Een groene algencapsule gebruiken om chemotherapeutische medicijnen via het maagdarmkanaal aan een muis af te geven

Fabricage en stabiliteit van een capsule met een hydrofobe coating aan de binnenkant en evaluatie van het vrijkomen van lading uit de capsule. (A) Schematische weergave van een hydrofobe organosilicium dunne laag coating op het binnenoppervlak van een capsule en inkapseling van een modellading waterige rhodamine. (BC) Configuratie van halve capsule zonder (B) of met (C) hydrofobe binnencoating na 1 uur inkapseling van waterige kleurstof. De hydrofobe coating is nodig om de stabiliteit van de capsule te behouden bij het laden van een waterige lading. Schaalbalk, 2000 μm. (D) Kleurstofafgifteprofielen van capsule met verschillende lagen binnencoating in gesimuleerde darmvloeistof, en (E) overeenkomstige start- en eindafgiftetijdstippen. Credit: Wetenschap Robotica (2022). DOI: 10.1126/scirobotics.abo4160

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Californië, San Diego, heeft een groene algencapsule ontwikkeld voor het afleveren van chemotherapiemedicijnen aan het maagdarmkanaal (GI). In hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Roboticaleverde de groep medicijnen af ​​via de capsule, die door de maag ging zonder te worden verteerd.

Medicijnen op specifieke doelen in het menselijk lichaam krijgen is een moeilijke taak, deels omdat het lichaam vreemde stoffen aanvalt. De taak wordt dubbel zo zwaar gemaakt in het maagdarmkanaal omdat de medicijnen bestand moeten zijn tegen de sterke zuren die voedsel afbreken als onderdeel van het spijsverteringsproces. In deze nieuwe poging testten de onderzoekers de mogelijkheid om groene algencapsules te gebruiken om medicijnen af ​​te leveren aan de maagdarmkanalen van muizen.

Er is gekozen voor groene algen omdat het al is getest als ingrediënt voor supplementen en geen negatieve bijwerkingen heeft. Een ander voordeel is dat algen zich door een vloeistof kunnen voortbewegen met behulp van haarachtige aanhangsels als vinnen. In deze nieuwe poging bevestigden de onderzoekers nanodeeltjes gevuld met geneesmiddelen tegen kanker aan het oppervlak van de algen met behulp van klikchemie. Vervolgens bedekten ze de resultaten met membranen van witte bloedcellen om te voorkomen dat het immuunsysteem van het lichaam aanvalt.

De onderzoekers voerden vervolgens een capsule aan een testmuis en volgden deze terwijl deze door de keel, de maag en vervolgens de darmen ging. De nanodeeltjes losten op in de dunne darm, waardoor de therapiemedicijnen vrijkwamen, precies zoals ze waren ontworpen. Meerdere sessies toonden aan dat de medicijnen gelijkmatig werden toegediend en niet leidden tot nadelige effecten in andere organen.

De onderzoekers ontdekten ook dat de capsule in staat was om de algen in het maagdarmkanaal tot 12 uur in leven te houden en dat de capsules wel 120 micrometer per seconde konden zwemmen – veel sneller dan spermacellen, die ook zijn getest als een middelen om therapeutische medicijnen af ​​te geven.

De onderzoekers testten hetzelfde ontwerp met algencapsules om insuline rechtstreeks aan de darmen af ​​te geven en vonden al even indrukwekkende resultaten. Vervolgens zijn ze van plan een klinische proef op te zetten om uit te zoeken of de capsules ook bij menselijke patiënten zullen werken.