中麻所联合开发口服仿生胶囊装置实现生物大分子药物长效递送

当前口服大分子药物递送技术多聚焦提升胃肠吸收效率，但药物作用时间短，难以缓解慢性病患者频繁给药的痛苦。部分胃内给药装置使用不可降解塑料、金属及电子器件，存在体内滞留风险，还会产生大量医疗废弃物。如何兼顾大分子药物口服长效递送、降低体内残留与环境负担，是该领域亟待攻克的难题。针对这个问题，中国农业科学院麻类研究所梁翔禹课题组联合新加坡国立大学，借鉴蜜蜂蜇刺行为与倒刺螫针结构，开发出可持续胃内自触发装置。该装置进入胃部后，可自主完成定向、触发及载药针植入，将传统上依赖频繁注射的大分子药物给药方式，转变为一次口服后持续一周以上的胃壁内长效递送；同时，该装置全部由可降解材料构成，使用后可实现完全生物降解。相关成果发表于《科学进展（Science Advances）》。

长效口服药物递送装置的设计与应用

该装置采用类似不倒翁的低重心构型，即便在胃液、牛奶、果汁等复杂环境中，受扰动后也可快速摆正姿态，保证载药针对准胃壁。胃部酸性环境溶解保护层与水溶性触发结构，释放储存的弹性能量推动载药针植入胃壁。力学仿真、Micro‑CT及组织学检测证实，植入力可控，穿刺深度安全，不会造成胃壁穿孔与严重组织损伤。载药针复刻蜜蜂螫针倒刺结构并增设侧向微通道，依靠倒刺与胃组织机械互锁提升锚定能力。测试显示倒刺针拔出力最高可达3.9N，在胃蠕动、食糜冲刷条件下不易脱落。载药针以快溶明胶为内核、PDLLA为降解外层，依靠微通道调控药物扩散，体外实验证实可稳定释放胰岛素。

研究团队在大型哺乳动物猪模型开展体内验证，经内镜投放的装置可完整完成整套工作流程，动物生命体征平稳。装置主体 24小时内即可安全排出，无消化道梗阻；可连续释放胰岛素实现稳定降糖，首日相对生物利用度63.8%，是普通口服制剂的17.2倍。血常规与组织切片未见持续炎症、胃壁穿孔，植入部位可逐步自我修复，证明体内应用安全。团队还评估了装置的环境友好特性：模拟土壤环境中，该装置50天可完全降解，降解产物主要为二氧化碳和水，不会扰乱土壤pH、湿度及微生物群落；焚烧处理时燃烧气体组分接近空气。对比含金属、塑料、电子元器件的同类设备，该装置无需外接磁场与内置电源，兼顾疗效、生物安全与环境可持续。

该技术跳出传统口服药物仅强化短时吸收的思路，在胃壁构建可降解药物储库，实现口服长效给药，能够减少注射频次，提升慢性病患者用药依从性。后续该平台可适配多肽、蛋白、抗体、核酸等大分子药物，服务糖尿病、自身免疫病等慢病治疗。通过优化载药量、释药模式，有望开发更智能的个体化长效口服给药系统。

本研究工作得到了国家自然科学基金、中国农业科学院“优秀青年英才”和创新工程、广东省自然科学基金、湖南省自然科学基金、深圳市自然科学基金、新加坡教育部学术研究基金、新加坡国家医学研究理事会开放基金、新加坡国立大学校长青年教授奖等项目的资助。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef9186