對于數(shù)百萬患有糖尿病的人來說，胰島素是一種救命藥，但它不能輕易地作為藥丸提供;需要使用注射器或泵將其注射到皮下。由中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院和廣州南方醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)的研究人員現(xiàn)在報告了一種新的胰島素微電機(jī)(IMM)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)允許他們使用由化學(xué)“微電機(jī)”驅(qū)動的口服藥片將胰島素輸送到大鼠的結(jié)腸。
YingfengTu博士、FeiPeng博士、KunLiu博士及其同事在ACSNano的一篇論文中報告了基于電機(jī)的微型平板電腦的測試，他們在論文中表示該技術(shù)代表了一種“吸引人的策略”，可以切實可行地被開發(fā)用于提高大多數(shù)生物大分子藥物的生物利用度。這篇論文的標(biāo)題是“基于微電機(jī)的微型藥片，用于同事胰島素的口服給藥”。
糖尿病患者難以調(diào)節(jié)血糖水平，因為他們產(chǎn)生的胰島素很少或根本不產(chǎn)生。合成胰島素已經(jīng)存在了一百多年，但通常通過注射或植入泵進(jìn)行給藥?；加刑悄虿〉娜丝赡苄枰刻於啻畏靡葝u素，而且頻繁注射可能會很痛苦。結(jié)果，一些患者沒有在正確的時間服用推薦劑量。“……強(qiáng)化胰島素注射會導(dǎo)致依從性不足、組織感染和低血糖風(fēng)險增加，這可能會導(dǎo)致腦損傷、癲癇發(fā)作、意識喪失，甚至死亡，”該團(tuán)隊寫道。“因此，迫切需要一種方便有效的胰島素給藥方式。”
口服形式的胰島素是理想的，但胃的惡劣環(huán)境會分解并中和激素，然后才能被腸道吸收并進(jìn)入血液。研究人員補(bǔ)充說，大生物分子通過腸道內(nèi)壁的吸收也受到阻礙。“……現(xiàn)有的由致密上皮細(xì)胞和粘液層組成的腸道屏障進(jìn)一步阻止了生物大分子由于其高分子量而被吸收。”
結(jié)腸作為消化系統(tǒng)的一部分，粘膜層較薄，上皮細(xì)胞排列較疏松，消化條件較溫和。以前的口服給藥嘗試，在使用微載體或納米載體保護(hù)激素免受胃酸影響的同時，依賴于胰島素被動擴(kuò)散到結(jié)腸內(nèi)的細(xì)胞中，這不是很有效。“......具有被動擴(kuò)散的傳統(tǒng)微/納米載體導(dǎo)致胰島素輸送效率有限，”該團(tuán)隊承認(rèn)。相比之下，新開發(fā)的載有胰島素的迷你藥片具有微小的化學(xué)“微電機(jī)”，臨床前測試表明可以將胰島素安全有效地輸送到結(jié)腸。
為了制造這些藥片，研究人員用一層含胰島素的溶液和一層脂質(zhì)體覆蓋鎂(Mg)微粒。然后，他們將這些顆粒與小蘇打混合，壓制成約3毫米長的迷你藥片，然后用酯化淀粉溶液覆蓋。淀粉保護(hù)藥片免受胃酸侵害，使它們能夠完好無損地到達(dá)結(jié)腸。當(dāng)它們分解時，鎂微粒然后與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣氣泡流，氫氣氣泡充當(dāng)微型馬達(dá)，將胰島素推向結(jié)腸內(nèi)壁被吸收。“最近，由于在局部體液下不斷產(chǎn)生氫氣泡并隨后產(chǎn)生強(qiáng)大的驅(qū)動力，鎂基微電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，”作者指出。“通過生產(chǎn)H2，釋放的IMM產(chǎn)生的運(yùn)動導(dǎo)致結(jié)腸對胰島素的攝取和吸收增強(qiáng)，因此導(dǎo)致更高的口服生物利用度……
該團(tuán)隊在糖尿病大鼠身上測試了他們的迷你藥片，發(fā)現(xiàn)它們可以在五個多小時內(nèi)顯著降低動物的血糖水平。“......由局部水環(huán)境觸發(fā)的電機(jī)快速運(yùn)動進(jìn)一步導(dǎo)致粘膜滲透增強(qiáng)和胰島素的主動輸送，顯示穩(wěn)定的血糖水平超過5小時。”事實上，使用新的胰島素輸送技術(shù)可以將葡萄糖水平維持在幾乎與注射胰島素一樣低的水平。
盡管還需要做更多的工作，但研究人員表示，他們的開發(fā)代表了朝著創(chuàng)造更多傳統(tǒng)注射藥物的口服制劑邁出的具體一步。“減少給藥間隔時間和提高糖尿病對我們系統(tǒng)的依從性可能使口服胰島素治療糖尿病邁出具體一步，”他們說。“我們相信，所提出的策略具有卓越的依從性、易于制造、提高療效，顯示出大多數(shù)生物大分子藥物口服給藥的巨大潛力……鎂微電機(jī)易于調(diào)節(jié)的特性和生物降解性賦予它們在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的迷人應(yīng)用。”
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