Kapsułka zamiast zastrzyków dla chorych na cukrzycę

Kapsułka wielkości owocu jagody zawiera skompresowaną insulinę i miniaturową igłę, przez którą substancja jest wstrzykiwana bezpośrednio do żołądka. Testy przeprowadzone na zwierzętach pokazały, że lek w tej formie jest w stanie dostarczyć wystarczającą ilość insuliny, by obniżyć poziom cukru we krwi w sposób równie skuteczny jak przezskórne zastrzyki. Naukowcy podejrzewają również, że rozwiązanie tego typu mogłoby zostać dostosowane do zażywania innego typu leków na bazie proteinowej. Autorzy badania wyrazili nadzieję, że ich rozwiązanie pomoże nie tylko cukrzykom, ale wszystkim pacjentom, którzy dziś są zmuszeni przyjmować swoje leki w formie zastrzyków lub wlewów, co w istotny sposób obniża jakość ich życia.

Precyzja kapsułki

Poza naukowcami z MIT w opracowaniu rozwiązania brali udział również badacze z Harvard Medical School, a obecne odkrycie jest wynikiem starań rozpoczętych kilka lat temu. W wersji pierwotnej kapsułkę pokrywało wiele miniaturowych igieł, które miały wstrzykiwać substancje lecznicze do wyściółki żołądka lub bezpośrednio do jelita cienkiego. Ostatecznie zdecydowano się na zachowanie jednej igły, co zwiększa precyzję podania leku i pozwala uniknąć wstrzyknięcia go bezpośrednio do wnętrza żołądka, gdzie insulina zostałaby zniszczona przez kwasy trawienne zanim zaczęłaby działać.

Skuteczny i bezbolesny zastrzyk

Czubek igły niemal w całości został wykonany z kompresowanej suszonej insuliny metodą identyczną do tej stosowanej przy formowaniu tabletek. Sam pręt, który nie wchodzi w kontakt ze ścianami żołądka powstał z innego, całkowicie biodegradowalnego materiału. Wewnątrz kapsułki igła jest przymocowana do napiętej sprężyny przytrzymywanej w miejscu przez dysk zrobiony z cukru. Gdy kapsułka zostaje połknięta, woda w żołądku rozpuszcza cukrowy dysk, powodując uwolnienie sprężyny i wbicie czubka igły w ścianę żołądka. Ponieważ ta część ciała nie ma receptorów bólu, pacjenci nie powinni odczuć żadnego dyskomfortu w związku z zastrzykiem.

Kapsułka jak skorupa żółwia

By mieć pewność, że lek zostanie wstrzyknięty w ścianę żołądka, badacze opracowali system gwarantujący, że niezależnie od tego, w jaki sposób kapsułka ułoży się w żołądku, będzie w stanie przesunąć się tak, by igła miała kontakt z wyściółką. Inspirację do tej właściwości kapsułki naukowcy zaczerpnęli od jednego z gatunków żółwi, konkretnie żółwia lamparciego występującego w Afryce. Jego skorupa ma kształt wysokiej, stromej kopuły, co pozwala mu łatwo powrócić do pozycji stojącej w razie przewrócenia się na plecy. Z pomocą modelowania komputerowego badacze stworzyli wariant jej kształtu dla kapsułki, dzięki czemu może ona zmienić położenie na właściwe nawet w dynamicznym środowisku żołądka. W chwili, gdy igła wbije się w tkankę nie ma obawy, że jakikolwiek ruch ciała czy tkanek zmieni jej pozycję.

Realna alternatywa dla strzykawki

W momencie, gdy czubek igły wbije się w ścianę żołądka, insulina rozprzestrzenia się w sposób kontrolowany, co jest możliwe dzięki właściwym parametrom kapsułki. W wypadku tego badania wypuszczenie całej dawki insuliny do krwiobiegu trwało godzinę.

Gdy kapsułka uwolni zawartość, może bez problemów przejść przez układ trawienny, a jej struktura składa się z biodegradowalnych polimerów i elementów wykonanych ze stali nierdzewnej. Jej zażycie nie pociąga za sobą żadnych efektów ubocznych.

Szansa na nowy typ leku

Zespół z Massachusetts Institute of Technology kontynuuje pracę nad rozwojem i dalszą optymalizacją technologii wytwarzania kapsułek. Zgodnie z przewidywaniami badaczy, ten sposób dostarczania leków do organizmu mógłby zostać zastosowany wobec innych preparatów proteinowych, które normalnie muszą być wstrzykiwane. Mowa między innymi o lekach immunosupresyjnych stosowanych przy leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów czy przewlekłego zapalenia jelit. Kolejne potencjalne zastosowanie dotyczy transportu kwasów nukleinowych typu DNA i RNA.

Wspomniane badania zostały sfinansowane przez Novo Nordisk, The National Institutes of Health, a National Science Foundation Graduate Research Fellowship, Brigham and Women's Hospital, a Viking Olaf Bjork Research Scholarship oraz MIT Undergraduate Research Opportunities Program.