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Diabete: NTU Singapore sviluppa nanoparticelle di insulina orale che potrebbero diventare un’alternativa alle punture

Un team interdisciplinare di scienziati della NTU Singapore della School of Materials Science and Engineering e della Lee Kong Chian School of Medicine ha sviluppato una nanoparticella di insulina strato per strato che potrebbe un giorno costituire la base per una medicina orale e un’alternativa all’insulina iniezioni per pazienti diabetici

Gli scienziati della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) hanno sviluppato nanoparticelle di insulina che potrebbero un giorno diventare la base per una medicina orale e un’alternativa alle iniezioni di insulina per i pazienti diabetici.

In uno studio pre-clinico, il team della NTU Singapore ha somministrato nanoparticelle contenenti insulina ai ratti e ha scoperto che l’insulina è aumentata nel sangue pochi minuti dopo.

La terapia insulinica è spesso una parte importante del trattamento del diabete, una malattia metabolica che colpisce 422 milioni di persone in tutto il mondo. A Singapore, il numero di diabetici dovrebbe crescere fino a 1 milione – quasi un quinto della popolazione – nel 2050.

La somministrazione di insulina per via orale sarebbe preferibile rispetto alle punture di insulina per i pazienti perché provoca meno dolore rispetto alle iniezioni e potrebbe quindi portare a una migliore compliance del paziente. Ma il dosaggio orale rimane una sfida. Poiché l’insulina è una proteina, viene scomposta nel tratto gastrointestinale prima ancora che possa raggiungere il flusso sanguigno per regolare il glucosio nel sangue.

Per superare questa sfida, il team interdisciplinare composto da scienziati della School of Materials Science and Engineering della NTU e della Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) ha progettato una nanoparticella caricata con insulina al centro, quindi rivestita con strati alternati di insulina e chitosano, un zucchero naturale. Il dosaggio si ottiene controllando il numero di strati nella nanoparticella.

Attraverso esperimenti di laboratorio che utilizzano colture cellulari e modelli di ratto, il team guidato dal dottor Huang Yingying, ricercatore principale della NTU, dal professore associato Yusuf Ali e dall’ex professore della NTU Subbu Venkatraman, ha dimostrato che questa nanoparticella rivestita strato per strato è stabile mentre passa attraverso il stomaco nell’intestino tenue con un rilascio minimo di insulina ed è in grado di passare attraverso le pareti intestinali nel flusso sanguigno.

Il dottor Huang Yingying della School of Materials Science and Engineering presso NTU, co-autore principale dello studio, ha dichiarato: “Gli sforzi per sviluppare prodotti di insulina orale hanno avuto scarso successo perché questi prodotti presentano un rischio per la sicurezza o richiedono un dosaggio frequente a causa alla capacità del farmaco di contenere solo una piccola quantità di insulina. I test della nostra nanoparticella di insulina sviluppata da NTU nei ratti mostrano che può trasportare una quantità sufficiente di insulina per l’effetto terapeutico desiderato e allo stesso tempo è abbastanza piccola da superare attraverso le pareti intestinali nel flusso sanguigno. Questo indica la sua potenziale applicazione per la somministrazione di insulina orale negli esseri umani. Riteniamo che lo stesso concetto potrebbe essere utile anche per altri farmaci proteici che normalmente devono essere iniettati”.

Gli scienziati della NTU Singapore hanno sviluppato una nanoparticella di insulina strato per strato che potrebbe un giorno costituire la base per una medicina orale e un’alternativa alle iniezioni di insulina per i pazienti diabetici

Il professore associato Yusuf Ali di NTU LKCMedicine, coautore dello studio, ha dichiarato: “L’insulina viene ora somministrata sotto la pelle con un ago sottile più volte al giorno, a seconda della formulazione. A parte il dolore e il disagio, questi colpi vengono anche con un rischio che i pazienti non siano consapevoli del loro basso livello di zucchero nel sangue, che potrebbe svilupparsi in una condizione potenzialmente mortale in un diabetico. LKCMedicine sta ora portando avanti lo sviluppo di questa nanoparticella con un maggiore lavoro pre-clinico e speriamo che il nostro lavoro possa un giorno sostituire le dolorose iniezioni di insulina con una pillola semplice e piccola. “

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nanoscale a novembre.

Un approccio multistrato alla somministrazione di insulina orale

L’insulina è un ormone naturale che è fondamentale per la regolazione dei livelli di glucosio nel sangue, soprattutto dopo un pasto.

Negli individui sani, l’insulina prodotta nel pancreas entra nel flusso sanguigno e viene distribuita agli organi metabolici chiave. Istruisce il fegato, i muscoli e le cellule adipose ad assorbire più glucosio dal flusso sanguigno e conservarlo per un uso futuro.

