Чтобы помочь преодолеть это препятствие, исследователи из Массачусетского технологического института и Массачусетской больницы общего профиля (MGH) разработали новую капсулу с лекарством, покрытую крошечными иглами, которые могут вводить лекарства непосредственно в слизистую оболочку желудка после проглатывания капсулы. В исследованиях на животных команда обнаружила, что капсула доставляет инсулин более эффективно, чем инъекция под кожу, и не было никаких вредных побочных эффектов, поскольку капсула проходила через пищеварительную систему.
«Это может быть способ, которым пациент может обойти необходимость в инфузии или подкожном введении лекарства», – говорит Джованни Траверсо, научный сотрудник Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института при Массачусетском технологическом институте, гастроэнтеролог MGH и один из ведущие авторы статьи, опубликованной в Journal of Pharmaceutical Sciences.
Хотя исследователи протестировали свою капсулу с инсулином, они ожидают, что она будет наиболее полезной для доставки биофармацевтических препаратов, таких как антитела, которые используются для лечения рака и аутоиммунных заболеваний, таких как артрит и болезнь Крона. Этот класс лекарств, известный как «биопрепараты», также включает вакцины, рекомбинантную ДНК и РНК.
"Большой размер этих биологических препаратов делает их невсасывающимися.
И еще до того, как они будут поглощены, они разлагаются в желудочно-кишечном тракте кислотами и ферментами, которые просто поглощают молекулы и делают их неактивными », – говорит Карл Шоллхаммер, аспирант кафедры химической инженерии и ведущий автор статьи.
Безопасная и эффективная доставка
Ученые пытались разработать микрочастицы и наночастицы, которые могут доставлять биопрепараты, но такие частицы дороги в производстве и требуют разработки новой версии для каждого лекарства.
Шоллхаммер, Траверсо и их коллеги задались целью разработать капсулу, которая служила бы платформой для доставки широкого спектра терапевтических средств, предотвращала деградацию лекарств и вводила полезную нагрузку непосредственно в слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.
Прототип акриловой капсулы длиной 2 сантиметра и диаметром 1 см включает резервуар для лекарства и покрыт полыми иглами из нержавеющей стали длиной около 5 миллиметров.
Предыдущие исследования случайного проглатывания острых предметов пациентами-людьми показали, что проглатывание капсулы, покрытой короткими иглами, может быть безопасным.
Поскольку в желудочно-кишечном тракте нет болевых рецепторов, пациенты не будут чувствовать боли от инъекции лекарства.
Чтобы проверить, может ли этот тип капсулы обеспечивать безопасную и эффективную доставку лекарств, исследователи протестировали ее на свиньях с инсулином в качестве лекарственного препарата. Капсулам потребовалось больше недели, чтобы пройти через весь пищеварительный тракт, и исследователи не обнаружили следов повреждения тканей, что подтверждает потенциальную безопасность этого нового подхода.
Они также обнаружили, что микроиглы успешно вводили инсулин в слизистую оболочку желудка, тонкой и толстой кишки, вызывая падение уровня глюкозы в крови животных. Это снижение уровня глюкозы в крови было быстрее и больше, чем падение, наблюдаемое при подкожной инъекции того же количества инсулина.
«Кинетика намного лучше и проявляется намного быстрее, чем при традиционном подкожном введении», – говорит Траверсо. "Для молекул, которые особенно трудно абсорбировать, это был бы способ введения их с гораздо большей эффективностью."
«Это очень интересный подход», – говорит Самир Митраготри, профессор химической инженерии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который не принимал участия в исследовании. "Оральная доставка лекарств – серьезная проблема, особенно для белковых препаратов. На различных фронтах существует огромная мотивация для поиска других способов доставки лекарств без использования стандартной иглы и шприца."
Дальнейшая оптимизация
Исследователи говорят, что этот подход также может быть использован для введения вакцин, которые обычно нужно вводить.
Теперь команда планирует модифицировать капсулу так, чтобы перистальтика или сокращение пищеварительного тракта медленно выдавливали лекарство из капсулы, когда оно движется по тракту. Они также работают над капсулами с иглами, сделанными из разлагаемых полимеров и сахара, которые отламываются и застревают в слизистой оболочке кишечника, где они медленно распадаются и высвобождают лекарство.
Это еще больше сведет к минимуму любые проблемы с безопасностью.