不依从性通常会导致慢性病恶化和过度住院。研究持续表明，三分之一到一半（pdf）的美国患者未按指示服药，这最终使医疗保健系统每年损失 1000 亿到 3000 亿美元。
人们未能遵循用药方案的原因与医疗保健系统本身一样复杂。药物可能会提醒人们他们“生病了”或产生新的、令人不快的副作用。它们可能很昂贵，或者与关于将物质摄入体内的文化信仰相冲突。遵循塑料瓶上的说明需要耐心和培训。如果涉及治疗糖尿病、不孕症、骨质疏松症和自身免疫性疾病所需的注射类型，则某些方案的给药过程可能很痛苦。
一套新技术可能提供一种方法来减少不依从性，即通过递送患者可以吞咽并忘记的药物。在周四发表在《科学 》杂志上的一项研究中，研究人员描述了一种能够自主地将药物注射到胃组织顶层的胶囊。这种可吞咽、自定向、毫米级大小的施药器——或称 SOMA——在早期实验中安全地向猪递送了胰岛素。“许多患者因为需要注射而推迟治疗，”布莱根妇女医院的胃肠病学家、该研究的资深作者 Giovanni Traverso 说。他说，以糖尿病为例，糖尿病影响了近 10% 的美国人，胰岛素注射的使用常常被推迟七到八年。“口服这些药物可能会产生巨大的影响。”
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SOMA 药丸的灵感来自两条常见的科学智慧。第一个是用 肾上腺素注射治疗胃溃疡的做法。“我们在胃部区域注射方面有经验，”他说，“而且我们在这些注射的安全性方面也有很多经验。” 该经验表明，输送到胃壁的药物会到达身体的其他部位。
但是，该团队需要确保自注射药丸在释放有效载荷之前到达胃腔内的正确位置和方向。这个设计问题的解决方案来自大自然。豹纹龟是世界上最大的陆龟物种之一，但由于其外壳顶部是尖的，因此始终可以 自行翻正。Traverso 和他的同事决定用他们的 SOMA 设计来模仿这种结构，以便胶囊始终如一地定向自身，并将胰岛素可靠地注射到胃壁中。
科学家们将高达 1 毫克的胰岛素加载到一个压缩在糖衣药丸后面的储液器中。一旦药丸进入胃中，它就会与胃壁底部对齐。周围环境中的湿度和液体迫使药丸的糖衣破裂，释放出一根七毫米的针头，成功地将药物注射到胃组织中。Traverso 说，胰岛素摄取在摄入后几分钟内开始，研究人员能够在猪身上看到降血糖效果。他说，血液中循环的药物量与皮下注射后看到的水平非常相似。通过增加加载到 SOMA 储液器中的剂量，研究人员还能够测试至少 30 小时的持续药物释放。
北达科他州立大学药理学助理教授 Amrita Banerjee 没有参与这项研究，她期待着这项新技术的实施。多年来，她一直在与糖尿病患者的不依从性作斗争。但她说，贴片、皮肤穿透激光脉冲、加压射流和其他针对恐针症患者的替代方案并未普及。口服药物是药理学的圣杯。它们是侵入性最小的制剂，无需特殊设备或培训即可给药，保持稳定时间更长，而且通常制造成本更低。“然而，胰岛素等大分子的口服递送是一场噩梦，”她说。
大分子构成了一类称为生物制剂的药物。这些包括疫苗、抗体、基因疗法和基于蛋白质或肽的药物。它们的大小通常意味着消化系统中的酶会在它们被吸收到血液中之前将它们分解。但 SOMA 药丸为生物制剂直接注射到胃壁中开辟了可能性。“这是一项非常有前景的技术，”Banerjee 说。
麻省理工学院的另一个团队与 Traverso 合作，采取了一种略有不同的方法来解决不依从性问题。在 1 月 30 日发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，研究人员描述了一种药丸，该药丸会在胃中迅速膨胀至乒乓球大小，持续长达一个月，并在持续时间内缓慢释放药物。与自定向 SOMA 胶囊一样，充气药丸的灵感也来自进化怪癖。科学家们看到河豚在受到威胁时会像气球一样迅速膨胀，因此他们用两种不同的水凝胶制作了一种药丸：一种形成外壳，另一种吸收液体并在摄入后 15 分钟内膨胀至其原始大小的 100 倍。
Banerjee 说，水凝胶可以给药半衰期短的药物。它的缓释药物递送可以减少患者需要记住服用的药丸数量。如果需要取出水凝胶药丸，患者只需饮用氯化钙溶液即可，这将停止药物递送，使凝胶缩小至其原始大小，并使其排出体外。事实上，水凝胶非常易于控制且用途广泛，可以设想用于消化系统的长期测量，例如患者用药模式的温度和 pH 值监测，以及将微型相机或其他传感器带入体内。
其他解决不依从性的方法涉及高科技传感器——无论是在药丸中还是在瓶盖顶部——以跟踪患者每次服药的时间。美国食品和药物管理局已经批准了一种用于治疗精神分裂症和双相情感障碍的药丸。它在吞咽后向佩戴在腹部的临时贴片发送一个小的电信号。然后，贴片将信号中继到智能手机应用程序，该应用程序存储已消耗剂量的记录。“药物递送系统正在医学中实施许多进展，”佐治亚理工学院药物设计、开发和递送中心主任 Mark Prausnitz 说，他没有参与这项研究。但在其中一些可摄取技术在药房货架上可用之前，仍有一些问题需要解决。他说，研究人员需要证明自注射胶囊和充气药丸从长远来看是安全的。患有糖尿病和其他慢性病的患者可能会终身使用它们。此外，使用复杂的新型递送系统与其复杂性之间可能存在权衡，以及扩大其生产规模的成本。
推动采用新型药物递送技术的一个动力与生物制剂（必须注射以治疗牛皮癣、类风湿性关节炎、多发性硬化症和多种癌症的大分子）的批准增加有关。Prausnitz 说，迫切需要一种替代常规注射的方法：“我们绝对需要让人们更容易服药。”