Perché serve il pancreas artificiale?

Alla fine di tutto questo lunghissimo percorso possiamo definitivamente cercare di capire quale sia l'utilità di questa tecnologia e perché sia stata sviluppata, dopo un breve riassunto sul funzionamento.

Il pancreas artificiale serve per tenere sotto controllo la glicemia dei pazienti diabetici, in cui il ciclo naturale di regolazione non è più funzionante per mancanza di secrezione dell'insulina. Il modo in cui si riesce ad eseguire questo controllo è attraverso 4 componenti fondamentali:

• CGM, un piccolo misuratore continuo di glicemia.
• Ricevitore
• CAD, ovvero un dispositivo dotato di algoritmo di controllo col compito di elaborare i dati per trovare la strategia più idonea al mantenimento di un corretto livello glicemico.
• Pompa d'insulina.

Il principio di funzionamento è molto semplice: il CGM misura continuamente il livello di glucosio nel sangue mandando i risultati al ricevitore (in talune applicazioni addirittura al CAD, evitando uno step) che si mette a sua volta in comunicazione col device dotato di algoritmo, elaborando i dati e scegliendo la strategia più opportuna. Infine il CAD invia alla pompa di insulina i dati relativi alle operazioni da eseguire.

In tutto questo ciclo il ruolo fondamentale è quello del CAD che deve riuscire a prevedere i comportamenti del paziente in base alle risposte insuliniche che ricordiamo essere fortemente dipendenti dal tempo.

Perché serve il pancreas artificiale?

Per riuscire a controllare i pazienti che non riescono in autonomia, ma soprattutto per evitare enormi problematiche relative a valori elevati di glucosio nel sangue nel lungo termine.

Ecco qui una proiezioni di quelle che saranno le diffusioni di questa tecnologia fino al 2024.

Ricostruiamo la storia del pancreas artificiale mediante i brevetti

Prima di cominciare con la ricostruzione della storia di questa tecnologia è doveroso fare una premessa: il pancreas artificiale nella sua accezione più moderna, cioè formato dalle 4 componenti analizzate e descritte accuratamente in un post precedente, ha subito diversi cambiamenti e innovazioni in ogni sua singola componente. Vedremo ora di capire quali sono state le tappe fondamentali dal suo concepimento fino ad oggi.

Il primo brevetto che è possibile ricondurre al pancreas artificiale risale all'anno 1973 e riguarda l'interazione non spontanea con la concentrazione di glucosio del sangue mediante una apparecchiatura formata da membrane in grado di variare questo parametro sfruttando il fenomeno fisico della pressione osmotica.

Il secondo brevetto è datato 1977 ed è particolarmente interessante per due motivi: in primo luogo perché rappresenta un nuovo approccio nel controllo automatico di rilascio di insulina mediante l'utilizzo di bioreattori, mentre in secondo luogo perché la casa farmaceutica che si aggiudicò questo brevetto fu la "Sanofi", dunque si deduce chiaramente come l'interesse per questa tecnologia stesse crescendo molto rapidamente non solo all'interno dei centri di ricerca.

Nel 1985 per la prima volta si passò ad una concezione di pancreas artificiale mobile, formato da una pompa di insulina a rilascio manuale e misuratore di glicemia a controllo non automatico.

Nel 1992 venne creata una prima bozza del funzionamento odierno sfruttando dei prelievi periodici di sangue per controllare il livello glicemico e agire di conseguenza.

Nel 1998 si assistette ad una grande innovazione nell'ambito delle pompe a rilascio graduale permettendo un notevole sviluppo verso sistemi automatizzati.

Nel 2008 l'università di Akron idealizzò per la prima volta il sistema completo di tutte e 4 le componenti funzionanti contemporaneamente.

Nel 2014 venne realizzato un glucometro a controllo continuo da poter interfacciare con una pompa di insulina mediante connessione wireless. Nel 2007 era stato presentato un primo glucometro portatile.

Arriviamo infine nel 2015 quando Medtronic presenta un primo modello completo e adatto all'utilizzo su scala globale: 640G.

