Многие лекарства, особенно те, которые сделаны из белков, не могут быть приняты в устной форме, потому что они расщепляются в желудочно-кишечном тракте прежде, чем они вступили в силу. Одним из примеров является инсулин, который у больных диабетом инъекции в день или даже чаще.
В надежде придумывать альтернативу инъекции, инженеры Массачусетского технологического института, работая совместно с учеными из компании «Ново Нордиск», разработали новую капсулу препарат, который может носить инсулин или другие белковые препараты, и защитить их от агрессивной среде желудочно-кишечного тракта. Когда капсула достигает тонкой кишки, она ломается, чтобы показать рассасывающиеся микроиглы, которые прикрепляются к кишечной стенке и выпуск препарата для поглощения в кровоток.
“Мы очень довольны последними результатами нового перорального применения устройства нашей лаборатории депутаты разработали с нашими коллегами, и мы с нетерпением ждем, надеюсь, увидев это поможет людям с диабетом и другими в будущем”, — говорит Роберт Лангер, профессор института Дэвида Коха в MIT и член Коха Института интегративных исследований рака.
В опытах на свиньях, ученые показали, что эта капсула может загрузить сопоставимое количество инсулина для инъекции, что позволяет быстро поглощения в кровоток после микроигл были освобождены.
Лангер и Джованни Траверсо, доцент кафедры МТИ по машиностроению и гастроэнтеролог в больнице Brigham и женщин, старших авторов исследования, опубликованные сегодня в природе медицины. Ведущие авторы статьи являются последние МИТ кандидат получателя Алекс Абрамсон и бывший постдок в MIT Эстер Caffarel-Сальвадор.
Доставка микроиглы
Лангер и Траверсо уже разработал несколько новых стратегий для пероральной доставки лекарственных средств, которые обычно должны быть введены. Эти усилия включают в себя таблетки, покрытые множеством мелких игл, а также звездчатые структуры, которые разворачиваются и может находиться в желудке от нескольких дней до недель, пока высвобождения лекарств.
“Многое в этой работе обусловлено признанием того, что как пациенты, так и медработники предпочитают оральный путь введения через инъекции одним,” говорит Траверсо.
Ранее в этом году, они разработали голубики размера капсулу с небольшой иглы изготовлены из сжатого инсулина. Достигнув желудка, иглу вводит препарат в слизистую оболочку желудка. В новом исследовании ученые приступили к разработке таблетки, которые могут впрыснуть его содержимое в стенке тонкой кишки.
Большинство лекарств всасываются в тонком кишечнике, Траверсо, в частности из-за его чрезвычайно большой площадью поверхности — 250 квадратных метров, или примерно размером с теннисный корт. Кроме того, Траверсо отметить, что болевые рецепторы отсутствуют в этой части тела, потенциально позволяющей безболезненно микро-инъекций в тонком кишечнике на поставку препаратов, как инсулин.
Чтобы разрешить свои капсулы, чтобы достичь тонкого кишечника и проанализировать эти микро-инъекции, исследователи покрытием с полимером, которые могут выжить в кислой среде желудка, которая имеет рН от 1,5 до 3,5. Когда капсула достигает тонкой кишки, тем выше рН (около 6) провоцирует его, чтобы вскрыть, и три сложить оружие внутри капсулы весной открыть.
Каждый рычаг содержит патчи из 1-миллиметрового микроигл, которые могут носить инсулин или другие препараты. Когда руки разворачиваться открытия, в силу их выпуска позволяет крошечные микроиглы, чтобы просто проникнуть в верхний слой из тонкой ткани. После вставки иглы растворяются и выпускают препарат.
“Мы провели многочисленные тесты на безопасность на животных и человеческих тканей, чтобы убедиться, что в случае проникновения допускается для доставки лекарств, не вызывая всю толщину перфораций или каких-либо других серьезных побочных эффектов”, — говорит Абрамсон.
Для уменьшения риска закупорки в кишечнике, исследователи разработали оружие так, что они распадутся после применения микроиглы патчи.
Новая капсула представляет собой важный шаг на пути к достижению перорального применения белковых препаратов, который было очень трудно сделать, — говорит Дэвид Патнэм, профессор биомедицинской инженерии и химической и биомолекулярной инженерии из Корнельского университета.
“Это убедительный документ”, — говорит Патнэм, который не был вовлечен в исследование. “Поставляя белки-это Святой Грааль доставки лекарств. Люди пытаются сделать это на протяжении десятилетий”.
Демонстрация инсулина
В опытах на свиньях, ученые показали, что 30-миллиметрового капсулы могли эффективной дозы инсулина и добиться немедленной крови-сахароснижающее ответ. Они также показали, что никаких завалов, образовавшихся в кишечнике и руки были безопасно выводится из организма после применения патчей микроиглы.
“Мы разработали оружие такое, чтобы они имели достаточную прочность для того чтобы поставить инсулин микроигл в стенке тонкой кишки, в то же время растворяясь в течение нескольких часов, чтобы предотвратить непроходимость желудочно-кишечного тракта,” Caffarel-Сальвадор говорит.
Хотя исследователи использовали инсулин, чтобы продемонстрировать новую систему, они в это верят также могут использоваться для доставки других белковых препаратов, таких как гормоны, ферменты, или антител, а также РНК препараты.
“Мы можем доставить инсулин, но мы видим приложений для многих других терапевтических средств и, возможно, вакцины,” говорит Траверсо. “Мы очень тесно сотрудничаем с нашими коллегами, чтобы определить следующие шаги и приложений, где мы можем оказать наибольшее влияние”.
Исследование финансировалось компанией Ново Нордиск и Национальными институтами здоровья. Другие авторы бумаги включают Вэнс Суарес, Даниэль Minahan, Райан Юй Тянь, Xiaoya Лу, Дэвид Деллал, Юань Гао скрипачка Ким, Джейкоб Уэйнер, Джой Коллинз, «Сиддхартха» Таманг, Элисон Хейворд, Тадаюки Yoshitake, Сян-Цзе Ли, Джеймс Фуджимото, Йоханнес Фельс, Мортен Revsgaard Фредериксен, Ульрик Rahbek, и Никлас Roxhed.
