受頭足類動物啟發的胃腸道藥物遞送噴射裝置

Core Concepts

受頭足類動物噴射推進系統的啟發，研究人員開發了一種微型噴射藥物遞送系統，能夠將藥物以軸向和徑向噴射到消化道的管狀和球狀部位，為內窺鏡和可攝入藥物遞送設備提供了新的可能性。

Abstract

研究論文摘要

書目信息

A. Abramson 等人，《受頭足類動物啟發的胃腸道藥物遞送噴射裝置》，自然通訊，2023 年。

研究目標

本研究旨在開發一種受頭足類動物啟發的微型噴射藥物遞送系統，並評估其在胃腸道不同部位遞送大分子藥物的有效性和安全性。

方法

研究人員設計並製造了能夠產生軸向和徑向噴射的微型噴射裝置，並在體外和大型動物模型中對其進行了測試。他們評估了不同噴嘴尺寸、壓力和藥物配方對藥物遞送效率和組織穿透性的影響。此外，他們還測試了該系統遞送胰島素、胰高血糖素樣肽-1 (GLP1) 類似物和小干擾 RNA (siRNA) 等大分子藥物的 khả năng。

主要發現

研究發現，微型噴射遞送系統能夠有效地將大分子藥物遞送到胃腸道的不同部位，包括胃、小腸和大腸。與皮下注射相比，該系統實現了類似的藥物暴露水平。此外，該系統在遞送過程中沒有造成任何明顯的組織損傷或炎症。

主要結論

這項研究表明，受頭足類動物啟發的微型噴射遞送系統是一種很有前景的胃腸道藥物遞送新方法。該系統具有微創性、靶向性和高效性等優點，有可能徹底改變我們治療胃腸道疾病的方式。

意義

這項研究為胃腸道藥物遞送提供了新的見解，並為開發更有效和更安全的藥物遞送系統鋪平了道路。該技術有可能改善患有各種胃腸道疾病（如炎症性腸病、糖尿病和肥胖症）的患者的治療效果。

局限性和未來研究

需要進一步的研究來優化噴射參數和藥物配方，以實現不同藥物的最佳遞送。此外，需要評估該系統在人體中的長期安全性和有效性。

Stats

Quotes

“受頭足類動物噴射推進系統的啟發，我們開發並評估了微型噴射遞送系統，該系統可以將噴射以軸向和徑向方向遞送到組織中，使其適用於胃腸道的管狀和球狀部分。”
“我們的研究確定了適用於胃腸道不同部位的合適壓力和噴嘴尺寸，並將微型噴射應用於各種設備，這些設備支持跨胃腸道各個解剖部位的遞送。”
“這項研究為胃腸道給藥的噴射設計參數提供了重要見解，大大拓寬了未來內窺鏡和可攝入藥物遞送設備的可能性。”

Key Insights Distilled From

Cephalopod-inspired jetting devices for gastrointestinal drug delivery - Nature

by G. Arrick,D.... at www.nature.com 11-20-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08202-5

Deeper Inquiries

微型噴射技術如何應用於除藥物遞送之外的其他醫療領域？

微型噴射技術以其獨特的優勢，在藥物遞送之外的醫療領域也擁有廣闊的應用前景，例如：

微創手術: 微型噴射可以用於精確地輸送藥物、細胞或基因到目標組織，例如在腫瘤切除手術中，可以利用微型噴射將抗癌藥物直接注射到腫瘤部位，提高治療效果並減少副作用。此外，微型噴射還可以應用於眼科手術、神經外科手術等需要極高精度的操作。
組織工程與再生醫學: 微型噴射技術可以將細胞、生長因子等生物材料精確地打印成三維結構，用於構建人工組織或器官，例如人工皮膚、人工軟骨等。這種技術可以為患者提供個性化的治療方案，促進組織再生和功能恢復。
診斷和成像: 微型噴射可以用於將造影劑或其他診斷試劑精確地輸送至目標部位，提高診斷的準確性和靈敏度。例如，可以利用微型噴射將造影劑注射到血管中，進行血管造影檢查。

與傳統藥物遞送方法相比，微型噴射遞送系統的潛在缺點是什麼？

儘管微型噴射遞送系統具有諸多優勢，但也存在一些潛在的缺點：

技術複雜性: 微型噴射系統的設計和製造相對複雜，需要精密的加工技術和材料。
成本較高: 與傳統的藥物遞送方法相比，微型噴射遞送系統的成本相對較高，這可能會限制其在臨床上的廣泛應用。
安全性問題: 微型噴射系統需要將藥物或其他物質高速噴射到體內，可能會對組織造成損傷。因此，需要對其安全性進行嚴格的評估。
適用性限制: 微型噴射系統可能不適用於所有類型的藥物或生物材料，例如，一些大分子藥物或對剪切力敏感的生物材料可能不適合使用微型噴射遞送。

受自然啟發的設計原則如何推動醫療技術的其他進步？

自然界是人類靈感的源泉，受自然啟發的設計原則在推動醫療技術進步方面發揮著重要作用。除了文中提到的章魚噴射推進系統，還有許多其他例子：

仿生材料: 研究人員從貝殼、骨骼等自然材料中汲取靈感，開發出具有優異力學性能和生物相容性的新型生物材料，例如人工骨骼、人工關節等。
微型機器人: 受昆蟲、微生物等自然生物的啟發，研究人員開發出可以進入人體內部進行診斷和治療的微型機器人，例如可以清除血管堵塞的微型機器人、可以靶向殺死癌細胞的微型機器人等。
器官芯片: 模仿人體器官的結構和功能，研究人員開發出器官芯片，用於藥物篩選、疾病模型建立等方面，例如模擬人體肝臟功能的肝臟芯片、模擬人體心臟功能的心臟芯片等。
總之，受自然啟發的設計原則為醫療技術的發展提供了新的思路和方法，將繼續推動醫療技術的進步，造福人類健康。