Инженеры из США, Дании и Швеции разработали капсулу для доставки лекарств в желудок и их последующей инъекции в его стенку. Испытания капсул с инсулином на свиньях и крысах показали, что они способны доставлять в кровь количество вещества, сравнимое с традиционными подкожными инъекциями, рассказывают авторы статьи в Science.

Люди, страдающие от сахарного диабета, вынуждены постоянно принимать инъекции инсулина, чтобы снизить уровень глюкозы в крови. Такие инъекции неприятны и неудобны сами по себе, к тому же для отслеживания уровня глюкозы больным также приходится проводить забор крови с помощью глюкометра. Из-за этого ученые работают сразу в двух основных направлениях: создание безболезненных способов измерения уровня глюкозы и разработка способов эффективного перорального приема инсулина.

Инженеры под руководством Джованни Траверсо (Giovanni Traverso) из Массачусетского технологического института разработали активную капсулу, способную проводить инъекции инсулина в желудке. Корпус капсулы состоит из двух частей — тяжелого основания из нержавеющей стали с отверстием и легкого колпака из полимера. Благодаря этому капсула имеет низко расположенный центр тяжести. Низкий центр тяжести и подобранная форма капсулы позволяет ей быстро переворачиваться и ориентироваться отверстием к нижней части желудка. Внутри капсулы расположен стержень, большая часть которого состоит из биодеградируемого полимера, а наконечник из инсулина. Этот стержень прикреплен к стальной пружине, залитой в карамелизованной сахарозе.

Felice Frankel

Схема капсулы. Alex Abramson et al. / Science, 2019

Принцип действия капсулы достаточно прост. После приема она попадает в желудок и ориентируется отверстием и стержнем к стенке. Через небольшое время сахар вокруг пружины растворяется и она внедряет стержень в наружный слой слизистой оболочки желудка, после чего инсулин попадает в кровь. После инъекции микроигла растворяется, а капсула выходит из организма естественным путем.

Схема действия капсулы.Alex Abramson et al. / Science, 2019

Разработчики протестировали капсулы в лабораторных условиях и на живых свиньях и крысых. Во время лабораторных испытаний исследователи в основном проверяли ориентацию капсулы. Оказалось, что быстрее всего она переворачивается нужной стороной с углов наклона 30 и 135 градусов. Кроме того, они провели 300 тестов на свином желудке и показали, что устройство правильно ориентировалось во всех случаях.

Исследование внедрения стержней с инсулином в стенку желудка. Alex Abramson et al. / Science, 2019

Также авторы провели испытания на живых свиньях и показали, что по сравнению с контрольными капсулами без инсулина созданные прототипы способны высвободить инсулин и поднять его концентрацию в крови. Кроме того, испытания на свиньях показали, что стержень с инсулином внедряется только в наружный внутренний слой желудочной слизистой оболочки и не разрушает внешний слой.

В 2017 году японские ученые разработали систему автоматической доставки инсулина в кровь без электронного управления. Когда глюкозы в крови становится много, проницаемость геля в катетера увеличивается и он поставляет в кровь больше инсулина. Разработка прошла положительные испытания на мышках.

Автор: Григорий Копиев