Allo stesso tempo, l’insulina spinge il fegato ad abbassare il tasso di nuova produzione di glucosio e, complessivamente, questi servono a ridurre efficacemente i livelli di glucosio nel sangue.

Al contrario, i pazienti diabetici non producono insulina sufficiente per soddisfare le richieste del corpo. In casi gravi, l’insulina deve essere somministrata tramite un ago nel tessuto adiposo sotto la pelle. Da lì, entra nella circolazione sanguigna generale in tutto il corpo prima di viaggiare verso il fegato.

La nanoparticella di insulina orale sviluppata da NTU imita più da vicino il percorso attraverso il quale l’insulina naturale entra nel flusso sanguigno dal fegato, un organo importante per il controllo dei livelli di glucosio nel sangue.

Ciascuna di queste nanoparticelle ha una dimensione di circa 200 nm, almeno 1.000 volte più piccola di un granello di polline. L’insulina viene prima caricata nel liposoma, una minuscola sfera al centro della nanoparticella. Il liposoma viene quindi rivestito con 11 strati alternati di insulina e chitosano di tre diversi pesi molecolari, un approccio che consente di caricare più insulina (vedere l’immagine sotto in “Nota per i redattori”).

Quando la nanoparticella di insulina entra in un ambiente acido dello stomaco, i suoi strati iniziano a respingersi a vicenda, determinando il lento rilascio di insulina dallo strato più esterno e verso l’interno. Mentre perde un po ‘di insulina mentre viaggia lungo il tratto gastrointestinale, la nanoparticella ha rivestimenti sufficienti che quando viene trasportata attraverso la parete intestinale e nel flusso sanguigno, l’insulina negli strati rimanenti e nel nucleo del liposoma è ancora intatta.

Studio proof-of-concept

Per indagare sulla fattibilità della nanoparticella di insulina per la somministrazione orale, il team NTU ha prima condotto una serie di esperimenti di laboratorio per stabilire la stabilità della nanoparticella, la sua capacità di passare attraverso la parete intestinale e l’efficacia dell’insulina nelle nanoparticelle che sono state trasportate attraverso la parete intestinale.

Dopo aver lasciato le nanoparticelle nel fluido che simula l’ambiente dello stomaco, il team ha scoperto che il 6% dell’insulina dalla nanoparticella è stato rilasciato in un’ora e il 94% è rimasto incapsulato. Ci vuole circa un’ora perché il cibo passi attraverso lo stomaco e nell’intestino tenue, che ha un ambiente meno duro.

Quando sono stati testati sulla linea cellulare umana Caco-2, un modello ampiamente utilizzato per studiare il trasporto di molecole attraverso la parete intestinale, gli scienziati hanno scoperto che la quantità di insulina trasportata era tre volte superiore quando caricata nella nanoparticella, rispetto all’insulina nuda soluzione.

Gli scienziati hanno anche testato la velocità con cui l’insulina delle nanoparticelle viene assorbita ed eliminata nel flusso sanguigno dei ratti. Nei ratti nutriti per via orale con nanoparticelle di insulina, la concentrazione di insulina nel sangue ha raggiunto il picco al limite dei 30 minuti ed è stata completamente eliminata in quattro ore.

Il Prof. Yusuf Ali ha dichiarato: “Presi insieme, questi esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che il nostro approccio strato per strato limitava l’esposizione dell’insulina all’ambiente gastrointestinale, prevenendo la degradazione prematura dell’insulina. Stiamo ora studiando se questo picco arriva prima del Segno di 30 minuti: un indicatore di quanto da vicino l’insulina della nostra nanoparticella segue il flusso e il riflusso dell’insulina prodotta naturalmente nel flusso sanguigno “.

Il rapido assorbimento ed eliminazione dell’insulina rilasciata da queste nanoparticelle multistrato dimostra una prova del concetto nella replica delle risposte metaboliche legate al pasto in individui senza diabete, ha detto il dottor Huang, aggiungendo che il livello di concentrazione di insulina può essere ulteriormente aumentato ripetendo il numero di strati alternati di insulina e chitosano sulla superficie delle nanoparticelle.

Il team NTU è ora in trattative con un’azienda farmaceutica per migliorare ulteriormente la funzione delle nanoparticelle.

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1 risposta »

  1. Quanti anni sarà disponibile? Ho già il diabete di tipo 1 da quando avevo 10 anni, che di conseguenza ha causato l’epilessia emotiva pochi giorni dopo e ho aspettato 22 anni per ritrovare la mia pace interiore, ma non sarò mai in grado di recuperare la mia vita che è stata distrutta per questo, quanti anni sono rimasti, 5?