แคปซูลหุ่นยนต์ ที่พัฒนาขึ้นเพื่อส่งยาไปยังลำไส้ เหตุผลหนึ่งที่ยากต่อการส่งยาที่มีโปรตีนขนาดใหญ่โดยทางปากก็คือยาเหล่านี้ไม่สามารถผ่านกำแพงเมือกที่กั้นทางเดินอาหารได้ ซึ่งหมายความว่าอินซูลินและ “ยาชีวภาพ” อื่น ๆ ส่วนใหญ่ ยาที่ประกอบด้วยโปรตีนหรือกรดนิวคลีอิก ต้องฉีดหรือบริหารในโรงพยาบาล แคปซูลยาตัวใหม่ที่พัฒนาขึ้นที่ MIT อาจใช้แทนการฉีดยาเหล่านั้นได้ในวันหนึ่ง แคปซูลมีฝาปิดหุ่นยนต์ที่หมุนและอุโมงค์ผ่านกั้นเมือกเมื่อไปถึงลำไส้เล็ก ทำให้ยาที่แคปซูลส่งผ่านเข้าไปในเซลล์ที่เรียงรายลำไส้
Giovanni Traverso ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการพัฒนาอาชีพของ Karl van Tassel ด้านวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT และผู้เชี่ยวชาญด้านระบบทางเดินอาหาร กล่าวว่า “การกำจัด เสมหะทำให้เราสามารถเพิ่มการกระจายตัวของยาได้มากที่สุดภายในพื้นที่และเพิ่มการดูดซึมของทั้งโมเลกุลขนาดเล็กและโมเลกุลขนาดใหญ่ ที่โรงพยาบาลบริกแฮมและสตรีในการศึกษาที่ปรากฏในวันนี้ในScience Roboticsนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถใช้วิธีนี้ในการส่งอินซูลินและ vancomycin ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะเปปไทด์ที่ต้องฉีดในปัจจุบัน
Shriya Srinivasan ซึ่งเป็นบริษัทในเครือด้านการวิจัยที่สถาบัน Koch Institute for Integrative Cancer Research ของ MIT และเพื่อนรุ่นน้องที่ Society of Fellows ที่ Harvard University เป็นผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ หลายปีที่ผ่านมา ห้องปฏิบัติการของ Traverso ได้พัฒนากลยุทธ์ในการส่งยาที่มีโปรตีน เช่น อินซูลินทางปาก นี่เป็นงานที่ยากเพราะยาที่มีโปรตีนมักจะถูกทำลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของทางเดินอาหารและพวกเขายังมีปัญหาในการเจาะสิ่งกีดขวางของเมือกที่อยู่ในทางเดินอาหาร
แคปซูลหุ่นยนต์ ที่มีกลไกที่สามารถเจาะผ่านเมือกได้
เพื่อเอาชนะอุปสรรคเหล่านั้น ศรีนิวาสันจึงเกิดแนวคิดในการสร้างแคปซูลป้องกันที่มีกลไกที่สามารถเจาะผ่านเมือกได้ เช่นเดียวกับเครื่องเจาะอุโมงค์เจาะดินและหิน “ฉันคิดว่าถ้าเราสามารถเจาะเมือกได้ เราก็สามารถวางยาไว้บนเยื่อบุผิวได้โดยตรง” เธอกล่าว “แนวคิดก็คือคุณจะกินแคปซูลนี้เข้าไปและชั้นนอกจะละลายในทางเดินอาหาร ทำให้เห็นลักษณะทั้งหมดเหล่านี้ที่เริ่มปั่นผ่านเมือกและล้างมันออก” แคปซูล “RoboCap” ซึ่งมีขนาดประมาณวิตามินรวม บรรจุยาไว้ในอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กที่ปลายด้านหนึ่ง
