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Insulin Granule-Loaded MicroPlates for Modulating Blood Glucose Levels in Type-1 Diabetes
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-11-09 , DOI: 10.1021/acsami.1c16768 Rosita Primavera 1, 2 , Elena Bellotti 1 , Daniele Di Mascolo 1 , Martina Di Francesco 1 , Jing Wang 2 , Bhavesh D Kevadiya 2 , Angelo De Pascale 3 , Avnesh S Thakor 2 , Paolo Decuzzi 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-11-09 , DOI: 10.1021/acsami.1c16768 Rosita Primavera 1, 2 , Elena Bellotti 1 , Daniele Di Mascolo 1 , Martina Di Francesco 1 , Jing Wang 2 , Bhavesh D Kevadiya 2 , Angelo De Pascale 3 , Avnesh S Thakor 2 , Paolo Decuzzi 1
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Type-1 diabetes (T1DM) is a chronic metabolic disorder resulting from the autoimmune destruction of β cells. The current standard of care requires multiple, daily injections of insulin and accurate monitoring of blood glucose levels (BGLs); in some cases, this results in diminished patient compliance and increased risk of hypoglycemia. Herein, we engineered hierarchically structured particles comprising a poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) prismatic matrix, with a 20 × 20 μm base, encapsulating 200 nm insulin granules. Five configurations of these insulin-microPlates (INS-μPLs) were realized with different heights (5, 10, and 20 μm) and PLGA contents (10, 40, and, 60 mg). After detailed physicochemical and biopharmacological characterizations, the tissue-compliant 10H INS-μPL, realized with 10 mg of PLGA, presented the most effective release profile with ∼50% of the loaded insulin delivered at 4 weeks. In diabetic mice, a single 10H INS-μPL intraperitoneal deposition reduced BGLs to that of healthy mice within 1 h post-implantation (167.4 ± 49.0 vs 140.0 ± 9.2 mg/dL, respectively) and supported normoglycemic conditions for about 2 weeks. Furthermore, following the glucose challenge, diabetic mice implanted with 10H INS-μPL successfully regained glycemic control with a significant reduction in AUC0–120min (799.9 ± 134.83 vs 2234.60 ± 82.72 mg/dL) and increased insulin levels at 7 days post-implantation (1.14 ± 0.11 vs 0.38 ± 0.02 ng/mL), as compared to untreated diabetic mice. Collectively, these results demonstrate that INS-μPLs are a promising platform for the treatment of T1DM to be further optimized with the integration of smart glucose sensors.
中文翻译：
用于调节 1 型糖尿病患者血糖水平的载有胰岛素颗粒的微孔板
1 型糖尿病 (T1DM) 是一种由 β 细胞自身免疫性破坏引起的慢性代谢疾病。目前的护理标准要求每天多次注射胰岛素并准确监测血糖水平 (BGL)；在某些情况下，这会导致患者依从性降低和低血糖风险增加。在此，我们设计了包含聚乳酸共聚物的分层结构颗粒。-乙醇酸 (PLGA) 棱柱形基质，具有 20 × 20 μm 基体，封装 200 nm 胰岛素颗粒。这些胰岛素微孔板 (INS-μPL) 的五种配置实现了不同的高度（5、10 和 20 μm）和 PLGA 含量（10、40 和 60 mg）。在详细的物理化学和生物药理学表征之后，组织相容的 10H INS-μPL 由 10 mg PLGA 实现，呈现出最有效的释放曲线，在 4 周内释放了约 50% 的负载胰岛素。在糖尿病小鼠中，单次 10H INS-μPL 腹膜内沉积可在植入后 1 小时内将 BGL 降低至健康小鼠的水平（分别为 167.4 ± 49.0 对 140.0 ± 9.2 mg/dL），并支持正常血糖条件约 2 周。此外，在葡萄糖挑战之后，与未经治疗的糖尿病小鼠相比，0-120 分钟（799.9 ± 134.83 vs 2234.60 ± 82.72 mg/dL）和植入后 7 天的胰岛素水平增加（1.14 ± 0.11 vs 0.38 ± 0.02 ng/mL）。总的来说，这些结果表明，INS-μPLs 是治疗 T1DM 的一个有前途的平台，可以通过集成智能葡萄糖传感器进一步优化。
更新日期：2021-11-17
中文翻译：
用于调节 1 型糖尿病患者血糖水平的载有胰岛素颗粒的微孔板
1 型糖尿病 (T1DM) 是一种由 β 细胞自身免疫性破坏引起的慢性代谢疾病。目前的护理标准要求每天多次注射胰岛素并准确监测血糖水平 (BGL)；在某些情况下，这会导致患者依从性降低和低血糖风险增加。在此，我们设计了包含聚乳酸共聚物的分层结构颗粒。-乙醇酸 (PLGA) 棱柱形基质，具有 20 × 20 μm 基体，封装 200 nm 胰岛素颗粒。这些胰岛素微孔板 (INS-μPL) 的五种配置实现了不同的高度（5、10 和 20 μm）和 PLGA 含量（10、40 和 60 mg）。在详细的物理化学和生物药理学表征之后，组织相容的 10H INS-μPL 由 10 mg PLGA 实现，呈现出最有效的释放曲线，在 4 周内释放了约 50% 的负载胰岛素。在糖尿病小鼠中，单次 10H INS-μPL 腹膜内沉积可在植入后 1 小时内将 BGL 降低至健康小鼠的水平（分别为 167.4 ± 49.0 对 140.0 ± 9.2 mg/dL），并支持正常血糖条件约 2 周。此外，在葡萄糖挑战之后，与未经治疗的糖尿病小鼠相比，0-120 分钟（799.9 ± 134.83 vs 2234.60 ± 82.72 mg/dL）和植入后 7 天的胰岛素水平增加（1.14 ± 0.11 vs 0.38 ± 0.02 ng/mL）。总的来说，这些结果表明，INS-μPLs 是治疗 T1DM 的一个有前途的平台，可以通过集成智能葡萄糖传感器进一步优化。
京公网安备 11010802027423号