Nature：一种生物胶囊可以将药物直接泵入胃肠道壁

受鱿鱼在海洋中推进自己的水流的启发，麻省理工学院领导的一个团队开发了一种可食用胶囊，可以直接将药物释放到胃内壁或消化道的其他器官中。

　　

受鱿鱼利用喷射推进自己在海洋中游动和喷射墨汁云的方式的启发，麻省理工学院和诺和诺德的研究人员开发了一种可摄入的胶囊，可以直接将药物释放到胃壁或消化道的其他器官中。

这种胶囊可以提供另一种方式来输送通常必须注射的药物，如胰岛素和其他大蛋白，包括抗体。这种无针策略也可以用于递送RNA，既可以作为疫苗，也可以作为治疗糖尿病、肥胖和其他代谢紊乱的治疗分子。

“我们一直在探索的长期挑战之一是开发能够口服大分子的系统，这些系统通常需要注射给药。这项工作代表了这一进展的下一个重大进展之一，”Giovanni Traverso说，他是转化工程实验室主任，麻省理工学院机械工程副教授，布里格姆妇女医院的胃肠病学家，布罗德研究所的副成员，该研究的资深作者。

特拉弗索和他在麻省理工学院的学生与布里格姆妇女医院和诺和诺德的研究人员一起开发了这种新型胶囊。20岁的Graham Arrick和诺和诺德的科学家Drago Sticker和Aghiad Ghazal是这篇论文的主要作者，该论文发表在《自然》杂志上。

灵感来自头足类动物

由大蛋白或RNA组成的药物通常不能口服，因为它们很容易在消化道中分解。几年来，特拉弗索的实验室一直在研究口服药物的方法，方法是将药物包裹在小型装置中，防止药物降解，然后直接注射到消化道内壁。

这些胶囊大多使用一根小针或一组微针，一旦设备到达消化道，就会给药。在这项新研究中，特拉弗索和他的同事们想要探索在没有任何针头的情况下输送这些分子的方法，这可以减少对组织造成任何损害的可能性。

为了做到这一点，他们从头足类动物身上获得了灵感。鱿鱼和章鱼可以通过在地幔腔中填满水，然后通过虹吸管迅速将水排出来推动自己。通过改变排水量和将虹吸管指向不同的方向，动物可以控制它们的速度和移动方向。虹吸器官还允许头足类动物喷射墨水，形成诱饵云来分散捕食者的注意力。

研究人员提出了两种方法来模拟这种喷射作用，使用压缩二氧化碳或紧密卷曲的弹簧来产生推动液体药物出胶囊所需的力。气体或弹簧通过碳水化合物触发器保持在压缩状态，碳水化合物触发器被设计成在暴露于湿度或酸性环境（如胃）时溶解。当触发器溶解时，气体或弹簧被允许膨胀，推动药物喷射出胶囊。

在使用消化道组织进行的一系列实验中，研究人员计算了排出药物所需的压力，这些压力足以使药物穿透粘膜下组织并在那里积聚，形成一个储存库，然后将药物释放到组织中。

“除了消除尖头，高速柱状射流的另一个潜在优势是它们对定位问题的稳健性。Arrick说：“与需要与组织密切接触的小针头相比，我们的实验表明，射流可能能够从一定距离或小角度输送大部分剂量。”

研究人员还设计了胶囊，以便它们可以针对消化道的不同部位。其中一种胶囊有一个平底和一个高圆顶，可以放在一个表面上，比如胃的内壁，然后向下将药物喷射到组织中。这种胶囊的灵感来自特拉弗索实验室之前对自我定向胶囊的研究，它大约有蓝莓那么大，可以携带80微升的药物。

第二个版本具有管状形状，使其能够在长管状器官（如食道或小肠）内对齐。在这种情况下，药物会向侧壁喷出，而不是向下喷出。这个版本可以输送200微升的药物。

这种胶囊由金属和塑料制成，可以通过消化道，并在释放有效药物后排出体外。

无针给药

在动物试验中，研究人员表明，他们可以使用这些胶囊来输送胰岛素，一种类似于糖尿病药物Ozempic的GLP-1受体激动剂，以及一种称为短干扰RNA （siRNA）的RNA。这种类型的RNA可用于沉默基因，使其在治疗许多遗传疾病方面具有潜在的用途。

他们还表明，动物血液中的药物浓度达到了与用注射器注射药物时相同的数量级。

研究人员设想，这种可摄取的胶囊可以被那些需要经常服用胰岛素或其他注射药物的病人在家里使用。除了使给药更容易，特别是对于不喜欢针头的患者，这种方法还消除了处理尖锐针头的需要。研究人员还创造并测试了一种可以连接到内窥镜上的设备，允许医生在内窥镜室或手术室使用它来给病人输送药物。

研究人员没有检测到药物释放引起的任何组织损伤。他们现在计划进一步开发这种胶囊，希望能在人体上进行测试。