RoboCap——机器人胶囊旨在改善肠道的药

研究人员已经开发出一种机器人胶囊旨在提高药物在肠道吸收通过清除粘液和存放药物直接在肠道表面。这项研究发表在科学的机器人。

药物在小肠交付的挑战

口服药物的吸收可以有限的物理条件在胃肠道(GI)。例如,肠子都裹层粘液旨在保护细胞层的肠道,肠道上皮由细菌——从殖民的。此外,上皮细胞本身也加入了细胞紧密连接,调节上皮细胞的通透性,有助于防止肠内容泄漏到身体。

这些物理约束意味着一些药物不适合胶囊或药片的形式,必须采取和非肠道(即。,而不是通过口腔或消化道)。这方面的一个例子是胰岛素,一种肽激素被数以百万计的世界各地的糖尿病患者日常调节血糖水平。当口服胰岛素的生物利用度小于1%,这意味着它必须注入皮下(皮下),可以对这些病人成为一大负担。抗生素万古霉素是另一个例子,这就需要政府为静脉(静脉注射(IV)),这一过程必须在医院环境中执行。

先前的努力开发周边药包括使用技术来解决问题micro-stirring药片,mucus-penetrating脂质体和超声波振动。然而,这些技术的应用是有限的,因为他们必须是大量优化每个药物或不方便临床使用。在当前的研究中麻省理工学院的(麻省理工学院)研究人员旨在克服这些障碍,开发一个机器人药物输送装置,可以安全有效地提高口服药物输送和生物利用度。

设计一个有效的机器人胶囊

电动机器人胶囊由麻省理工学院的科学家——命名为RoboCap triple-zero胶囊是相同的大小,或大型复合维生素药丸。它提供一个“货舱”商店药物,以及凝胶涂层保护吞咽后组织损伤和不适。一旦RoboCap到达胃,胃酸降低凝胶涂层,pH值变化进入小肠后溶解pH-sensitive膜。这触发激活RoboCap通过关闭一个胶囊内的电路。

一旦激活,RoboCap开始旋转,由一个偏移量体重连接到电动机产生所需的向心力胶囊旋转。胶囊的螺旋面和镶嵌纹理接触plicae(大型环形折叠的组织)和绒毛(微观指状突起)表面的肠,培养和清理黏液层。然后逐渐释放药物负载在这个清理区域每个RoboCap旋转,将药物直接存入肠道表面。

一个在活的有机体内研究使用猪然后进行测试的交付使用RoboCap万古霉素和胰岛素。麻醉动物的小肠是孤立的,和一个药物RoboCap添加,或组成的控制治疗假药丸(万古霉素)或喷雾(胰岛素)。结果表明,RoboCap万古霉素进入组织的渗透性增加了20多倍相比,控制,和显著增加万古霉素的浓度在周围静脉而控制样品没有影响。胰岛素,交付通过RoboCap显著增加血液中的胰岛素水平相比,大幅降低血糖水平控制。

188金宝搏备用乔凡尼博士说这项研究的资深作者Traverso,麻省理工学院的助理教授,主要作者博士和博士后研究员Shriya Srinivasan RoboCap的发展。“创建一个自动执行各种功能的玩具小汽车在胃肠道需要开发一个健壮的系统能够承受的变化中存在的环境和条件。我们克服了这个设想各种微型同步机制,可以实现最优旋转,粘液的毛细作用,等在小肠,”他们解释说。

RoboCap仍然活跃在小肠大约35分钟。推动沿肠道的蠕动,圆形的有节奏的收缩肌肉,食物在胃肠道。进一步分析的组织在活的有机体内试验表明,RoboCap安全地穿过所有10个动物的消化系统没有任何的迹象炎症、感染或损伤肠道上皮细胞。

针对RoboCap交付和临床试验的计划

Traverso和他的同事解释说,这项技术有可能成为发达国家进一步调优pH-sensitive激活膜在不同pH值来激活。这将允许针对不同区域的药物输送等消化道不同pH值的胃或结肠。

研究人员还阐述了该设备的一些未来的计划:“我们将测试RoboCap额外的药物和临床试验确定最佳目标和寻求合作伙伴临床翻译。我们兴奋地看到这可能对服务的影响人口的斗争获得医院药物需要住院治疗。此外,我们希望这将减少毒品的数量,不要让它市场由于生物利用度差,提高制药行业的能力提供可行的治疗方法。”

乔凡尼Traverso博士和Shriya Srinivasan说莎拉·惠兰,科普作家技术网络。188金宝搏备用

参考:Srinivasan党卫军,Alshareef黄AV, et al . RoboCap:机器人mucus-clearing胶囊对增强胃肠道药物输送。科学的机器人。2022;7 (70):eabp9066。doi:10.1126 / scirobotics.abp9066