Como um dispositivo de monitoramento de glicose auto-alimentado poderia ajudar as pessoas com diabetes

Como um dispositivo de monitoramento de glicose auto-alimentado poderia ajudar as pessoas com diabetes
Pessoas com diabetes devem monitorar seus níveis de glicose ao longo do dia, mas isso é um desafio.
sirtavelalot / Shutterstock.com

Diabetes é a sétima principal causa de morte nos EUA, com cerca de 30.3 milhões de adultos tendo a doença. Um em adultos 4 nem sequer sabe que ele ou ela tem diabetes.

Além, 84.1 milhões de adultos tem prediabetes - uma condição com níveis elevados de açúcar no sangue - e 90 por cento deles não sabem que eles têm. O pedágio, portanto, provavelmente só piorará.

Para evitar as complicações potencialmente fatais que surgem do diabetes, é extremamente importante que as pessoas com diabetes mantenha seus níveis de glicose no sangue dentro de um intervalo seguro. Isso tem sido um desafio difícil, no entanto, porque tem sido difícil monitorar com segurança os níveis de glicose.

Eu sou um químico, químico e engenheiro de computação que desenvolveu e conduziu pesquisas sobre um possível sistema de monitoramento que é auto-alimentado. Estes biossensores de glicose converter a energia bioquímica armazenada em glicose no sangue - em outras palavras, do próprio corpo de uma pessoa - em energia elétrica para operar o dispositivo.

Tudo sobre o metabolismo do açúcar

Diabetes afeta como o corpo quebra a comida que comemos em açúcar. Este açúcar, ou glicose, é liberado em nossa corrente sanguínea. Em resposta, o pâncreas produz um hormônio chamado insulina, que permite que as células do corpo retirem açúcar do sangue para usar como energia.

Se você tem diabetes, seu corpo não produz insulina suficiente, como no diabetes Tipo 1, ou não pode usar a insulina que produz tão bem quanto deveria para manter o metabolismo saudável do açúcar no sangue. Este último é chamado diabetes tipo 2. Quando não há insulina suficiente, ou as células param de responder à insulina, muito açúcar permanece na corrente sanguínea. Isso pode levar a complicações sérias.

Guardando açúcar no sangue a um nível seguro é uma estratégia chave para controlar o diabetes e prevenir a progressão da doença. Estudos mostraram que pessoas em programas de controle intensivo que mantiveram seus níveis de glicose no sangue próximos menos complicações do que pessoas que rotineiramente mantinham níveis mais altos de açúcar no sangue. Sobre 63.6 por cento dos adultos realizar o automonitoramento diário da glicemia.

Manter os níveis de glicose no sangue é muito mais difícil do que parece, no entanto. Requer que as pessoas prestem muita atenção à quantidade de carboidratos que consomem e que elas teste de açúcar no sangue por picadas no dedo ao longo do dia. Muitos também devem calcular doses de insulina e injetar insulina.


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Atingir o alvo de controle de glicose é muito difícil devido às flutuações da dieta. A maioria das pessoas não consegue manter controle de glicose no sangue.

E a doença pode progredir mesmo se uma pessoa estiver seguindo as recomendações do médico para manter mais glicose no sangue normal. Em um esforço para manter baixos os níveis de açúcar no sangue, alguns diabéticos inadvertidamente se colocam em risco aumentado de níveis extremamente baixos de glicose no sangue, ou hipoglicemia, uma condição com risco de vida. Essa flutuação de níveis altos para baixos torna-se uma barreira para as pessoas com diabetes, pois elas ficam desanimadas. Estudos sugeriram que algumas pessoas optam por parar de manter controle rigoroso de glicose no sangue como resultado. Isso resulta em monitorização inadequada da glicose no sangue e escolhas doentias.

Esta situação se agrava porque a coleta de sangue é relativamente infreqüente ao longo do dia - apenas quatro vezes - em comparação com as inúmeras alterações na glicemia que ocorrem ao longo do dia. Além disso, os níveis de glicose dependem do programa de medicação, bem como das circunstâncias individuais. A amostragem de sangue fornece apenas um registro discreto de glicose no sangue, quando um registro contínuo de glicose no sangue fornece a melhor informação.