และบรรจุลักษณะการขุดเจาะในตัวเครื่องและพื้นผิวหลัก แคปซูลเคลือบด้วยเจลาตินที่สามารถปรับให้ละลายได้ที่ pH เฉพาะ เมื่อสารเคลือบละลาย การเปลี่ยนแปลงของค่า pH จะกระตุ้นมอเตอร์ขนาดเล็กภายในแคปซูล RoboCap เพื่อเริ่มหมุน การเคลื่อนไหวนี้ช่วยให้แคปซูลเจาะเข้าไปในเมือกและขับออกไป แคปซูลยังเคลือบด้วยกระดุมเล็กๆ ที่ช่วยขจัดเสมหะ คล้ายกับการกระทำของแปรงสีฟัน การเคลื่อนที่แบบหมุนยังช่วยกัดเซาะช่องที่บรรจุยาซึ่งค่อยๆ ปล่อยออกสู่ทางเดินอาหาร
“สิ่งที่ RoboCap ทำคือการแทนที่สิ่งกีดขวางเมือกเริ่มต้นชั่วคราว และเพิ่มการดูดซึมโดยเพิ่มการกระจายตัวของยาในพื้นที่ให้สูงสุด” Traverso กล่าว “การรวมองค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้เข้าด้วยกัน เรากำลังเพิ่มขีดความสามารถของเราให้สูงสุดในการจัดหาสถานการณ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการดูดซึมยา” ในการทดสอบในสัตว์ นักวิจัยใช้แคปซูลนี้เพื่อส่งอินซูลินหรือ vancomycin ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะเปปไทด์ขนาดใหญ่ที่ใช้ในการรักษาโรคติดเชื้อในวงกว้าง รวมถึงการติดเชื้อที่ผิวหนังและการติดเชื้อที่มีผลต่อการปลูกถ่ายกระดูก
นักวิจัยพบว่าแคปซูลนี้สามารถส่งยาได้มากกว่าแคปซูลที่คล้ายกันถึง 20 ถึง 40 เท่าโดยไม่ต้องใช้กลไกในการเจาะ เมื่อยาออกจากแคปซูลแล้ว แคปซูลจะผ่านทางเดินอาหารด้วยตัวมันเอง นักวิจัยพบว่าไม่มีสัญญาณของการอักเสบหรือการระคายเคืองในทางเดินอาหารหลังจากที่แคปซูลผ่านไป และพวกเขายังสังเกตเห็นว่าชั้นเมือกจะปฏิรูปภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังจากที่แคปซูลถูกแทนที่ อีกแนวทางหนึ่งที่นักวิจัยบางคนใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดส่งยาทางปากก็คือการให้ยาร่วมกับยาเพิ่มเติมที่ช่วยให้พวกมันผ่านเนื้อเยื่อลำไส้
อย่างไรก็ตาม สารเพิ่มประสิทธิภาพเหล่านี้มักใช้ได้กับยาบางชนิดเท่านั้น เนื่องจากแนวทางใหม่ของทีม MIT อาศัยการหยุดชะงักทางกลไกกับอุปสรรคของเมือกเท่านั้น จึงอาจนำไปใช้กับชุดยาที่กว้างขึ้นได้ Traverso กล่าว “สารเคมีบางชนิดทำงานได้ดีกับ โมเลกุลของ ยา บาง ชนิด” เขากล่าว “การใช้วิธีการทางกลในการบริหารอาจทำให้ยามีการดูดซึมเพิ่มขึ้น” แม้ว่าแคปซูลที่ใช้ในการศึกษานี้จะปล่อยน้ำหนักบรรทุกในลำไส้เล็กแต่ก็สามารถใช้
เพื่อกำหนดเป้าหมายไปที่กระเพาะอาหารหรือลำไส้ใหญ่โดยการเปลี่ยนค่า pH ที่เคลือบเจลาตินละลาย นักวิจัยยังวางแผนที่จะสำรวจความเป็นไปได้ในการส่งมอบยาโปรตีนอื่นๆ เช่น GLP1 receptor agonist ซึ่งบางครั้งใช้รักษาโรคเบาหวานประเภท 2 แคปซูลยังสามารถใช้เพื่อส่งยาเฉพาะที่เพื่อรักษาอาการลำไส้ใหญ่บวมเป็นแผลและภาวะอักเสบอื่นๆ โดยการเพิ่มความเข้มข้นของยาในท้องถิ่นในเนื้อเยื่อให้มากที่สุดเพื่อช่วยรักษาอาการอักเสบ
โดย จีคลับ