Capsule-Immagine: la pillola presenta un piccolo punto debole nella sua gelatina esterna, da cui fuoriescono le particelle di farmaco. (Credito: Candler Hobbs).
Gli ingegneri del Georgia Tech hanno creato una pillola in grado di somministrare efficacemente insulina e altri farmaci iniettabili, rendendo i farmaci per le malattie croniche più facili da assumere per i pazienti, meno invasivi e potenzialmente meno costosi.
Oltre all’insulina, potrebbe essere utilizzata anche per il Semaglutide, il popolare farmaco GLP-1 venduto con i nomi di Ozempic e Wegovy, e per una serie di altri farmaci proteici di successo, come gli anticorpi e l’ormone della crescita, che fanno parte di un mercato da 400 miliardi di dollari.
Questi farmaci devono solitamente essere iniettati perché non riescono a superare le barriere protettive del tratto gastrointestinale. La nuova capsula del Georgia Tech utilizza una piccola “esplosione” pressurizzata per iniettare il farmaco oltre queste barriere nell’intestino tenue e nel flusso sanguigno. A differenza di altri modelli, non ha parti mobili complesse e non richiede batterie o energia immagazzinata.
“Questo studio introduce un nuovo metodo di somministrazione dei farmaci, semplice come ingoiare una pillola e che sostituisce la necessità di dolorose iniezioni”, ha affermato Mark Prausnitz, che ha creato la pillola nel suo laboratorio insieme all’ex dottorando Joshua Palacios e ad altri studenti ricercatori.
Nei test di laboratorio sugli animali, i ricercatori hanno dimostrato che la loro capsula abbassava i livelli di zucchero nel sangue proprio come le tradizionali iniezioni di insulina. Hanno pubblicato il design della pillola e i risultati dello studio l’8 luglio sul Journal of Controlled Release.
“Per noi era importante non trasformare questa capsula in un dispositivo o in una macchina complessa”, ha affermato Prausnitz, Professore e Imprenditore presso la Regents’ School e Titolare della Cattedra J. Erskine Love Jr. presso la Facoltà di Ingegneria Chimica e Biomolecolare. “Altri hanno realizzato dispositivi meccanici per la somministrazione di proteine, da ingerire, ma sono costosi e complessi. Volevamo realizzare una capsula che utilizzasse una formulazione farmaceutica semplice e poco costosa da produrre, ma che avesse la potenza di un dispositivo meccanico per aumentare la somministrazione del farmaco“.
La pillola si basa su una collaudata reazione di gorgogliamento tra acqua e bicarbonato di sodio per generare pressione all’interno della capsula dopo l’ingestione. Alla fine, la pressione supera un piccolo punto debole nell’involucro di gelatina della pillola, provocando un getto di particelle di farmaco.
L’elevata velocità dell'”esplosione” spazza via il muco che riveste l’intestino proprio come una folata d’aria potrebbe spingere via l’acqua. Posiziona il farmaco proprio accanto alle cellule epiteliali che possono trasferirlo al flusso sanguigno. Poiché le particelle di farmaco si muovono così velocemente, gli enzimi che si nutrono di proteine non hanno la possibilità di scomporle.
La capsula è realizzata con lo stesso materiale gelatinoso delle pillole già presenti nell’armadietto dei medicinali. È stata rinforzata dall’esposizione alla luce ultravioletta per resistere alle condizioni estreme dello stomaco e dell’intestino tenue. Ha un piccolo scomparto interno che contiene il farmaco e lo posiziona per un’espulsione efficiente.
“Fin dall’inizio, ci siamo prefissati l’obiettivo di sviluppare la capsula in modo che potesse integrarsi perfettamente nei metodi di produzione convenzionali“, ha affermato Joshua Palacios, primo autore dello studio ed ex dottorando nel laboratorio di Prausnitz. “Ovviamente, stiamo facendo alcune cose in modo diverso, ma è fondamentale produrre queste capsule a basso costo e in grandi quantità. Sfruttare i processi di produzione esistenti è fondamentale per ottenere un impatto di ampio respiro con questa tecnologia”-
Finora, non sono disponibili metodi di somministrazione orale di insulina per i pazienti. Sebbene esistano alcuni altri farmaci proteici assunti per via orale, la maggior parte non viene assorbita bene a livello intestinale. Ad esempio, l’organismo assorbe meno dell’1% della forma orale di semaglutide, chiamata Rybelsus; il restante 99% viene eliminato. La capsula che trasporta l’insulina sviluppata da Prausnitz e dal suo team è progettata per aumentare tale assorbimento, richiedendo una quantità minore di farmaco e aumentandone l’efficacia.
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Ora il team sta lavorando per aumentare ulteriormente la percentuale di farmaco assorbito e per valutare altri farmaci iniettabili, oltre all’insulina, che potrebbero funzionare nella loro capsula, come il Semaglutide.
Prausnitz è noto per aver introdotto i microaghi per la somministrazione di farmaci attraverso la pelle. Il suo lavoro sulla somministrazione cutanea ha ispirato la capsula autopressurizzante.
“Stavo pensando a tutti i diversi modi in cui somministriamo i farmaci attraverso la pelle e a come questo potrebbe essere applicabile anche nell’intestino”, ha detto. “Esistono dispositivi meccanici, elettrici, a ultrasuoni, laser e di altro tipo che si possono applicare sulla pelle, ma sono troppo complicati per essere ingeriti. Ma l’iniezione a getto, ampiamente utilizzata per la vaccinazione senza ago, potrebbe funzionare nell’intestino. È come un piccolo proiettile che spara il farmaco nei tessuti. Alla fine, ci sono alcune differenze nella scienza e nel meccanismo, ma il processo di pensiero è lo stesso: si spara qualcosa ad alta pressione contro il bersaglio“.
Ulteriori informazioni: Journal of Controlled Release (2025). DOI: 10.1016/j.jconrel.2025.113963