تونل های کپسول جدید از طریق مخاط در دستگاه گوارش برای ارائه داروهای پروتئینی بزرگ



یکی از دلایلی که رساندن داروهای پروتئینی بزرگ به صورت خوراکی بسیار دشوار است این است که این داروها نمی توانند از سد مخاطی که دستگاه گوارش را می پوشاند عبور کنند. این بدان معنی است که انسولین و اکثر داروهای بیولوژیک دیگر -; داروهای متشکل از پروتئین یا اسیدهای نوکلئیک -؛ باید تزریق شود یا در بیمارستان تجویز شود.

یک کپسول دارویی جدید که در MIT ساخته شده است ممکن است روزی بتواند جایگزین آن تزریق شود. این کپسول دارای یک کلاهک رباتیک است که وقتی به روده کوچک می رسد از سد مخاطی می چرخد ​​و تونل می کند و به داروهایی که توسط کپسول حمل می شود اجازه می دهد به سلول های روده بروند.

جووانی تراورسو، استادیار توسعه شغلی کارل ون تاسل در مهندسی مکانیک MIT و متخصص گوارش می‌گوید: «با جابجایی مخاط، می‌توانیم پراکندگی دارو را در یک ناحیه محلی به حداکثر برسانیم و جذب مولکول‌های کوچک و درشت مولکول‌ها را افزایش دهیم. در بیمارستان بریگهام و زنان.

در مطالعه ای که امروز در علم رباتیکمحققان نشان دادند که می توانند از این رویکرد برای تحویل انسولین و همچنین وانکومایسین، یک پپتید آنتی بیوتیکی که در حال حاضر باید تزریق شود، استفاده کنند.

شریا سرینیواسان، یکی از پژوهشگران وابسته به مؤسسه کخ MIT برای تحقیقات سرطان یکپارچه و همکار جوان در انجمن همکاران در دانشگاه هاروارد، نویسنده اصلی این مطالعه است.

تونل زدن از طریق

برای چندین سال، آزمایشگاه Traverso در حال توسعه استراتژی هایی برای ارائه داروهای پروتئینی مانند انسولین به صورت خوراکی بوده است. این یک کار دشوار است زیرا داروهای پروتئینی تمایل دارند در محیط اسیدی دستگاه گوارش تجزیه شوند و همچنین در نفوذ به سد مخاطی که دستگاه را می پوشاند مشکل دارند.

برای غلبه بر این موانع، Srinivasan ایده ایجاد یک کپسول محافظ را مطرح کرد که شامل مکانیزمی است که می تواند از طریق مخاط تونل بزند، درست همانطور که دستگاه های حفاری تونل در خاک و سنگ سوراخ می کنند.

او می‌گوید: «من فکر می‌کردم که اگر بتوانیم از طریق مخاط تونل بزنیم، می‌توانیم دارو را مستقیماً روی اپیتلیوم بگذاریم. ایده این است که شما این کپسول را می‌خورید و لایه بیرونی در دستگاه گوارش حل می‌شود و تمام این ویژگی‌هایی را که شروع به ریزش از طریق مخاط می‌کنند و پاک می‌کنند، آشکار می‌کند.

کپسول “RoboCap” که به اندازه یک مولتی ویتامین است، محموله دارویی خود را در یک مخزن کوچک در یک انتها حمل می کند و ویژگی های تونل زنی را در بدنه و سطح اصلی خود حمل می کند. کپسول با ژلاتین پوشیده شده است که می تواند تنظیم شود تا در pH خاصی حل شود.

هنگامی که پوشش حل می شود، تغییر در pH باعث می شود یک موتور کوچک در داخل کپسول RoboCap شروع به چرخش کند. این حرکت به کپسول کمک می کند تا داخل مخاط تونل کند و آن را جابجا کند. کپسول همچنین با گل میخ های کوچک پوشانده شده است که مخاط را از بین می برد، شبیه به عملکرد مسواک.

