Los sistemas automatizados de administración de insulina son sistemas automatizados (o semiautomáticos) diseñados para ayudar a las personas con diabetes , principalmente de tipo 1, mediante el ajuste automático de la administración de insulina para ayudarles a controlar sus niveles de glucosa en sangre . Los sistemas actualmente disponibles (a partir de octubre de 2020) solo pueden administrar (y regular la administración de) una sola hormona : la insulina . Otros sistemas actualmente en desarrollo tienen como objetivo mejorar los sistemas actuales agregando una o más hormonas adicionales que se pueden administrar según sea necesario, proporcionando algo más cercano a la funcionalidad endocrina de un páncreas sano .
La funcionalidad endocrina del páncreas es proporcionada por las células de los islotes que producen las hormonas insulina y glucagón . La tecnología pancreática artificial imita la secreción de estas hormonas en el torrente sanguíneo en respuesta a los cambios en los niveles de glucosa en sangre del cuerpo. Mantener niveles equilibrados de azúcar en sangre es fundamental para el funcionamiento del cerebro, el hígado y los riñones. [1] Por lo tanto, para los pacientes de tipo 1, es necesario que los niveles se mantengan equilibrados cuando el cuerpo no puede producir insulina por sí mismo. [1]
Los sistemas automatizados de administración de insulina a menudo se denominan páncreas artificial , pero el término no tiene una definición precisa y universalmente aceptada. Para otros usos además de la administración automática de insulina, consulte Páncreas artificial (desambiguación) .
Visión general
Historia
El primer sistema automático de administración de insulina se conoció como Biostator.
Clases de sistemas AID
Los sistemas de AID disponibles actualmente se dividen en cuatro grandes clases según sus capacidades. Los primeros sistemas lanzados -sistemas de suspensión- solo pueden detener la administración de insulina. Los sistemas de bucle pueden modular la entrega tanto hacia arriba como hacia abajo.
Suspensión de umbral
Los sistemas de suspensión por umbral son la forma más simple de automatización de la administración de insulina. Detienen el flujo constante de insulina de una bomba (conocida como insulina basal) cuando un MCG conectado informa un nivel de glucosa por debajo de un umbral preestablecido. La detención de la administración basal detiene la velocidad de administración normal preprogramada, pero no puede eliminar la insulina que ya se ha infundido, por lo que la eficacia general de los sistemas de suspensión por umbral es limitada debido a la farmacocinética relativamente lenta de la insulina administrada por vía subcutánea.
Suspensión predictiva de glucosa baja
Un paso adelante desde los sistemas de suspensión de umbral, los sistemas de suspensión predictiva de glucosa baja (PLGS) utilizan un modelo matemático para extrapolar los niveles futuros de azúcar en sangre pronosticados en función de lecturas pasadas recientes de un MCG. Esto permite que el sistema detenga la administración de insulina hasta 30 minutos antes de un evento hipoglucémico previsto, lo que permite un tiempo adicional para que la farmacocinética lenta de la insulina refleje que la administración se ha detenido.
Lazo cerrado híbrido
Los sistemas híbridos de circuito cerrado (HCL) amplían aún más las capacidades de los sistemas PGLS ajustando las tasas de administración de insulina basal tanto hacia arriba como hacia abajo en respuesta a los valores de un monitor de glucosa continuo. A través de esta modulación de la insulina basal, el sistema es capaz de reducir la magnitud y duración de los eventos hiperglucémicos e hipoglucémicos.
Lazo cerrado híbrido avanzado
Además de modular la insulina basal, los sistemas Advanced Hybrid Closed Loop tienen la capacidad de administrar bolos de insulina para corregir los niveles elevados de azúcar en sangre.
Componentes requeridos
Un sistema automatizado de administración de insulina consta de tres componentes distintos: un monitor de glucosa continuo para determinar los niveles de azúcar en sangre, una bomba para administrar insulina y un algoritmo que utiliza los datos del CGM para enviar comandos a la bomba. En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) permite que cada componente se apruebe de forma independiente, lo que permite aprobaciones más rápidas e innovación incremental. Cada componente se analiza con mayor detalle a continuación.
