冲破黏液屏障，口服大蛋白药物

一种通过胃肠道粘液的胶囊可用于口服大蛋白药物，如胰岛素。

　　

口服大蛋白药物如此困难的一个原因是这些药物无法通过消化道的粘液屏障。这意味着胰岛素和大多数其他“生物药物”——由蛋白质或核酸组成的药物——必须在医院注射或管理。麻省理工学院开发的一种新型药物胶囊也许有一天能够取代这些注射剂。这种胶囊有一个自动旋转的盖子，当它到达小肠时，会穿过粘液屏障，让胶囊携带的药物进入肠壁细胞。

“通过置换黏液，我们可以最大化药物在局部区域内的分散，并增强小分子和大分子的吸收，”麻省理工学院机械工程Karl van Tassel职业发展助理教授、布里格姆妇女医院胃肠病学家Giovanni Traverso说。

在今天发表在《Science Robotics》杂志上的一项研究中，研究人员展示了他们可以使用这种方法来输送胰岛素和万古霉素，万古霉素是一种目前必须注射的抗生素肽。

几年来，Traverso的实验室一直在开发口服胰岛素等蛋白质药物的策略。这是一项艰巨的任务，因为蛋白质类药物往往会在消化道的酸性环境中被分解，而且它们也很难穿透消化道的粘液屏障。为了克服这些障碍，斯里尼瓦桑想到了创造一种保护胶囊的想法，其中包括一种机制，可以在粘液中钻出隧道，就像隧道掘进机钻入土壤和岩石一样。

她说:“我想，如果我们可以穿过粘液，那么我们就可以把药物直接沉积在上皮细胞上。我们的想法是，当你摄入这种胶囊时，它的外层会在消化道中溶解，暴露出所有这些特征，开始搅动粘液并清除它。”

“RoboCap”胶囊的大小和复合维生素差不多，它的一端装有药物载荷，并在其主体和表面具有隧道功能。胶囊表面涂有明胶，可调节其在特定pH值下溶解。

当涂层溶解时，pH值的变化会触发RoboCap胶囊内的一个微型马达开始旋转。这种运动有助于包膜进入粘液并取代粘液。胶囊上还涂有小钉，可以刷掉粘液，类似于牙刷的作用。

旋转运动也有助于侵蚀携带药物的隔层，药物逐渐被释放到消化道。

Traverso说:“RoboCap所做的是暂时取代最初的粘液屏障，然后通过在局部最大限度地分散药物来增强吸收。通过结合所有这些元素，我们真的能最大限度地提高我们的能力，为药物的吸收提供最佳环境。”

增强剂

在动物试验中，研究人员使用这种胶囊传递胰岛素或万古霉素，万古霉素是一种大肽抗生素，用于治疗多种感染，包括皮肤感染和影响骨科植入物的感染。研究人员发现，在没有隧道机制的情况下，这种胶囊可以比类似的胶囊多释放20到40倍的药物。

一旦药物从胶囊中释放出来，胶囊本身就会自行通过消化道。研究人员在胶囊通过后没有发现消化道炎症或刺激的迹象，他们还观察到粘液层在被胶囊置换后的几个小时内发生了改变。

一些研究人员使用的另一种增强药物口服给药的方法是，在给药的同时使用额外的药物，帮助药物通过肠道组织。然而，这些增强剂通常只对某些药物有效。Traverso说，由于麻省理工学院团队的新方法完全依赖于对粘液屏障的机械破坏，它可能被应用于更广泛的药物。

“一些化学增强剂优先作用于特定的药物分子，”他说。“使用机械给药方法可能会增强更多药物的吸收。”

虽然这项研究中使用的胶囊在小肠中释放其负载，但它也可以通过改变明胶涂层溶解的pH值来靶向胃或结肠。研究人员还计划探索提供其他蛋白质药物的可能性，如GLP1受体激动剂，它有时被用于治疗2型糖尿病。这种胶囊还可以用来输送局部药物，以治疗溃疡性结肠炎和其他炎症性疾病，通过最大化组织中药物的局部浓度来帮助治疗炎症。