점액 장벽을 뚫고

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큰 단백질 약물을 경구로 전달하는 것이 어려운 한 가지 이유는 이러한 약물이 소화관 내벽을 이루는 점액 장벽을 통과할 수 없기 때문입니다. 이는 인슐린과 대부분의 기타 "생물학적 약물"(단백질이나 핵산으로 구성된 약물)을 병원에서 주사하거나 투여해야 함을 의미합니다.

MIT에서 개발된 새로운 약물 캡슐이 언젠가는 이러한 주사를 대체할 수 있을 것입니다. 캡슐에는 소장에 도달할 때 점액 장벽을 통해 회전하고 터널을 만드는 로봇 캡이 있어 캡슐에 의해 운반된 약물이 장 내벽 세포로 전달될 수 있습니다.

"점액을 대체함으로써 우리는 국소 영역 내에서 약물의 분산을 최대화하고 소분자와 거대분자의 흡수를 향상시킬 수 있습니다"라고 MIT 기계 공학과의 Karl van Tassel 경력 개발 조교수이자 위장병 전문의인 Giovanni Traverso는 말합니다. 브리검 여성병원에서요.

오늘 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 발표된 연구에서 연구원들은 이 접근법을 사용하여 현재 주입되어야 하는 항생제 펩타이드인 반코마이신뿐만 아니라 인슐린도 전달할 수 있음을 보여주었습니다.

MIT 코흐 통합 암 연구 연구소(Koch Institute for Integrative Cancer Research)의 연구원이자 하버드 대학교 펠로우 협회(Society of Fellows)의 주니어 펠로우인 Shriya Srinivasan이 이번 연구의 주요 저자입니다.

터널링

수년 동안 Traverso의 연구실은 인슐린과 같은 단백질 약물을 경구로 전달하는 전략을 개발해 왔습니다. 단백질 약물은 소화관의 산성 환경에서 분해되는 경향이 있고 소화관을 둘러싸는 점액 장벽을 통과하는 데 어려움이 있기 때문에 이는 어려운 작업입니다.

이러한 장애물을 극복하기 위해 Srinivasan은 터널 천공 기계가 토양과 암석을 뚫는 것처럼 점액을 통해 터널을 뚫을 수 있는 메커니즘을 포함하는 보호 캡슐을 만드는 아이디어를 내놓았습니다.

"점액을 통해 터널을 만들 수 있다면 약물을 상피에 직접 투여할 수 있을 것이라고 생각했습니다."라고 그녀는 말합니다. "이 캡슐을 섭취하면 바깥층이 소화관에서 용해되어 점액을 휘저어 제거하기 시작하는 모든 기능이 노출된다는 아이디어입니다."

종합비타민 크기 정도의 "로보캡(RoboCap)" 캡슐은 한쪽 끝에 있는 작은 저장소에 약물 탑재량을 담고 있으며 본체와 표면에 터널링 기능을 갖고 있습니다. 캡슐은 특정 pH에서 용해되도록 조정될 수 있는 젤라틴으로 코팅되어 있습니다.

코팅이 용해되면 pH 변화로 인해 RoboCap 캡슐 내부의 작은 모터가 회전을 시작합니다. 이 움직임은 캡슐이 점액 속으로 터널을 파서 이동시키는 데 도움이 됩니다. 캡슐은 또한 칫솔의 작용과 유사하게 점액을 닦아내는 작은 스터드로 코팅되어 있습니다.

회전 운동은 또한 점차적으로 소화관으로 방출되는 약물을 운반하는 구획을 침식하는 데 도움이 됩니다.

"RoboCap이 하는 일은 초기 점액 장벽을 일시적으로 대체한 다음 국소적으로 약물의 분산을 최대화하여 흡수를 향상시키는 것입니다."라고 Traverso는 말합니다. "이러한 모든 요소를 ​​결합함으로써 우리는 약물이 흡수되는 최적의 상황을 제공하는 능력을 극대화하고 있습니다."

향상된 전달

동물 실험에서 연구자들은 이 캡슐을 사용하여 피부 감염은 물론 정형외과 임플란트에 영향을 미치는 감염을 포함하여 광범위한 감염을 치료하는 데 사용되는 대형 펩타이드 항생제인 인슐린이나 반코마이신을 전달했습니다. 연구진은 캡슐을 사용하여 터널링 메커니즘이 없는 유사한 캡슐보다 20~40배 더 많은 약물을 전달할 수 있음을 발견했습니다.