Orale Kapseln können Medikamente mittels Mikronadelpflaster in den Darm injizieren

  • Nature Medicine

  • von Dr. Carola Krause
  • Medizinische Nachrichten
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Kernbotschaft

Forschenden des Georgia Institute of Technology in Atlanta (USA) haben eine neuartige Pille entwickelt, die den Transport von Mikronadelpflaster in den Darm zulässt und so die Injektion von Medikamenten in das Darmepithel ermöglicht. Medikamente gelangen so direkt in die Blutbahn und umgehenden einen enzymatischen Abbau im Darm und der Leber.

Hintergrund

Patienten mögen keine Injektionen in die Haut und fühlen sich oft nicht in der Lage, Injektionen selbst zu verabreichen. Daher zögern Ärzte häufig, injizierbare Medikamente zu verschreiben, wenn es ein alternatives Medikament in Pillenform gibt. Deshalb forschen Wissenschaftler seit Jahrzehnten an neuartigen Verabreichungsformen für Arzneimittel, die momentan noch eine Injektion bedürfen.

Orale Medikamente sind im Allgemeinen auf Wirkstoffe beschränkt, die lipophil sind und ein Molekulargewicht von 500 Dalton nicht überschreiten. Diese Einschränkungen schließen die orale Abgabe von Proteinen, genetischem Material oder anderen Makromolekülen aus, sodass fast alle Biologika durch Injektion verabreicht werden müssen. Das Problem bei der Abgabe von Biologika ohne Injektionen wurde durch die Entwicklung von Mikronadelpflastern bereits behoben. Diese Mikronadelpflaster enthalten oft feste Nadeln, die Moleküle in einer wasserlöslichen Matrix einkapseln, die sich beim Auftragen auf die Haut auflöst. Innerhalb von Minuten kann das Mikronadelpflaster entfernt werden, wodurch gelöste Mikronadeln und deren Wirkstoffladung in der Haut zurückbleiben. Diese Technologie war Gegenstand von mehr als 1.000 Forschungsarbeiten, einigen Dutzend klinischen Studien und mehreren Unternehmen, die neben bereits auf dem Markt befindlichen kosmetischen Produkten auch pharmazeutische Produkte entwickeln.

Neuartige orale Kapsel liefert Mikronadel-Pflaster in den Darm

Diese Mikronadelpflaster sind jedoch weniger bequemlichkeit und vertraut wie eine Pille. Daher haben Forscher nun die Mikronadeltechnologie in ein orales Verabreichungssystem integriert. Sie platzierten ein 0,5 cm2 großes Mikronadel-Pflaster am anderen Ende von drei flexiblen Armen, die mit einer gemeinsamen Basis verbunden waren. Sie nennen diese Struktur: Luminaler Entfaltungs-Mikronadel-Injektor (LUMI). Die 32 Mikronadeln auf jedem Pflaster (d. h. insgesamt 96 Mikronadeln pro LUMI) bestehen aus wasserlöslichen Materialien, die ein Arzneimittel einkapseln. Die Arme werden zunächst zusammengebunden, und das LUMI wird mit der Unterseite nach unten in eine Kapsel gelegt, an deren Boden eine niedergedrückte Feder angebracht ist. Nachdem die Kapsel verschluckt wurde und den Darm erreicht hat, löst sich das Polymermaterial, das die Feder hält, auf, wodurch das LUMI aus der Kapsel gedrückt wird. Die LUMI-Arme entfalten sich dann nach außen und drücken die Mikronadelpflaster gegen die Darmwand, wo sie die Epithelbarriere durchdringen, das eingekapselte Arzneimittel auflösen und freigeben.

Einsatz des LUMI ist eingeschränkt

Der LUMI kann mit bis zu 0,3 mg eines Medikaments beladen werden, was für viele Proteine ​​und andere Therapeutika ausreicht. In einer Studie untersuchten die Forschenden nun am Schweinemodel, ob der LUMI für die Insulinverabreichung in Frage kommt. In der Tat konnte gezeigt werden, dass eine vergleichbare Pharmakokinetik und Pharmakodynamik des Insulinspiegels nach subkutaner Injektion und mittels LUMI erreicht werden konnten. Eine Einschränkung ist jedoch, dass der LUMI den Magen passieren muss, was durch die Magenentleerungszeit von 1–4 Stunden geregelt wird. Dies könnte für die Insulinabgabe problematisch sein, bei der die zeitliche Koordinierung in Bezug auf den Lebensmittelkonsum wichtig ist.

Andere Medikamente, die weniger empfindlich auf eine variable Verzögerung des Beginns der Arzneimittelwirkung reagieren, sind möglicherweise besser für die LUMI-Technologie geeignet.

Weiterhin muss in künftigen Studien festgestellt werden, ob das Aufbringen von Mikronadelpflastern in das Darmepithel schmerzhaft ist und ob eine Dehnung des Dünndarms während der LUMI Betätigung zu Beschwerden führen kann.

Finanzierung: Micron Biomedical, Georgia Tech / Emory University