科學家開發(fā)出噴藥膠囊或可替代打針烏賊靈感革新藥物遞送

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2024-11-26 10:46:00 鳳凰網(wǎng)

三百多年前,，英國建筑師兼科學家克里斯托弗·雷恩爵士對藥物遞送產(chǎn)生興趣,，希望找到一種方法直接將藥物或液體注入人體。他用鵝毛,、金屬管等工具制作了一個簡易的注射器,，首次嘗試用打針的方式將藥物溶液注入狗的靜脈血管,。從那時起，“打針”逐漸成為一種廣泛應(yīng)用的給藥方式,。到了今天,，許多大分子生物制劑如重組胰島素、單克隆抗體和疫苗主要通過注射進入人體發(fā)揮藥效,。

然而,，打針帶來的疼痛與不便顯而易見，特別是在治療糖尿病或癌癥等需要頻繁用藥的慢性病時,，注射給患者的日常生活帶來很大負擔,。因此，近年來許多科學家致力于開發(fā)無需打針的新藥物遞送系統(tǒng),，希望通過更為簡單的口服方式讓胰島素,、抗體這類大分子藥物進入血液循環(huán)。但要實現(xiàn)這一目標,，必須解決藥物在胃腸道中的穩(wěn)定性和吸收效率問題,。

為克服這些挑戰(zhàn)，麻省理工學院的Giovanni Traverso教授與諾和諾德公司的科學家合作多年,，最近受烏賊,、章魚等頭足類動物啟發(fā)，開發(fā)出一種高科技膠囊,。這種膠囊能像烏賊噴墨那樣,，自動將其中包含的藥物直接“噴”進人的胃腸道內(nèi)壁，全程無需任何針頭,。最新一期《自然》雜志報道了這項成果：“烏賊膠囊”實現(xiàn)了不亞于傳統(tǒng)注射的藥物吸收率,，有望為胰島素、抗體,、RNA或其他大分子的遞送提供解決方案,。

烏賊經(jīng)常受到捕食者的威脅,，因此發(fā)展出了多種保護自己的方法，噴墨是其中之一,。它們依靠外套膜強有力的肌肉收縮，將墨囊中的墨汁迅速噴出,，形成一團濃密而迅速擴散的黑云以遮擋敵人的視線,。此外，這套靈活的噴射系統(tǒng)還能噴水,，通過改變水的推力以及漏斗水管的指向來控制運動速度和方向,。

研究人員從中汲取靈感，設(shè)計了兩種模擬烏賊噴射的微射流遞送系統(tǒng),，適用于胃腸道的不同部分,。一種大約藍莓大小，可攜帶80微升藥物,，適合在胃,、結(jié)腸等球狀部位軸向噴射；另一種呈細管狀,，可一次提供200微升藥物,，適合在食道、小腸等較窄的細長部位徑向噴射,。噴射的推力來自膠囊內(nèi)的彈簧或是壓縮的二氧化碳氣體,，在膠囊被吞服前保持壓縮狀態(tài)；而在膠囊進入胃部后,，潮濕酸性環(huán)境會溶解觸發(fā)器,，使彈簧彈出或氣體膨脹，從而將藥物噴射出來,。

為了確保膠囊在合適的位置噴射,，研究人員通過一系列實驗計算出不同位置所需推力、噴嘴尺寸和噴射角度,。結(jié)果顯示,，膠囊不需要與胃腸道組織表面直接接觸即可產(chǎn)生所需效果。膠囊完成噴藥任務(wù)后可通過消化道排出體外,。這款膠囊的雛形曾在2019年登上《科學》,，后續(xù)版本也展示了遞送胰島素和單抗藥物的應(yīng)用潛力。但之前的版本都在膠囊中設(shè)計了可降解的微型針頭,，而此次的新版本則完全不需要針頭,，大大減少了造成組織損傷的可能性。

最新研究中,，研究人員使用豬和狗作為測試對象,，測試了兩款無針膠囊在體內(nèi)遞送生物大分子藥物的效果,，成功將胰島素、GLP-1類似物,、siRNA等不同類型的大分子藥物送入動物體內(nèi),，并且血液中的藥物濃度達到了與注射器注射藥物相同的水平。除了患者可以自行口服外,，研究人員還設(shè)計了適用于內(nèi)窺鏡檢查或手術(shù)時使用的膠囊版本,，以替代內(nèi)窺鏡注射針。這些裝置不僅實現(xiàn)了與傳統(tǒng)注射相當或更高的藥物吸收率,，還有望改變慢性病的管理和治療體驗,。

(責任編輯：張小花 TT1000)

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