粘液在保护身体免受伤害方面起着关键作用,防止潜在的危险物质到达胃肠道系统。但这也使得口服某些药物几乎不可能,包括胰岛素。这意味着糖尿病患者必须定期注射胰岛素,这是令人不快的,可能会导致糖尿病患者服药前后不一致。

麻省理工学院的研究人员想要找到解决这个问题的方法,所以他们发明了一种名为RoboCap的机器人药丸,它可以像钻头一样穿过保护胃肠道的粘液。一项研究发表在科学的机器人他们在猪身上测试了这项发明,发现它能有效地让猪的身体吸收包括胰岛素和静脉注射抗生素在内的药物。虽然这项研究还处于初步阶段,但有一天它可能会使许多疾病的治疗变得更容易、更方便。


“我们所看到的结果可以应用于任何药物,”他说Shriya Srinivasan他是麻省理工学院科赫综合癌症研究所的博士后研究员,也是哈佛大学研究员协会的初级研究员。斯里尼瓦桑是该研究的主要作者科学的机器人纸。

RoboCap的工作原理

RoboCap有几个部分可以让它到达正确的地方并穿透粘液。整个药丸被涂上一层胶状物质,对pH值有反应,只有在到达小肠时才容易吞咽和激活。一旦到达那里,涂层就会溶解,关闭药丸的电路并触发其机械部件。在药丸的一边是一个连接在内部马达上的重物,当马达被激活时,它会使药丸开始振动和旋转。RoboCap开始钻穿排列在小肠上的黏液,最终在药丸的另一侧沉积药物。

为了有效地钻穿粘液,这种药丸使用了诸如螺旋涡轮鳍(灵感来自鱼雷鳍)和螺旋槽等表面特征。它还涂有一层小钉,帮助“刷”掉粘液,类似于牙刷的工作原理。斯里尼瓦桑说,她还受到了网上名为“鼹鼠”的隧道掘进机视频的启发,这种机器可以穿过岩石和泥土钻出狭窄的通道。

研究人员用两种不同的药物测试了他们的发明:胰岛素和万古霉素(一种静脉抗生素)。他们在切除的猪小肠上测试了这种方法。这使他们能够测量他们在粘液层上注射的药物有多少通过了另一侧。他们还在活猪身上测试了RoboCap,在这两种情况下,他们都将RoboCap与没有钻孔机制的假药或避孕药进行了比较。

斯里尼瓦桑说:“当我们观察它时,与RoboCap相比,实际到达血液的药物量增加了20到40倍。”

潜在的应用

在完成药物输送后,RoboCap会通过消化系统自行排出体外。研究人员没有发现任何证据表明这种药丸对猪的胃肠道系统造成了任何损害,频繁的粘液产生意味着钻孔动作对感染风险或身体自我保护能力没有持久的影响。

Srinivasan说,这项研究和这项技术都有局限性。目前还不清楚机器人机器人离开人体后如何处理。这项研究也没有检查药物的剂量,或者药物是如何装入药片的。这项研究也只比较了口服药物的释放;例如,它没有像正常情况下那样,比较RoboCap和胰岛素注射时,有多少胰岛素进入血液。这项发明离用于人类还有很长的路要走;它必须经过广泛的开发,才能大规模生产,并需要经过临床试验过程。

使用像这样的机械方法比使用化学方法来完成口服给药的方法有很多优点,其中摄取路径是指示的。但仅仅因为这种方法可以与各种药物一起使用,并不意味着它一定是实用的。

他说:“我认为,目前在胰岛素定价方面的一些政治和社会压力可能会导致这种特定的交付方式总是会让它变得太贵。马修•韦伯她是圣母大学化学和生物分子工程系的教授。

韦伯确实认为这种方法对其他药物也有潜在的用处,比如治疗癌症的抗体疗法,通常必须在医院通过静脉注射。韦伯说,不管这种药物是否有口服给药的可能性,这是一个创新的想法。

他说:“它的科学原理非常酷。”“我认为制造这样的东西需要很多非常复杂和详细的工程。”

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