Creata una pillola che somministra insulina nello stomaco

La capsula pillola, dalle dimensione di un mirtillo, dispone di un piccolo ago fatto di insulina compressa che viene iniettato nello stomaco

La pillola tecnologica rilascia insulina nello stomaco e potrebbe sostituire le iniezioni per i pazienti con diabete di tipo 1.

Un gruppo di scienziati, diretto dal Massachusetts Institute of Technology di Boston, ha sviluppato una capsula farmacologica che potrebbe essere utilizzata per somministrare dosi di insulina. Questo nuovo dispositivo tecnologico potrebbe sostituire le normali iniezioni somministrate giornalmente ai pazienti con diabete di tipo 1.

La capsula, dalle dimensione di un mirtillo, dispone di un piccolo ago fatto di insulina compressa che viene iniettato nel momento in cui il dispositivo raggiunge lo stomaco. Nei test sugli animali, i ricercatori hanno dimostrato che potevano fornire abbastanza insulina per abbassare lo zucchero nel sangue a livelli paragonabili a quelli prodotti dalle iniezioni somministrate attraverso la pelle. Essi hanno anche dimostrato che il dispositivo può essere adattato per somministrare altri farmaci proteici.

Il dottor Robert Langer, (1) professore del David H. Koch Institute, membro del MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research e uno degli autori senior dello studio, ha dichiarato: “Siamo davvero fiduciosi per questo nuovo tipo di capsula che in futuro potrebbe aiutare i pazienti diabetici e forse chiunque abbia bisogno di terapie, che attualmente possono essere somministrate solo mediante iniezione o infusione.”


Il progetto ha visto la collaborazione di eminenti professionisti: il dottor Giovanni Traverso, (2) assistente professore presso il Brigham and Women's Hospital, l'Harvard Medical School, scienziato nel Dipartimento di ingegneria meccanica del MIT, dove è iscritto come membro della facoltà nel 2019, è anche un autore senior dello studio. Il primo autore dell'articolo, che appare nel numero del 7 febbraio di Science, (3) è il dottorando del MIT Alex Abramson. Il gruppo di ricerca comprende anche scienziati della società farmaceutica Novo Nordisk.

Precedentemente i dottori Giovanni Traverso, Robert Langer e i loro colleghi hanno sviluppato una pillola (4) rivestita con molti minuscoli aghi capace di iniettare farmaci nel rivestimento dello stomaco o dell'intestino tenue. Per la nuova capsula, i ricercatori hanno modificato il progetto in modo da avere un solo ago. Ciò gli ha permesso di evitare l'iniezione di principi attivi all'interno dello stomaco.

La punta dell'ago è costituita da quasi il 100% di insulina liofilizzata compressa, costruita utilizzando la medesima procedura impiegata per le compresse di medicinale. L'asta dell'ago, che non entra nella parete dello stomaco, è costituita da un altro materiale biodegradabile. All'interno della capsula, l'ago è attaccato ad una molla compressa che è tenuta in posizione da un disco fatto di zucchero. Quando la capsula viene ingerita, l'acqua nello stomaco scioglie il disco di zucchero rilasciando la molla e iniettando l'ago nella parete.

La parete dello stomaco non ha recettori del dolore, per cui gli scienziati ritengono che i pazienti non sarebbero in grado di sentire l'iniezione. Per garantire che il farmaco venga iniettato nella parete, il team ha progettato il sistema in modo che, indipendentemente da come la capsula atterra nello stomaco, può orientarsi in modo che l'ago entri in contatto con il rivestimento dello stomaco.

Per la funzione di auto-orientamento gli scienziati si sono ispirati alla 'tartaruga leopardo'. Questa testuggine vive in Africa e ha una conchiglia con una cupola alta e ripida che gli consente di raddrizzarsi se rotola sul dorso. I ricercatori hanno rimodellato la cupola della tartaruga al computer per ottenere una variante della sua forma. Il nuovo modello compiuterizzato di cupola è stato costruito e implementato alla nuova capsula. Con questa forma geometrica la capsula può riorientare se stessa anche nell'ambiente dinamico dello stomaco.