Monitor continuo de glucosa (CGM)
Los monitores continuos de glucosa (MCG) son dispositivos médicos que extrapolan una estimación de la concentración de glucosa en la sangre de un paciente en función del nivel de glucosa presente en el líquido intersticial subcutáneo. Un cable sensor delgado y biocompatible recubierto con una enzima reactiva a la glucosa se inserta en la piel, lo que permite que el sistema lea el voltaje generado y, basándose en él, calcule la glucosa en sangre. La mayor ventaja de un MCG sobre un medidor de glucosa en sangre por punción digital tradicional es que el MCG puede tomar una nueva lectura cada 60 segundos (aunque la mayoría solo toma una lectura cada 5 minutos), lo que permite una frecuencia de muestreo que puede proporcionar no solo un nivel actual de azúcar en sangre, sino un registro de mediciones pasadas; permitiendo que los sistemas informáticos proyecten tendencias pasadas a corto plazo en el futuro, mostrando a los pacientes hacia dónde se dirigen probablemente sus niveles de azúcar en sangre.
Los primeros MCG no eran particularmente precisos, pero seguían siendo útiles para observar y registrar tendencias generales y proporcionar advertencias en caso de cambios rápidos en las lecturas de glucosa en sangre.
Los monitores continuos de glucosa en sangre son uno del conjunto de dispositivos que componen un sistema de dispositivo de páncreas artificial, el otro es una bomba de insulina y un medidor de glucosa para calibrar el dispositivo. [2] Los monitores continuos de glucosa son un avance más reciente y han comenzado a llegar a los mercados para uso de pacientes después de la aprobación de la FDA. Tanto el monitor tradicional como el continuo requieren la administración manual de insulina o la ingesta de carbohidratos según las lecturas de los dispositivos. Mientras que los medidores de glucosa en sangre tradicionales requieren que el usuario se pinche el dedo cada pocas horas para obtener datos, los monitores continuos usan sensores colocados justo debajo de la piel en el brazo o el abdomen para entregar los datos del nivel de azúcar en sangre a los receptores o aplicaciones de teléfonos inteligentes con una frecuencia de pocos minutos. [3] Los sensores se pueden utilizar hasta catorce días. Actualmente, la FDA ha aprobado varios monitores continuos diferentes. [4]
El primer monitor continuo de glucosa (MCG) fue aprobado en diciembre de 2016. Desarrollado por Dexcom , el sistema de monitoreo continuo móvil G5 requiere que los usuarios se pinchen los dedos dos veces al día (en contraposición al promedio típico de 8 veces al día con los medidores tradicionales) para para calibrar los sensores. Los sensores duran hasta siete días. El dispositivo utiliza tecnología Bluetooth para advertir al usuario, ya sea a través de un receptor de mano o una aplicación en un teléfono inteligente, si los niveles de glucosa en sangre llegan por debajo de cierto punto. El costo de este dispositivo, excluyendo cualquier coseguro, es de aproximadamente $ 4,800 al año. [4]
FreeStyle Libre CGM de Abbott Laboratories se aprobó en septiembre de 2017. Recientemente, la tecnología se modificó para admitir el uso de teléfonos inteligentes a través de la aplicación LibreLink. Este dispositivo no requiere pinchazos en los dedos y el sensor, colocado en la parte superior del brazo, dura 14 días. El costo estimado de este monitor es de $ 1300 al año. [4]
El próximo modelo CGM G6 de Dexcom fue aprobado en marzo de 2018, que puede durar hasta diez días y no necesita calibración con punción digital. Al igual que el monitor de Medtronic, puede predecir las tendencias del nivel de glucosa. Es compatible para su integración en bombas de insulina. [4]
Algoritmo de control
Bomba de insulina
Sistemas disponibles actualmente
Hazlo tu mismo
Comercial
MiniMed 670G
En septiembre de 2016, la FDA aprobó el Medtronic MiniMed 670G , que fue el primer sistema híbrido de circuito cerrado aprobado . El dispositivo detecta el requerimiento de insulina basal de una persona diabética y ajusta automáticamente su suministro al cuerpo. [5] Se compone de un monitor de glucosa continuo, una bomba de insulina y un medidor de glucosa para la calibración. Funciona automáticamente para modificar el nivel de administración de insulina en función de la detección de los niveles de glucosa en sangre mediante un monitor continuo. Lo hace enviando los datos de glucosa en sangre a través de un algoritmo que analiza y realiza los ajustes posteriores. [5] El sistema tiene dos modos. El modo manual permite al usuario elegir la velocidad a la que se administra la insulina basal. El modo automático regula los niveles de insulina basal a partir de las lecturas del monitor continuo cada cinco minutos. [6]
