對于糖尿病患者而言,注射胰島素是目前為止最為有效的方法。但由于扎針既痛苦又麻煩,很多糖尿病患者都希望能夠擁有更加簡單安全的治療方式,比如口服胰島素。然而面對腸胃這個大熔爐,胰島素在腸胃中只有被降解的份。
近日,麻省理工學院的工程師與諾和諾德(Novo Nordisk)公司的科學家合作,設計出一種能夠攜帶胰島素或是其他蛋白質藥物的新型藥物膠囊。這意味著注射胰島素或將成為過去,全球超過1億依賴胰島素生活的人能夠告別扎針痛苦。該研究成果發表在近日《Nature Medicine》雜志上。
DOI: 10.1038/s41591-019-0598-9
麻省理工學院教授Robert Langer博士和Giovanni Traverso教授此前開發了幾款新的口服給藥策略。之前的研究中,他們找到了一條切實可行的道路,將有效藥物制成星型結構的小針包裹在藥丸中,這樣藥物能夠在胃中停留幾天到幾周的時間。
今年早些時候研究者開發出一種指甲蓋大小的膠囊,這種膠囊中含有一根由壓縮胰島素制成的小針頭。當膠囊抵達胃部,針頭就會把藥物注射到胃壁。
口服胰島素膠囊示意圖 圖片來源:參考資料[1]
胃部注射仍有痛覺怎么破?轉戰小腸
然而,在胃部注射胰島素會產生痛覺,這并不是研究人員想要達到的效果。于是Traverso教授將目光投向了小腸。大多數的藥物都是通過小腸吸收的,一來是因為小腸的表面積非常大(250㎡,約一個網球場的面積),二來人體小腸缺乏痛覺受體。因此選擇在小腸內進行無痛覺微注射理論上是可行的。
為了讓膠囊到達小腸并進行微注射,研究人員在膠囊上涂上了一種聚合物,這種聚合物可以在酸性環境下存留下來。當膠囊到達小腸時,pH值越高,膠囊就會破裂,膠囊內的三條折疊臂就會彈開。
折疊臂上的微針 圖片來源:參考資料[1]
每只折疊臂上都有一小塊1毫米長的微針,可以攜帶胰島素或其他藥物。當折疊臂張開時,它們釋放的力量使微小的微針穿透小腸組織的最外層。
擔心腸道堵塞?不存在的
注射后針頭會溶解并釋放藥物。這種折疊臂也是研究人員精心設計過的,為了減少腸道堵塞風險,折疊臂在履行完自己使命后便會斷裂。
在豬的測試中,研究人員表明,這種30毫米長的膠囊可以有效地輸送胰島素,并立即產生降血糖反應。他們還表明,在應用微針注射后,腸內沒有形成阻塞,并且折疊臂被安全地排出。
Robert Langer博士表示:“我們對實驗室成員與合作伙伴共同開發的新型口服給藥裝置的最新成果感到非常滿意,我們期待著將來能夠為糖尿病患者和其他患者提供幫助。”
其他“口服胰島素”的新進展
這并不是第一次報道口服胰島素,此前《Science》雜志曾報道:受烏龜啟發,科學家研制出一種能夠在胃內壁上注射胰島素的特殊“膠囊”。
2018年,該團隊在《PNAS》期刊上發文揭示了一種可能:將胰島素包裹在一種特殊的液體中,該液體的粘稠度等同于蜂蜜。
這些創新型技術可能需要數年時間,才能完成安全性和有效性試驗。但是一旦獲批上市,將會打破一個“百年空白”,為無數患者帶來新的治療選擇。
參考資料:
[1] A luminal unfolding microneedle injector for oral delivery of macromolecules
[2] New capsule can orally deliver drugs that usually have to be injected
[3] “糖丸”或有望代替胰島素注射?Science:研發靈感來自于烏龜
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