Cambridge / Boston – Inspiriert vom Tintenfisch, der aus einer Düse eine dunkle Farbe schleudert, um sich wie mit einer Nebelkerze vor Feinden zu schützen, haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Brigham and Women’s Hospital jetzt ein winziges Gerät entwickelt, das Medikamente wie Insulin direkt in die Magen- oder Darmwand schiesst. Der Druck ist so bemessen, dass keine Verletzungen auftreten.
Orale Verabreichung statt Spritze
Die Medikamente bleiben laut den Entwicklern stecken, ohne die Wände zu durchdringen. Mit dieser Technik sollen grosse Moleküle wie Insulin oder Antikörper, die bisher stets per Injektionsnadel verabreicht werden müssen, schonender in den Blutkreislauf gelangen.
«Unser Ziel war es, ein Verfahren für die orale Verabreichung von Makromolekülen zu entwickeln», sagt Giovanni Traverso, Professor für Maschinenbau am MIT und Gastroenterologe am Brigham and Women’s Hospital. Die Kapsel, die die Medikamente verschiesst, sei so klein, dass sie problemlos heruntergeschluckt oder in Ausnahmefällen per Endoskop zum Zielort gebracht werden kann.
Das Team hat zwei Techniken entwickelt, mit denen die Präparate kontrolliert abgegeben werden. Die eine verwendet komprimiertes CO2, um die Kraft zum Herausschleudern der Medikamente aufzubringen. Die andere nutzt eine gespannte Feder. Beide sind mit einer Sperre aus einem Kohlenhydrat ausgestattet. Diese löst sich in feuchter Umgebung allmählich auf, sodass das CO2 schlagartig frei wird beziehungsweise die Feder sich alsdann entspannt. Dabei werden die heilenden Moleküle herausgeschleudert.
Medikamentendepot in Magenwand
In einer Reihe von Experimenten mit Gewebe aus dem Verdauungstrakt haben die Forscher den Druck berechnet, der nötig ist, um die Medikamente mit ausreichender Kraft auszustossen, sodass sie in das submuköse Gewebe eindringen, ohne es zu durchdringen, und sich dort ansammeln. Aus diesem Depot wird das Medikament an das Gewebe abgegeben.
Die Submukosa ist eine dünne Bindegewebsschicht unterhalb der Schleimhaut (Mukosa), die unter anderem im Gastrointestinaltrakt, in den Atemwegen und im Harntrakt vorkommt. Die Forscher haben zwei Kapseln entwickelt, eine kugelförmige mit einer Abflachung, die so gross ist wie eine Blaubeere und 80 Mikroliter eines Medikaments enthält, und eine längliche mit einem Volumen von 200 Mikrolitern.
Die «Blaubeere» positioniert sich mit ihrer flachen Seite auf der Magenschleimhaut und schiesst das Präparat hinein. Die längliche Version ist für lange röhrenförmige Organe wie Speiseröhre oder Dünndarm bestimmt. Sie stösst das Medikament seitlich aus. In Tierversuchen haben die Experten gezeigt, dass sie diese Kapseln zur Verabreichung von Insulin, einem GLP-1-Rezeptoragonisten, der dem Diabetesmedikament Ozempic ähnelt, und einer RNA-Art namens «short interfering RNA» (siRNA) verwenden können. siRNA kann zur Stilllegung von Genen verwendet werden. (pte/mc/ps)
Massachusetts Institute of Technology
Brigham and Women’s Hospital
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