小孩子都怕打针,不少大人也会有点不好意思表现出来的害怕。而对于一些病人来说,打针是件麻烦事,例如需要每天注射胰岛素的糖尿病患者。
通过注射器注射给药,是将胰岛素、抗体、RNA疫苗、GLP-1类减肥药、癌症制剂等大分子药送至人体特定部位的标准方式。相较阿司匹林等小分子化学物质,大分子药通常由较大尺寸的生物分子组成,例如蛋白质,若以口服形式进入人体,它们一般会被消化酶或肝脏迅速破坏,其功效自然大打折扣,甚至副作用风险也会增加。鉴于此,注射是最好的选择。
当然,没人喜欢打针,除了体验差,针头还会引起感染、皮肤刺激以及其他副作用,更别说亲眼看着护士举着针头扎向你的肌肉,小心脏总要“抖一抖”。长期以来,科学家一直在为避免注射而努力,尝试采用其他药物递送方式,首选肯定是口服药丸,这也是目前最常用的给药途径。
最近,麻省理工学院与制药巨头诺和诺德的研究人员于《自然》杂志报道新成果:一种可通过口服进入动物体内的胶囊,内置大分子药物,能在目标区域以模仿鱿鱼喷射的方式将药“喷射”给目标组织。针对实验动物的测试表明,这些创新胶囊系统能将胰岛素、GLP-1类激素和基于RNA的分子送至目标组织,递送量与注射方式相当。
据作者介绍,他们的灵感来自乌贼、鱿鱼和章鱼。
这些软体动物能灵活调整墨汁喷射的压力和方向。于是他们大开脑洞:何不把胶囊设计得像鱿鱼一样,能针对性地向目标组织直接喷射特定药物?借助胶囊的智能护送和精准释放,药物能最大程度地直抵组织,最大程度地少被机体分解、多被目标吸收。
研究作者之一、MIT机械工程系副教授乔瓦尼·特拉维索(Giovanni Traverso)表示:“我认为一个关键点在于,胃肠道由许多部分组成。每个部分都带来独特挑战。例如,胃就像一个气球,而肠道则更有肌肉。这些差异要求胶囊系统以不同的压力喷射药物。一般来说,压力不能太高,太高了就可能损伤组织;压力也不能太低,否则会无法输送足够药物。喷药的方向也很重要。我们所做的工作包括确定需要施加多大压力才能使喷射物穿过组织。”
特拉维索等人先搞清了胃肠道每个部分如何吸收药物,以便能在不造成损害的情况下调节吸收水平。接着,他们模仿鱿鱼喷墨的方式设计口服胶囊:
胶囊有两种喷射系统,一种由螺旋弹簧驱动,另一种由压缩二氧化碳驱动。它们利用湿度或酸度释放,可就不同组织开展工作。药物被封装于正常大小的药丸里。两种系统分别适用于像胃和结肠这样空间较大的器官以及像食道这样较狭窄的器官。
研究团队用此胶囊给患类似糖尿病症状的狗和猪输送了胰岛素。结果显示,喷射胶囊显著提高了测试药物的浓度,其疗效与每天注射胰岛素相当。其他药物,如GLP-1药物、RNA型疗法和抗体(抵抗感染和癌症的蛋白质)的浓度也与注射方式相当。释放药物后,生物相容性胶囊会通过消化道。
目前还无法确定这种方法是否适用于人类。但我们已经看到了针剂被药丸替代的希望。
另一位作者、机械工程师格雷厄姆·阿里克(Graham Arrick)说道:“相较于需要与组织紧密接触的小注射针,喷射流可从远处输送大部分药剂。”
这可能是口服药物递送领域的一次重大飞跃。
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