Το τεχνητό πάγκρεας, δηλαδή η κατασκευή ενός αυτόματου συστήματος το οποίο θα ρυθμίζει το σάκχαρο αίματος αυτόματα χωρίς την παρέμβαση του ατόμου με ΣΔΤ1, αποτελεί όνειρο πολλών γενεών.

΄Ενα τέτοιο ιδανικό κλειστό κύκλωμα περιλαμβάνει:

Α. Ένα σύστημα συνεχούς καταγραφής σακχάρου, το οποίο θα μετρά συνεχώς το σάκχαρο και θα στέλνει ασύρματα τα αποτελέσματα των μετρήσεών του μέσω ενός έξυπνου τηλεφώνου σε:

Β. Έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, ο οποίος θα διαθέτει ειδικό αλγόριθμο υπολογισμού της δόσης της ινσουλίνης λαμβάνοντας υπόψη διάφορες παραμέτρους. Ο αλγόριθμος είναι ένα σύνθετο μαθηματικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποιεί διάφορες πληροφορίες για τον υπολογισμό της δόσης της ινσουλίνης. Ο αλγόριθμος μπορεί να είναι πάνω στην αντλία ή μπορεί να είναι σε server σε απομακρυσμένο σημείο, έχει τη δυνατότητα όμως να επικοινωνεί με την αντλία μέσω κινητού τηλεφώνου. Η πληροφορία της δόσης θα επιστρέψει μέσω του συστήματος αυτού στην:

Γ. Αντλία ινσουλίνης, η οποία θα χορηγήσει την υπολογισμένη δόση ινσουλίνης στο άτομο με διαβήτη χωρίς τη μεσολάβηση του ίδιου του ατόμου.

Πολλές ερευνητικές ομάδες προσπαθούν να κόψουν πρώτες το νήμα και να παρουσιάσουν στην αγορά το πρώτο, πλήρως αυτοματοποιημένο τεχνητό πάγκρεας. Η ιατρική βιβλιογραφία έχει τα τελευταία χρόνια εμπλουτιστεί με πολυάριθμα σχετικά επιστημονικά άρθρα. Η πρόοδος της επιστήμης επέτρεψε να παρακαμφθούν οι μελέτες σε πειραματόζωα και να προχωρήσουν κατ’ευθείαν σε μελέτες στον άνθρωπο. Αρχικά, οι μελέτες έγιναν με τη στενή επίβλεψη των ατόμων που χρησιμοποιούσαν τα συστήματα από ερευνητές, μέσω ηλεκτρονικών υπολογιστών από κάποια απόσταση, σε ελεγχόμενο περιβάλλον (π.χ. νοσοκομείο ή σε περιβάλλον κατασκήνωσης). Στην αρχή, τα άτομα είχαν περιορισμένη δραστηριότητα, στη συνέχεια όμως είχαν περισσότερο ελεύθερο πρόγραμμα.

Ακολούθησαν μελέτες χωρίς επίβλεψη στο σπίτι και με ελεύθερη δραστηριότητα. Οι μελέτες αυτές αφορούσαν στην εφαρμογή του κλειστού κυκλώματος τμηματικά, κατά τη διάρκεια μόνον της νύκτας, αλλά στη συνέχεια επεκτάθηκαν κατά τη διάρκεια όλου του 24ωρου. Η ερευνητική εφαρμογή του κλειστού κυκλώματος περιλαμβάνει μεγάλο εύρος ασθενών, όπως παιδιά, ενήλικες και εγκύους. Το μέγιστο χρονικό διάστημα εφαρμογής του μέχρι σήμερα είναι 3-6 μήνες σε περιβάλλον σπιτιού.

Τα αποτελέσματα ήταν ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, καθώς φάνηκε ότι τα συστήματα αυτά επιτυγχάνουν πολύ καλή ρύθμιση κατά τη διάρκεια χρονικών περιόδων που τα σάκχαρα δεν μεταβάλλονται γρήγορα, όπως κατά τη διάρκεια της νύκτας. Αντίθετα, η ρύθμιση ήταν δυσκολότερη μετά το φαγητό ή μετά από άσκηση. Για το λόγο αυτό, προγραμματίζεται η βελτίωση και η μελλοντική χρήση τους σε 3 στάδια.

