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Hormones Regulating Blood Glucose01:16

Hormones Regulating Blood Glucose

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Insulin is released by beta cells of the pancreas when blood glucose levels are high. It facilitates glucose absorption and utilization in insulin-dependent cells with insulin receptors on their plasma membranes. Insulin promotes glucose uptake by increasing the number of glucose transport proteins in the cell membrane, allowing glucose to enter the cell. As a result, glucose utilization and ATP production are enhanced.
In addition to accelerating glucose uptake and utilization, insulin has...
7.5K
Insulin Formulations: Types and Delivery01:27

Insulin Formulations: Types and Delivery

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Insulin preparations are categorized by their duration of action into short-acting and long-acting types. Two strategies are used to modify insulin's absorption and pharmacokinetic profile: slowing the absorption post-subcutaneous injection, or altering human insulin's amino acid sequence or protein structure. These changes retain the insulin's ability to bind to the insulin receptor, but alter its behavior in solution or after injection.
Short-acting insulins are divided into...
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Diabetes Mellitus: Introduction01:26

Diabetes Mellitus: Introduction

24
Diabetes mellitus consists of chronic metabolic disorders characterized by persistent hyperglycemia. This elevated blood glucose results from defects in insulin secretion, impaired insulin action, or both. Insulin, produced by pancreatic β-cells, is essential for maintaining glucose homeostasis by facilitating cellular glucose uptake for energy or storage. Disruptions in insulin production or function lead to glucose accumulation in the bloodstream, causing the clinical features and...
24
Type I Diabetes I: Introduction01:12

Type I Diabetes I: Introduction

45
Type 1 diabetes mellitus is a chronic metabolic disorder characterized by an absolute deficiency of insulin resulting from the autoimmune destruction of pancreatic β-cells. Although it can occur at any age, it is most commonly diagnosed in childhood, adolescence, or early adulthood. The loss of insulin production impairs cellular glucose uptake, resulting in persistent hyperglycemia and necessitating lifelong insulin therapy.Autoimmune Destruction of β-CellsThe hallmark of type 1...
45
Type I Diabetes II: Pathophysiology01:26

Type I Diabetes II: Pathophysiology

75
Type 1 diabetes mellitus arises from an immune-mediated destruction of pancreatic β-cells, resulting in an absolute deficiency of insulin. This process develops in genetically susceptible individuals when autoimmunity, environmental exposures, and immunologic dysregulation converge to trigger a targeted attack on the insulin-producing cells of the pancreas. The β-cells are located within the islets of Langerhans and are essential for regulating blood glucose by facilitating cellular...
75
Type II Diabetes I: Introduction01:26

Type II Diabetes I: Introduction

17
Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a chronic metabolic disorder characterized by insulin resistance, in which target tissues such as the liver, muscle, and adipose tissue respond poorly to insulin. It is also associated with inadequate compensatory insulin secretion, where pancreatic β-cells fail to produce sufficient insulin. Together, these abnormalities lead to persistent hyperglycemia.EtiologyT2DM develops through a complex interaction of genetic predisposition and environmental or...
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  • 1Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47906.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
|December 22, 2025
PubMed
Resumen

Un nuevo marco basado en la física predice cómo los diseños de microneedles (MN) impactan los sistemas de manejo de la diabetes. Este enfoque optimiza el monitoreo continuo de glucosa (CGM) y la administración de terapia, reduciendo las pruebas y errores para un mejor control glucémico.

Palabras clave:
sistema de circuito cerradodiabetesmicroneedlesmodelado basado en la físicadispositivos portátiles

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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.