حرکت چرخشی همچنین به فرسایش محفظه ای که دارو را حمل می کند کمک می کند که به تدریج در دستگاه گوارش آزاد می شود.

تراورسو می‌گوید: «کاری که RoboCap انجام می‌دهد این است که به طور موقت سد مخاطی اولیه را جابجا می‌کند و سپس با به حداکثر رساندن پراکندگی دارو به صورت موضعی، جذب را افزایش می‌دهد. با ترکیب همه این عناصر، ما واقعاً ظرفیت خود را برای فراهم کردن شرایط بهینه برای جذب دارو به حداکثر می‌رسانیم.»

تحویل پیشرفته

در آزمایشات روی حیوانات، محققان از این کپسول برای تحویل انسولین یا وانکومایسین، یک آنتی بیوتیک پپتیدی بزرگ که برای درمان طیف وسیعی از عفونت‌ها، از جمله عفونت‌های پوستی و همچنین عفونت‌های مؤثر بر ایمپلنت‌های ارتوپدی استفاده می‌شود، استفاده کردند. با استفاده از این کپسول، محققان دریافتند که می توانند 20 تا 40 برابر بیشتر از یک کپسول مشابه بدون مکانیسم تونل زنی دارو را تحویل دهند.

هنگامی که دارو از کپسول آزاد می شود، کپسول خود به خود از دستگاه گوارش عبور می کند. محققان پس از عبور کپسول هیچ نشانه ای از التهاب یا تحریک در دستگاه گوارش پیدا نکردند و همچنین مشاهده کردند که لایه مخاطی در عرض چند ساعت پس از جابجایی توسط کپسول اصلاح می شود.

روش دیگری که برخی از محققان برای افزایش انتقال خوراکی داروها استفاده کرده اند، دادن آنها به همراه داروهای اضافی است که به عبور آنها از بافت روده کمک می کند. با این حال، این تقویت کننده ها اغلب فقط با داروهای خاصی کار می کنند. تراورسو می‌گوید از آنجایی که رویکرد جدید تیم MIT تنها به اختلالات مکانیکی در سد مخاطی متکی است، می‌تواند به طور بالقوه برای مجموعه وسیع‌تری از داروها اعمال شود.

او می‌گوید: «برخی از تقویت‌کننده‌های شیمیایی ترجیحاً با مولکول‌های دارویی خاصی کار می‌کنند. استفاده از روش‌های مکانیکی تجویز می‌تواند به طور بالقوه داروهای بیشتری را قادر به جذب بیشتر کند.

در حالی که کپسول مورد استفاده در این مطالعه، بار خود را در روده کوچک آزاد می‌کند، می‌توان از آن برای هدف قرار دادن معده یا روده بزرگ با تغییر PH که در آن پوشش ژلاتینی در آن حل می‌شود، استفاده کرد. محققان همچنین قصد دارند امکان تحویل داروهای پروتئینی دیگر مانند آگونیست گیرنده GLP1 را که گاهی برای درمان دیابت نوع 2 استفاده می شود، بررسی کنند. این کپسول ها همچنین می توانند برای ارائه داروهای موضعی برای درمان کولیت اولسراتیو و سایر بیماری های التهابی با به حداکثر رساندن غلظت موضعی داروها در بافت برای کمک به درمان التهاب استفاده شوند.

این تحقیق تا حدی توسط مؤسسه ملی بهداشت و گروه مهندسی مکانیک MIT تأمین شده است.

سایر نویسندگان این مقاله عبارتند از: امرو الشریف، الکساندریا هوانگ، زیلیانگ کانگ، یوهانس کوسمانن، کیکو ایشیدا، جاشوا جنکینز، سابرینا لیو، ویام ابدالا محمد مدنی، یوخن لنرز، آلیسون هیوارد، جاش موریموتو، نینا فیتزجرالد، و رابرت لانرالد.

منبع:

موسسه تکنولوژی ماساچوست

مرجع مجله:

10.1126/scirobotics.abp9066



منبع