Медиатека

Многим людям приходится принимать лекарства в течение длительного времени или даже на протяжении всей жизни. Большинство лекарств можно купить в аптеке и спокойно пить дома, некоторые крупные белковые препараты, такие как инсулин, не могут пройти через слизистый барьер пищеварительного тракта. Это означает, что инсулин и другие препараты, состоящие из белков или нуклеиновых кислот, необходимо вводить инъекционно и зачастую в амбулаторных условиях. Если бы такие препараты можно было принимать перорально, люди бы могли избежать ежедневных инъекций или пребывания в медицинских учреждениях.

В исследовании, опубликованном 28 сентября 2022 года в журнале Science Robotics, учёные продемонстрировали новый подход к доставке в организм инсулина и ванкомицина, который в перспективе позволит обойти это ограничение. ¹ Шрия Шринивасан и ее команда в течение нескольких лет разрабатывала стратегии пероральной доставки таких белковых препаратов. Это достаточно трудная задача, поскольку лекарства, которые попадают в организм через рот, проходят сложный путь: они сталкиваются с желудочным соком, пищеварительными ферментами и непроходимой слизью кишечника, которая может улавливать частицы лекарства, предотвращая их попадание в кровоток.

Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи Массачусетского технологического института разработали защитную капсулу RoboCap с механизмом, который помогает ей проходить через слизь, подобно землеройной машине, чтобы нанести лекарство прямо на эпителий. Когда пациент проглатывает эту капсулу, ее покрытие растворяется в пищеварительном тракте, обнажая внутренний корпус, который вращается и проходит сквозь слизистый барьер тонкой кишки. Расчищая слизь, можно максимизировать абсорбцию лекарства. Значит, такая капсула однажды сможет заменить инъекции.

RoboCap размером примерно с обычную лекарственную капсулу, содержит активное вещество в небольшом концевом отсеке и механизм в основной части корпуса. Капсула покрыта желатином, состав которого можно изменять так, чтобы он растворялся при нужном уровне pH. Когда желатиновое покрытие растворяется, изменение рН также запускает двигатель. Вращательное движение помогает капсуле проникнуть глубоко в слизь и открыть отсек с лекарством, которое постепенно высвобождается в пищеварительном тракте. Она также покрыта вмятинами и шипами, которые аккуратно расчищают слизь, подобно миниатюрной зубной щетке. Благодаря удалению слизистого барьера и рассеиванию препарата, максимально увеличивается его усвоение.

Рис.1 Схема и сборка двигателя и электрических компонентов RoboCap. ¹

В исследовании Шринивасан капсула использовалась для доставки либо инсулина, либо ванкомицина – большого пептидного антибиотика – в кишечник свиней. Исследователи обнаружили, что RoboCap позволяет доставлять в 20-40 раз больше лекарств, чем обычные капсулы. После высвобождения лекарства в течение примерно 35 минут капсула проходила через пищеварительный тракт самостоятельно и в конце концов выходила из организма. Исследователи не обнаружили признаков воспаления или раздражения в пищеварительном тракте, а также заметили, что слой слизи восстанавливается в течение нескольких часов после прохождения капсулы.

Поскольку новый подход команды Массачусетского технологического института основан исключительно на механическом разрушении слизистого барьера, его потенциально можно применить к более широкому набору лекарств. Исследователи планируют изучить возможность доставки других белковых препаратов с помощью роботизированной капсулы.

Литература:

1. Srinivasan S.S. et al. RoboCap: Robotic mucus-clearing capsule for enhanced drug delivery in the gastrointestinal tract. Science Robotics, 2022.