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智能

终结药物注射的高科技药丸来了,它可以让药物在胃壁上分解

Gina Kolata2019-02-11 06:41:45

科学家还希望这样的装置能够用于一系列注射药物,而不仅仅是胰岛素。

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

生物工程师面临着这么一大挑战:为治疗癌症或其他疾病的胰岛素或单克隆抗体等药物找到一种方法,让病人无需注射、只需口服就能完成给药。

上述药物由较大的分子制成,肠胃无法吸收;但无论如何,这些药物都可以通过人体强大的消化系统迅速分解。

目前,一个科学家团队可能找到了一种解决方式:把药物装入胶囊中,方便病人服用。他们的灵感源于在被翻过来之后总能自己回正的乌龟。

该团队采用的测试装置名为 Soma,形状像乌龟壳。在 Soma 的内部,有一个微型胰岛素柱。当 Soma 这个微小的装置贴在胃壁上后,胰岛素柱会弹出并注射胰岛素。之后 Soma 会经过结肠最终被病人排出。

上周四,研究人员在《科学》杂志上发表了论文,称 Soma 在老鼠和猪身上都起到了作用。来自麻省理工学院、哈佛大学和制药公司诺和诺德(Novo Nordisk)的研究人员希望在 3 年后开始把 Soma 用于人体测试。

没有参与这项研究的专家称,Soma 很有可能成为解决注射问题的可行方案。“这是个全新的概念,想法也很酷。”布朗大学(Brown University)医疗科学与工程学教授埃迪特·马西威兹(Edith Mathiowitz)指出。

专家称,尽管这听起来有点像科幻小说的情节,但 Soma 的确整合了一系列最新的工程学发展成果。

“他们所做的就是借鉴很多领域的想法并对其进行整合,”泰吉雅·德赛(Tejal Desai)表示。德赛是美国旧金山加利福尼亚大学生物工程与治疗科学系系主任。

研究人员知道,如果他们能够让药物通过胃壁,药物就能进入血液循环。因为胃部没有那么多的痛觉感受器,所以当微小的柱子刺入胃壁的时候,病人根本就感觉不到。

乔瓦尼·特拉韦尔索(Giovanni Traverso)博士是哈佛大学布里格姆妇科医院(Brigham and Women’s Hospital)的胃肠病学家,也是论文的第一作者。特拉韦尔索称,成功开发出能够完成上述任务的装置需要取得三大关键进展。

第一个挑战是:制造一种能够以可预见的方式贴在胃壁上的装置。研究人员从自然界寻找灵感,最终从豹纹陆龟身上得到了启发。豹纹陆龟的龟壳构造带某种角度,无论它们如何跌倒,总能滚回到用脚支撑、龟背在上的正常位置。

于是,工程师决定模仿豹纹陆龟的形状制造一个微型装置,要求它无论以何种方式从食道中滚下来,总能贴在胃壁上,且定位准确。

接下来,工程师需要一个触发部件,用于释放装置内的微型胰岛素柱药物。

特拉韦尔索博士称:“胃部温暖而潮湿,这是关键线索。”

在这种类型的环境下,糖将会溶解,这与药糖或糖果在你口中溶解类似。

胰岛素注射针像弹簧一样被压缩在装置里,外头有薄薄的一层糖衣圆盘包裹。通过控制糖衣圆盘的大小,研究人员可以控制该装置保持完好无损的时间长度。他们决定把时长定为 5 分钟。时间一到,糖衣完全溶解,胰岛素柱弹出。

最后,研究人员还需要打造胰岛素柱。存放微型胰岛素柱的装置很小,豌豆般大,限制了容纳药物的分量。

科学家团队在使用不同压力下压缩的干胰岛素反复实验后,发现了微型胰岛素柱的制作方法;采用此方法制作的产品,稳定性足够强,内部也有充足的胰岛素可以完成治疗任务。

麻省理工学院化学工程师罗伯特·朗格尔(Robert Langer)指出,目前的情况与当初设想的一致:病人服用了包含装置的胶囊,胶囊在 10 分钟后溶解,装置贴在了胃壁上。

5 分钟后,糖衣圆盘遭到破坏,从而释放出微型胰岛素柱。微型胰岛素柱刺入胃壁,胰岛素给药进入血液循环。最后,装置被病人排出;病人甚至都没有注意到。

麻省理工学院博士生亚历克斯·艾布拉姆森(Alex Abramson)带领研究人员对猪和老鼠进行测试,结果显示:该装置的给药量与传统胰岛素注射的一样多。但这些动物在吞服胶囊时胃必须是空的。

在推广这种方法之前,仍然有大量工作需要做。比如:进行更多的安全测试,以确保频繁的注射不会对胃部造成伤害。

科学家还希望这样的装置能够用于一系列注射药物,而不仅仅是胰岛素。“胰岛素只是一个证明概念可行的例子而已。”朗格尔博士称。


翻译:熊猫译社 夏晴

题图版权:Frankel Traverso

© 2019 THE NEW YORK TIMES

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