El dispositivo estaba disponible originalmente solo para personas de 14 años o más, y en junio de 2018 fue aprobado por la FDA para su uso en niños de 7 a 14 años. Las familias han informado de una mejor calidad del sueño gracias al uso del nuevo sistema, ya que no tienen que preocuparse por controlar manualmente los niveles de glucosa en sangre durante la noche. [7] El costo total del sistema es de $ 3700, pero los pacientes tienen la oportunidad de obtenerlo por menos. [8]
Sistemas en desarrollo
Páncreas Ilet Bionic
Un equipo de la Universidad de Boston que trabaja en colaboración con el Hospital General de Massachusetts en un sistema de páncreas artificial de doble hormona [9] comenzó ensayos clínicos en su dispositivo llamado Páncreas Biónico en 2008. [10] En 2016, se formó la Public Benefit Corporation Beta Bionics . Junto con la formación de la empresa, Beta Bionics cambió el nombre preliminar de su dispositivo de Bionic Pancreas a iLet. [10] El dispositivo utiliza un sistema de circuito cerrado para administrar tanto insulina como glucagón en respuesta a los niveles de glucosa en sangre detectados. Si bien aún no está aprobado para uso público, el prototipo iLet de cuarta generación, presentado en 2017, tiene aproximadamente el tamaño de un iPhone, con una interfaz de pantalla táctil. Contiene dos cámaras para insulina y glucagón, y el dispositivo se puede configurar para su uso con una sola hormona o con ambas. [11] Si bien se siguen realizando ensayos, el iLet tiene una aprobación final proyectada para el sistema de solo insulina en 2020. [10]
Inreda Diabético
En colaboración con el Centro Médico Académico (AMC) de Ámsterdam, Inreda está desarrollando un sistema de circuito cerrado con insulina y glucagón. El iniciador, Robin Koops, comenzó a desarrollar el dispositivo en 2004 y realizó las primeras pruebas en sí mismo. Después de varias pruebas de gran éxito, recibió la licencia europea CE en 2016. Se espera que el producto se comercialice en la segunda mitad de 2020. Una versión mejorada más pequeña está programada para 2023.
Enfoques
Equipo medico
El enfoque del equipo médico implica la combinación de un monitor de glucosa continuo y una bomba de insulina implantada que puede funcionar junto con un algoritmo controlado por computadora para reemplazar la función normal del páncreas. [12] [13] [14] El desarrollo de monitores continuos de glucosa ha llevado al progreso de la tecnología del páncreas artificial que utiliza este sistema integrado. [15]
Sistemas de circuito cerrado
A diferencia del sensor continuo solo, el sistema de circuito cerrado no requiere entrada del usuario en respuesta a la lectura del monitor; el monitor y el sistema de bomba de insulina administran automáticamente la cantidad correcta de hormona calculada a partir de las lecturas transmitidas. El sistema es lo que compone el dispositivo de páncreas artificial. [2] [3]
Estudios actuales
Se están realizando cuatro estudios sobre diferentes sistemas de páncreas artificial a partir de 2017 y en un futuro próximo. Los proyectos están financiados por el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales y son la parte final de la prueba de los dispositivos antes de solicitar la aprobación para su uso. Los participantes en los estudios pueden vivir sus vidas en casa mientras usan los dispositivos y son monitoreados de forma remota por seguridad, eficacia y una serie de otros factores. [dieciséis]
El ensayo de circuito cerrado internacional de diabetes, [17] dirigido por investigadores de la Universidad de Virginia , está probando un sistema de circuito cerrado llamado inControl, que tiene una interfaz de usuario de teléfono inteligente. 240 personas de 14 años en adelante participan durante 6 meses. [dieciséis]
Un ensayo de un año completo dirigido por investigadores de la Universidad de Cambridge comenzó en mayo de 2017 y ha inscrito a unos 150 participantes de entre 6 y 18 años. [16] El sistema de páncreas artificial que se está estudiando utiliza un teléfono inteligente y tiene una función de glucosa baja para mejorar el control del nivel de glucosa. [18]
El Centro Internacional de Diabetes en Minneapolis, Minnesota, en colaboración con el Centro Médico Infantil Schneider de Israel , está planificando un estudio de 6 meses que comenzará a principios de 2019 e involucrará a 112 adolescentes y adultos jóvenes, de 14 a 30 años. [16] [ 19] El objetivo principal del estudio es comparar el sistema Medtronic 670G actual con un nuevo sistema desarrollado por Medtronic. El nuevo sistema tiene una programación que tiene como objetivo mejorar el control de la glucosa a la hora de comer, lo que sigue siendo un gran desafío en el campo. [19]
