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可摄入的药物递送材料可以改善患者的治疗依从性

所有慢性病药物中约有一半未按规定服用,导致美国医疗保健系统每年可避免的住院费用超过1000亿美元。

这种不合规在发展中国家更为重要,因为发展中国家的医疗保健预算长期过度紧张,因疟疾等疾病治疗的患者必须采用复杂剂量方案的多种药物。

为了帮助确保患者接受全程治疗,麻省理工学院和布莱根妇女医院的研究人员开发了一套新的药物输送材料,可以在胃中停留长达9天,缓慢释放药物剂量。

这些材料是研究人员在今天发表在Nature Communications杂志上的一篇论文中描述的根据麻省理工学院David H. Koch研究所教授,麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员Robert Langer的说法,被称为可触发的坚韧水凝胶(TTH)。

“医疗保健中最大的问题之一是不合规,人们根本就不吸毒,”兰格说,他是该报的高级合着者之一。“我们一直在与比尔和梅琳达盖茨基金会合作开发超长效胶囊,可能会持续整个治疗过程,或者可能每周服用一次或每月服用一次,具体取决于设备。”

开发不能快速穿过身体但可以长时间驻留在胃肠(GI)道中的胶囊并非易事,因为任何材料必须能够承受胃中相当大的压缩力。

Gochvanni Traverso说,任何这样的设备也必须足够小,以便可以舒适地吞咽,但又要足够大,以避免通过一个被称为幽门的区域从胃中传出并进入肠道,胃肠病学家Koch研究所的研究会员Giovanni Traverso说。布里格姆妇女医院的生物医学工程师,以及该论文的共同资深作者。

更重要的是,如果对凝胶或所递送的药物产生过敏反应或不受欢迎的副作用,必须能够触发设备自毁。

为此,研究人员开始研究使用水凝胶,即含水量高的聚合物凝胶,使其具有水合时膨胀的能力。

由脱水状态的水凝胶制成的胶囊可被患者吞服;然后他们会在进入胃部时膨胀,以防止它们穿过幽门。

然而,通常由单一交联聚合物链网络形成的水凝胶往往非常柔软,并且它们不具有承受压缩力的强度。

因此研究人员使用两种相互交织的聚合物网络来构建更强大,更有弹性的材料。“有两个网络。一种是藻酸盐,一种来自海藻的物质,另一种是聚丙烯酰胺,一种广泛使用的聚合物,“Traverso说。

在这些相互交织的网络中交联的是两种类型的化学键,可以使用生物相容性触发化合物按需溶解。

聚丙烯酰胺网络与二硫键交联,二硫键可以使用抗氧化剂谷胱甘肽溶解。相反,藻酸盐网络与离子键交联,离子键可以用称为EDTA(乙二胺四乙酸)的化学物质溶解,其在一些食物中用作防腐剂并用作汞和铅中毒的处理。

以这种方式,如果胶囊装置需要在匆忙中从胃中移除,则患者可以简单地吞下解毒剂化合物,触发材料分裂并允许其安全地穿过身体。

当研究人员测试材料的机械强度时,他们发现它们足够坚固以抵抗断裂,即使在剃刀刀片的压力下也是如此。

他们随后测试了用大型动物模型中的材料制造的设备,他们发现这些设备能够承受胃内的力超过七天,据该论文的主要作者,麻省理工学院博士后的Jinyao Liu说。

最后,他们测试了该设备作为药物输送系统的潜力,通过加载抗疟药lumefantrine。他们之所以选择这种药,因为药物不依从是治疗发展中国家疟疾病例的一个特殊问题。

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