz wieder zunahm. Nun sind weitere Tierversuche geplant, damit das Implantat in den nächsten 3 Jahren in klinischen Studien getestet werden kann.