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Diabetes: Mit Nanotechnologie bedarfsgerecht Insulin verabreichen

Insulinhaltige Nanokügelchen

Statt wie heute mit Blutzuckermessgerät und Insulinspritze könnten Diabetiker eines Tages über raffinierte Automaten ihren Blutzuckerspiegel dauerhaft unter Kontrolle halten. Entwicklungen in diesem Bereich gibt es bereits viele – meist setzen Forscher auf glukosegesteuerte Insulinpumpen, die unter der Haut implantiert werden und bei Bedarf das Zucker transportierende Hormon freisetzen.

Wissenschaftler um Zhen Gu von der University of North Carolina in Chapel Hill stellen nun ein Verfahren vor, das auf insulingefüllten Nanopartikeln aufbaut. Diese sollen unter die Haut gespritzt werden, wo sie bei Anwesenheit von Glukose ihre Fracht in den Blutkreislauf entlassen. Noch befindet sich das Verfahren in der Entwicklungsphase, erste Tests an Mäusen seien jedoch erfolgreich verlaufen: Bei den an Typ-I-Diabetes erkrankten Tieren habe sich über zehn Tage ohne weiteres Zutun ein normaler Blutzuckerspiegel eingestellt, berichten die Forscher.

Nanokügelchen setzen Insulin frei | Die Kügelchen bilden unter der Haut ein poröses Netzwerk, das von Blut umflossen wird. Dank seiner großen Oberfläche kann es schnell Insulin freisetzen, wenn der Blutzuckerspiegel ansteigt.

Die etwa 200 Nanometer großen Kügelchen haben einen Mehrschichtaufbau, der ihnen ihre spezielle Funktionalität verleiht. Sie enthalten Insulin, das durch eine Schutzhülle aus modifiziertem Dextran, einem Mehrfachzucker, eingekapselt wird. An dieser wiederum haftet das Enzym Glukoseoxidase. Der Zucker im Blut – die Glukose – wird von diesem Enzym zu Glukonsäure umgesetzt, die das Dextran angreift und so das Insulin von seiner Schutzhülle befreit.

Damit sich die Nanokügelchen nicht im Körper verteilen, umgaben die Forscher die eine Hälfte mit Alginat und die andere Hälfte mit Chitosan, die den Partikeln eine negative beziehungsweise positive Oberflächenladung verleihen. Dadurch haften sie aneinander und bilden ein poröses Netz, das vom Blut durchflossen wird. Beide Substanzen wurden ursprünglich aus Tieren isoliert und sind gut verträglich.

Bei den Tierversuchen formte die unter die Haut gespritzte Masse der Nanokugeln eine merkliche, gut einen halben Zentimeter im Durchmesser messende Auswölbung am Rücken, die sich allerdings im Lauf der Zeit zurückbildete, als sich das Material wie vorgesehen auflöste.

Die Forscher planen nun, ihr Verfahren auch am Menschen zu testen. Dabei wird sich zeigen, welche Menge an Material eingebracht werden muss, um eine praktikable Behandlung zu gewährleisten, und welche Nebenwirkungen sowie Beeinträchtigungen zu erwarten sind. Eine Schwierigkeit, die bei solchen Systemen gehäuft auftritt, ist beispielsweise eine mitunter nicht kontinuierliche Abgabe des Wirkstoffs, was im Fall von Insulin zu einer gefährlichen Unter- oder Überzuckerung führen kann. Auch Entzündungsreaktionen des Körpers auf die injizierte Substanz könnten zu einem Problem werden.

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