胶囊可口服给药

许多药物，尤其是那些由蛋白质组成的药物，不能口服，因为它们在生效前在胃肠道中被分解了。胰岛素就是一个例子，糖尿病患者必须每天或更频繁地注射胰岛素。

麻省理工学院的工程师们与诺和诺德公司的科学家们合作，设计了一种新的药物胶囊，这种胶囊可以携带胰岛素或其他蛋白质药物，并保护它们免受胃肠道恶劣环境的影响。当胶囊到达小肠时，它会分解，显示出附着在肠壁上的可溶解微针，并释放药物进入血液。“我们对实验室成员和我们的合作者开发的新型口服给药装置的最新结果感到非常高兴，我们希望它能在未来帮助糖尿病患者和其他患者。”麻省理工学院戴维·h·科赫研究所教授、科赫综合癌症研究所成员罗伯特·兰格说。在猪身上的试验中，研究人员表明，这种胶囊可以装载与注射相当数量的胰岛素，使微针释放后能够快速吸收到血液中。

微针交付

Langer和Traverso之前已经开发了几种口服药物的新策略，这些药物通常需要注射。这些努力包括一种包有许多小针的药丸，以及星形结构，这些结构可以展开，并在释放药物的过程中留在胃里几天到几周。麻省理工学院机械工程系助理教授、布里格姆妇女医院胃肠病学家乔瓦尼·特拉弗索说:“许多这项工作的动机是认识到患者和医疗保健提供者都更喜欢口服方式，而不是注射方式。”

今年早些时候，他们开发了一种蓝莓大小的胶囊，里面含有一个由压缩胰岛素制成的小针头。针头到达胃部后，将药物注射到胃粘膜。在这项新研究中，研究人员着手开发一种胶囊，可以将其内容物注入小肠壁。

特拉弗索说，大多数药物是通过小肠吸收的，部分原因是小肠的表面积非常大——250平方米，大约相当于一个网球场的大小。此外，Traverso注意到，身体的这一部分缺乏疼痛感受器，这可能使在小肠中进行无痛显微注射以输送胰岛素等药物。

为了让胶囊到达小肠并进行微注射，研究人员在胶囊上包裹了一种聚合物，这种聚合物可以在胃的酸性环境中存活，而胃的pH值为1.5到3.5。当胶囊到达小肠时，较高的pH值(大约6)触发它打开，胶囊内的三条折叠臂打开。

每个臂上都有1毫米长的微针头，可以携带胰岛素或其他药物。当手臂张开时，释放的力量让微小的微针只穿透小肠组织的最上层。插入后，针头溶解并释放药物。“我们在动物和人体组织上进行了大量的安全测试，以确保穿透事件允许药物传递，而不会造成全层穿孔或任何其他严重的不良事件，”麻省理工学院最近的博士受体亚历克斯·艾布拉姆森说。

为了减少肠道堵塞的风险，研究人员设计了这些手臂，以便在使用微针贴片后它们会破裂。康奈尔大学(Cornell University)生物医学工程和化学及生物分子工程教授戴维·帕特南(David Putnam)说，这种新的胶囊代表着朝着实现蛋白质药物口服传递迈出了重要的一步，而口服传递一直是非常困难的。“这是一篇引人注目的论文，”没有参与这项研究的普特南说。“输送蛋白质是药物输送的圣杯。人们已经尝试了几十年。”

在猪身上进行的试验中，研究人员表明，这种30毫米长的胶囊可以有效地输送胰岛素，并立即产生降糖反应。他们还表明，应用微针贴片后，在肠道中没有形成堵塞，手臂被安全地排出。麻省理工学院前博士后埃斯特·卡夫瑞尔-萨尔瓦多说:“我们设计的手臂能够保持足够的强度，将胰岛素微针头输送到小肠壁，同时在几个小时内仍能溶解，以防止胃肠道梗阻。”

虽然研究人员使用胰岛素来证明这个新系统，但他们相信它也可以用于传递其他蛋白质药物，如激素、酶或抗体，以及基于rna的药物。特拉弗索说:“我们可以提供胰岛素，但我们看到了许多其他治疗方法的应用，可能还有疫苗。”“我们正在与我们的合作者密切合作，以确定下一步的步骤和应用，我们可以产生最大的影响。”