MIT-ingenjörer arbetar på en app som identifierar och kvantifierar matinnehållet, vilket kan hjälpa personer med diabetes att räkna kolhydrater. Kredit:MIT News, stockbilder
MIT-ingenjörer arbetar på en ny typ av enhet som kan effektivisera processen för blodsockermätning och insulininjektion.
Innan de äter en måltid behöver många personer med diabetes injicera sig själva med insulin. Detta är en tidskrävande process som ofta kräver att man uppskattar kolhydratinnehållet i måltiden, tar blod för att mäta blodsockernivåerna och sedan beräknar och tillför rätt insulindos.
Dessa steg, som vanligtvis måste upprepas för varje måltid, gör det svårt för många patienter med diabetes att hålla sig till sin behandlingsregim. Ett team av MIT-forskare har nu kommit fram till ett nytt tillvägagångssätt för att effektivisera processen och hjälpa patienter att bibehålla sunda glukosnivåer.
"Alla ingrepp som gör det lättare för patienter att få terapi kan ha en enorm inverkan, eftersom det finns flera hinder som har att göra med tid, besvär, skicklighet eller inlärning och träning", säger Giovanni Traverso, karriärutvecklingen för Karl van Tassel. Biträdande professor i maskinteknik vid MIT och gastroenterolog vid Brigham and Women's Hospital. "Om vi kan övervinna dessa hinder genom implementering av nya tekniska lösningar, kommer det att göra det lättare för patienter att få den terapin."
Traverso och hans kollegor designade två olika enheter som kan förenkla processen att beräkna och injicera den korrekta dosen insulin. En, som kombinerar många av de befintliga stegen till en enda enhet, skulle kunna användas på patienter inom en snar framtid. Deras andra prototyp innehåller flexibel elektronik på ytan av en nål så att blodmätningen och insulintillförseln kan ske genom samma nål. Detta kan så småningom göra processen att hantera diabetes ännu mer strömlinjeformad.
MIT postdoktorer Hen-Wei Huang och Sean You, och besökande studenter Luca Di Tizio och Canchen Li, är huvudförfattarna till uppsatsen, som visas i Journal of Controlled Release .
Allt-i-ett-enhet
Diabetes drabbar 34 miljoner människor i USA och mer än 400 miljoner människor världen över. Patienter med diabetes använder ofta två typer av insulin för att kontrollera sina blodsockernivåer:långverkande insulin, som hjälper till att kontrollera glukosnivåerna under en 24-timmarsperiod, och kortverkande insulin, som injiceras vid måltiderna. Patienterna mäter först sina blodsockernivåer med en glukosmätare, vilket kräver att man sticker fingret för att ta blod och placera en droppe blod på en testremsa. De måste också uppskatta hur många kolhydrater som finns i måltiden och kombinera denna information med deras blodsockernivåer för att beräkna och injicera rätt insulindos.
Befintlig teknik som kontinuerliga blodsockermätare och insulinpumpar kan hjälpa till med vissa delar av denna process. Dessa enheter är dock inte allmänt tillgängliga, så de flesta patienter måste lita på fingerstick och sprutor.
"Varje dag måste många patienter göra denna komplicerade procedur minst tre gånger," säger Huang. "Huvudmålet med detta projekt är att försöka underlätta alla dessa komplexa procedurer och även att eliminera kravet på flera enheter. Vi använde också en smartphonekamera och djupinlärning för att skapa en app som identifierar och kvantifierar matinnehåll, vilket kan hjälpa till att räkna kolhydrater.”
Forskargruppen tog fram två olika typer av "allt-i-ett"-enheter, som båda innehåller den nya smartphone-appen. Patienterna tar först en bild av maten och appen kan sedan uppskatta mängden mat och även mängden kolhydrater, baserat på näringsinformation från en USDA-databas.
Den första allt-i-ett-enheten som forskarna designade konsoliderar många av de befintliga verktyg som patienter använder nu, inklusive en lansett för att ta blod- och glukostestremsor. När blodsockermätningen är gjord överför enheten informationen till smartphone-appen via Bluetooth, och appen beräknar korrekt insulindos. Enheten inkluderar också en nål som injicerar rätt mängd insulin.
"Vad vår enhet gör är att automatisera procedurerna för att sticka huden, samla in blodet, beräkna glukosnivån och göra beräkningen och insulininjektionen," säger Huang. "Patienten behöver inte längre en separat blodprovstagare, glukosmätare och insulinpenna."
Många av komponenterna som ingår i denna enhet är redan FDA-godkända, men enheten har ännu inte testats på mänskliga patienter. Tester på grisar visade att systemet noggrant kunde mäta glukosnivåer och dispensera insulin.
En enda stöt
För sin andra enhet ville forskarna komma med ett system som skulle kräva bara ett nålstick. För att uppnå det designade de en ny glukossensor som skulle kunna införlivas i samma nål som används för insulininjektion.
"Tanken skulle vara att om vi kan integrera glukossensorn direkt på ytan av insulintillförselnålen, skulle vi bara behöva en sticka för patienten, vilket minimerar smärta och gör hela processen lättare att administrera", säger du.
Forskarna designade en flexibel elektronisk sensor som kan fästas på nålen och mäta glukosnivåerna i interstitialvätskan, strax under hudens yta. När nålen väl har penetrerat huden tar det mellan fem och 10 sekunder att mäta glukosnivåerna. Denna information överförs till smartphone-appen, som beräknar insulindosen och levererar den genom den insatta nålen.
I tester på grisarna visade forskarna att de kunde mäta glukosnivåerna exakt med detta system, och att glukosnivåerna sjönk efter insulininjektion.
Eftersom den här enheten använder en ny typ av glukossensor, förväntar sig forskarna att den kommer att kräva ytterligare utveckling för att nå en punkt där den kan testas på patienter. De har ansökt om patent på båda systemen som beskrivs i den nya studien och hoppas kunna arbeta med företag för att vidareutveckla dem.
Forskningen finansierades av MIT Department of Mechanical Engineering och Brigham and Women's Hospital.
