Los ingenieros del MIT están trabajando en una aplicación que identifica y cuantifica el contenido de los alimentos, lo que puede ayudar a las personas con diabetes a contar los carbohidratos. Crédito:MIT News, imágenes de archivo
Los ingenieros del MIT están trabajando en un nuevo tipo de dispositivo que podría optimizar el proceso de medición de la glucosa en sangre y la inyección de insulina.
Antes de consumir una comida, muchas personas con diabetes necesitan inyectarse insulina. Este es un proceso lento que a menudo requiere estimar el contenido de carbohidratos de la comida, extraer sangre para medir los niveles de glucosa en sangre y luego calcular y administrar la dosis correcta de insulina.
Esos pasos, que normalmente deben repetirse para cada comida, dificultan que muchos pacientes con diabetes cumplan con su régimen de tratamiento. Ahora, un equipo de investigadores del MIT ha ideado un nuevo enfoque para agilizar el proceso y ayudar a los pacientes a mantener niveles saludables de glucosa.
“Cualquier intervención que facilite que los pacientes reciban terapia puede tener un impacto enorme, porque existen múltiples barreras que tienen que ver con el tiempo, la incomodidad, la destreza o el aprendizaje y la capacitación”, dice Giovanni Traverso, Karl van Tassel Career Development. Profesor asistente de ingeniería mecánica en el MIT y gastroenterólogo en el Brigham and Women's Hospital. "Si somos capaces de superar esas barreras mediante la implementación de nuevas soluciones de ingeniería, será más fácil para los pacientes recibir esa terapia".
Traverso y sus colegas diseñaron dos dispositivos diferentes que pueden simplificar el proceso de calcular e inyectar la dosis correcta de insulina. Uno, que combina muchos de los pasos existentes en un solo dispositivo, podría usarse en pacientes en un futuro próximo. Su segundo prototipo incorpora componentes electrónicos flexibles en la superficie de una aguja para que la medición de sangre y la administración de insulina puedan realizarse a través de la misma aguja. Con el tiempo, esto podría agilizar aún más el proceso de control de la diabetes.
Los posdoctorados del MIT Hen-Wei Huang y Sean You, y los estudiantes visitantes Luca Di Tizio y Canchen Li, son los autores principales del artículo, que aparece en el Journal of Controlled Release. .
Dispositivo todo en uno
La diabetes afecta a 34 millones de personas en los Estados Unidos ya más de 400 millones de personas en todo el mundo. Los pacientes con diabetes a menudo usan dos tipos de insulina para controlar sus niveles de azúcar en la sangre:la insulina de acción prolongada, que ayuda a controlar los niveles de glucosa durante un período de 24 horas, y la insulina de acción corta, que se inyecta con las comidas. Los pacientes primero miden sus niveles de glucosa en sangre con un medidor de glucosa, lo que requiere pincharse el dedo para extraer sangre y colocar una gota de sangre en una tira reactiva. También deben estimar cuántos carbohidratos hay en su comida y combinar esta información con sus niveles de glucosa en sangre para calcular e inyectar la dosis de insulina adecuada.
Las tecnologías existentes, como los monitores continuos de glucosa en sangre y las bombas de insulina, pueden ayudar en algunas partes de este proceso. Sin embargo, estos dispositivos no están ampliamente disponibles, por lo que la mayoría de los pacientes deben depender de pinchazos en los dedos y jeringas.
“Todos los días, muchos pacientes necesitan realizar este complicado procedimiento al menos tres veces”, dice Huang. “El objetivo principal de este proyecto es tratar de facilitar todos estos procedimientos complejos y también eliminar el requisito de múltiples dispositivos. También usamos la cámara de un teléfono inteligente y el aprendizaje profundo para crear una aplicación que identifica y cuantifica el contenido de los alimentos, lo que puede ayudar en el conteo de carbohidratos”.
El equipo de investigación ideó dos tipos diferentes de dispositivos "todo en uno", los cuales incorporan la nueva aplicación para teléfonos inteligentes. Los pacientes primero toman una foto de la comida y la aplicación luego puede estimar el volumen de la comida y también la cantidad de carbohidratos, según la información de nutrientes de una base de datos del USDA.
El primer dispositivo todo en uno que diseñaron los investigadores consolida muchas de las herramientas existentes que los pacientes usan ahora, incluida una lanceta para extraer tiras reactivas de sangre y glucosa. Una vez que se toma la medición de glucosa en sangre, el dispositivo transmite la información a la aplicación del teléfono inteligente a través de Bluetooth y la aplicación calcula la dosis correcta de insulina. El dispositivo también incluye una aguja que inyecta la cantidad correcta de insulina.
“Lo que nuestro dispositivo está haciendo es automatizar los procedimientos para pinchar la piel, recolectar la sangre, calcular el nivel de glucosa y realizar el cálculo y la inyección de insulina”, dice Huang. “El paciente ya no necesita un dispositivo de punción, un medidor de glucosa ni una pluma de insulina por separado”.
Muchos de los componentes incluidos en este dispositivo ya están aprobados por la FDA, pero el dispositivo aún no se ha probado en pacientes humanos. Las pruebas en cerdos mostraron que el sistema podía medir con precisión los niveles de glucosa y dispensar insulina.
Un solo golpe
Para su segundo dispositivo, los investigadores querían idear un sistema que requiriera solo un pinchazo con una aguja. Para lograrlo, diseñaron un novedoso sensor de glucosa que podría incorporarse en la misma aguja que se usa para la inyección de insulina.
“La idea sería que si podemos integrar el sensor de glucosa directamente en la superficie de la aguja de administración de insulina, solo necesitaríamos una varilla para el paciente, lo que minimiza el dolor y también hace que todo el proceso sea más fácil de administrar”, dice You.
Los investigadores diseñaron un sensor electrónico flexible que se puede conectar a la aguja y medir los niveles de glucosa en el líquido intersticial, justo debajo de la superficie de la piel. Una vez que la aguja penetra en la piel, se tarda entre cinco y 10 segundos en medir los niveles de glucosa. Esta información se transmite a la aplicación del teléfono inteligente, que calcula la dosis de insulina y la administra a través de la aguja insertada.
En pruebas en cerdos, los investigadores demostraron que podían medir con precisión los niveles de glucosa con este sistema y que los niveles de glucosa bajaban después de la inyección de insulina.
Debido a que este dispositivo utiliza un nuevo tipo de sensor de glucosa, los investigadores esperan que requiera un mayor desarrollo para llegar a un punto en el que pueda probarse en pacientes. Han solicitado patentes en ambos sistemas descritos en el nuevo estudio y esperan trabajar con empresas para desarrollarlos aún más.
La investigación fue financiada por el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y el Hospital Brigham and Women's.
