Dispositivo ingerível, inspirado na tartaruga, vira na direção vertical para injetar insulina no interior do estômago

Como medicamento, a insulina é difícil de engolir. Bem, não literalmente. A medicação oral de insulina existe e as pessoas a tomam. Mas a insulina é um hormônio forte. É demasiado grande para penetrar em profundidade no tecido gastrintestinal e, assim, ser absorvido pela corrente sanguínea de maneira eficiente e sucumbir facilmente aos ácidos e enzimas agressivos do estômago, quebrando-se prematuramente. As pessoas com diabetes muitas vezes tomam pílulas de insulina inadequadas por anos antes de seus médicos as trocarem para injeções de insulina mais efetivas, porém onerosas.

Agora, os cientistas criaram um dispositivo ingerível de uso único que administra insulina injetando-o no revestimento do estômago; o dispositivo passa, então, sem riscos, para fora do corpo. Demonstraram que funciona em porcos, administrando uma dose da droga comparável com injeções subcutâneas (Science 2019, DOI: 10.1126/science.aau2277). A pesquisa foi realizada por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, da Faculdade de Medicina de Harvard, do Instituto Real de Tecnologia KTH e da Novo Nordisk.

Liderados por Giovanni Traverso e Robert Langer, do MIT, a equipe diz que três características únicas de design fazem o dispositivo ingerível chamado SOMA (aplicador auto-orientado de escala milimétrica funcionar): sua forma bulbosa, acionador de libertação de drogas e ponta especial de insulina.

O dispositivo foi inspirado no casco da tartaruga leopardo, que mantém o animal na posição vertical. A concha superior curva do SOMA alarga-se para uma base com cantos com rebordo para que, quando o dispositivo é engolido, caia para uma posição vertical com a ponta apontada para baixo em direção à superfície da parede do estômago. Através da endoscopia em porcos, os pesquisadores observaram que, em comparação com outras conchas em forma de esferas ou elipses, o dispositivo poderia consistentemente se endireitar.

Traverso diz que optaram pelo estômago por ser o lugar mais seguro no sistema digestivo para administrar a droga. O dispositivo alcança o estômago quase imediatamente. Alcançar outras partes do sistema digestivo seria desafiador, porque os tempos de digestão variam de pessoa para pessoa, o que significa que eles teriam menos controle sobre quando a droga é liberada, explica. De igual modo, o revestimento do estômago é espesso o suficiente para que a ponta de insulina possa mergulhar em seu tecido sem rasgar um buraco na parede do órgão.

Dentro do dispositivo existe uma mola comprimida de aço inoxidável presa em uma ponta carregada de insulina. A mola é mantida em um estado comprimido por um acionador à base de açúcar. A ponta é feita de um eixo biodegradável de poli-(óxido de etileno) (PEO) e hidroxipropilmetilcelulose, coberto com uma ponta sólida composta de 80% de insulina e 20% de PEO compactados juntos sob extrema pressão.

Poucos minutos após o dispositivo se posicionar no estômago, o ambiente úmido do órgão digestivo dissolve o acionador à base de açúcar, libertando a mola e espetando a ponta de insulina no tecido. A equipe descobriu que o dispositivo resultou na absorção de insulina comparável com a insulina injetada manualmente em porcos que tinham o estômago vazio. Não observaram sinais de dano tecidual nos animais.

Os pesquisadores dizem que o dispositivo é uma prova de conceito que pode ser usada para fornecer qualquer quantidade de terapêutica de agentes biomacromoleculares valiosos, como drogas baseadas em RNA ou DNA. Eles planejam continuar experimentando diferentes componentes do dispositivo, potencialmente incorporando materiais mais biodegradáveis, e esperam testar seu dispositivo em humanos dentro de alguns anos.

O nanoengenheiro Joseph Wang, da Universidade da Califórnia em San Diego, descreve o sistema como notável e elogia a engenharia criativa da equipe para melhorar drasticamente a administração de insulina por via oral. “Tal capacidade de administrar insulina por via oral oferece uma alternativa atraente a injeções subcutâneas de insulina”, diz.

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