Le metafore del pancreas artificiale

Il pancreas artificiale è un salvavita. Ci sono occasioni in cui è fondamentale agire in maniera tempestiva su una ipoglicemia per evitare situazioni disastrose come ad esempio il coma ipoglicemico. Questa metafora si addice particolarmente ai pazienti più piccini poiché spesso la notte non riescono a svegliarsi in presenza di ipoglicemia e quindi rischiano di andare in coma senza accorgersene o dare segni preventivi. Il pancreas artificiale riesce a svegliare il paziente (oppure qualcuno nelle vicinanze, tramite l'impostazione di opportuni sistemi di controllo) attraverso un allarme sonoro e/o vibratorio (se abbinato ad uno smartwatch ad esempio).

Il pancreas artificiale è un controllore. Spesso i bambini non hanno le competenze per comprendere alcuni dati forniti dal glucometro, pertanto il pancreas artificiale riesce ad agire autonomamente elaborando correttamente tutti i valori.

Riporto qui un esempio a sostegno di questa metafora, trovato su Facebook:

Apple Watch

Uno dei motivi cardini per cui l'azienda di Cupertino, Apple, ha deciso di lanciare sul mercato il suo innovativo smartwatch è proprio per cercare di migliorare le comunicazioni dei livelli glicemici col paziente. 

Il fine è quello di inviare notifiche in caso di situazioni di ipoglicemia o iperglicemia in maniera tale da permettere una tempestiva correzione da parte del paziente.
Maggiori informazioni sono presenti al seguente link.

Biosensori al Politecnico di Torino

Nei giorni 19, 20 e 21 ottobre al Politecnico di Torino si è parlato di biosensori, tra cui alcuni CGM.

Abbecedario

A come Apple

B come Biosensori

C come CGM

D come Diabete

E come Edward Damiano (TED talks)

F come Federazione Diabete Giovanile (fumetto)

G come Glicemia

H come HbA1c

I come Insulina

L come Learning Machine

M come Medtronic

N come Nutrizione

O come Occlusive dressing

P come "Practical CGM: Improving Patient Outcomes through Continuous Glucose Monitoring" (libro)

Q come Quaternary ammonium compound (sterilizzante)

R come Radiofrequenza 

S come Sport (Claudio Gotti) 

T come Type1 Strong (Youtuber)

U come Università degli studi di Padova

V come Videoguida

Z come 

Sociologia del pancreas artificiale

Chi sono i potenziali utilizzatori di questa tecnologia? Ovviamente tutte le persone affette da diabete perché l'obiettivo cardine è proprio quello di migliorare radicalmente la loro vita.

Vorrei ora cercare di spiegare il motivo per cui è davvero importante una diffusione a livello mondiale di questa tecnologia tramite alcuni esempi di problematiche che si andrebbero a risolvere.

In primo luogo l'attività sportiva dei soggetti diabetici è fortemente limitata dal livello di glucosio nel sangue. Una ipoglicemia impossibilita la persona a compiere ragionamenti corretti e limita completamente le attività motorie (siccome si induce uno stato di tremore e debolezza generale dovuto sempre alla carenza di glucosio nel sangue). L'utilizzo del pancreas artificiale ha un duplice effetto: in maniera preventiva è possibile impostare un valore glicemico medio più elevato, così da impedire un calo improvviso legato ad un valore di partenza troppo basso, e durante l'esercizio, nel caso in cui qualcosa non dovesse funzionare correttamente, si riceverebbe un segnale di allarme che permetterebbe di agire tempestivamente prima di sentirsi male.

Proprio in questo ambito vorrei citare Claudio Gotti, campione del motorsport che fa utilizzo di questa tecnologia durante le gare automobilistiche per monitorare costantemente la sua glicemia e di conseguenza anche le sue performance. 

Propongo un articolo che tratta di questa tematica in cui le sue parole risultano particolarmente eloquenti:

“Oggi grazie all’impianto di un innovativo sensore per il monitoraggio continuo della glicemia, dotato di avvisi predittivi di ipo e iperglicemia, abbinato all’utilizzo di un microinfusore per insulina che attraverso il telecomando permette la modulazione delle dosi, mi è possibile sfruttare al massimo le mie potenzialità sportive senza dovermi preoccupare troppo. - continua Gotti - Sono pronto per la prossima sfida: nel 2018 vorrei potermi cimentare in un rally nel deserto, l’Intercontinental Rally. Una competizione Off-road tra Spagna, Marocco, Mauritania e Senegal di oltre 3000 km”.

In secondo luogo, come già precedentemente discusso, si andrebbero ad eliminare quasi completamente le problematiche del diabete sul lungo periodo, come l'ostruzione dei vasi sanguigni, problemi di vista, perdita di reattività in relazione agli stimoli esterni ecc.