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De nombreux médicaments, en particulier ceux à base de protéines, ne peuvent pas être pris par voie orale parce qu’ils sont décomposés dans le tractus gastro-intestinal avant qu’ils ne puissent agir. Un exemple est l’insuline, que les patients diabétiques doivent s’injecter quotidiennement ou même plus fréquemment.

Une capsule pour délivrer des médicaments

Dans l’espoir de trouver une solution de rechange à ces injections, les ingénieurs du MIT, en collaboration avec des scientifiques de Novo Nordisk, ont conçu une nouvelle capsule qui peut contenir de l’insuline ou d’autres protéines médicamenteuses et les protéger des conditions difficiles du tractus gastro-intestinal. Lorsque cette capsule atteint l’intestin grêle, elle se décompose pour révéler des micro-aiguilles dissolubles qui se fixent à la paroi intestinale et libèrent le médicament qui est absorbé dans la circulation sanguine.
« Nous sommes très satisfaits des derniers résultats de ce nouveau dispositif d’administration orale que nos membres du laboratoire ont mis au point et nous espérons qu’il aidera les personnes atteintes de diabète et d’autres personnes à l’avenir », déclare Robert Langer, professeur à l’Institut David H. Koch du MIT et membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research.
Lors d’essais sur des porcs, les chercheurs ont montré que cette capsule pouvait charger une quantité d’insuline comparable à celle d’une injection, ce qui permettait une absorption rapide dans la circulation sanguine après la libération des micro-aiguilles.
Langer et Giovanni Traverso, professeur adjoint au département de génie mécanique du MIT et gastro-entérologue au Brigham and Women’s Hospital, sont les auteurs principaux de cette étude, qui paraît dans Nature Medicine. Les principaux auteurs de l’article sont Alex Abramson, récemment titulaire d’un doctorat du MIT, et Ester Caffarel-Salvador, ancien postdoctoral du MIT.

Délivrance de la micro-aiguille

Langer et Traverso ont déjà mis au point plusieurs nouvelles stratégies pour l’administration orale de médicaments qui doivent habituellement être injectés. Ces efforts comprennent une pilule enrobée de nombreuses aiguilles minuscules, ainsi que des structures en forme d’étoile qui se déploient et peuvent rester dans l’estomac des jours ou des semaines pendant la délivrance des médicaments.
« Une grande partie de ce travail est motivée par la reconnaissance du fait que les patients et les fournisseurs de soins de santé préfèrent l’administration par voie orale plutôt que par voie injectable « , explique M. Traverso.
Plus tôt cette année, ils ont mis au point une capsule de la taille d’un bleuet contenant une petite aiguille faite d’insuline comprimée. Lorsqu’elle atteint l’estomac, l’aiguille injecte un médicament dans la paroi de l’estomac. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont entrepris de développer une capsule qui pourrait injecter son contenu dans la paroi de l’intestin grêle.
La plupart des médicaments sont absorbés par l’intestin grêle, explique M. Traverso, en partie à cause de sa très grande superficie – de 250 mètres carrés, soit environ la taille d’un court de tennis. De plus, Traverso a noté que les récepteurs de la douleur sont absents dans cette partie du corps, ce qui permet potentiellement des micro-injections sans douleur dans l’intestin grêle pour l’administration de médicaments comme l’insuline.

Le pH déclenche son ouverture

Pour permettre à leur capsule d’atteindre l’intestin grêle et d’effectuer ces micro-injections, les chercheurs l’ont enduite d’un polymère qui peut survivre à l’environnement acide de l’estomac, qui a un pH de 1,5 à 3,5. Lorsque la capsule atteint l’intestin grêle, le pH plus élevé (environ 6) déclenche son ouverture, et trois bras repliés à l’intérieur de la capsule s’ouvrent.
Chaque bras contient des plaques de micro-aiguilles d’un millimètre de long qui peuvent contenir de l’insuline ou d’autres médicaments. Lorsque ces bras s’ouvrent, la force de leur libération permet aux minuscules micro-aiguilles de pénétrer dans la couche supérieure du tissu de l’intestin grêle. Après l’insertion, les aiguilles se dissolvent et libèrent le médicament.
« Nous avons effectué de nombreux tests d’innocuité sur des tissus animaux et humains pour nous assurer que cette capsule permettait l’administration des médicaments sans causer de perforation ou tout autres effets indésirables », dit Abramson. Pour réduire le risque de blocage intestinal, les chercheurs ont conçu les bras de façon à ce qu’ils se séparent après l’application des micro-aiguilles.

Un test avec de l’insuline

Lors d’essais sur des porcs, les chercheurs ont montré que ces capsules de 30 millimètres de long pouvaient administrer des doses d’insuline de manière efficace et générer une réponse immédiate à la glycémie. Ils ont également montré qu’aucun blocage ne s’est formé dans l’intestin et que les bras après l’application des des micro-aiguilles ont été excrétés en toute sécurité.
« Nous avons conçu ces bras de manière à ce qu’ils conservent une force suffisante pour délivrer des médicaments via les micro-aiguilles à la paroi de l’intestin grêle, tout en se dissolvant en quelques heures pour prévenir l’obstruction du tractus gastro-intestinal « , explique Caffarel-Salvador.
Bien que les chercheurs aient utilisé l’insuline pour faire leur démonstration de ce nouveau système, ils croient que cette capsule pourrait aussi être utilisée pour administrer d’autres médicaments protéiques comme des hormones, des enzymes ou des anticorps, ainsi que des médicaments à base d’ARN.

Injecter des vaccins

« Nous pouvons administrer de l’insuline, mais nous voyons des applications pour de nombreux autres traitements et peut-être des vaccins », dit M. Traverso. « Nous travaillons en étroite collaboration avec nos collaborateurs pour identifier les prochaines étapes et les applications où nous pourrions avoir le plus d’impact. »
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay