Спиральная торпеда RoboCap ввинчивается в слизистые оболочки тонкого кишечника, внося препарат глубоко в его стенки. Она позволит вводить перорально лекарства, для которых обычно приходится прибегать к болезненным инъекциям.
Целый ряд антибиотиков, инсулин и множество других лекарств нужно вводить с помощью инъекций. Это сложно и довольно болезненно, однако более мягкий пероральный способ — например, в форме таблеток — не всегда позволяет доставить препарат в кровь. Оказавшись в желудочно-кишечном тракте, лекарство встречается с целым рядом испытаний, преодолеть которые способны не все. Густая слизистая оболочка кишечника действует как липкая ловушка, задерживая частицы и препятствуя их проникновению дальше в ткани.
Решить эту проблему взялись Шрия Шринивасан (Shriya Srinivasan) и ее коллеги из Массачусетского технологического института (MIT). В новой статье, опубликованной в журнале Science Robotics, ученые рассказали о миниатюрном роботизированном устройстве RoboCap. Размером не больше обычных лекарственных капсул, на одном конце оно несет резервуар (около 342 миллиметров кубических), куда помещается нужный препарат, а на другом — двигательную систему, которая позволяет роботу активно доставлять лекарство к цели, защитив его от кислоты желудка и преодолев слизистые слои кишечника.
Общая схема работы: А — активация RoboCap в кишечнике; В — слои, через которые предстоит пройти лекарству; C и D — форма капсулы; от E до H — внедрение RoboCap в стенку кишечника / © Srinivasan et al., 2022
Для этого поверхность RoboCap покрыта биоразлагаемым желатином. Слегка варьируя состав этого покрытия, можно контролировать уровень кислотности среды (рН), при котором будет распадаться желатин. Оказавшись без покрытия, на заднем конце капсулы активируется двигатель. Особая форма устройства, напоминающая шнек — стержень с винтовой нарезкой на поверхности, — заставляет робота ввинчиваться в слизистую, словно штопор. При этом покрытие, защищающее само лекарство, постепенно разрушается, и оно впрыскивается прямо в стенки кишечника. Наконец, все, что осталось от RoboCap, продолжает путешествие по ЖКТ и выходит естественным путем.
Экспериментальное устройство уже испытали на свиньях. С его помощью удалось успешно ввести животным инсулин и антибиотик ванкомицин. По оценкам ученых, такой подход позволяет использовать в 20-40 раз меньше исходного препарата, чтобы добиться нужного его количества в крови. При прохождении остатков капсулы через тонкий кишечник не наблюдалось никаких осложнений. И даже участок слизистой, куда внедрялся RoboCap, быстро восстанавливался.
Напомним, ранее китайские ученые продемонстрировали подход, позволяющий доставлять лекарства сквозь еще более мощный элемент защиты организма — гематоэнцефалический барьер, разделяющий кровоток и центральную нервную систему. Для этого им пришлось модифицировать живые клетки, заполнив их магнитным наногелем.
Сергей Васильев
