Selon la Fédération Internationale du Diabète, 387 millions de personnes dans le monde souffrent de diabète, et ce nombre devrait passer à 592 millions en 2035. Cela s’ajoute à un grand nombre de contrôles de sucre dans le sang, d’observations de régime alimentaire et des injections d’insuline, mais les chercheurs aux Etats-Unis ont développé un patch qui pourrait révolutionner la façon dont la maladie est gérée. Le patch renferme plus de 100 micro-aiguilles, chacune sécrétant automatiquement de l’insuline dans la circulation sanguine en cas de besoin.
L’idée que plus d’une centaine de micro-aiguilles puisse remplacer une seule aiguille peut ne pas sembler très attrayante, mais leur petite taille les rend moins douloureuses qu’une aiguille standard malgré leur nombre. Chaque micro-aiguille est de la taille d’un cil, et plus de 100 sont entassés sur un patch pas plus grand qu’une pièce d’un centime d’euro.
En développant le patch, des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord (UNC) et de l’Université d’État de Caroline du Nord (NC State) ont cherché à imiter les bêta cellules du corps, qui produisent et stockent de l’insuline dans de minuscules sacs appelés vésicules, tout en signalant la libération de l’insuline dans la circulation sanguine lorsqu’ils détectent une augmentation des niveaux de sucre dans le sang.
Pour créer des vésicules artificielles, l’équipe a commencé avec de l’acide hyaluronique (HA), qui est une substance naturelle utilisée dans de nombreux produits cosmétiques. Ils l’ont ensuite combiné avec du HA 2-nitroimidazole (NI), un composé organique couramment utilisé dans les diagnostics, pour produire une nouvelle molécule qui est hydrophile (a une affinité pour l’eau) à une extrémité et hydrophobe (repousse l’eau) à l’autre.
Semblable à la façon dont les gouttelettes d’huile fusionnent dans l’eau, un mélange de ces nouvelles molécules s’est auto-assemblé en une vésicule avec des extrémités hydrophobes pointant vers l’intérieur et des extrémités hydrophiles pointant vers l’extérieur.
Dans chacune de ces structures vésiculaires, qui étaient 100 fois plus petites que la largeur d’un cheveu humain, les chercheurs ont inséré un noyau solide d’insuline et d’enzymes sensibles au glucose.
Des expériences en laboratoire ont montré que, en réponse à une élévation du niveau de sucre dans le sang, l’excès de glucose est allé couler dans les vésicules artificielles et a été converti en acide gluconique par les enzymes. Ce processus a consommé de l’oxygène, dont l’absence résultant a transformé les molécules hydrophobes NI en hydrophiles et a incité les vésicules à se désagréger et libérer leur charge utile d’insuline.
Une fois qu’ils avaient créé ces «nanoparticules d’insuline intelligentes », les chercheurs avaient besoin d’une méthode de fourniture, et ont décidé l’incorporation des vésicules artificielles dans une rangée de micro-aiguilles. Elles ont été créées en utilisant une forme plus rigide du même acide hyaluronique qui est entré dans les nanoparticules, permettant ainsi aux micro-aiguilles de percer la peau.
Celles-ci sont placées sur une mince bande de silicium pour former un patch avec une rangée de plus de 100 micro-aiguilles, qui sont capables de pénétrer dans la peau et de livrer leur charge utile dans les capillaires juste en dessous de la surface.
Dans les tests, un groupe de souris atteintes de diabète de type 1 a reçu une injection d’insuline standard, qui a fait que leurs niveaux de sucre dans le sang sont redescendus à la normale avant de remonter très vite en hypoglycémie.
Toutefois, les niveaux de glycémie d’un autre groupe de souris a chuté à des niveaux normaux 30 minutes après avoir été traité avec le patch de micro-aiguilles, et sont restés ainsi pendant plusieurs heures. Les chercheurs pensent que les effets de stabilisation du sucre sanguin pourraient durer encore plus longtemps chez les humains, car les souris sont moins sensibles à l’insuline que nous.
En faisant varier la quantité d’enzymes sensibles au glucose dans les vésicules, les chercheurs ont également constaté qu’ils étaient en mesure de régler le patch de sorte qu’il modifie les niveaux de glucose sanguin dans une certaine fourchette. En outre, le patch n’a pas fait baissé les niveaux de sucre dans le sang jusqu’à des niveaux dangereusement bas, ce qui peut constituer un danger lorsque des injections standards sont administrées trop souvent.
«Nous avons conçu un patch pour le diabète qui fonctionne rapidement, est facile à utiliser, et est fabriqué à partir de matériaux biocompatibles, non toxiques», explique le co-auteur principal Gu Zhen, PhD, professeur à l’UNC / NC Département conjoint État de génie biomédical. « L’ensemble du système peut être personnalisé pour tenir compte du poids d’un diabétique et sa sensibilité à l’insuline, afin que nous puissions rendre ce patch intelligent encore plus intelligent. »
Le but ultime de l’équipe est de développer un patch qui ne doit pas être changé tous les jours – ce qui serait sûrement une proposition attrayante pour les diabétiques.
