La nueva cápsula puede administrar medicamentos orales que generalmente deben inyectarse.

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Muchos medicamentos, especialmente aquellos basados ​​en proteínas, no pueden tomarse por vía oral porque se degradan en el tracto gastrointestinal antes de que puedan actuar. Un ejemplo es la insulina, que los pacientes diabéticos tienen que inyectarse diariamente o incluso con más frecuencia.

Con la esperanza de encontrar una alternativa a estas inyecciones, los ingenieros del MIT, en colaboración con los científicos de Novo Nordisk, han creado una nueva cápsula de medicamentos que puede transportar insulina u otras drogas. otras proteínas proteicas y protegerlas del ambiente hostil del tracto gastrointestinal. Cuando la cápsula llega al intestino delgado, se descompone para revelar microagujas solubles que se unen a la pared intestinal y liberan el medicamento para su absorción en el torrente sanguíneo.

"Estamos realmente entusiasmados con los últimos resultados del nuevo dispositivo de administración oral que los miembros de nuestro laboratorio han desarrollado con nuestros colaboradores. Esperamos verlo ayudar a las personas con diabetes y otros en el futuro ", dice Robert Langer, profesor de David H en el Instituto Koch del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrada del Cáncer.

En pruebas en cerdos, los investigadores mostraron que esta cápsula podía cargar una cantidad de insulina comparable a la de una inyección, permitiendo una rápida absorción en el torrente sanguíneo después de la liberación de microagujas.

Langer y Giovanni Traverso, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y gastroenterólogo en el Hospital Brigham and Women's, son los autores principales del estudio, que aparece hoy en Medicina natural. Los principales autores del artículo son Alex Abramson, un estudiante de doctorado reciente en el MIT, y el ex becario postdoctoral en el MIT, Ester Caffarel-Salvador.

Entrega de microagujas

Langer y Traverso han desarrollado previamente varias estrategias novedosas para la administración oral de medicamentos que generalmente deben inyectarse. Estos esfuerzos incluyen una píldora cubierta con muchas agujas pequeñas, así como estructuras en forma de estrella que se despliegan y pueden permanecer en el estómago durante días o semanas mientras liberan medicamentos.

"Gran parte de este trabajo se debe al reconocimiento de que los pacientes y los proveedores de atención médica prefieren la vía oral a la vía inyectable", dice Traverso.

A principios de este año, desarrollaron una cápsula del tamaño de un arándano que contenía una pequeña aguja de insulina comprimida. Una vez en el estómago, la aguja inyecta el medicamento en el revestimiento del estómago. En este nuevo estudio, los investigadores han desarrollado una cápsula que puede inyectar su contenido en el revestimiento del intestino delgado.

La mayoría de los medicamentos son absorbidos por el intestino delgado, explica Traverso, en parte debido a su área muy grande: 250 metros cuadrados, aproximadamente del tamaño de una cancha de tenis. Traverso también señaló que faltaban receptores de dolor en esta parte del cuerpo, lo que potencialmente permitía microinyecciones sin dolor en el intestino delgado para la administración de medicamentos como la insulina. .

Para permitir que su cápsula llegue al intestino delgado y realice estas microinyecciones, los investigadores la recubrieron con un polímero capaz de sobrevivir en el medio ambiente. ácido estomacal, cuyo pH está entre 1.5 y 3.5. Cuando la cápsula alcanza el intestino delgado, el pH alto (aproximadamente 6) desencadena su apertura, y tres brazos se doblan dentro del resorte de la cápsula abierta.

Cada brazo contiene placas de microagujas de 1 milímetro de largo que pueden contener insulina u otras drogas. Cuando los brazos se abren, la fuerza de su liberación permite que las microagujas penetren en la capa superior de tejido del intestino delgado. Después de la inserción, las agujas se disuelven y liberan el medicamento.

"Hicimos muchas pruebas de seguridad de tejidos animales y humanos para asegurarnos de que la penetración permitiera la administración del medicamento sin causar una perforación total o cualquier otro evento adverso grave", dice Abramson.

Para reducir el riesgo de bloqueo en el intestino, los investigadores diseñaron los brazos para que se separen después de la aplicación de parches de microagujas.

La nueva cápsula representa un paso importante hacia la administración oral de medicamentos basados ​​en proteínas, lo cual es muy difícil de lograr, dice David Putnam, profesor de ingeniería biomédica e ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Cornell.

"Es un documento convincente", dice Putnam, quien no participó en el estudio. "La entrega de proteínas es el santo grial de la entrega de drogas. La gente ha estado intentando hacerlo durante décadas. "

Demostración de insulina.

En pruebas en cerdos, los investigadores mostraron que las cápsulas de 30 milímetros de largo podían administrar dosis de insulina de manera efectiva y generar una respuesta inmediata a la disminución de la glucosa en la sangre. También mostraron que no se formó ningún bloqueo en el intestino y que los brazos se excretaron de forma segura después de la aplicación de los parches de microagujas.

"Diseñamos los brazos de tal manera que retengan suficiente fuerza para administrar microagujas de insulina a la pared del intestino delgado, mientras se disuelven en cuestión de horas para evitarlo". obstrucción del tracto gastrointestinal ", explica Caffarel-Salvador.

Aunque los investigadores han usado insulina para demostrar el nuevo sistema, piensan que también podría usarse para administrar otras drogas proteicas como hormonas, enzimas o anticuerpos, así como Medicamentos basados ​​en ARN.

"Podemos administrar insulina, pero vemos aplicaciones para muchos otros tratamientos y posiblemente vacunas", dice Traverso. "Trabajamos estrechamente con nuestra gente para identificar los próximos pasos y aplicaciones donde podemos tener el mayor impacto".

La investigación fue financiada por Novo Nordisk y los Institutos Nacionales de Salud. Otros autores del artículo incluyen a Vance Soares, Daniel Minahan, Ryan Tian Yu, Lu Xiaoya, David Dellal, Yuan Gao, Kim Soyoung, Jacob Wainer, Joy Collins, Siddhartha Tamang, Alison Hayward, Tadayuki Yoshitake, Hsiang-Chieh Lee y James Fujimoto. Johannes Fels, Morten Revsgaard Frederiksen, Ulrik Rahbek y Niclas Roxhed.

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