Науковці створили розумну капсулу для прийому кількох ліків одночасно

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго здійснили прорив у сфері доставки ліків, розробивши інноваційну капсулу, здатну містити та вивільняти кілька препаратів у точно визначений час протягом доби. Це відкриття може суттєво спростити життя пацієнтам, яким необхідно приймати складні комбінації ліків за певним розкладом.

Головна дослідниця проєкту Амаль Аббас, яка нещодавно здобула докторський ступінь з хімічної інженерії, працювала над розробкою разом із професором Джозефом Вангом у Школі інженерії Джейкобса. Усвідомлюючи потенційну користь винаходу для пацієнтів та медичних працівників, Аббас започатковує стартап для пришвидшення розробки та комерціалізації капсули.

Конструкція капсули передбачає наявність окремих відділень для різних препаратів. Кожне відділення спроєктоване так, щоб вивільняти свій вміст у заздалегідь визначений час. Препарати розділені бар'єрами, виготовленими з матриці лактози та мальтози, в яку вбудований полімер, чутливий до рівня pH. Цей полімер захищає ліки від шлункової кислоти, але розчиняється в лужному середовищі. Змінюючи щільність полімеру, науковці можуть контролювати час розчинення кожного бар'єру, забезпечуючи вивільнення ліків у точно визначені проміжки часу.

Зовнішня оболонка капсули складається з корпусу та кришечки, виготовлених з рослинної целюлози. Основний корпус, де розташовані відділення з ліками, захищений полімером, чутливим до pH. Кришечка, яка не має захисного покриття, розчиняється одразу після потрапляння в шлунок, що запускає вивільнення першого препарату.

Особливістю капсули є вбудовані мікроскопічні частинки магнію, які виконують роль крихітних мішалок і недовго функціонують в організмі. Реагуючи з шлунковою кислотою, вони генерують потік водневих бульбашок, що перемішує вміст капсули та полегшує розчинення ліків. Це особливо важливо для препаратів, які потребують швидкого засвоєння, як-от знеболювальні, серцево-судинні ліки чи препарати для невідкладної допомоги.

Частинки магнію виконують ще одну функцію: вони нейтралізують шлункову кислоту, тимчасово створюючи локальне лужне середовище. Це сприяє розчиненню полімерних бар'єрів, чутливих до pH, що запускає вивільнення наступних препаратів.

Дослідницька група професора Ванга була першою, хто застосував мікророзмірні частинки (які вони назвали мікророботами) для терапевтичних цілей. Вони першими випробували мікророботів на живих тваринах, продемонструвавши їхній потенціал у лікуванні різних станів, включаючи легеневі інфекції та захворювання, що потребують інтенсивної терапії.

Важливо зазначити, що всі матеріали, використані для виготовлення капсули, схвалені Управлінням з контролю за харчовими продуктами та лікарськими засобами США (FDA), що спрощує впровадження винаходу на ринок.

Для демонстрації концепції дослідники заповнили капсулу трьома дозами леводопи — препарату для лікування хвороби Паркінсона. Кожну дозу позначили харчовим барвником (жовтим, зеленим та червоним) для візуального відстеження її вивільнення в змодельованих шлункових умовах. Перша доза, розміщена у відділенні з магнієвими мішалками, була призначена для швидкого вивільнення. Друга та третя дози, розташовані у відділеннях без мішалок, вивільнялися відповідно з середньою та повільною швидкістю. Експеримент успішно продемонстрував здатність капсули доставляти ліки окремими фазами.

Дослідники обрали препарат для лікування хвороби Паркінсона як тестовий випадок, оскільки його потрібно приймати регулярно кожні кілька годин для контролю симптомів. За словами Аббас, якщо рівень препарату падає занадто низько, у пацієнтів виникають тремор та інші моторні симптоми. Підтримка стабільного рівня ліків допомагає зберігати стабільність рухів пацієнта. Капсула має потенціал забезпечувати цю стабільність протягом дня, позбавляючи пацієнтів необхідності точно розраховувати час прийому кожної дози.

Аббас також бачить потенціал використання цієї капсули для комбінованої терапії. Наприклад, при серцево-судинних захворюваннях пацієнтам часто потрібно приймати комбінацію аспірину, бета-блокаторів та препаратів для зниження холестерину, кожен з яких має свій графік прийому. Налаштувавши відділення капсули на вивільнення цих препаратів у точно визначеній послідовності, пацієнти могли б отримувати аспірин вранці, бета-блокатор вдень і препарат для зниження холестерину ввечері — все з однієї капсули.

Наступними кроками в розробці є проведення досліджень in vivo, масштабування виробництва, розширення можливостей капсули для вивільнення препаратів протягом більш тривалого періоду та дослідження можливостей локалізованого вивільнення ліків у кишечнику для цільової терапії.