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Un equipo de investigación liderado por el MIT ha desarrollado una cápsula de medicamento que podría usarse para administrar dosis orales de insulina, lo que podría reemplazar las inyecciones que las personas con diabetes tipo 1 deben administrarse cada día.

Sobre el tamaño de un arándano, la cápsula contiene una pequeña aguja hecha de insulina comprimida, que se inyecta después de que la cápsula llega al estómago. En pruebas en animales, los investigadores demostraron que podían administrar suficiente insulina para reducir el azúcar en la sangre a niveles comparables a los producidos por las inyecciones administradas a través de la piel. También demostraron que el dispositivo se puede adaptar para administrar otros fármacos proteicos.

«Tenemos muchas esperanzas de que este nuevo tipo de cápsula pueda algún día ayudar a los pacientes diabéticos y quizás a cualquiera que requiera terapias que ahora solo se puedan administrar mediante inyección o infusión», dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch, miembro de MIT Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer, y uno de los autores principales del estudio.

Giovanni Traverso, profesor asistente en Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School y científico visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, donde comienza como miembro de la facultad en 2019, también es autor principal del estudio. El primer autor del artículo, que aparece en la edición del 7 de febrero de Science, es el estudiante graduado del MIT Alex Abramson. El equipo de investigación también incluye científicos de la compañía farmacéutica NovoNordisk.

Auto-orientación

Hace varios años, Traverso, Langer y sus colegas desarrollaron una píldora cubierta con muchas agujas pequeñas que podrían usarse para inyectar medicamentos en el revestimiento del estómago o del intestino delgado. Para la nueva cápsula, los investigadores cambiaron el diseño para tener una sola aguja, lo que les permite evitar inyectar medicamentos en el interior del estómago, donde los ácidos estomacales los descompondrían antes de tener ningún efecto.

La punta de la aguja está hecha de casi 100 por ciento de insulina liofilizada y comprimida, utilizando el mismo proceso utilizado para formar tabletas de medicina. El eje de la aguja, que no entra en la pared del estómago, está hecho de otro material biodegradable.

Dentro de la cápsula, la aguja está unida a un resorte comprimido que se mantiene en su lugar por un disco hecho de azúcar. Cuando se traga la cápsula, el agua en el estómago disuelve el disco de azúcar, liberando el resorte e inyectando la aguja en la pared del estómago.

La pared del estómago no tiene receptores de dolor, por lo que los investigadores creen que los pacientes no podrían sentir la inyección. Para asegurarse de que el medicamento se inyecte en la pared del estómago, los investigadores diseñaron su sistema para que, sin importar cómo la cápsula caiga en el estómago, se pueda orientar para que la aguja entre en contacto con el revestimiento del estómago.

«Tan pronto como lo tome, querrá que el sistema se auto-ajuste de manera que pueda asegurar el contacto con el tejido», dice Traverso.

Los investigadores obtuvieron su inspiración para la característica de auto-orientación de una tortuga conocida como la tortuga leopardo. Esta tortuga, que se encuentra en África, tiene un caparazón con una cúpula alta y empinada, que le permite enderezarse si rueda sobre su espalda. Los investigadores utilizaron modelos de computadora para crear una variante de esta forma para su cápsula, lo que le permite reorientarse incluso en el entorno dinámico del estómago.

«Lo importante es que tenemos la aguja en contacto con el tejido cuando se inyecta», dice Abramson. «Además, si una persona se moviera o el estómago creciera, el dispositivo no se movería de su orientación preferida».

Una vez que la punta de la aguja se inyecta en la pared del estómago, la insulina se disuelve a una velocidad que los investigadores pueden controlar a medida que se prepara la cápsula. En este estudio, tomó aproximadamente una hora para que toda la insulina se liberara completamente en el torrente sanguíneo.

Más fácil para los pacientes.

En las pruebas en cerdos, los investigadores demostraron que podían administrar con éxito hasta 300 microgramos de insulina. Más recientemente, han podido aumentar la dosis a 5 miligramos, lo que es comparable a la cantidad que un paciente con diabetes tipo 1 necesitaría inyectar.

Después de que la cápsula libera su contenido, puede pasar inofensivamente a través del sistema digestivo. Los investigadores no encontraron efectos adversos de la cápsula, que está hecha de polímeros biodegradables y componentes de acero inoxidable.

Maria José Alonso, profesora de biofarmacia y tecnología farmacéutica en la Universidad de Santiago de Compostela en España, describe la nueva cápsula como una «tecnología radicalmente nueva» que podría beneficiar a muchos pacientes.

«No estamos hablando de mejoras incrementales en la absorción de insulina, que es lo que la mayoría de los investigadores en el campo han hecho hasta ahora. Esta es, con mucho, la tecnología de avance más realista e impactante revelada hasta ahora para el suministro de péptidos orales», dice Alonso, quien No participa en la investigación.

El equipo de MIT continúa trabajando con NovoNordisk para desarrollar aún más la tecnología y optimizar el proceso de fabricación de las cápsulas. Creen que este tipo de administración de fármacos podría ser útil para cualquier fármaco proteico que normalmente deba inyectarse, como los inmunosupresores utilizados para tratar la artritis reumatoide o la enfermedad inflamatoria intestinal. También puede funcionar para ácidos nucleicos como el ADN y el ARN.

«Nuestra motivación es hacer que sea más fácil para los pacientes tomar medicamentos, en particular los medicamentos que requieren una inyección», dice Traverso. «El clásico es la insulina, pero hay muchos otros».

La investigación fue financiada por NovoNordisk, los Institutos Nacionales de la Salud, una Beca de Investigación para Graduados de la Fundación Nacional de Ciencias, el Brigham and Women’s Hospital, una Beca de Investigación Viking Olaf Bjork y el Programa de Oportunidades de Investigación del MIT Undergraduate.

Fuente: Instituto de Tecnología de Massachusetts.

Referencia: Abramson A, Caffarel-Salvador E, Khang M, et al. An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules. Science 2019;363:611-615.