Modelo fisiológico integrado de microneedles de circuito cerrado para el control glucémico predictivo

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Biomédica
• Modelado Fisiológico
• Tecnología Portátil

Sus antecedentes:

• El monitoreo continuo de glucosa (CGM) y la terapia a demanda son cruciales para el manejo de enfermedades crónicas como la diabetes.
• Los métodos actuales para optimizar el diseño de dispositivos en sistemas de diabetes de circuito cerrado son ineficientes y empíricos.
• La predicción del impacto del diseño del dispositivo en el rendimiento del sistema, especialmente para la integración de microneedles (MN), sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Introducir un marco basado en la física que integre diseños de microneedles (MN) para la detección y la terapia con un modelo fisiológico de control glucémico.
• Establecer relaciones compactas entre las características de material, químicas y geométricas de MN y las métricas clave de rendimiento.
• Crear un modelo predictivo para la regulación glucémica vinculando el diseño del dispositivo al comportamiento del sistema.

Principales métodos:

• Se desarrolló un marco basado en la física que incorpora diseños de microneedles (MN) para la detección y la terapia.
• Se formularon teorías para tres tipos de MN de detección (huecas, porosas/hinchables, nanoestructuradas) y un parche terapéutico.
• Se integraron las teorías de MN con un modelo fisiológico para predecir la regulación glucémica.

Principales resultados:

• El marco establece relaciones entre las características de diseño de MN y las métricas de rendimiento como el tiempo de respuesta y la tasa de administración de insulina.
• Las simulaciones examinaron el impacto de la progresión de la enfermedad, el diseño de MN y la sensibilidad de MN en los niveles de glucosa y el tiempo en el rango.
• Se demostró la capacidad del marco para predecir los niveles de glucosa en plasma y las métricas de tiempo en el rango.

Conclusiones:

• El marco basado en la física proporciona una base para un gemelo digital en el manejo de la diabetes.
• Este enfoque agiliza el diseño de parches de microneedles (MN) para la tecnología CGM de próxima generación.
• Minimiza los eventos glucémicos y reduce las pruebas y errores en el desarrollo de dispositivos de manejo de la diabetes.