Les ingénieurs du MIT travaillent sur une application qui identifie et quantifie le contenu des aliments, ce qui peut aider à compter les glucides pour les personnes atteintes de diabète. Crédit :MIT News, images d'archives
Les ingénieurs du MIT travaillent sur un nouveau type d'appareil qui pourrait rationaliser le processus de mesure de la glycémie et d'injection d'insuline.
Avant de consommer un repas, de nombreuses personnes atteintes de diabète doivent s'injecter de l'insuline. Il s'agit d'un processus chronophage qui nécessite souvent d'estimer la teneur en glucides du repas, de prélever du sang pour mesurer la glycémie, puis de calculer et d'administrer la bonne dose d'insuline.
Ces étapes, qui doivent généralement être répétées à chaque repas, font qu'il est difficile pour de nombreux patients diabétiques de s'en tenir à leur régime de traitement. Une équipe de chercheurs du MIT a maintenant mis au point une nouvelle approche pour rationaliser le processus et aider les patients à maintenir une glycémie saine.
« Toute intervention qui permet aux patients de recevoir plus facilement une thérapie peut avoir un impact énorme, car il existe de multiples obstacles liés au temps, aux inconvénients, à la dextérité ou à l'apprentissage et à la formation », déclare Giovanni Traverso, Karl van Tassel Career Development. Professeur adjoint de génie mécanique au MIT et gastro-entérologue au Brigham and Women's Hospital. "Si nous parvenons à surmonter ces obstacles grâce à la mise en œuvre de nouvelles solutions d'ingénierie, il sera plus facile pour les patients de recevoir cette thérapie."
Traverso et ses collègues ont conçu deux appareils différents qui peuvent simplifier le processus de calcul et d'injection de la bonne dose d'insuline. L'un, qui combine plusieurs des étapes existantes en un seul appareil, pourrait être utilisé chez les patients dans un proche avenir. Leur deuxième prototype intègre une électronique flexible sur la surface d'une aiguille afin que la mesure du sang et l'administration d'insuline puissent se faire par la même aiguille. Cela pourrait éventuellement rendre le processus de gestion du diabète encore plus rationalisé.
Les post-doctorants du MIT Hen-Wei Huang et Sean You, et les étudiants invités Luca Di Tizio et Canchen Li, sont les principaux auteurs de l'article, qui apparaît dans le Journal of Controlled Release .
Appareil tout-en-un
Le diabète touche 34 millions de personnes aux États-Unis et plus de 400 millions de personnes dans le monde. Les patients diabétiques utilisent souvent deux types d'insuline pour contrôler leur glycémie :l'insuline à action prolongée, qui aide à contrôler la glycémie sur une période de 24 heures, et l'insuline à action courte, qui est injectée au moment des repas. Les patients mesurent d'abord leur glycémie à l'aide d'un lecteur de glycémie, ce qui nécessite de se piquer le doigt pour prélever du sang et de placer une goutte de sang sur une bandelette réactive. Ils doivent également estimer la quantité de glucides contenus dans leur repas et combiner ces informations avec leur glycémie pour calculer et injecter la bonne dose d'insuline.
Les technologies existantes telles que les moniteurs de glycémie en continu et les pompes à insuline peuvent aider à certaines parties de ce processus. Cependant, ces dispositifs ne sont pas largement disponibles, de sorte que la plupart des patients doivent compter sur des piqûres au doigt et des seringues.
"Chaque jour, de nombreux patients doivent effectuer cette procédure compliquée au moins trois fois", explique Huang. « L'objectif principal de ce projet est d'essayer de faciliter toutes ces procédures complexes et également d'éliminer la nécessité d'avoir plusieurs appareils. Nous avons également utilisé un appareil photo pour smartphone et un apprentissage en profondeur pour créer une application qui identifie et quantifie le contenu des aliments, ce qui peut aider à compter les glucides."
L'équipe de recherche a conçu deux types différents d'appareils "tout-en-un", qui intègrent tous deux la nouvelle application pour smartphone. Les patients prennent d'abord une photo de la nourriture, et l'application peut ensuite estimer le volume de nourriture ainsi que la quantité de glucides, sur la base des informations nutritionnelles d'une base de données de l'USDA.
Le premier appareil tout-en-un que les chercheurs ont conçu consolide de nombreux outils existants que les patients utilisent actuellement, y compris une lancette pour prélever des bandelettes de test de sang et de glucose. Une fois la mesure de la glycémie effectuée, l'appareil transmet les informations à l'application pour smartphone via Bluetooth, et l'application calcule la dose d'insuline correcte. L'appareil comprend également une aiguille qui injecte la bonne quantité d'insuline.
"Ce que fait notre appareil, c'est automatiser les procédures pour piquer la peau, collecter le sang, calculer le taux de glucose, effectuer le calcul et l'injection d'insuline", explique Huang. "Le patient n'a plus besoin d'un autopiqueur, d'un lecteur de glycémie et d'un stylo à insuline séparés."
De nombreux composants inclus dans cet appareil sont déjà approuvés par la FDA, mais l'appareil n'a pas encore été testé sur des patients humains. Des tests sur des porcs ont montré que le système pouvait mesurer avec précision les niveaux de glucose et administrer de l'insuline.
Un seul coup
Pour leur deuxième appareil, les chercheurs ont voulu proposer un système qui ne nécessiterait qu'une seule piqûre d'aiguille. Pour y parvenir, ils ont conçu un nouveau capteur de glucose qui pourrait être intégré dans la même aiguille que celle utilisée pour l'injection d'insuline.
"L'idée serait que si nous pouvions intégrer le capteur de glucose directement sur la surface de l'aiguille d'administration d'insuline, nous n'aurions besoin que d'un seul bâtonnet pour le patient, ce qui minimise la douleur et facilite également l'administration de l'ensemble du processus", déclare You.
Les chercheurs ont conçu un capteur électronique flexible qui peut être fixé à l'aiguille et mesurer les niveaux de glucose dans le liquide interstitiel, juste sous la surface de la peau. Une fois que l'aiguille pénètre dans la peau, il faut entre cinq et 10 secondes pour mesurer les niveaux de glucose. Ces informations sont transmises à l'application pour smartphone, qui calcule la dose d'insuline et l'administre via l'aiguille insérée.
Lors de tests sur des porcs, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient mesurer avec précision les niveaux de glucose avec ce système, et que les niveaux de glucose chutaient après l'injection d'insuline.
Parce que cet appareil utilise un nouveau type de capteur de glucose, les chercheurs s'attendent à ce qu'il nécessite un développement supplémentaire pour arriver à un point où il pourrait être testé chez les patients. Ils ont déposé des brevets sur les deux systèmes décrits dans la nouvelle étude et espèrent travailler avec des entreprises pour les développer davantage.
La recherche a été financée par le département de génie mécanique du MIT et le Brigham and Women's Hospital.
