粘液在保護身體免受傷害、防止潛在危險物質進入胃腸系統方面發揮著關鍵作用。但這也使得口服某些藥物，包括胰島素是幾乎不可能的。這意味著糖尿病患者必須定期注射胰島素，當然這會有些不方便，可能會導致糖尿病患者錯過準確服藥時間。

麻省理工學院的研究人員想找到一種解決這個問題的方法，于是他們發明了一種機器人藥丸，叫做RoboCap，它可以像鉆頭一樣穿過黏液保護胃腸道。在《科學機器人學》上發表的一項研究中，他們在豬身上測試了這項發明，發現它能有效地讓豬的身體吸收藥物，包括胰島素和靜脈注射抗生素。雖然這項研究是初步的，但總有一天，它會使許多疾病的治療變得更容易、更方便。

麻省理工學院科赫綜合癌癥研究所博士后研究員、哈佛大學研究員協會（Society of Fellows at Harvard University）初級研究員Shriya Srinivasan表示：“我們看到的結果可以應用于任何藥物。”Srinivasan是《科學機器人》論文的主要作者。

RoboCap的工作原理

RoboCap有幾個部分可以讓它到達正確的位置并穿透粘液。整個藥丸都涂有一層凝膠狀物質，能夠對pH值作出反應，只有在到達小腸后，才容易吞咽和激活。一旦到達那里，涂層溶解，即關閉藥丸的電路并觸發其機械部件。藥丸的一側是一個附在內部馬達上的重物，當馬達啟動時，它會使藥丸開始振動和旋轉。RoboCap會穿過小腸內的粘液，最終將藥物沉積在藥丸的另一側。

為了有效地鉆過粘液，藥丸使用了表面特征，如受魚雷鰭啟發的螺旋渦輪鰭和螺旋槽。它還涂有小釘，以幫助“刷”掉粘液，類似于牙刷的工作原理。Srinivasan說，她還受到了一段叫做“鼴鼠”的隧道掘進機的在線視頻的啟發，這種機器可以穿過巖石和泥土，鉆出狹窄的通道。

研究人員用兩種不同的藥物測試了他們的發明：胰島素和萬古霉素，這是一種IV抗生素。他們在豬小腸的切除部分上測試了這種方法。這使他們能夠測量在粘膜層上方注射的藥物有多少到達了另一側。研究人員還在活豬身上測試了RoboCap，在這兩種情況下都將RoboCaps與沒有鉆孔機制的藥物或對照藥進行了比較。

Srinivasan說：“當我們將對照組與RoboCap進行比較時，實際到達血流的藥物量增加了20-40倍。”

潛在應用

在完成藥物遞送后，RoboCap通過消化系統自行離開身體。研究人員沒有發現任何證據表明，避孕藥對豬的胃腸道系統造成任何損害，頻繁的粘液分泌意味著鉆孔動作對感染風險或身體保護自身的能力沒有持久影響。

Srinivasan說，這項研究和技術都有局限性。目前尚不清楚一旦RoboCap離開身體，如何處置它。這項研究也沒有檢查藥物的劑量，或藥物如何被裝入藥丸內。該研究還僅比較了口服藥物的釋放情況；例如，它沒有像正常情況那樣，比較RoboCap與胰島素注射時，有多少胰島素進入血液。很明顯，這項發明還遠未可用于人類；它必須經過廣泛的開發，才能大規模生產，并需要經過臨床試驗過程。

使用這樣的機械方法比使用化學方法來完成藥物的口服遞送的方法具有許多優點，其中指示了藥物的攝取路徑。但僅僅因為這種方法可以用于多種藥物并不意味著它一定實用。圣母大學化學和生物分子工程系教授Matthew Webber說：“我認為，目前對胰島素定價的一些政治和社會壓力可能會導致這種特殊的交付方式有點過于昂貴。”

Webber確實認為這種方法對其他藥物有潛在的用處，比如癌癥的抗體治療，這種通常需要在醫院里靜脈注射。不管是否有可能口服給藥，Webber仍舊表示這是一個創新的想法。

“這方面的科學是超級酷的，”他說，“我認為有很多……非常復雜和詳細的工程，可以用來制造這樣的東西。”