Ли Калладин прокалывает свою кожу иглой до восьми раз в день, чтобы сделать себе инъекцию инсулина — гормона, который держит его диабет 1 типа под контролем. Без инсулина уровень сахара в крови стал бы опасно высоким и в конечном итоге привел бы к летальному исходу.
54-летний Калладин страдает диабетом уже 25 лет, и процедура пополнения инсулина настолько знакома ему, что он уже давно не испытывает брезгливости по поводу прокалывания кожи. Тем не менее, эта практика обременительна.
«Мне приходится чередовать места, где я делаю инъекции», — говорит Калладин, которая живет в британском городе Портсмут и работает координатором мероприятий в Фонде исследований диабета и здоровья. «Если вы делаете инъекции в одно и то же место слишком часто, вы повреждаете ткань и получаете опухоль. И если вы затем введете инъекцию в эту опухоль, инсулин не всасывается».
В то время как лекарство от диабета 1 типа является Святым Граалем, еще одним фактором, меняющим правила игры для Калладина и миллионов других людей по всему миру, станет возможность вводить инсулин без игл или шприцев.
Профессор Дэвид Фернандес Ривас, биоинженер из Университета Твенте в Нидерландах, считает, что он может помочь в этом. Фернандес Ривас возглавляет исследовательский проект по разработке метода осаждения жидкостей на коже и других мягких материалах с помощью компрессии, а не игл.
Технология известна как BuBble Gun, что также является названием, данным пятилетнему проекту, который продлится до конца 2024 года. Фернандес Ривас изобрел BuBble Gun со своей исследовательской группой, которая в настоящее время совершенствует технологию в надежде воплотить ее в реальность.
Несмотря на то, что электронные помпы, которые высвобождают инсулин в организм в течение дня, существуют, они несовершенны и по-прежнему требуют введения иглы канюли в точку подключения.
С помощью BuBble Gun лазерный луч направляется на жидкое лекарство в стеклянном картридже, нагревая его до тех пор, пока оно не закипит и не создаст пузырь. Этот пузырь растет до тех пор, пока не выдавит жидкость с высокой скоростью — от 30 до 100 метров в секунду — из своей трубки и, в случае лекарства, в кожу.
Вместо того, чтобы прокалывать кожу, как это сделала бы игла, лекарство проталкивается между клетками кожи. Это ограничивает повреждение как кожи, так и клеток под ней.
«Жидкость фактически становится иглой», — сказал Фернандес Ривас, который переехал в Нидерланды с Кубы в 2007 году с первым дипломом в области ядерной инженерии и с тех пор работает в области биоинженерии и зеленых технологий.
Этот подход может стать облегчением не только для 9 миллионов человек во всем мире, включая Калладина, страдающих диабетом 1 типа, но и для миллионов других людей, страдающих несвязанными заболеваниями, которые также требуют регулярных инъекций.
Другими потенциальными бенефициарами являются 25% людей, которые боятся игл и которые в результате могут избежать определенных медицинских вмешательств, включая вакцинацию.
«Устранение боли и страха в процессе инъекции окажет большое влияние на многих людей с боязнью уколов», — сказал Фернандес Ривас.
Большинство инъекций проникают в организм до тех пор, пока не достигнут мышц. Они считаются самыми простыми инъекциями, и доза постепенно диффундирует из мышц в систему кровообращения организма.
Тем не менее, многие лекарства могут выполнять свою работу так же хорошо, а может быть, и лучше, если они доставляются в более поверхностные слои кожи.
Фернандес Ривас уверен, что многие вакцины, например, будут работать так же хорошо, когда их вводят между слоями кожи. В настоящее время они, как правило, вводятся в мышцы. Это означает, что BuBble Gun имеет потенциальное применение помимо доставки инсулина.
Ключевая техническая проблема, над которой столкнулась исследовательская группа, связана с глубиной кожи, которая варьируется в зависимости от возраста, пола, этнической принадлежности и образа жизни. Курение, например, делает кожу тоньше. В результате, давление «пистолета» должно быть отрегулировано, чтобы учесть эти различия.
«Вам нужно, чтобы струя жидкости проникала в кожу на нужную глубину без брызг или просачивания в близлежащие ткани или материал, что непредсказуемо изменило бы дозу», — сказал Фернандес Ривас.
Исследователи все еще работают над точным контролем струи лекарства, когда она попадает в мягкие ткани. С 2018 года они проводят лабораторные эксперименты с материалами, имитирующими кожу, а также с реальными тканями кожи. Испытания на тканях человека ведутся с 2022 года.
Если все пойдет хорошо, испытания на здоровых людях-добровольцах начнутся в конце этого года. Команда BuBle Gun создала стартап-компанию под названием FlowBeams. Благодаря этому исследователи надеются, что прототип пистолета будет готов к демонстрации потенциальным отраслевым партнерам до 2025 года.
Фернандес Ривас предвидит, что в конечном итоге наступит время, когда пациенты с диабетом смогут использовать модифицированную версию, которая включает в себя технологию микроструйной обработки кожи. Пластырь будет включать в себя датчик, который будет постоянно проверять уровень сахара в крови и вводить инсулин в организм по мере необходимости.
«Представьте себе, как это изменит жизнь тревожного родителя, который просыпается несколько раз за ночь, чтобы проверить, не наблюдается ли у его ребенка с диабетом колебания уровня сахара в крови во сне», — сказал Фернандес Ривас.