Dispositivos podem ajudar, mas eles não são perfeitos

Os sistemas de monitoramento de glicose ajudam muitas pessoas com diabetes, mas ainda não são amplamente usados. (como um dispositivo de monitoramento de glicose auto-alimentado poderia ajudar pessoas com diabetes)
Os sistemas de monitoramento de glicose ajudam muitas pessoas com diabetes, mas ainda não são amplamente usados.
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Estudos têm mostrado que o uso de dispositivos que podem monitorar continuamente os níveis de glicose pode ser uma resposta. Esses sistemas de monitoramento contínuo de glicose fazem medições repetidas, normalmente a cada cinco minutos, de açúcar no sangue e do fluido biológico que envolve as células. Isso permite um monitoramento rigoroso e correção oportuna de níveis problemáticos de glicose no sangue. Portanto, esses sistemas pode reduzir o risco de complicações relacionadas ao diabetes.

Aqueles com diabetes podem usar um desses monitores em várias áreas do corpo, como ao redor do estômago e nas costas dos braços e pernas. Mas, até agora, apenas relativamente pequeno número de pessoas estão usando-os porque esses dispositivos não são perfeitos. As pessoas ainda precisam testar os níveis de glicose quatro vezes ao dia usando um teste de picada no dedo. Além disso, o tempo de resposta dos dispositivos é lento e muitas vezes imprecisos. E, normalmente, as pessoas devem usar o dispositivo de monitoramento e reinseri-lo sob a pele a cada sete dias. Além disso, em estudos randomizados, o monitoramento contínuo não foi relacionado melhoria da qualidade de vida.

Além disso, um ensaio clínico recente descobriu que os monitores contínuos não foram capazes de detectar hipoglicemia, a fim de diminuir a incidência dos poucos eventos de hipoglicemia grave que ocorreram em pacientes com Escreva 1 diabetes.

Um futuro livre de picadas no dedo?

Uma das soluções pode ser dispositivos implantáveis ​​totalmente autossuficientes, sem componentes presos à pele, que sejam menos intrusivos e facilitem a sobrecarga do usuário. Esses sistemas de monitoramento contínuo de glicose auto-alimentados são a próxima geração de monitores de glicose que podem reduzir os obstáculos ao uso e à adesão contínua do monitor de glicose. Eles rastreiam os níveis de açúcar no sangue e administram insulina se uma pessoa precisar dela.

Em nosso laboratório, estamos desenvolvendo um 4 milimétrico auto-alimentado e implantável por um dispositivo 4 milimétrico. Ele gera energia elétrica convertendo a energia química armazenada no açúcar no sangue de uma pessoa e funciona de forma semelhante a uma bateria. Ele usa proteínas ligadas a dois fios que seletivamente consomem glicose e oxigênio em nosso sangue para gerar elétrons que fluem pelo sistema. O fluxo de elétrons resulta na geração atual. O produto da corrente gerada e a diferença de tensão entre os dois fios resultam na produção de energia elétrica. Esta energia elétrica é diretamente proporcional à concentração de açúcar no sangue. E, portanto, ele pode ser usado para detectar rapidamente o açúcar no sangue com o benefício adicional de responder à anormalidade nos níveis de açúcar no sangue.

O importante sobre a nossa plataforma é que não requer baterias. A energia elétrica gerada pode ser usada para alimentar uma bomba de insulina implantável, permitindo-nos, ao mesmo tempo, gerar energia para monitorar a glicose e distribuir insulina para os locais-alvo no corpo, a fim de melhorar os resultados de saúde do paciente.

A questão é se essa ideia do “pâncreas artificial de ciclo fechado” pode ser transformada em realidade. O desafio mais importante é o projeto de engenharia necessário para o pâncreas artificial mover o dispositivo da bancada para a clínica e para o corpo, onde os pacientes se beneficiariam de um pâncreas artificial totalmente automatizado que não requer intervenção do usuário.

Estou otimista de que pode chegar um dia em que tal dispositivo possa automatizar totalmente o controle da glicose no sangue, fornecer monitoramento contínuo de glicose e entrega terapêutica sem qualquer intervenção do paciente. Isso melhorará o gerenciamento do diabetes e permitirá a criação de um mundo onde o poder humano possa sustentar a vida humana.A Conversação

Sobre o autor

Gymama Slaughter, diretor executivo do Frank Reidy Research Center for Bioelectrics, Old Dominion University

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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