Insulinpflaster aus den USA soll die Spritze ersetzen
Diabetiker können sich bald vielleicht ohne Spritze Insulin verabreichen: US-Forscher entwickeln ein Pflaster, das den Blutzuckerspiegel kontrolliert. Bei Bedarf verabreicht es die richtige Menge Insulin.
Insulinpflaster aus den USA: Die winzigen Nadeln geben bei Bedarf Insulin ab. Bislang funktioniert das allerdings nur in Tierversuchen.
Foto: Zhen Gu, PhD
Unter der andauernden Behandlung ihrer Zuckerkrankheit leiden auf der Erde mehrere hundert Millionen Menschen. Ständig müssen sie angepickt werden, um den Blutzuckergehalt zu messen und die richtige Menge Insulin zu spritzen. Diese keineswegs schmerzfreie Behandlung könnte in Zukunft ganz anders aussehen – wenn nämlich der Blutzucker durch ein intelligentes Insulinpflaster in Schach gehalten wird.
Insulin ist in winzigen Bläschen untergebracht
Das Forscherteam der University of North Carolina in Chapel Hill und NC State in Raleigh entwickelt das intelligente Insulinpflaster. Es hat die Größe einer kleinen Münze, misst den Blutzuckergehalt des Patienten und verabreicht die passende Menge Insulin. Das geschieht durch ein Raster von mehr als einhundert winzigen Mikronadeln. Geladen sind sie mit Insulin und einem Enzym, das den Glukose- oder Blutzuckergehalt misst.
Nahaufnahme der Mikronadeln: Das Insulin (grün) befindet sich in winzigen Bläschen. Die Bläschenwand löst sich auf, wenn der Blutzuckergehalt einen Grenzwert überschreitet.
Quelle: Zhen Gu, PhD
Das Insulin ist an den Nadelspitzen in winzigen Bläschen untergebracht, die kleiner sind als das Hundertstel eines Menschenhaars. Der Pfiff dabei: Die Bläschenwand besteht aus Hyaluronsäure, die mit einem organischen Molekül verbunden ist und dadurch eine stabile Membrane darstellt. Steigt der Blutzuckergehalt nahe am Bläschen, so reagiert das Enzym im Inneren mit dem Zucker und zehrt dabei Sauerstoff. Das löst die Bläschenwand auf, sodass das Insulin frei wird und in den menschlichen Kreislauf gelangt.
Stand 2015: Erste Tierversuche waren erfolgreich
Bei der Entwicklung des Verfahrens orientierte sich das Forscherteam unter Leitung von Zhen Gu an der Arbeitsweise der menschlichen Bauchspeicheldrüse, die Insulin in Zellstrukturen speichert und bei Bedarf abgibt. Wenn die Bauchspeicheldrüse nicht richtig arbeitet, beginnt der Mensch an Diabetes zu leiden. Veröffentlicht wurde das neue Verfahren in der amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bislang gab es erfolgreiche Tierversuche. Die Tests hat das amerikanische Forscherteam an Mäusen vorgenommen, die an Diabetes 1 litten – nicht an der schwereren Version Diabetes 2. Bei den kranken Mäusen sank der Blutzuckerspiegel binnen 30 min. auf Normalstand. Das Pflaster reichte aus, um den Normalzustand über neun Stunden hinweg aufrechtzuerhalten.
Forschungsprojekt erhält Auszeichnung
Gus Team ist inzwischen deutlich angewachsen. Von ehemals sechs Wissenschaftlern wurde die Mitarbeiterzahl auf elf aufgestockt. Da die Forschung weiterhin sehr erfolgreich verläuft, hat Dr. Gu inzwischen das Unternehmen „Zenomics Inc.“ gegründet. Dessen Ziel ist es, die erforschte Technologie zu kommerzialisieren und weltweit verfügbar zu machen. Hierfür hat Zenomics bereits erhebliche Subventionen von anderen Unternehmen erhalten.
Der Erfolg des Projektes bleibt in Fachkreisen nicht unbemerkt: Im Dezember 2016 wurde die Arbeit der Forscherin Yanqi Ye „Microneedles Integrated with Pancreatic Cells and Synthetic Glucose-Signal Amplifiers for Smart Insulin Delivery“ von der „Analytical Instrumentation Facility“ als eine der beiden besten Arbeiten des Jahres ausgezeichnet. Ebenso stellte Zenomics den aktuellen Forschungsstand auf der „CED Life Science Conference 2018“ vor.
Pflaster für die Krebs-Immuntherapie
Und inzwischen geht die Forschung an den Pflastern noch in eine andere Richtung: Ye entwickelt derzeit eine Krebs-Immuntherapie, bei der das Pflaster ein Tumor-Lysat (also zerfallene Tumorzellen) zusammen mit Melanin gegen Melanome direkt in die Haut injiziert. Auch in diesem Bereich wurden bereits Tests an Mäusen durchgeführt, die überaus erfolgreich verlaufen sind: Die Tiere hatten eine Überlebensrate von 100 Prozent. Bei 87 Prozent der Mäuse traten auch später keine Tumore auf. Die Ergebnisse konnten in einer zweiten Versuchsreihe bestätigt. Versuche am Menschen stehen in beiden Fällen jedoch weiterhin aus.
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