Zespół badawczy kierowany przez naukowców z MIT opracował kapsułkę, która po połknięciu wstrzykuje insulinę bezpośrednio do ściany żołądka. Pigułka może potencjalnie uwolnić od konieczności robienia sobie zastrzyków osoby cierpiące na cukrzycę.
Życie bez codziennych zastrzyków może być wybawieniem dla milionów osób chorych na cukrzycę typu 1. Nieprzyjemne zastrzyki raz lub dwa razy dziennie są dla nich obecnie jedyną opcją dostarczenia insuliny, której ich ciała nie są w stanie produkować samodzielnie. Ale uczeni z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali specjalną kapsułkę, która może radykalnie zmienić sposób, w jaki diabetycy utrzymują poziom cukru we krwi w ryzach.
Pigułka wielkości jagody wyposażona jest w malutką igłę wykonaną ze skompresowanej insuliny. Po połknięciu i dotarciu do żołądka insulina jest wstrzykiwana bezpośrednio do jego ścian. W badaniach na zwierzętach naukowcy wykazali, że można w ten sposób dostarczyć organizmowi wystarczającą ilość insuliny. Wykazali również, że urządzenie może być przystosowane do dostarczania innych leków białkowych.
Wyniki badań zostały opublikowane na łamach pisma „Science”.
Doustne dostarczanie leków jest najprostszym oraz najmniej inwazyjnym sposobem. Jednak wiele leków, w tym insulina, nie przetrwa drogi przez przewód pokarmowy. Nie poradzi sobie także w kontakcie z kwasami żołądkowymi. Wyjście z tej sytuacji zaproponował zespół naukowców kierowany przez Alexa Abramsona z MIT. Badacze opracowali coś na kształt „pojazdu dostawczego” w kształcie kapsułki, który niesie ze sobą lek i jest w stanie samodzielnie zmienić orientację z dowolnej pozycji początkowej tak, aby przyczepić się do ściany żołądka. Po takim manewrze sprężyna zamontowana w osłonce uruchamia się w celu dostarczenia leku. Podczas testów podejście to skutecznie zapewniło aktywne dostarczanie insuliny u świń.
- Mamy ogromną nadzieję, że ten nowy rodzaj kapsułki może kiedyś pomóc pacjentom z cukrzycą i być może każdemu, kto wymaga podawania leków wyłącznie za pomocą iniekcji lub infuzji - powiedział Robert Langer z MIT, współautor badania.
- Naszą motywacją jest ułatwienie pacjentom przyjmowania leków, szczególnie leków wymagających zastrzyku. Klasycznym przykładem jest tutaj insulina, ale jest wiele innych leków wymagających iniekcji – przyznał Giovanni Traverso z Harvard Medical School, również zaangażowany w badania. - Zastrzyki mogą być bolesne, powodować urazy i stanowić barierę dla osób przyjmujących leki – dodał.
Traverso i Langer opracowali tabletkę powleczoną wieloma maleńkimi igłami już kilka lat temu. Chcieli w ten sposób dostarczać leki do błony śluzowej żołądka lub jelita cienkiego. W przypadku nowej kapsułki naukowcy zmienili projekt tak, aby miał tylko jedną igłę, która wykonana jest w niemal 100 proc. ze skompresowanej, liofilizowanej insuliny. Pozostała część igły, który nie wchodzi do ściany żołądka, wykonana jest z innego biodegradowalnego materiału.
Igła wewnątrz kapsułki przymocowana jest do ściśniętej sprężyny, która jest utrzymywana w miejscu przez dysk wykonany z cukru. Po połknięciu kapsułki i dotarciu do żołądka, dysk z cukru zostaje rozpuszczony, co zwalnia sprężynę i wbija igłę w ściankę żołądka. Ściany żołądka nie mają receptorów bólu, więc pacjenci nie powinni odczuwać żadnych nieprzyjemnych doznań.
W nowej kapsułce kluczowy jest system orientacji, który został podpatrzony u żółwia lamparciego. Niezależnie od tego, w jakiej pozycji kapsułka wyląduje w żołądku, system pozwala na zorientowanie igły w taki sposób, by wbiła się w ścianę żołądka.
Wspomniany wcześniej żółw, który zainspirował badaczy, zamieszkuje Afrykę. Nazwę zawdzięcza charakterystycznym wzorom na skorupie. Ale skorupa (karapaks) ma jeszcze jedną ciekawą cechę. Jest wysoka i ma dosyć strome ściany, co pozwala żółwiowi obrócić się na nogi, gdy zdarzy mu się przeturlanie się na grzbiet. Naukowcy wykorzystali modelowanie komputerowe, aby na bazie skorupy żółwia opracować odpowiedni kształt dla kapsułki, który pozwalałby na zmianę orientacji nawet w dynamicznym środowisku żołądka.
Po wbiciu igły w ścianę żołądka insulina rozpuszcza się z szybkością, którą można kontrolować na etapie przygotowywania kapsułki. Podczas testów trwało to około godziny, zanim cała insulina została całkowicie uwolniona do krwioobiegu. Badacze dostarczyli świniom za pomocą takich właśnie kapsułek 5 miligramów insuliny, co jest porównywalne z ilością, jaką musiałby sobie wstrzyknąć pacjent z cukrzycą typu 1.
Kapsułka jest zbudowana z biodegradowalnego polimeru i składników ze stali nierdzewnej. Po uwolnieniu zawartości może ona przejść nieszkodliwie przez układ trawienny. Podczas testów naukowcy nie stwierdzili niekorzystnych skutków w tym zakresie.
Zespół przeprowadza obecnie dalsze testy na świniach i psach i ma nadzieję na rozpoczęcie pierwszych prób na ludziach w ciągu trzech lat.
Źródło: MIT, fot. MIT/ Felice Frankel
