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.

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 

Dalla nascita al paziente: viaggio fra protagonisti e luoghi del pancreas artificiale

La tecnologia del pancreas artificiale venne ideata, ottimizzata e sviluppata nei più grandi centri universitari e clinici del mondo a partire da una decina di anni a questa parte.

Per quanto concerne il suolo europeo, hanno avuto particolare importanza l'università di Cambridge, dove nacque una delle primissime versioni (integrali) del pancreas artificiale, ideata e realizzata dal Dr. Roman Hovorka, e l'università di Padova, dove il contributo del professor Claudio Cobelli si è rivelato estremamente importante nello studio degli algoritmi ottimali per il controllo dei valori misurati.

Sul suolo americano le ricerche del Dr. Rabasa-Lhoret dell'Institut de recherches cliniques de Montréal si sono rivelate parecchio utili nell'ideare un sistema completo e funzionante che tenesse conto di tutte le possibili condizioni di lavoro.

Di questi tempi il pancreas artificiale è ancora in fase di ricerca presso i principali centri universitari e clinici di tutto il mondo, sia da un punto di vista software che da un punto di vista hardware. Tuttavia negli ospedali più avanzati è già possibile usufruire di questa tecnologia in regime sperimentale. In Italia il San Raffaele propone questo tipo di applicazione per i pazienti diabetici che soddisfano determinati requisiti necessari per le varie procedure.

Le narrazioni del pancreas

Web

Essendo il pancreas artificiale una tecnologia molto moderna, il mezzo divulgativo utilizzato coincide quasi interamente col web, attraverso articoli di giornale, saggi, ma soprattutto importanti videoconferenze fruibili gratuitamente su canali YouTube, fra cui ad esempio TED talks, in cui medici e ingegneri biomedici specializzati nel settore spiegano in maniera eccellente i vantaggi e i limiti da superare di questa strumentazione.

Riporto qui di seguito alcuni discorsi particolarmente interessanti e completi al riguardo.

Libri

Non mancano anche alcuni libri che trattano l'argomento del pancreas artificiale e di come possa essere utile nel controllo del diabete mellito tipo 1.

• John Walsh P, Pumping Insulin: Everything for Success on an Insulin Pump and Cgm, Torrey Pines Press 2016.

• Gary Scheiner, Practical CGM: Improving Patient Outcomes through Continuous Glucose Monitoring, American Diabetes Association 2015.

Il pancreas naturale è stato invece oggetto di diverse narrazioni, come ad esempio:

• Gary Scheiner, Think Like a Pancreas: A Practical Guide to Managing Diabetes with Insulin, 2012.

 
Film

La presenza della tematica del pancreas artificiale associata al trattamento del diabete mellito tipo 1 è presente in alcuni film quali ad esempio:

• Broken, 2012. Il protagonista è un bambino affetto da diabete tipo 1, che scopre lungo tutta la storia, come funzioni il suo pancreas spiegando anche alcuni meccanismi già trattati nei precedenti post.

• The Founder, 2016, un film che parla delle complicanze causate dal diabete in relazione ad una cattiva alimentazione.

• The Ambulance, 1990.

Per una lista completa è possibile visitare la pagina Wikipedia dedicata.

Musica

Contrariamente a tutte le mie aspettative, ho scoperto della presenza di una canzone intitolata "Pancreas". Ovviamente non si fa riferimento alla tecnologia artificiale siccome è nata da troppo poco per essere diventata oggetto di opere artistiche di vario genere, quali canzoni.

Esistono anche delle canzoncine simpatiche fatte per bambini.

Pancreas artificiale fai da te!

Chi sostiene che il pancreas artificiale debba essere necessariamente un modello standard si sbaglia, questo ragazzo ne è la dimostrazione.

Com'è fatto il pancreas artificiale?

Il pancreas artificiale, divenuto ormai abbastanza standard, è formato dalle seguenti componenti:

• Glucometro a misurazione continua (o CGM): deve garantire un controllo uniforme e continuo nel tempo dei livelli di glucosio del sangue e successivamente mandare i dati ad un ricevitore. Questo strumento è collocato direttamente sulla pelle del paziente.
• Ricevitore (o CGM reciver): ha lo scopo di ricevere i dati dal glucometro e mostrare la situazione istantanea mediante un display. Questo dispositivo è inoltre dotato di antenne in grado di trasmettere i dati ad un dispositivo dotato di algoritmo che ne permetta un'analisi dettagliata. E' un dispositivo mobile, non vincolato al corpo del paziente.
• Dispositivo dotato di algoritmo di controllo (o CAD): fisicamente corrisponde ad uno smartphone, un tablet o un PC e ha come principale obiettivo l'analisi dei dati ricevuti dal glucometro per generare un corretto segnale da mandare alla pompa di insulina. Il dispositivo è appartenente al paziente, l'algoritmo invece è proprietario della casa madre.
• Pompa di insulina (o insulin pump): si interfaccia col paziente mediante un ago costantemente infilato sotto la cute. Si pone l'obiettivo di iniettare la quantità di insulina elaborata dall'algoritmo. La pompa, per ricevere il segnale dal dispositivo dotato di algoritmo di controllo, deve avere delle antenne ricevitrici o tecnologie come Bluethoot.

Un video molto semplice mostra le componenti principali di questa tecnologia: