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左上角的X射线图像显示在腹部之前和之后的肠道中的药物输送胶囊。在右侧，武器展开以露出微针。
许多药物，尤其是由蛋白质制成的药物，不能口服，因为它们在胃肠道之前被分解在它们生效之前。一个例子是胰岛素，糖尿病患者必须每天注射或更频繁地注射。
希望与那些注射的替代品来说，麻省理工学院工程师，与诺德·诺德斯的科学家合作，设计了一种新的药物胶囊，可以携带胰岛素或其他蛋白质药物，并保护它们免受胃肠道的恶劣环境。当胶囊到达小肠时，它会破裂，以揭示附着在肠壁上的可溶解微针并释放到血液中。
“我们对新的口头交付设备的最新结果非常满意我们的实验室成员与我们的合作者开发，我们希望希望在未来帮助患有糖尿病和其他人的人，”大卫·哈尔·哈尔。科赫学院麻省理工学院教授和科赫综合癌症研究所的成员。
在猪的测试中，研究人员表明，这种胶囊可以将相当量的胰岛素加载到注射液中，使微针释放后能够快速吸收到血液中。
Langer和Giovanni Traverso是MIT机械工程系和Brigham和女性医院胃肠学家的助理教授，是该研究的高级作者，于2019年10月7日在自然医学中发表。本文的引导作者是最近的麻省理工学院博士收件人Alex Abramson和前麻省理工学院Postdoc Ester Caffarel-Salvador。
微针送货
Langer和Traverso先前已经开发出几种新颖的口服递送药物，通常必须注射。这些努力包括涂有许多微小针的丸，以及展开的星形结构，并且可以在释放药物时从天到几周内留在胃中。
“这项工作是通过认可的，患者和医疗保健提供者更喜欢在可注射的患者的口头管理途径，”Traverso说。
今年早些时候，他们开发了一种含有由压缩胰岛素制成的小针的蓝莓大小的胶囊。到达胃后，针将药物注入胃衬里。在新的研究中，研究人员出现了开发一种胶囊，可以将其内容物注入小肠的墙壁。
Traverso说，大多数药物都被小肠吸收，部分原因是其极大的表面积 - 250平方米或网球场的大小。此外，Traverso注意到疼痛受体缺乏体内的疼痛受体，可能在小肠中能够在小肠中进行无疼痛的微注射，以递送胰岛素等药物。
为了让它们的胶囊到达小肠并进行这些微注射，研究人员将其用一种能够在胃酸的酸性环境中存活的聚合物涂覆，其pH为1.5至3.5。当胶囊达到小肠时，较高的pH（约6）触发它打开打开，并且在胶囊弹簧开放的三个折叠臂。
每个臂包含可携带胰岛素或其他药物的1毫米长微型斑块。当臂展开时，释放的力量允许微小微针渗透到小肠组织的最顶层。插入后，针溶解并释放药物。
“我们对动物和人体组织进行了许多安全测试，以确保允许药物递送的渗透事件而不会引起全厚度穿孔或任何其他严重不良事件，”亚伯桑顿说。
为了降低肠内堵塞的风险，研究人员设计了臂，使得它们在施加微针斑块后它们会分开。
新胶囊代表了实现蛋白质药物口服递送的重要一步，这是康奈尔大学的生物医学工程和化学和生物分子工程教授David Putnam表示，这是非常难的。“这是
一个引人注目的论文，”Putnam说，谁没有参与该研究。“递送蛋白质是药物递送的圣杯。人们一直在努力完成几十年。“
胰岛素示范
在猪的测试中，研究人员表明，30毫米长的胶囊可以有效地提供胰岛素的剂量并产生直接血糖降低的反应。他们还表明，在施加微针贴剂后，没有在肠道和臂中形成的堵塞。
“我们设计了手臂，使得它们保持足够的力量以将胰岛素微针传递给小肠壁，同时仍然在几个小时内溶解以防止肠胃道阻塞，”Caffarel-Salvador说。
虽然研究人员使用胰岛素来证明新系统，但它们认为它也可以用于提供其他蛋白质药物，如激素，酶或抗体，以及基于RNA的药物。
“我们可以递送胰岛素，但我们看到许多其他治疗方法和可能疫苗的应用，”Traverso说。“我们与我们的合作者密切合作，以确定我们可以拥有最大影响的后续步骤和应用程序。”
该研究由Novo Nordisk和国家卫生研究院提供资金。本文的其他作者包括Vance Soares，Daniel Minahan，Ryan Yu Tian，Xiaoya Lu，David Dellal，Yuan Gao，Soyoung Kim，Jacob Wainer，Joy Collins，Siddartha Tamang，Alison Hayward，Tadayuki Yoshitake，Hsiang-Chieh Lee，James Fujimoto ，Johannes Fels，Morten Revsgaard Frederiksen，Ulrik Rahbek和Niclas Roxhed。
参考：“用于口腔展开MicroneCules口头展示MicroneEcules”由Alex Abramson，Ester Caffarel-Salvador，Vance Soares，Daniel Minahan，Ryan Yu Tian，Xiaoya Lu，David Dellal，Yuan Gao，Soyoung Kim，Jacob Wainer，Joy Collins，Siddartha Tamang，Alison Hayward，Tadayuki Yoshitake，Hsiang-Chieh Lee，James Fujimoto，James Fels，Morten Revsgaard Frederiksen，Ulrik Rahbek，Niclas Roxhed，Robert Langer和Giovanni Traverso，2019年10月7日，自然医学.DOI：
10.1038 / s41591-019-0598-9.
