從章魚觸手吸盤上找靈感 仿生貼片促進口服多肽藥物吸收
相關(guan) 數據顯示,自1922年胰島素首次在臨(lin) 床治療中得到應用以來,多肽藥物經曆了一個(ge) 世紀的科學和技術探索,目前全球多肽藥物市場規模已經達到近1000億(yi) 美元。近年來,如多肽、mRNA、單克隆抗體(ti) 等新型藥物被開發用於(yu) 治療各種疑難雜症。上述生物大分子藥物雖在糖尿病、心血管疾病、癌症、病毒感染等疾病治療中發揮出重要作用,但多肽等藥物的口服遞送仍麵臨(lin) 著多重挑戰,如藥物在消化道的不穩定性、低生物利用度以及肝髒首過效應等。
日前,南方科技大學生物醫學工程係副教授羅智研究團隊受到章魚觸手吸盤結構的啟發,通過3D打印開發出一種輸送多肽藥物的仿生吸盤貼片。該貼片可通過機械拉伸口腔黏膜並結合滲透增強劑,顯著促進藥物的跨膜吸收。相關(guan) 研究成果發表在《科學轉化醫學》上。
模仿章魚吸盤的結構實現藥物高效遞送
“口腔黏膜表麵具有滑動特性,導致許多設計用於(yu) 口服遞送的載體(ti) 難以有效地附著。”羅智介紹,章魚觸手吸盤能夠在各種表麵上實現穩固附著,因此團隊決(jue) 定嚐試模仿章魚吸盤的結構和機製,設計出能夠有效附著在口腔黏膜上的藥物遞送貼片。
基於(yu) 此,羅智團隊利用3D打印技術開發出一種非侵入性口腔藥物遞送裝置,通過模仿章魚吸盤的三維結構和肌肉排列,實現了對口腔黏膜溫和而有效的黏附與(yu) 拉伸,將藥物高效擴散到高度血管化的黏膜組織中,促進其進入全身循環。羅智說,這一仿生創新手段不僅(jin) 有助於(yu) 提高藥物遞送的效率和便利性,還有望在生物醫學領域中得到進一步的應用。
記者了解到,目前國內(nei) 外也有多個(ge) 科研團隊嚐試使用各種機械方法來促進口服藥物在胃腸道中的吸收,主要使用的方法有磁性粒子、微納智能裝置、微針裝置和可膨脹水凝膠等。羅智介紹,磁性粒子合成過程複雜,成本較高;智能裝置和微針裝置等難以采用傳(chuan) 統製造方法進行批量生產(chan) ,且對胃腸道黏膜可能造成潛在損害,安全性需要進一步觀察。
研究團隊經過一係列嚴(yan) 格的實驗驗證,包括對大型動物模型(比格犬)和40名健康人體(ti) 試驗參與(yu) 者的臨(lin) 床前研究,證實這種仿生吸盤貼片在提升藥物生物利用度方麵具有顯著效果。例如,在比格犬體(ti) 內(nei) 進行的實驗研究中,該仿生吸盤貼片相較於(yu) 商業(ye) 化的片劑形式,實現了對去氨加壓素(其口服生物利用度僅(jin) 為(wei) 0.1%)這一多肽藥物生物利用度的顯著提升。
在大分子藥物製劑領域前景廣闊
口腔貼片由於(yu) 具有非侵入性和使用便利性,有助於(yu) 提高患者的依從(cong) 性。特別是對於(yu) 兒(er) 童和有針頭恐懼症的患者,這種新型遞送方式可能會(hui) 大大提高其對治療的接受度。
羅智舉(ju) 例說:“讓兒(er) 童利用貼片的方法服用生長激素等藥物而不用每天打針,能夠顯著提高治療依從(cong) 度,改善治療效果。”
“仿生吸盤貼片使用方式穩定簡單,其穩定性減少了貼片脫落的風險,在避免注射所帶來的痛苦和不便的同時,也能避免一些口服多肽類藥物空腹服用後半小時內(nei) 不能進食等的限製。”羅智介紹,“在人體(ti) 試驗中,大多數參與(yu) 者表示,與(yu) 傳(chuan) 統的注射方式相比,他們(men) 更傾(qing) 向於(yu) 使用這種貼片作為(wei) 常規和周期性的給藥方法。”
另悉,除多肽和蛋白質藥物,仿生吸盤貼片也可用於(yu) 其他類型藥物或生物活性成分的遞送,特別是對因分子大小或其他生物利用度問題而難以通過傳(chuan) 統口服或注射途徑進行有效遞送的物質。(科技日報記者 羅雲(yun) 鵬)
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