Робокапсулу для пероральной доставки инсулина проверили на свиньях

Исследователи из Массачусетского технологического института и коллабораторы разработали роботизированное устройство размером с таблетку для пероральной доставки препаратов, которые традиционно вводятся через инъекции, — RoboCap. В тонком кишечнике устройство начинает вращаться и вибрировать, капсула ввинчивается в мукус, что способствует растворению и абсорбции препарата. Эффективность и безопасность RoboCap показали на свиньях, которым вводили инсулин и ванкомицин.

У пероральной доставки лекарств много преимуществ, но доставка, например, нуклеиновых кислот и белков сопряжена с рядом трудностей, связанных с жесткими условиями желудочно-кишечного тракта и плохой абсорбцией. Абсорбция затруднена в первую очередь из-за слизистой оболочки, которая не дает препарату, находящемуся в просвете кишечника, достигнуть эпителиального слоя. Исследователи из Массачусетского технологического института и коллабораторы разработали роботизированное устройство для доставки лекарств, которое локально вытесняет мукус. Устройство назвали RoboCap.

RoboCap — это таблетка из пластика размером с мультивитамины, которая несет груз объемом 342,6 мм3 на одном конце. На другом конце и на поверхности находится механизм, который позволяет ему «пробурить» мукус. Устройство покрыто желатиновой оболочкой, которая изначально скрывает его поверхность, чтобы не вызывать дискомфорт при глотании. При прохождении через желудок желатиновая оболочка разрушается.

По достижении тонкого кишечника изменение pH подает сигнал устройству, что пора приступать к работе. RoboCap начинает вращаться и вибрировать благодаря маленькому мотору. На поверхности устройства также находятся шпильки, которые помогают ему пробраться через слизь подобно зубной щетке. Вращение мотора постепенно разрушает отдел, несущий препарат, высвобождая последний. Устройство смешивают среду вокруг себя, что способствует быстрому растворению препарата. Работу RoboCap можно увидеть по ссылке.

Работу RoboCap изначально оценили на свежеизвлеченной ткани тонкого кишечника свиньи. Исследование образцов показало, шпильки какой длины лучше вытесняют мукус, а также позволило оптимизировать геометрию устройства. Его химическую устойчивость показали в жидкости, симулирующей жидкости желудочно-кишечного тракта. Через 72 часа при 37°C все капсулы работали нормально. При этом устройство практически не греется.

После этого провели in vivo эксперимент на свиньях под анестезией, которым вводили устройство, несущее инсулин или ванкомицин (пептидный антибиотик). RoboCap позволяли ванкомицину намного лучше проникать через ткани кишечника (до 20 раз лучше). Концентрация препарата повышалась в венозной крови свиней, чего не происходило у контролей, которым давали обычные пилюли. Более того, RoboCap значительно повышает биодоступность инсулина, что авторы показали, измеряя уровень глюкозы и инсулина в крови у свиней. Причем уровень глюкозы начинал изменяться уже через 15 минут после введения устройства; изменения продолжались в течение всего периода наблюдений.

Во всех опытах со свиньями устройство проходило через желудочно-кишечный тракт без перфораций или обструкций. Не наблюдалось эрозии слизистой оболочки, воспаления, инфекции или гематологических осложнений, что подтвердили с помощью эндоскопии. Патолог также не отметил каких-либо повреждений. Отработавшие устройства выходили самостоятельно.

По словам авторов, RoboCap позволит принимать перорально препараты, которые сейчас вводятся через инъекции и ингаляции. Исследователи планируют продолжить оптимизацию устройства. Например, их можно изменить таким образом, чтобы таргетировать желудок или толстый кишечник.

Источник