Notícia com publicação científica
Novo dispositivo implantável pode liberar glucagon para controlar a hipoglicemia em pacientes diabéticos
Reservatório de glucagon sob a pele pode evitar casos graves de glicemia baixa

Divulgação, MIT

Dispositivo implantável com reservatório de glucagon

12 de julho de 2025, 10:37

Fonte

Anne Trafton, MIT News

Publicação Original

Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Áreas

Bioeletrônica, Bioengenharia, Biomateriais, Biomecânica, Biomedicina, Engenharia Biomédica, Entrega de Medicamentos, Farmacologia, Impressão 3D, Metabolismo, Nanotecnologia Farmacêutica, Sistemas de Controle

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Resumo

Em pacientes diabéticos, a ocorrência de episódios de hipoglicemia pode ser extremamente grave, podendo até levar ao coma ou mesmo a óbito.

Em casos de hipoglicemia, a pessoa pode se alimentar com algo que tenha um conteúdo significativo de glicose ou então administrar glucagon, o hormônio responsável por elevar a concentração de glicose no sangue.

Neste cenário, e para evitar os eventos críticos de hipoglicemia principalmente nos casos em que a pessoa não percebe que está em uma condição crítica de glicemia ou está impossibilitada de agir – como durante o sono ou em casos de crianças diabéticas – pesquisadores desenvolveram um dispositivo implantável que pode infundir glucagon, sob demanda do paciente ou automaticamente.

O dispositivo apresentou bons resultados em testes com animais, inclusive na liberação de outros tipos de fármacos, como a epinefrina, que pode ajudar a reverter casos de choque anafilático.

Foco do Estudo

Desenvolver e verificar a viabilidade, em estudo com animais, de dispositivo implantável para liberação de glucagon, automaticamente ou sob demanda do paciente, para prevenir casos de hipoglicemia em pacientes diabéticos.

Por que é importante?

Quando a glicemia – a concentração de glicose no sangue – cai abaixo do valor limite de 70 mg/dL, a baixa quantidade de glicose pode começar a comprometer o funcionamento normal do corpo humano.

Essa condição, conhecida como hipoglicemia, pode trazer sintomas como tremores, sudorese, tontura, dor de cabeça, frequência cardíaca elevada, visão turva, dificuldade de coordenação e, em casos mais graves, convulsões, perda de consciência e pode até levar a óbito, caso não haja um controle rápido da glicemia.

O valor de glicemia considerado como o limiar entre a hipoglicemia leve e casos mais críticos (moderados e graves) é  54 mg/dL. Abaixo deste valor, o nível de açúcar no sangue pode ficar perigosamente crítico, e esta condição deve ser evitada.

Uma maneira de elevar o valor da glicemia em situações críticas é através da administração do hormônio glucagon, que tem ação hepática estimulando dois processos importantes: a glicogenólise – a geração de glicose a partir do glicogênio armazenado no fígado –  e a gliconeogênese, que produz glicose a partir de aminoácidos, por exemplo.

Estudo

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos EUA, projetaram um reservatório implantável de glucagon que pode permanecer sob a pele e ser acionado para liberar glucagon quando a glicemia atingir valor criticamente baixos.

Essa abordagem pode ser importante para ajudar em casos em que a hipoglicemia ocorre durante o sono ou no caso de crianças diabéticas que não conseguem administrar injeções sozinhas.

“Nosso objetivo era construir um dispositivo que estivesse sempre pronto para proteger os pacientes da hipoglicemia. Acreditamos que isso também pode ajudar a aliviar o medo de hipoglicemia que muitos pacientes e seus pais sofrem”, destacou o Dr. Daniel Anderson, professor do Departamento de Engenharia Química do MIT e autor sênior do estudo.

O novo dispositivo de emergência pode ser acionado pela pessoa que o utiliza, caso a pessoa perceba que está enfrentando um episódio de hipoglicemia, ou automaticamente por um sensor, o que é importante nos casos em que a pessoa não identifica a gravidade da situação.

A tecnologia tem como base um pequeno reservatório feito de um polímero impresso em 3D. O reservatório é selado com uma liga com memória de forma, que pode ser programada para mudar de forma quando aquecida: os pesquisadores usaram uma liga de níquel-titânio programada para mudar sua forma de uma placa plana para um formato de U quando aquecida a 40oC.

Para evitar a decomposição rápida do glucagon em sua forma líquida, a equipe do MIT criou uma versão em pó do medicamento, que permanece estável por muito mais tempo e permanece no reservatório até ser liberada.

Cada dispositivo pode transportar uma ou quatro doses de glucagon e também inclui uma antena sintonizada para responder a uma frequência específica na faixa de radiofrequência. Isso permite que ele seja acionado remotamente para gerar uma pequena corrente elétrica, que é usada para aquecer a liga com memória de forma. Quando a temperatura atinge o limite de 40oC, o material modifica sua forma geométrica e então  libera o conteúdo do reservatório.

Os pesquisadores demonstraram que o dispositivo também poderia ser usado para administrar doses emergenciais de epinefrina, um medicamento usado para tratar ataques cardíacos e que também pode prevenir reações alérgicas graves, incluindo choque anafilático.

O Dr. Siddharth Krishnan, ex-pesquisador do MIT e atualmente professor de Engenharia Elétrica na Universidade Stanford, é o principal autor do estudo, publicado na revista científica Nature Biomedical Engineering.

Este é um pequeno dispositivo de emergência que pode ser colocado sob a pele, onde está pronto para agir se o nível de açúcar no sangue do paciente cair muito

Dr. Daniel Anderson, professor do Departamento de Engenharia Química do MIT e autor sênior do estudo

Resultados

Após implantar o dispositivo em camundongos diabéticos, os pesquisadores o utilizaram para desencadear a liberação de glucagon conforme os níveis de açúcar no sangue dos animais caíam. Em menos de 10 minutos após a liberação do fármaco, os níveis de glicemia dos animais começaram a se estabilizar, evitando a ocorrência de hipoglicemia grave.

Os pesquisadores também testaram o dispositivo com uma versão em pó de epinefrina. Descobriram que, em 10 minutos após a liberação do fármaco, os níveis de epinefrina na corrente sanguínea aumentaram e a frequência cardíaca aumentou, como desejado.

Normalmente, quando um dispositivo médico é implantado no corpo, desenvolve-se tecido cicatricial ao redor do dispositivo, o que pode interferir em sua função. No entanto, neste estudo, os pesquisadores demonstraram que, mesmo após a formação de tecido fibrótico ao redor do implante, eles conseguiram desencadear a liberação do fármaco com sucesso.

No estudo, os pesquisadores mantiveram os dispositivos implantados por até quatro semanas, mas agora pretendem verificar a viabilidade de manter o implante por pelo menos um ano.

Os pesquisadores planejam estudos adicionais em animais e esperam começar a testar o dispositivo em ensaios clínicos nos próximos três anos.

Uma das principais características desse tipo de sistema digital de administração de medicamentos é que ele pode se comunicar com sensores. Neste caso, a tecnologia de monitoramento contínuo de glicose, que muitos pacientes usam, seria fácil para esses tipos de dispositivos interagirem

Dr. Siddharth Krishnan, ex pesquisador do MIT e atualmente professor de Engenharia Elétrica na Universidade Stanford

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Daniel Anderson

Professor do Departamento de Engenharia Química do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT)

Dr. Siddharth Krishnan

Professor de Engenharia Elétrica na Universidade Stanford

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Nature Biomedical Engineering (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

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