1. Στο πρώτο στάδιο το κλειστό σύστημα θα χορηγεί ινσουλίνη μεταβάλλοντας αυτόματα το βασικό ρυθμό κατά τη διάρκεια της νύχτας αλλά και της ημέρας, όταν δεν θα υπάρχει γεύμα. Ωστόσο, το άτομο θα πληροφορεί το σύστημα ότι πρόκειται να καταναλώσει γεύμα και θα αποφασίζει το ίδιο για την ποσότητα της ινσουλίνης την οποία θα χορηγήσει. Για το λόγο αυτό ονομάζεται υβριδικό κλειστό κύκλωμα. Μελέτες έδειξαν ότι με αυτό επιτυγχάνεται πολύ καλύτερη ρύθμιση από ό,τι με αντλία συνδεδεμένη με συνεχή καταγραφή. Τέτοιο σύστημα είναι νέα αντλία 670G της Medtronic, η οποία έχει ήδη πάρει έγκριση από το FDA για άτομα με ΣΔΤ1 ≥14 ετών και κυκλοφορεί στην αμερικανική αγορά από το Μάρτιο του 2017. H κυκλοφορία της βασίσθηκε σε μια πιλοτική μελέτη σε 30 εφήβους ηλικίας 14-21 ετών και σε 94 ενήλικες ηλικίας 22-75 ετών με ΣΔΤ1, οι οποίοι παρέμειναν σε κλειστό κύκλωμα χωρίς επίβλεψη για 3 μήνες. Η ακρίβεια του συστήματος ήταν πολύ ικανοποιητική, με το 70,4% των ατόμων να έχουν σάκχαρα μεταξύ 70-180 mg% κατά τη διάρκεια της ημέρας και το 75% κατά τη διάρκεια της νύκτας. Το συμπέρασμα της μελέτης ήταν ότι το υβριδικό κλειστό κύκλωμα βοηθά τα άτομα με διαβήτη να μειώσουν την υπεργλυκαιμία και την υπογλυκαιμία, καθώς και τη διακύμανση του σακχάρου. Επίσης, τους βοηθά να πετύχουν τους στόχους που ορίζει η αμερικανική διαβητολογική εταιρεία χωρίς σοβαρή υπογλυκαιμία.
2. Μερικώς υβριδικό σύστημα. Σύστημα το οποίο θα λειτουργεί αυτόματα όλο το 24ωρο, αλλά θα χρησιμοποιεί πληροφορίες από το χρήστη για να προσαρμόζεται ευκολότερα στις γρήγορα μεταβαλλόμενες ανάγκες του σε ινσουλίνη. Ο χρήστης θα ειδοποιεί το σύστημα όταν πρόκειται να ασκηθεί, για το είδος, τη διάρκεια και την ένταση της άσκησης (εφόσον το τελευταίο είναι εφικτό), καθώς και για την ποσότητα των υδατανθράκων και το είδος της τροφής, αλλά το σύστημα θα αποφασίζει για τη δόση της ινσουλίνης που θα χορηγείται στα γεύματα. Η έρευνα σε αυτό το επίπεδο είναι σήμερα ιδιαίτερα έντονη. Υπάρχουν πολλές ερευνητικές ομάδες οι οποίες προσπαθούν να κλείσουν το σύστημα με αρκετή επιτυχία.
3. Ολοκληρωμένο κλειστό σύστημα. Το σύστημα αυτό θα λειτουργεί τελείως αυτόματα χωρίς την παρέμβαση του ατόμου με σακχαρώδη διαβήτη και χωρίς πληροφορίες σχετικά με τη διατροφή ή την άσκηση.

Το κλειστό κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιεί μόνον ινσουλίνη (μονο-ορμονικό κλειστό κύκλωμα) ή μπορεί να είναι δυορμονικό, δηλαδή να χρησιμοποιεί ινσουλίνη και γλυκαγόνη ταυτόχρονα σε μικρές δόσεις (βιονικό πάγκρεας). Ένα από τα προβλήματα στο βιονικό πάγκρεας είναι ότι η γλυκαγόνη μετά την ανασύστασή της δεν είναι σταθερή σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για πολλές ώρες. Για το λόγο αυτό, χρειάζεται ανανέωση του διαλύματός της ανά 24ωρο. Γίνονται προσπάθειες να κυκλοφορήσουν σταθερότερα διαλύματα γλυκαγόνης.

Πιστεύεται, ότι η απόδοση του κλειστού κυκλώματος θα βελτιωθεί με τη χρησιμοποίηση νέων αναλόγων ινσουλίνης, τα οποία είναι ταχύτερα. Ήδη έχει κυκλοφορήσει στην Ευρώπη η ινσουλίνη FIAsp, η οποία είναι ταχύτερη από την υπάρχουσα aspart (Novo Rapid). H χρήση αυτής της ινσουλίνης στην αντλία έχει δείξει πολύ καλά αποτελέσματα. Αναμένονται αποτελέσματα από τη χρήση της στο κλειστό κύκλωμα. Άλλες νέες ινσουλίνες υπερταχείας δράσης είναι υπό έρευνα.

Έχουν δοκιμασθεί επίσης φάρμακα (όπως πραμλιντίδη μόνη ή σε συνδυασμό με λιραγλουτίδη), τα οποία χρησιμοποιούνται στο σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 για τη βελτίωση της μεταγευματικής υπεργλυκαιμίας, η οποία αποτελεί μία πρόκληση στο κλειστό κύκλωμα.

Αναμένεται βελτίωση, επίσης, των αισθητήρων ή συνδυασμός διαφόρων μεθόδων καταγραφής γλυκόζης. Ένα επιπρόσθετο πρόβλημα είναι ότι θα πρέπει να διασφαλισθεί η ασφάλεια μετάδοσης δεδομένων μέσω του κινητού, καθώς και εναλλακτικές λύσεις όταν για κάποιο λόγο το σύστημα δε λειτουργεί ικανοποιητικά και υπάρχει αποτυχία σύνδεσης.

Συμπερασματικά, το τεχνητό πάγκρεας είναι πολύ κοντά στην πραγματοποίησή του και οι μελέτες μέχρι σήμερα είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρες.