Электрогенетический инсулин

04.06.2020

Нужный уровень инсулина в крови можно поддерживать с помощью имплантата, который выделяет гормон в ответ на радиосигнал.

В норме уровень инсулина повышается после еды: специальные клетки поджелудочной железы (бета-клетки), которые его синтезируют, чувствуют повышение уровня глюкозы в крови, и выделяют инсулин. Клетки тела получают инсулиновый сигнал и начинают активно поглощать глюкозу. Но если клетки поджелудочной железы не работают, если их мало, если они погибли (как при диабете первого типа), то за уровнем инсулина приходится следить самому.

Уровень инсулина должен повышаться своевременно, его не должно быть ни слишком мало, ни слишком много. Обычные инсулиновые инъекции нужно делать строго перед едой, и ни в коем случае не забыть поесть после инъекции, иначе уровень сахара упадет очень сильно. Однако уже сравнительно давно есть препараты инсулина длительного действия: они начинают действовать не сразу, а спустя час, два, а то и восемь часов, и действуют потом такие препараты тоже очень долго, до 30 часов. Инсулин постепенно высвобождается в кровь, как бы имитируя нормальную работу инсулинсинтезирующих клеток поджелудочной.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха пошли еще дальше и сконструировали инсулиновый имплантат, который выдает инсулин по радиосигналу снаружи. Имплантат состоит из двух частей, электронной и клеточной. Электронная часть - это микросхема, которая получает сигнал и генерирует электрический импульс. В клеточной части сидят живые бета-клетки, которые принимают электрический импульс и в ответ высвобождают инсулин.

Разумеется, клетки эти не простые, а модифицированные: они синтезируют белки, которые пропускают через мембрану ионы кальция и калия. Молекулярные ионные ворота чувствуют электрический импульс, ионы начинают входить в клетку и выходить из нее, и такая перегруппировка ионов включает цепочку внутриклеточных сигналов, которые доходят до инсулинового гена.

В другом варианте клетки и так синтезировали инсулин, накапливая его внутри себя в мембранных пузырьках-везикулах - электрический импульс заставлял клетку подвести эти пузырьки к наружной мембране и опорожнить их вовне. В статье в Science говорится, что имплантат успешно работал у мышей с диабетом первого типа: концентрация инсулина достигала пика через 10 минут после сигнала, и сахар в крови быстро снижался до нормального уровня.

Такой имплантат можно включать от приложения в смартфоне, более того, сам имплантат можно усовершенствовать так, чтобы он чувствовал уровень глюкозы в крови, чтобы он работал автономно, подобно сердечным ритмоводителям. Правда, клетки в нем все равно придется периодически менять, и эта процедура явно не должна быть сложной и дорогой, иначе электрогенетический имплантат не выдержит конкуренции с другими инсулиновыми средствами.

<< Назад: Дисплеи HELIOS 04.06.2020

>> Вперед: Найдены доказательства существования экзотического кваркового вещества 03.06.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Лазер против пыли 01.05.2004 Устранение пыли с экспонатов - большая проблема для каждого музея. Нежные предметы искусства или образцы живой природы легко повредить касанием влажной тряпки или щетки пылесоса. В Лондонском музее естественной истории испытывается лазерный метод удаления пыли. Можно подобрать такую длину волны лазерного луча, которая хорошо поглощается пылью, но не поверхностью обрабатываемого экспоната. Тогда пыль просто испаряется, а экспонат остается нетронутым. Лазер работает быстро. Например, осиное гнездо размером с футбольный мяч можно избавить от пыли за 2-3 минуты. Хорошо удаляется пыль с листьев гербария, костей и окаменелостей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025