El actual estudio de 6 meses dirigido por el equipo de Bionic Pancreas comenzó a mediados de 2018 e inscribió a 312 participantes de 18 años o más. [dieciséis]
Fisiológico
La empresa biotecnológica Defymed, con sede en Francia, está desarrollando un dispositivo bio-artificial implantable llamado MailPan que cuenta con una membrana biocompatible con permeabilidad selectiva para encapsular diferentes tipos de células, incluidas las células beta pancreáticas . [20] La implantación del dispositivo no requiere terapia inmunosupresora conjuntiva porque la membrana evita que los anticuerpos del paciente entren en el dispositivo y dañen las células encapsuladas. Después de implantarse quirúrgicamente, la lámina de membrana será viable durante años. Las células que contiene el dispositivo se pueden producir a partir de células madre en lugar de donantes humanos, y también se pueden reemplazar con el tiempo utilizando conexiones de entrada y salida sin cirugía. [20] [21] Defymed está parcialmente financiado por la JDRF, anteriormente conocida como la Fundación de Investigación de la Diabetes Juvenil, pero ahora se define como una organización para todas las edades y todas las etapas de la diabetes tipo 1. [22] [23]
En noviembre de 2018, se anunció que Defymed se asociaría con Kadimastem, una empresa biofarmacéutica con sede en Israel que desarrolla terapias regenerativas basadas en células madre, para recibir una subvención de dos años por un valor aproximado de 1,47 millones de dólares para el desarrollo de un bio-artificial. páncreas que trataría la diabetes tipo 1. [20] [24] La tecnología de células madre de Kadimastem utiliza la diferenciación de células madre embrionarias humanas para obtener células endocrinas pancreáticas. Estos incluyen células beta productoras de insulina, así como células alfa, que producen glucagón. Ambas células se organizan en grupos similares a islotes, imitando la estructura del páncreas. [25] El objetivo de la asociación es combinar ambas tecnologías en un dispositivo de páncreas bio-artificial, que libera insulina en respuesta a los niveles de glucosa en sangre, para llevarlo a las etapas de ensayo clínico. [20]
La empresa de biotecnología ViaCyte, con sede en San Diego, California, también ha desarrollado un producto destinado a proporcionar una solución para la diabetes tipo 1 que utiliza un dispositivo de encapsulación hecho de una membrana protectora de reacción inmunitaria semipermeable. El dispositivo contiene células progenitoras pancreáticas que se han diferenciado de las células madre embrionarias. [26] [27] Después de la implantación quirúrgica en un procedimiento ambulatorio, las células maduran en células endocrinas que se organizan en grupos similares a islotes e imitan la función del páncreas, produciendo insulina y glucagón. [28] [29] La tecnología avanzó desde los estudios preclínicos hasta la aprobación de la FDA para los ensayos clínicos de fase 1 en 2014, y presentó datos de dos años del ensayo en junio de 2018. [26] [27] Informaron que su producto, llamado PEC-Encap, hasta ahora ha sido seguro y bien tolerado en pacientes a una dosis por debajo de los niveles terapéuticos. Las células encapsuladas pudieron sobrevivir y madurar después de la implantación, y el rechazo del sistema inmunológico disminuyó debido a la membrana protectora. La segunda fase del ensayo evaluará la eficacia del producto. [26] ViaCyte también ha recibido apoyo financiero de la JDRF en este proyecto. [29]
Iniciativas en todo el mundo
En los Estados Unidos en 2006, JDRF (anteriormente la Juvenile Diabetes Research Foundation) lanzó una iniciativa de varios años para ayudar a acelerar el desarrollo, la aprobación regulatoria y la aceptación de la monitorización continua de la glucosa y la tecnología del páncreas artificial. [30] [31]
Los esfuerzos de base para crear y comercializar un sistema de páncreas artificial totalmente automatizado también han surgido directamente de los defensores de los pacientes y la comunidad de la diabetes. [32] Bigfoot Biomedical , una empresa fundada por padres de niños con diabetes Tipo 1, ha creado algoritmos y está desarrollando un dispositivo de circuito cerrado que monitoriza el azúcar en sangre y proporciona insulina de forma adecuada. [33]
Referencias
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