消化道長效給藥的新技術

姚人杰/編譯

消化道長效給藥的新技術

姚人杰/編譯

喬瓦尼·特拉韋爾索（左），麻省總醫院和哈佛大學醫學院胃腸病學家和生物醫學工程師；羅伯特·蘭格（右），麻省理工學院科赫綜合癌癥研究所化學工程師

●通緝：為冒險之旅尋找生物材料。喬瓦尼·特拉韋爾索（Giovanni Traverso）與羅伯特·蘭格（Robert Langer）解釋胃腸方面研究的前沿知識。

“如果人們不服藥，藥物就不會起效?！蔽羧盏拿绹t務總監C.埃弗里特·庫普（C.Everett Koop）這句精辟的分析道出了生物材料技術對醫療衛生事業做出的巨大貢獻。

病人沒能遵循醫囑定時服藥，這是臨床治療起效的最主要阻礙。在發達國家，長期治療的堅持比率僅有50%，而在發展中國家和需要服用多種藥物的人群中，這個數字更加低。據估計，每年美國因為服藥遵從性不佳而導致的可避免住院花費高達1 000多億美元。因而，那些使得藥物在消化系統中的釋放時間得以延長（最多可延長至數個月）的技術能徹底改善醫療的給藥環節。這項技術也許對以下病患特別有用：遭受戰亂地區、難以獲得醫學治療的地區的病人，罹患精神病或癡呆癥的病人，以及患病的幼兒。

有充分的理由來預想，消化道有可能容納長效藥物（也被稱為長效注射配方），為期數周或甚至數月之久，而不會出現嚴重的不良反應。比如說，對于患有糞石癥的病人進行觀察后便能知道這一點。糞石是卡在消化系統內難以消化的大塊異物，在它們變得相當大之前，通常都不會造成問題。為了尋求減肥，病人通常也能容忍放置胃內數月之久的氣球。

潛在的挑戰

但是，要把這種可能轉變成現實的話，挑戰巨大。首先，一般來說，健康的消化道運送時間（從口至肛門）是大約30小時。藥物要達到一周或一月服藥劑量的話，運送時間必須大大延長。此外，消化系統環境變化無常：不同部分的酸堿度從1（酸性十足）到7（中性）變化不一。用餐時間與進餐食物的天然變化導致脂類豐盈度頻繁變化。并且消化系統內有著高菌量，100%的濕度，37°C的溫度，多種多樣的蛋白酶、脂酶和其他酶，而這些都會破壞生物材料的完整性和藥物的長期穩定性。因此，一定要延長運送時間的話，反過來要求研發出經受得起極端情況的材料，這種材料要能連續不斷地給藥，安全系數上又絕不能打折扣。

延長運送時間在工程上有兩種基本辦法。第一種是用裝置提高藥物在消化道黏膜壁里的摩擦力，減慢藥物通過消化系統的過程。另一種辦法是把藥物裝進較大的裝置里，延長藥物在消化道內的停留時間，消化道內有若干個點限制了大于某個尺寸的物體的通行：胃出口的幽門括約肌、肛門括約肌。要成功地研發出這樣的技術，同樣至關重要的是確保藥物經受嚴酷的消化系統環境的方法。

使用包括生物黏著劑和溶脹聚合物在內的多種材料，研究者已經取得了長足的進展。但是至今為止，這些裝置所能提供的藥物釋放時間延長僅僅是幾個小時。未來將會需要多學科進行努力，才能讓可以在消化系統內安全地停留數周或數月的裝置成為現實，這種裝置能持續不但地給藥，而且給藥期間的藥代動力學情況能夠預知。

一個重要的問題是安全性。任何意圖在胃部環境里工作的給藥裝置都要求擁有特殊的機制，萬一出現意外通過幽門的情況，或者藥物引起了不良反應，裝置要能自動地解體。這樣的設計要求掌握生理學、聚合物化學、化學工程學、機械工程學方面的專業知識，也要擁有設計能力，設計出的裝置要在大型動物模型里接受測試。

延長的釋藥時間

可以說，臨床上的應用十分廣泛。治療傳染性疾病時，病人不定時服藥是格外受到關切的隱患，它會加劇傳染因子的散播以及多重耐藥性的比率。其他潛在的應用領域包括運送抗體、DNA和RNA的消化道緩釋裝置，目前只能通過注射來給藥。類似的技術也能夠長期遞送某些化學物質，用來刺激或抑制消化系統內特定細菌種群的增殖；當我們對于微生物在人類疾病中起的作用有更多了解后，這類藥劑大有可能受到極大關注。

我們向藥物傳遞和醫療器械研究圈發起挑戰，號召大家在工程學和生物材料方面齊心合力，研發出可口服的新型藥物緩釋裝置，以這種新穎的方法來解決不定時服藥這個普遍又代價高昂的難題。為了達成這個目標，這種能在消化道內長久停留、安全可靠的給藥裝置將要必須在大型動物模型上接受論證，以便將技術轉用到人類身上時達到最高的成功幾率。這種緩釋裝置能在消化道環境下保持原本的性質，一旦釋放出全部藥量，又會毫無阻礙地通過消化系統，它可能會徹底變革當前的臨床醫療典型做法，可在多種不同的臨床條件下，將有效的療法廣泛地運用，治療各種各樣的疾病。

[資料來源：Nature][責任編輯：彥隱]