Il dottor Alex Abramson asserisce: “Ciò che è importante è che abbiamo l'ago in contatto con il tessuto quando viene iniettato. Inoltre, se una persona dovesse muoversi o lo stomaco dovesse gorgogliare, il dispositivo non si muoverà dal suo orientamento preferito.”

Una volta iniettata la punta dell'ago nella parete dello stomaco, l'insulina si dissolve a una velocità che può essere controllata dai ricercatori. In questo studio si è calcolato un tempo di circa un'ora affinché tutta l'insulina venga completamente rilasciata nel flusso sanguigno.

Con i test fatti ai suini, i ricercatori hanno dimostrato di poter somministrare con successo fino a 300 microgrammi di insulina. Successivamente, sono stati in grado di aumentare la dose a 5 milligrammi, che è paragonabile alla quantità che un paziente con diabete di tipo 1 dovrebbe somministrarsi. Nel momento in cui la capsula ha rilascia tutto il suo contenuto, può passare in modo innocuo attraverso il sistema digestivo. I ricercatori non hanno rilevato effetti avversi dalla capsula, che è costituita da componenti biodegradabili in polimero e acciaio inossidabile.

La dottoressa Maria José Alonso, (5) docente di biofarmaceutica e tecnologia farmaceutica presso l'Università di Santiago de Compostela in Spagna, che non è stata coinvolta nella ricerca, descrive la nuova capsula come una “tecnologia radicalmente nuova” adatta a curare molte tipologie di pazienti. Ella sostiene: “Non stiamo parlando di miglioramenti incrementali dell'assorbimento di insulina, che è quello che la maggior parte dei ricercatori nel campo ha fatto finora. Questa è di gran lunga la tecnologia più realistica e d'impatto finora divulgata per la somministrazione orale di peptidi.”

Il team del MIT sta ora continuando a collaborare con l'istituto Novo Nordisk per sviluppare ulteriormente la tecnologia e ottimizzare il processo di produzione delle capsule. Essi ritengono che questo tipo di somministrazione possa essere utile per qualsiasi farmaco proteico che deve essere normalmente iniettato, come gli immunosoppressori usati per trattare l'artrite reumatoide o la malattia infiammatoria intestinale. Può anche funzionare per acidi nucleici come il DNA e l'RNA.

Giovanni Traverso conclude: "Il nostro obiettivo è quello di rendere più facile per i pazienti assumere farmaci, in particolare i farmaci che richiedono un'iniezione. Quello classico è l'insulina, ma ce ne sono molti altri che potrebbero essere iniettati utilizzando questa nuova tecnologia."

La ricerca è stata finanziata da Novo Nordisk, il National Institutes of Health, una borsa di studio per la ricerca scientifica universitaria, Brigham and Women's Hospital, una borsa di studio per la ricerca di Viking Olaf Bjork Research e il MIT Undergraduate Research Opportunities Program. Altri autori del documento includono: Ester Caffarel-Salvador, Minsoo Khang, David Dellal, David Silverstein, Yuan Gao, Morten Revsgaard Frederiksen, Andreas Vegge, Frantisek Hubalek, Jorrit Water, Anders Friderichsen, Johannes Fels, Rikke Kaae Kirk, Cody Cleveland, Joy Collins, Siddartha Tamang, Alison Hayward, Tomas Landh, Stephen Buckley, Niclas Roxhed, e Ulrik Rahbek.

Riferimenti:

(1) Robert S. Langer

(2) Giovanni Traverso

(3) Pills armed with tiny needles could inject insulin, other important meds directly into the stomach

(4) New drug-delivery capsule may replace injections

(5) Maria José Alonso

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New pill can deliver insulin / Foto: Felice Frankel - MIT

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