Diabetes betrifft weltweit mehr als 400 Millionen Menschen und ist eine enorme Belastung für die öffentliche Gesundheit. Menschen mit Diabetes produzieren wenig oder kein Insulin, was es ihnen erschwert, ihren Blutzuckerspiegel zu regulieren. Es ist mehr als 100 Jahre her, seit Insulin 1922 erstmals zur Behandlung von Diabetes eingesetzt wurde, aber Insulin ist oral schwer zu verabreichen und erfordert entweder eine Injektion oder eine implantierte Pumpe. Menschen mit Diabetes benötigen möglicherweise mehrere tägliche Insulininjektionen, und solche häufigen Injektionen verursachen zusätzliche Schmerzen für den Patienten.
Darüber hinaus können intensive Insulininjektionen auch zu unzureichender Compliance, Gewebeinfektion und erhöhtem Hypoglykämierisiko führen, was zu Hirnschäden, Epilepsie, Bewusstlosigkeit und sogar zum Tod führen kann. Daher brauchen wir dringend eine bequeme und effektive Methode für das Insulinmanagement.
Orales Insulin ist der ideale Weg, aber es wird durch die raue Umgebung im Magen zersetzt, bevor es vom Darm aufgenommen wird und ins Blut gelangt. Darüber hinaus ist Insulin ein biologisches Makromolekül, und die durch die dichten Epithelzellen und die Schleimschicht gebildete Darmbarriere behindert die Insulinabsorption zusätzlich.
Kürzlich veröffentlichte das Team von Tu Yingfeng von der Southern Medical University zusammen mit Peng Fei von der Sun Yat-sen University eine Forschungsarbeit mit dem Titel: Micromotor Based Mini-Tablet for Oral Delivery of Insulin im ACS Nano Journal.
Diese Studie entwickelte eine oral verfügbare Mikromotortablette zur aktiven Insulinabgabe, die die raue gastrointestinale Verdauungsumgebung und das Schleimhautbarrieresystem überwinden kann, und auf Magnesium basierende Mikromotoren setzen einen Wasserstoffluftstrom an der Stelle des Dickdarms frei, wodurch längere Zeiträume der Kontrolle des Blutzuckerspiegels ermöglicht werden. Darüber hinaus kann diese Technologie verwendet werden, um die Bioverfügbarkeit anderer Biomakromoleküle zu verbessern, und hat breite Anwendungsmöglichkeiten.
Der Dickdarm als Teil des Verdauungssystems hat eine dünnere Schleimhautschicht, eine lockerere Anordnung von Epithelzellen und mildere Verdauungsbedingungen. Frühere Versuche zur oralen Insulinverabreichung, bei denen Insulin vor der Magensäure durch Mikroträger oder Nanoträger geschützt wurde, die auf der passiven Diffusion von Insulin in die Epithelzellen des Dickdarms beruhten, funktionierten nicht wirklich gut.
In dieser Studie hatten die vom Forschungsteam entwickelten mit Insulin beladenen Minitabletten winzige chemische "Mikromotoren" und präklinische Tests, die eine sichere und wirksame Abgabe von Insulin an den Dickdarm zeigten.
Um die Tabletten herzustellen, bedeckte das Team die Magnesiumpartikel mit einer Schicht einer insulinhaltigen Lösung und einem Liposom. Dann mischten sie die Partikel mit Natron, pressten sie zu winzigen Tabletten von etwa 3 mm Länge und bedeckten sie dann mit einer veresterten Stärkelösung, um die Pillen vor Magensäure zu schützen und sie unversehrt bis zum Dickdarm zu bringen.
Beim Abbau der Tabletten im Dickdarm reagieren die Magnesiumpartikel mit Wasser zu einem Strom von Wasserstoffbläschen, die wie Mikromotoren Insulin in die Dickdarmschleimhaut drücken und absorbiert werden.
Kürzlich wurden Mikromotoren auf Magnesiumbasis weit verbreitet eingesetzt, da sie kontinuierlich Wasserstoffbläschen unter lokaler Körperflüssigkeit produzieren können, was eine starke Antriebskraft erzeugt, die die Aufnahme und Absorption von Insulin im Dickdarm verbessert und somit die orale Bioverfügbarkeit von Insulin verbessert, sagte das Team .
Das Team am diabetischen Rattenmodell testete die orale Insulin-Minipille und stellte fest, dass sie den Blutzuckerspiegel diabetischer Ratten signifikant senken kann, ausgelöst durch die lokale Wasserumgebung des Dickdarms der schnellen Bewegung des Magnesium-basierten Mikromotors, der die Dickdarmschleimhaut weiter verbessert Durchlässigkeit und aktive Abgabe von Insulin, die Stabilität des Blutzuckerspiegels für mehr als 5 Stunden. Mit dieser neuen Insulinabgabetechnik kann der Blutzuckerspiegel fast so niedrig gehalten werden wie bei Insulininjektionen.
Obwohl noch viel Arbeit erforderlich ist, reduzierte die Studie den Zeitpunkt der Insulinverabreichung und sorgte für eine bessere Compliance, was die Machbarkeit von oralem Insulin demonstrierte und einen konkreten Schritt in der Entwicklung traditioneller injizierbarer Medikamente zu oralen Medikamenten darstellt. Darüber hinaus sind die auf Magnesium basierenden Mikromotoren für vielversprechende Anwendungen im biomedizinischen Bereich leicht einstellbar und biologisch abbaubar.
