Група американських та данських вчених розробила пристрій-капсулу, який робить ін’єкцію лікарського засобу у стінку шлунку. На думку авторів дослідження, пероральне введення широкого спектру ліків може докорінно змінити стратегії лікування багатьох хвороб. За допомогою капсули у шлунки свиней успішно вводили такі ліки як епінефрин, інсулін та моноклональні антитіла. Вона здатна вводити до чотирьох міліграмів препарату, повідомляють вчені у журналі Nature Biotechnology.
На зображенні наведено схематичну будову капсули (c) (червоним позначено цукрову пелету), фотографію пружин всередині зробленою за допомогою мікро-КТ (d) та фотографію самої капсули в руці людини (e). Alex Abramson et al. / Nature Biotechnology, 2021
Для чого взагалі потрібна така капсула?
Люди, які змушені отримувати ін’єкції, відзначають суттєві негативні ефекти від такого введення ліків та загалом зниження якості життя. Тому лікарі часто віддають перевагу менш ефективним пігулкам та відтерміновують призначення уколів. Натомість проковтнути пігулку є набагато приємнішим способом лікування. Але є ряд обмежень. Наприклад, висока кислотність та ферменти шлунку розкладають деякі ліки (наприклад, інсулін, що має пептидну природу). А доставка в кишківник може виявитися занадто довготривалою — від однієї до чотирьох годин. Тому вчені працювали над розробкою капсули, яка б змогла швидко доставити ліки минаючи агресивне середовище шлунку. Головною ідеєю стала капсула, що робить ін’єкцію у шлунок. У перших варіантах розробки капсула містила речовину у твердому вигляді, що накладало обмеження на дозу — вона могла доставити всього до 700 мікрограмів та обмежувала біодоступність препарату. Тому в остаточному дизайні капсули автори дослідження вирішили використовувати ліки у рідкому стані. Це дозволило збільшити дозу до 4 міліграмів та покращило фармакодинамічні та фармакокінетичні характеристики, а зокрема і параметр біодоступності — кількості лікарської речовини, що доходить до місця її дії в організмі. Свій пристрій вчені назвали L-SOMA-капсулою.
Як зробити ін'єкцію перорально?
Капсула розміром 12 на 15 міліметрів має геометрію, завдяки якій завжди повертається ін’єкційним механізмом до стінки шлунку. На таку будову вчених надихнули панцері черепах, що дозволяють їм піднятися зі спини. Корпус капсули містить систему контрольованих пружин, що вводить голку у підслизовий шар стінки шлунку. Зверху є отвір через який входить рідина із порожнини шлунку та розчиняє пелету із цукру. Розчинення пелети запускає актуаторний механізм, голка висувається із капсули та проникає у тканину на чітко визначену відстань. За допомогою іншої пружини опускається плунжер, що здійснює введення речовини. Після завершення ін’єкції інша цукрова пелета розчиняється, активізуючи систему втягування голки. Це робить виведення капсули через кишківник безпечним.
Які ліки можна доставити?
У даній роботі L-SOMA-капсулою доставили чотири препарати, що мають розміри від десятків до десятків тисяч Дальтон. Препарати вводили в шлунок свиней під ендоскопічним контролем. Епінефрин (або адреналін) — це кардіостимулюючий засіб, який є представником малих молекул. Інсулін та семаглютид — це більші за розміром пептидні молекули, що використовуються для боротьби з діабетом. Адалімумаб — препарат моноклональних антитіл, що застосовується при лікуванні аутоімунних захворювань, наприклад, ревматоїдного артриту. У порівнянні з класичними внутрішньом’язовими та підшкірними ін’єкціями, при використанні L-SOMA капсули кількість речовини, що потрапляє у кровотік є приблизно такою ж для усіх чотирьох препаратів.
Що з безпекою?
Після введення капсули за тваринами наглядали впродовж тижня та не помітили жодних порушень. Ендоскопія під час введення капсули показала, що у деяких свиней виникала невелика кровотеча у місці уколу, але тривала вона декілька хвилин. За гістологічними дослідженнями також не виявлено ніяких відхилень від норми. Лише в однієї з трьох свиней, що отримували капсули впродовж трьох днів, виявлено пошкодження стінки шлунку викликаного голкою капсули. Далі вчені планують розширювати доклінічні випробування та переходити до випробувань на людях. Крім того, автори дослідження вказують на необхідність подальшого зменшення розміру капсули для уникнення обструкції шлунково-кишкового тракту.