Многие лекарства, особенно состоящие из белков, нельзя принимать внутрь, потому что они разрушаются в желудочно-кишечном тракте, прежде чем могут оказать свое действие. Одним из таких препаратов является инсулин, который пациентам с диабетом приходится вводить ежедневно и даже чаще.
Чтобы создать альтернативу инъекциям, инженеры Массачусетского технологического института разработали капсулу с лекарственным средством, которая может доставить инсулин или прочие белковые препараты, защитив от агрессивной среды желудка и других отделов желудочно-кишечного тракта. Когда капсула достигает тонкой кишки, она разрушается, обнажая растворимые микроиглы, которые прикрепляются к стенке кишечника и высвобождают лекарственное средство для всасывания в кровоток.
В тестах на свиньях исследователи показали, что эта капсула может нести сравнимое с инъекцией инсулина количество лекарства и обеспечивает быстрое всасывание в кровоток сразу после высвобождения микроигл.
Доставка микроигл
Данная группа исследователей ранее разработала несколько новых стратегий пероральной доставки лекарств, которые обычно должны вводиться инъекционно. Наиболее известны капсула, покрытая множеством малых игл, а также звездообразные структуры, которые раскрываются и, высвобождая лекарство, могут сохраняться в желудке от нескольких дней до нескольких недель.
Ранее в этом году они разработали капсулу, содержащую небольшую иглу и сжатый инсулин: достигнув желудка, игла вводит лекарство в слизистую оболочку. В новом исследовании ученые решили разработать капсулу, которая могла бы вводить ее содержимое в стенку тонкой кишки, ведь большая часть лекарств всасывается именно в ней. В этой части тела отсутствуют болевые рецепторы, значит, микроинъекции в слизистую для доставки лекарств будут безболезненными.
Чтобы капсула смогла достичь тонкой кишки и выполнить микроинъекции, исследователи покрыли ее полимером, который не разрушается в кислой среде желудка при рН от 1,5 до 3,5. Когда капсула достигает тонкой кишки, более высокий уровень pH (около 6) вызывает ее разрыв, и три сложенных внутри капсулы рычага разгибаются.
Каждый рычаг содержит растворимые микроиглы длиной 1 миллиметр, которые могут вводить инсулин или другие лекарства. Когда рычаги разгибаются, сила их высвобождения позволяет крошечным микроиглам проникать сквозь самый верхний слой тонкой кишки. После введения иглы растворяются и высвобождают препарат.
Капсула рядом с 10-центовой монетой диаметром около 18 мм (слева внизу). Рентгеновский снимок микрокапсулы в кишечнике до и после разгибания рычагов (слева вверху). Рычаги расправлены, видны микроиглы (справа). Источник: MIT.
Исследователи провели несколько тестов безопасности на тканях животных и человека, чтобы убедиться, что при проникновении иглы для доставки лекарств, не происходит сквозная перфорация всех слоев кишечника или какие-либо другие серьезные нежелательные явления. Исследователи спроектировали рычаги внутри капсулы таким образом, чтобы они распадались на мелкие части после высвобождения микроигл.
Демонстрация работы капсулы с инсулином
В экспериментах на свиньях исследователи показали, что капсулы длиной 30 миллиметров могут эффективно доставлять необходимые дозы инсулина, это доказывало немедленное снижение уровня глюкозы в крови. Они также показали, что рычаги безопасно выводятся из организма после высвобождения микроигл, не вызывая закупорки в просвете кишечника.
Исследователи использовали инсулин для демонстрации новой системы, но они полагают, что ее также можно использовать для доставки других белковых лекарств, таких как гормоны, ферменты или антитела, а также лекарств на основе РНК.
Статья A. Abramson et al. A luminal unfolding microneedle injector for oral delivery of macromolecules опубликована в журнале Nature Medicine.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам MIT News: New capsule can orally deliver drugs that usually have to be injected.
