Uma razão pela qual é tão difícil administrar medicamentos com proteínas grandes por via oral é que esses medicamentos não podem passar pela barreira de muco que reveste o trato digestivo. Isso significa que a insulina e a maioria das outras "drogas biológicas" — drogas que consistem em proteínas ou ácidos nucléicos — precisam ser injetadas ou administradas em um hospital.
Uma nova cápsula de medicamento desenvolvida no MIT pode um dia substituir essas injeções. A cápsula tem uma tampa robótica que gira e faz um túnel através da barreira de muco quando atinge o intestino delgado, permitindo que as drogas transportadas pela cápsula passem para as células que revestem o intestino.

“Ao deslocar o muco, podemos maximizar a dispersão da droga dentro de uma área local e aumentar a absorção de pequenas moléculas e macromoléculas”, diz Giovanni Traverso, professor assistente de desenvolvimento de carreira de Karl van Tassel de engenharia mecânica no MIT e gastroenterologista. no Brigham and Women's Hospital.

Em um estudo publicado hoje na Science Robotics , os pesquisadores demonstraram que poderiam usar essa abordagem para fornecer insulina e vancomicina, um peptídeo antibiótico que atualmente precisa ser injetado.

Shriya Srinivasan, pesquisador afiliado do Koch Institute for Integrative Cancer Research do MIT e membro júnior da Society of Fellows da Universidade de Harvard, é o principal autor do estudo.

Túnel através

Por vários anos, o laboratório de Traverso vem desenvolvendo estratégias para administrar drogas proteicas como a insulina por via oral. Esta é uma tarefa difícil porque as drogas proteicas tendem a ser decompostas em ambiente ácido do trato digestivo, e também têm dificuldade em penetrar a barreira de muco que reveste o trato.

Para superar esses obstáculos, Srinivasan teve a ideia de criar uma cápsula protetora que inclui um mecanismo que pode fazer um túnel através do muco, assim como as máquinas de perfuração de túneis perfuram o solo e a rocha.

"Pensei que, se pudéssemos fazer um túnel através do muco, poderíamos depositar a droga diretamente no epitélio", diz ela. “A ideia é que você ingira essa cápsula e a camada externa se dissolva no trato digestivo, expondo todas essas características que começam a se agitar no muco e limpá-lo”.

A cápsula "RoboCap", que tem aproximadamente o tamanho de um multivitamínico, carrega sua carga útil de droga em um pequeno reservatório em uma extremidade e carrega as características de túneis em seu corpo e superfície principais. A cápsula é revestida com gelatina que pode ser ajustada para dissolver em um pH específico.

Quando o revestimento se dissolve, a mudança no pH aciona um pequeno motor dentro da cápsula RoboCap para começar a girar. Esse movimento ajuda a cápsula a entrar no muco e deslocá-lo. A cápsula também é revestida com pequenos pinos que removem o muco, semelhante à ação de uma escova de dentes.

O movimento giratório também ajuda a corroer o compartimento que transporta a droga, que é gradualmente liberada no trato digestivo.

"O que o RoboCap faz é deslocar transitoriamente a barreira inicial do muco e, em seguida, aumentar a absorção, maximizando a dispersão do medicamento localmente", diz Traverso. “Ao combinar todos esses elementos, estamos realmente maximizando nossa capacidade de fornecer a situação ideal para que o medicamento seja absorvido”.

Exibição aprimorada

Em testes em animais, os pesquisadores usaram esta cápsula para fornecer insulina ou vancomicina, um grande antibiótico peptídico usado para tratar uma ampla gama de infecções, incluindo infecções de pele e infecções que afetam implantes ortopédicos. Com a cápsula, os pesquisadores descobriram que poderiam entregar 20 a 40 vezes mais droga do que uma cápsula similar sem o mecanismo de tunelamento.

Uma vez que o medicamento é liberado da cápsula, a própria cápsula passa pelo trato digestivo por conta própria. Os pesquisadores não encontraram nenhum sinal de inflamação ou irritação no trato digestivo após a passagem da cápsula, e também observaram que a camada de muco se reforma dentro de algumas horas após ser deslocada pela cápsula.

Outra abordagem que alguns pesquisadores usaram para melhorar a administração oral de medicamentos é administrá-los junto com medicamentos adicionais que os ajudam a atravessar o tecido intestinal. No entanto, esses intensificadores geralmente funcionam apenas com certos medicamentos. Como a nova abordagem da equipe do MIT depende apenas de interrupções mecânicas na barreira do muco, ela poderia ser aplicada a um conjunto mais amplo de medicamentos, diz Traverso.

"Alguns dos potenciadores químicos trabalham preferencialmente com certas moléculas de drogas", diz ele. “O uso de métodos mecânicos de administração pode potencialmente permitir que mais medicamentos tenham absorção aprimorada”.

Embora a cápsula usada neste estudo tenha liberado sua carga útil no intestino delgado, ela também pode ser usada para atingir o estômago ou o cólon, alterando o pH no qual o revestimento de gelatina se dissolve. Os pesquisadores também planejam explorar a possibilidade de fornecer outras drogas proteicas, como o agonista do receptor GLP1, que às vezes é usado para tratar diabetes tipo 2. As cápsulas também podem ser usadas para administrar drogas tópicas para tratar a colite ulcerativa e outras condições inflamatórias, maximizando a concentração local das drogas no tecido para ajudar a tratar a inflamação. + Explorar mais

Nova cápsula pode administrar por via oral medicamentos que geralmente precisam ser injetados