粘液在保護身體免受傷害、防止?jié)撛谖ｋU物質(zhì)進入胃腸系統(tǒng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但這也使得口服某些藥物，包括胰島素是幾乎不可能的。這意味著糖尿病患者必須定期注射胰島素，當(dāng)然這會有些不方便，可能會導(dǎo)致糖尿病患者錯過準確服藥時間。

麻省理工學(xué)院的研究人員想找到一種解決這個問題的方法，于是他們發(fā)明了一種機器人藥丸，叫做RoboCap，它可以像鉆頭一樣穿過黏液保護胃腸道。在《科學(xué)機器人學(xué)》上發(fā)表的一項研究中，他們在豬身上測試了這項發(fā)明，發(fā)現(xiàn)它能有效地讓豬的身體吸收藥物，包括胰島素和靜脈注射抗生素。雖然這項研究是初步的，但總有一天，它會使許多疾病的治療變得更容易、更方便。

麻省理工學(xué)院科赫綜合癌癥研究所博士后研究員、哈佛大學(xué)研究員協(xié)會（Society of Fellows at Harvard University）初級研究員Shriya Srinivasan表示：“我們看到的結(jié)果可以應(yīng)用于任何藥物。”Srinivasan是《科學(xué)機器人》論文的主要作者。

RoboCap的工作原理

RoboCap有幾個部分可以讓它到達正確的位置并穿透粘液。整個藥丸都涂有一層凝膠狀物質(zhì)，能夠?qū)H值作出反應(yīng)，只有在到達小腸后，才容易吞咽和激活。一旦到達那里，涂層溶解，即關(guān)閉藥丸的電路并觸發(fā)其機械部件。藥丸的一側(cè)是一個附在內(nèi)部馬達上的重物，當(dāng)馬達啟動時，它會使藥丸開始振動和旋轉(zhuǎn)。RoboCap會穿過小腸內(nèi)的粘液，最終將藥物沉積在藥丸的另一側(cè)。

為了有效地鉆過粘液，藥丸使用了表面特征，如受魚雷鰭啟發(fā)的螺旋渦輪鰭和螺旋槽。它還涂有小釘，以幫助“刷”掉粘液，類似于牙刷的工作原理。Srinivasan說，她還受到了一段叫做“鼴鼠”的隧道掘進機的在線視頻的啟發(fā)，這種機器可以穿過巖石和泥土，鉆出狹窄的通道。

研究人員用兩種不同的藥物測試了他們的發(fā)明：胰島素和萬古霉素，這是一種IV抗生素。他們在豬小腸的切除部分上測試了這種方法。這使他們能夠測量在粘膜層上方注射的藥物有多少到達了另一側(cè)。研究人員還在活豬身上測試了RoboCap，在這兩種情況下都將RoboCaps與沒有鉆孔機制的藥物或?qū)φ账庍M行了比較。

Srinivasan說：“當(dāng)我們將對照組與RoboCap進行比較時，實際到達血流的藥物量增加了20-40倍。”

潛在應(yīng)用

在完成藥物遞送后，RoboCap通過消化系統(tǒng)自行離開身體。研究人員沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明，避孕藥對豬的胃腸道系統(tǒng)造成任何損害，頻繁的粘液分泌意味著鉆孔動作對感染風(fēng)險或身體保護自身的能力沒有持久影響。

Srinivasan說，這項研究和技術(shù)都有局限性。目前尚不清楚一旦RoboCap離開身體，如何處置它。這項研究也沒有檢查藥物的劑量，或藥物如何被裝入藥丸內(nèi)。該研究還僅比較了口服藥物的釋放情況；例如，它沒有像正常情況那樣，比較RoboCap與胰島素注射時，有多少胰島素進入血液。很明顯，這項發(fā)明還遠未可用于人類；它必須經(jīng)過廣泛的開發(fā)，才能大規(guī)模生產(chǎn)，并需要經(jīng)過臨床試驗過程。

使用這樣的機械方法比使用化學(xué)方法來完成藥物的口服遞送的方法具有許多優(yōu)點，其中指示了藥物的攝取路徑。但僅僅因為這種方法可以用于多種藥物并不意味著它一定實用。圣母大學(xué)化學(xué)和生物分子工程系教授Matthew Webber說：“我認為，目前對胰島素定價的一些政治和社會壓力可能會導(dǎo)致這種特殊的交付方式有點過于昂貴。”

Webber確實認為這種方法對其他藥物有潛在的用處，比如癌癥的抗體治療，這種通常需要在醫(yī)院里靜脈注射。不管是否有可能口服給藥，Webber仍舊表示這是一個創(chuàng)新的想法。

“這方面的科學(xué)是超級酷的，”他說，“我認為有很多……非常復(fù)雜和詳細的工程，可以用來制造這樣的東西。”