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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Предсказание крупных солнечных вспышек 21.08.2020 Солнечные вспышки испускают внезапные сильные выбросы электромагнитного излучения от поверхности Солнца и его атмосферы и выбрасывают плазму и энергетические частицы в межпланетное пространство. Поскольку крупные солнечные вспышки могут вызывать серьезные нарушения космической погоды, влияющие на Землю, для смягчения их воздействия необходимо прогнозировать их возникновение. Однако, поскольку механизм возникновения солнечных вспышек неясен, большинство методов прогнозирования вспышек до сих пор основывались на эмпирических методах. Исследовательской группе Института космических исследований окружающей среды Земли из Нагойского университета удалось разработать первую физическую модель, которая может точно предсказывать надвигающиеся крупные солнечные вспышки. Новый метод прогнозирования вспышек, называемый каппа-схемой, основан на теории "двухдуговой неустойчивости", то есть магнитогидродинамической (МГД) неустойчивости, вызванной магнитным пересоединением. Исследователи предположили, что мелкомасштабное пересоединение силовых линий магнитного поля может сформировать двойное дуговое (m-образное) магнитное поле и спровоцировать начало солнечной вспышки. Каппа-схема может предсказать, как небольшое магнитное пересоединение вызывает большую вспышку и как может произойти большая солнечная вспышка. Прогнозирующая модель была протестирована примерно на 200 активных регионах в течение 24-го цикла солнечной активности с 2008 по 2019 год с использованием данных, полученных со спутника NASA Solar Dynamics Observatory (SDO). Было продемонстрировано, что, за некоторыми исключениями, каппа-схема предсказывает самые неизбежные солнечные вспышки, а также точное место, из которого они появятся. Исследователи также обнаружили, что новый параметр - "плотность магнитного закрученного потока", близкий к линии инверсии магнитной полярности на поверхности Солнца, - определяет, когда и где могут произойти солнечные вспышки и насколько велики они могут быть.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026