Sobre o tamanho de um mirtilo, a cápsula contém uma pequena agulha feita de insulina comprimida, que é injectada depois de a cápsula chegar ao estômago. Em testes em animais, os pesquisadores mostraram que eles poderiam fornecer insulina suficiente para baixar o açúcar no sangue para níveis comparáveis aos produzidos por injeções dadas através da pele. Eles também demonstraram que o dispositivo pode ser adaptado para fornecer outras drogas proteicas.
“Estamos realmente esperançosos de que este novo tipo de cápsula possa algum dia ajudar pacientes diabéticos e talvez qualquer um que precise de terapias que agora só podem ser dadas por injeção ou infusão”, diz Robert Langer, o David H. Professor do Instituto Koch, membro do Instituto Koch do MIT para Pesquisa Integrativa do Câncer, e um dos autores seniores do estudo.
Giovanni Traverso, professor assistente do Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, e cientista visitante do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, onde ele está começando como membro do corpo docente em 2019, também é um autor sênior do estudo. O primeiro autor do trabalho, que aparece na edição de 7 de fevereiro da revista Science, é o estudante de pós-graduação do MIT Alex Abramson. A equipe de pesquisa também inclui cientistas da empresa farmacêutica Novo Nordisk.
Selff-orientation
Several years ago, Traverso, Langer, and their colleagues developed a pill coated with many tiny needleles that could be used to inject drugs into the lining of the stomach or the small intestine. Para a nova cápsula, os pesquisadores mudaram o design para ter apenas uma agulha, permitindo-lhes evitar injetar drogas no interior do estômago, onde seriam quebradas por ácidos estomacais antes de ter qualquer efeito.
A ponta da agulha é feita de quase 100% de insulina comprimida e liofilizada, usando o mesmo processo usado para formar comprimidos de medicamentos. A ponta da agulha, que não entra na parede do estômago, é feita de outro material biodegradável.
Na cápsula, a agulha é presa a uma mola comprimida que é mantida no lugar por um disco feito de açúcar. Quando a cápsula é engolida, a água no estômago dissolve o disco de açúcar, liberando a mola e injetando a agulha na parede do estômago.
A parede do estômago não tem receptores de dor, por isso os pesquisadores acreditam que os pacientes não seriam capazes de sentir a injeção. Para garantir que a droga seja injetada na parede do estômago, os pesquisadores projetaram seu sistema de forma que, não importa como a cápsula caia no estômago, ela possa se orientar para que a agulha esteja em contato com o revestimento do estômago.
“Assim que você a toma, você quer que o sistema se auto-direcione para que você possa garantir o contato com o tecido”, diz Traverso.
Os pesquisadores extraíram sua inspiração para o recurso de auto-orientação de uma tartaruga conhecida como a tartaruga leopardo. Esta tartaruga, que é encontrada na África, tem uma concha com uma cúpula alta e íngreme, permitindo que ela se endireite se ela rolar para trás. Os pesquisadores usaram modelagem computadorizada para criar uma variante desta forma para sua cápsula, o que permite que ela se reoriente mesmo no ambiente dinâmico do estômago.
“O importante é que temos a agulha em contato com o tecido quando ela é injetada”, diz Abramson. “Além disso, se uma pessoa se movesse ou o estômago rosnasse, o dispositivo não se moveria de sua orientação preferida”
Após a ponta da agulha ser injetada na parede do estômago, a insulina dissolve-se a uma velocidade que pode ser controlada pelos pesquisadores à medida que a cápsula é preparada. Neste estudo, levou cerca de uma hora para que toda a insulina fosse totalmente liberada na corrente sanguínea.
Mais fácil para os pacientes
Em testes em suínos, os pesquisadores mostraram que eles poderiam liberar com sucesso até 300 microgramas de insulina. Mais recentemente, eles foram capazes de aumentar a dose para 5 miligramas, o que é comparável à quantidade que um paciente com diabetes tipo 1 precisaria injetar.
Após a cápsula liberar seu conteúdo, ela pode passar inofensivamente pelo sistema digestivo. Os pesquisadores não encontraram efeitos adversos da cápsula, que é feita de polímero biodegradável e componentes de aço inoxidável.
Maria José Alonso, professor de biofarmácia e tecnologia farmacêutica da Universidade de Santiago de Compostela na Espanha, descreve a nova cápsula como uma “tecnologia radicalmente nova” que poderia beneficiar muitos pacientes.
“Não estamos falando de melhorias incrementais na absorção de insulina, que é o que a maioria dos pesquisadores na área tem feito até agora. Esta é de longe a tecnologia de ponta mais realista e impactante revelada até agora para o fornecimento de peptídeo oral”, diz Alonso, que não estava envolvido na pesquisa.
A equipe do MIT continua agora a trabalhar com a Novo Nordisk para desenvolver ainda mais a tecnologia e otimizar o processo de fabricação das cápsulas. Eles acreditam que este tipo de medicamento pode ser útil para qualquer droga protéica que normalmente tem que ser injetada, como imunossupressores usados para tratar artrite reumatóide ou doença inflamatória intestinal. Também pode funcionar para ácidos nucléicos como DNA e RNA.
“Nossa motivação é fazer mais fácil para os pacientes tomarem medicação, particularmente medicação que requer uma injeção”, diz Traverso. O clássico é insulina, mas há muitos outros”
“A pesquisa foi financiada pela Novo Nordisk, os Institutos Nacionais de Saúde, uma Bolsa de Pesquisa para Graduados da Fundação Nacional de Ciência, o Hospital Brigham and Women’s Hospital, uma Bolsa de Pesquisa Viking Olaf Bjork, e o Programa de Oportunidades de Pesquisa para Graduados do MIT.
Outros autores do trabalho incluem 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.