La gestion des horaires de médicaments complexes pourrait bientôt devenir aussi simple que de prendre une seule capsule chaque jour. Les ingénieurs de l'Université de Californie San Diego ont développé une capsule qui peut être remplie de médicaments et les publier à des moments désignés tout au long de la journée.
L'avance, publiée dans Matièrepourrait aider à améliorer l'adhésion aux médicaments et les résultats pour la santé en éliminant la nécessité pour les patients de se souvenir de plusieurs médicaments ou doses à divers moments chaque jour. Cela pourrait potentiellement réduire le risque de doses manquées ou de surdoses accidentelles.
« Nous voulons simplifier la gestion des médicaments avec une seule capsule qui est suffisamment intelligente pour livrer le bon médicament à la bonne dose au bon moment », a déclaré le premier auteur de l'étude, Amal Abbas, qui a récemment obtenu son doctorat. en génie chimique à la UC San Diego Jacobs School of Engineering. Elle a dirigé ce travail avec Joseph Wang, professeur au département de famille de la famille Aiiso Yufeng Li et de Nano Engineering à UC San Diego.
Voyant ses avantages potentiels pour les patients ainsi que leurs soignants, Abbas lance une start-up pour accélérer le développement et la commercialisation de la capsule.
À l'intérieur de la capsule, plusieurs médicaments sont emballés dans des compartiments séparés. Chacun est conçu pour libérer son contenu à un moment prédéterminé. Les médicaments sont séparés par des barrières faites d'une matrice de lactose et de maltose intégrée avec un polymère sensible au pH. Ce polymère protège les médicaments de l'acide gastrique mais se dissout dans un environnement plus alcalin.
En ajustant la densité de ce polymère, les chercheurs peuvent contrôler le temps qu'il faut à chaque barrière pour se dissoudre, garantissant que les médicaments sont libérés à des intervalles de temps précisément.
La coquille extérieure de la capsule se compose d'un corps et d'un capuchon à base de cellulose végétale. Le corps principal de la capsule, où les compartiments de médicaments sont logés, est protégé par un polymère sensible au pH. Le capuchon, qui n'est pas protégé, se dissout dès qu'il atterrit dans l'estomac, qui initie la libération du premier médicament.
Le timing n'est pas la seule caractéristique intelligente de la capsule. Les chercheurs ont également incorporé des particules de magnésium microscopiques qui fonctionnent comme de minuscules agitateurs et durent pendant une courte période à l'intérieur du corps. Ils réagissent avec l'acide gastrique pour générer un flux de bulles d'hydrogène – ce mouvement suscite le contenu de la capsule et rend le médicament plus facile à dissoudre, ce qui est particulièrement utile pour les médicaments qui nécessitent une absorption rapide, tels que les analgésiques, les médicaments cardiovasculaires ou les traitements d'urgence.
Les particules de magnésium servent une autre fonction: elles neutralisent l'acide gastrique, ce qui crée temporairement un environnement alcalin localisé. Cela aide à dissoudre les barrières polymères sensibles au pH pour initier la libération des prochains médicaments en ligne.
« Cette approche innovante de la capsule quotidienne garantit une pleine conformité d'une journée à l'amélioration des résultats pour les patients », a déclaré Wang.
Le groupe de recherche de Wang a été le pionnier de l'utilisation de particules microsifiées comme celles-ci – qu'ils ont surnommée les microrobots – à des fins thérapeutiques. Ils ont été les premiers à traduire les microrobots en modèles animaux vivants, démontrant leur potentiel dans le traitement d'une gamme de conditions, y compris les infections pulmonaires et les maladies qui nécessitent des soins intensifs. Leur expérience avec les microrobots a jeté les bases de l'intégration de technologies similaires dans la capsule à libération chronométrée.
Tous les matériaux utilisés pour fabriquer la capsule sont approuvés par la FDA. « Cela contribuera à assurer une traduction facile sur le marché », a déclaré Abbas.
Pour preuve de concept, les chercheurs ont emballé une capsule avec trois doses de lévodopa, un médicament pour la maladie de Parkinson. Chaque dose était codée par couleur avec un colorant alimentaire – jaune, vert et rouge – pour suivre visuellement sa libération dans des conditions d'estomac simulées.
La première dose, qui a été logée dans un compartiment contenant des agitateurs de magnésium, a été conçu pour une libération rapide. Les deuxième et troisième doses, logées dans des compartiments sans agitateurs, ont été libérées respectivement à des taux intermédiaires et lents. L'expérience a démontré avec succès que la capsule pouvait délivrer des médicaments en phases distinctes.
L'équipe a choisi un médicament par la maladie de Parkinson comme cas de test pour sa capsule, car il doit être pris de manière cohérente toutes les quelques heures pour garder les symptômes sous contrôle. « Cette libération chronométrée de doses multiples pourrait vraiment aider les patients atteints de la maladie de Parkinson », a déclaré Abbas.
« Si le niveau du médicament baisse trop faible, les patients éprouveront des tremblements et d'autres symptômes moteurs. Mais si nous pouvons garder ce niveau stable, nous pouvons également aider à maintenir le mouvement d'un patient stable. Notre capsule a le potentiel d'assurer cette stabilité tout au long de la journée – donc les patients n'ont pas à se soucier de la chronométrage de chaque dose parfaitement. »
Abbas voit également le potentiel de l'utilisation de cette capsule pour les thérapies combinées. Les maladies cardiovasculaires, par exemple, obligent souvent les patients à prendre une combinaison d'aspirine, de bêta-bloquants et de médicaments hypocholestérolémiers – chacun avec son propre calendrier de dosage.
En adaptant les compartiments de la capsule pour libérer ces médicaments dans une séquence excitée avec précision, les patients pouvaient recevoir leur aspirine le matin, leur bêta-bloqueur dans l'après-midi et leur médicament au cholestérol la nuit – le tout d'une seule capsule. Cette approche pourrait garantir que chaque médicament est délivré lorsqu'il est le plus efficace, réduisant potentiellement les effets secondaires et optimiser les avantages thérapeutiques.
Les prochaines étapes incluent les tests in vivo; fabrication de fabrication; étendre les capacités de libération de la capsule au-delà d'une seule journée; et explorer la libération localisée de médicaments dans l'intestin pour les thérapies ciblées.
