Forscher der Universität Peking haben eine künstliche Bauchspeicheldrüse entwickelt, die im Vergleich zu bestehenden Geräten Größe und Kosten drastisch reduziert. Dieser Durchbruch bietet das Potenzial, lebensverändernde Diabetes-Management-Technologie einer weitaus größeren Bevölkerung zugänglich zu machen. Aktuelle künstliche Bauchspeicheldrüsensysteme sind zwar effektiv, aber sperrig, teuer und können für den Benutzer unangenehm sein. Das neue Design behebt diese Probleme direkt mit einem miniaturisierten System, dessen Herstellung nur 10 US-Dollar kostet.
Das Problem mit aktuellen künstlichen Bauchspeicheldrüsen
Herkömmliche künstliche Bauchspeicheldrüsen kombinieren einen kontinuierlichen Glukosemonitor (CGM), eine Insulinpumpe und Steueralgorithmen, um die Insulinabgabe zu automatisieren. Während dies das Diabetes-Management verbessert, indem die Belastung für den Patienten verringert wird, kosten diese Systeme typischerweise 3.000 bis 8.000 US-Dollar. Diese hohen Kosten, zusammen mit ihrer Größe und den Unannehmlichkeiten langer Nadeln zur Glukosemessung, schränken eine breite Akzeptanz ein. Der hohe Preis schließt praktisch viele aus, die von dieser Technologie profitieren könnten.
Wie das neue Gerät funktioniert: Ein Durchbruch in der Miniaturisierung
Die entscheidende Innovation liegt in drei Bereichen: dem Glukosesensor, der Insulinpumpe und der Energieeffizienz.
Zunächst ersetzten die Forscher die standardmäßige lange Metallnadel durch auflösbare Mikronadeln mit einer Länge von weniger als 1 mm. Diese Nadeln durchstechen schmerzlos die Haut, um noch kleinere Mikroröhrchen für die Glukosemessung freizusetzen. Zweitens tauschten sie die herkömmliche mechanische Insulinpumpe gegen eine elektroosmotische Mikropumpe aus, die viel kleiner ist und deutlich weniger Strom benötigt. Schließlich wird das gesamte System mithilfe eines 3D-gedruckten Insulinreservoirs in ein münzgroßes Gerät (1,5 cm Durchmesser, 1 cm Dicke, 2 Kubikzentimeter Volumen) gestapelt. Dies steht in krassem Gegensatz zu bestehenden Systemen, die oft mehr als 100 Kubikzentimeter groß sind.
Leistung und Zugänglichkeit
Tests an diabetischen Tieren zeigten, dass das Miniaturgerät drei Tage lang eine stabile Glukosemessung und Insulinabgabe aufrechterhielt. Die Tiere hielten den Blutzucker in 68 % der Fälle innerhalb des Zielbereichs, vergleichbar mit kommerziellen Geräten (75 % Zeit im Bereich). Noch wichtiger ist, dass diese Technologie den Markt revolutionieren könnte, da die Herstellungskosten nur 10 US-Dollar pro Einheit betragen. Derzeit fließen bis zu 40 % des Preises kommerzieller Geräte in die Herstellung – zwischen 1.000 und 4.000 US-Dollar pro Einheit.
Der Weg nach vorne
Die Forscher schätzen, dass die FDA-Zulassung und der praktische Einsatz noch drei bis fünf Jahre dauern werden. Der Schwerpunkt der laufenden Entwicklung liegt auf der Verfeinerung von Steueralgorithmen, der Verbesserung des Benutzeroberflächendesigns und der weiteren Reduzierung von Größe und Stromverbrauch. Dieses Gerät hat das Potenzial, das Diabetes-Management zu revolutionieren, die Pflege auf die häusliche Gesundheitsversorgung zu verlagern und eine wichtige Technologie Millionen Menschen zugänglich zu machen, die es sich derzeit nicht leisten können.
„Wir gehen davon aus, dass diese Arbeit wichtige Beiträge zur digitalen Gesundheit und zu tragbaren Geräten für Diabetespatienten leisten wird und das Potenzial hat, das konventionelle Diabetesmanagement hin zur häuslichen Gesundheitsversorgung zu revolutionieren.“ – Yue Cui, Peking-Universität
