Сахарный диабет стал одной из самых серьезных медицинских проблем, с которой сталкиваются миллионы людей во всем мире. В настоящее время интенсивно исследуются неинвазивные методы высвобождения инсулина с целью повышения эффективности лечения и качества жизни пациентов с сахарным диабетом. Электрически активируемое высвобождение лекарств обладает огромным потенциалом, поскольку позволяет дозировать лекарства периодически по требованию и в течение длительного периода времени, используя простые, безопасные и недорогие подходы. Несмотря на такие преимущества, использование электрических сигналов было в основном сосредоточено на доставке небольших лекарственных средств, а введение препаратов на основе белка, таких как инсулин, рассматривалось лишь эпизодически. Однако в последние годы началось серьезное изучение контролируемого высвобождения инсулина с помощью электрической стимуляции, вызывающего интерес из-за его способности снижать частоту гипергликемии, что еще больше снижает потенциальные осложнения у пациентов с сахарным диабетом. В этом обзоре рассматривается современное состояние систем доставки инсулина с электрорегулировкой, обсуждаются различные существующие в настоящее время подходы и анализируются преимущества и недостатки каждого из них.
Электрорегулируемые системы доставки инсулина представляют собой отличную альтернативу введению контролируемых доз и эффективно регулируют уровень глюкозы. В этом обзоре систематически рассматриваются современные устройства для доставки инсулина с электрическим управлением, используются электрические сигналы, освещаются достижения, преимущества, недостатки, проблемы и инновации. Были рассмотрены четыре различные стратегии доставки: (1) имплантируемые устройства, которые предназначены для обеспечения устойчивой и долговременной доставки; (2) трансдермальная доставка инсулина; (3) инъекционные системы; и, наконец, (4) комбинации групп с 1 по 3.
Электростимулируемые имплантируемые устройства обычно изготавливаются из многослойных электродов, изготовленных с использованием послойных технологий изготовления в виде пленочных композитов. Их успех заключается в возможности настройки характеристик компонентов, интеграции инсулина в качестве слоя биологически активного вещества и инновационных конструкциях, которые в совокупности обеспечивают индивидуальную и локализованную стратегию лечения. Несмотря на сохраняющиеся проблемы, такие как сложность производства и масштабируемость, а также разработка интегрированной электроники, обеспечивающей высвобождение инсулина в ответ на определенный биомаркер (обычно глюкозу), последние достижения в области производственной инженерии, нано- и микрофлюидики и электроники предлагают многообещающие решения.
Использование полимерных микроигл, содержащих инсулин, для ионофоретической трансдермальной доставки инсулина имеет ряд преимуществ по сравнению с пассивным трансдермальным введением, таких как более быстрое высвобождение лекарственного средства в кожу и лучший контроль вводимой дозы. Кроме того, последние технологические достижения включают миниатюризацию систем доставки, а также внедрение системы определения уровня глюкозы для использования потенциала систем с замкнутым контуром. Хотя электрический ток, применяемый в ионофоретических системах, позволяет осуществлять самостоятельное введение и не вызывает повреждения клеток, он также сопряжен с некоторыми рисками, такими как возможность раздражения кожи и ожогов из-за неправильного выбора электродов.
С другой стороны, электрореактивные инъекционные системы, которые начинают разрабатываться в виде биогидрогелей и НПВП, являются весьма перспективными. Эти системы позволяют не только добиться немедленного терапевтического эффекта, но и точно контролировать дозировку инсулина в течение длительного периода времени. Однако такого рода системы все еще находятся на ранних стадиях разработки, и многие вопросы остаются без ответа; например, влияние продуктов биоразложения на организм в случае разлагаемых гидрогелей или пути выведения небиодеградируемых НПВ.
Наиболее перспективной технологией является комбинация нескольких из вышеупомянутых стратегий. Хотя это, несомненно, очень многообещающий подход, по крайней мере, в теории, еще слишком рано говорить о том, будет ли он достаточно мощным, чтобы максимизировать преимущества и минимизировать недостатки каждой из отдельных стратегий. В любом случае, последние достижения в области систем доставки инсулина с электрической стимуляцией подчеркивают интерес к электрочувствительным материалам, которые позволяют регулировать высвобождение этого лекарственного средства быстрее и с большим контролем дозы, тем самым обеспечивая более эффективную терапию диабета.
