Diabetiker nehmen Insulin, um einen hohen Blutzuckerspiegel zu senken. Wenn der Glukosespiegel jedoch zu stark absinkt – etwa durch zu viel Insulin oder zu wenig Zucker –, kann es zu Hypoglykämie kommen, die zu Schwindel, kognitiven Beeinträchtigungen, Krampfanfällen oder Koma führen kann. Um diesen Zustand zu verhindern und zu behandeln, berichten Forscher in ACS Central Science über die Verkapselung des Hormons Glucagon. In Versuchen an Mäusen wurden die Nanokapseln aktiviert, als der Blutzuckerspiegel gefährlich abfiel, und stellten den Glukosespiegel schnell wieder her.
Glucagon ist ein Hormon, das der Leber signalisiert, Glukose in den Blutkreislauf freizusetzen. Es wird normalerweise als Injektion verabreicht, um schwerer Hypoglykämie bei Diabetikern entgegenzuwirken. Eine Notfallinjektion von Glucagon kann den Blutzuckerspiegel zwar in etwa 30 Minuten korrigieren, aber Formulierungen können instabil und wasserunlöslich sein. In einigen Fällen zerfällt das Hormon beim Mischen für Injektionen schnell und verklumpt zu toxischen Fibrillen. Darüber hinaus treten viele Hypoglykämie-Episoden nachts auf, wenn Diabetiker ihren Blutzucker wahrscheinlich nicht testen. Um die Stabilität von kommerziellem Glucagon zu verbessern und Hypoglykämie vorzubeugen, untersuchten Andrea Hevener und Heather Maynard Mizellen: seifenähnliche Bläschen im Nanomaßstab, die sich individuell anpassen lassen, um sich in verschiedenen Umgebungen zu bilden oder aufzulösen, und die zur Verabreichung von Medikamenten verwendet werden. Sie entwickelten eine glukoseempfindliche Mizelle, die Glucagon im Blutkreislauf einkapselt und schützt, wenn der Zuckerspiegel normal ist, sich jedoch auflöst, wenn der Spiegel gefährlich niedrig wird. Um Hypoglykämie zu verhindern, könnten die Mizellen im Voraus injiziert werden und im Blutkreislauf zirkulieren, bis sie benötigt werden.
In Laborexperimenten stellten die Forscher fest, dass sich die Mizellen nur in Flüssigkeitsumgebungen auflösten, die hypoglykämische Zustände im Körper von Menschen und Mäusen nachahmten: weniger als 60 Milligramm Glukose pro Deziliter. Als Mäuse mit insulininduzierter Hypoglykämie eine Injektion der speziellen Mizellen erhielten, normalisierten sich ihre Blutzuckerwerte innerhalb von 40 Minuten. Das Team stellte außerdem fest, dass mit Glucagon vollgepackte Mizellen bei Mäusen intakt blieben und das Hormon erst dann freisetzten, wenn der Blutzuckerspiegel unter den klinischen Grenzwert für schwere Hypoglykämie fiel. Aus zusätzlichen Toxizitäts- und Biosicherheitsstudien an Mäusen stellten die Forscher fest, dass leere Mizellen weder eine Immunreaktion auslösten noch Organschäden verursachten.
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.4c00937
