ترکیب اصول اوریگامی با فناوریهای ساخت پیشرفته حتی امکان طراحی مواد فراساختاری (Metamaterials) مقاوم و قابل برنامهریزی را فراهم کرده است؛ موادی که شکل و رفتار مکانیکی آنها را میتوان با تنظیم الگوی تاخوردگی کنترل کرد.
دارو برای انتقال به بدن، درون یک کپسول 000 تا میشود. پس از حل شدن کپسول، شکل دارویی الهامگرفته از اوریگامی (origami-inspired dosage form یا ODF) باز شده و به فرم حلقوی (toroid) درمیآید. ساختار بازشده به دلیل ابعادش نمیتواند از پیلور عبور کند و در برابر نیروهای مکانیکی معده پایدار میماند.
نسبت بالای سطح به حجم در طراحی اوریگامی، کینتیک آزادسازی تقریبا خطی را فراهم میکند و باعث میشود سرعت آزادسازی در طول زمان نسبتا ثابت بماند.
فرمولاسیون و روش ساخت در این پژوهش، امکان توسعه یک شکل دارویی طولانیاثر را فراهم میکند که قابلیت بارگذاری وزنی تا 40 درصد از داروهای مورد آزمایش مانند موکسیفلوکساسین را دارد؛ یعنی حداکثر 40 درصد از وزن کل شکل دارویی میتواند از دارو تشکیل شده باشد.
مطالعات in vitro و in vivo در مدلهای خوکی نشان دادند که این سامانه میتواند دستکم یک هفته و تا سه هفته در معده باقی بماند. در آزمایشهای آزادسازی نیز دارو طی حدود سه روز با نرخ تقریباً ثابت آزاد شد
ارزیابیهای آندوسکوپی و رادیوگرافی مدلهای حیوانی نشان میدهد که اشکال دارویی به طور ایمن از معده عبور میکنند بدون اینکه باعث انسداد یا آسیب دستگاه گوارش شوند.
نتایج حاصل از in vivo همچنین نشان داد که هیچ یک از ODF های قرار داده شده در مدل حیوانی پس از عبور از دستگاه گوارش در آن گیر نکردند. با این حال، مکانیسم دقیق از همپاشیدن ODFها در معده هنوز به طور کامل مشخص نیست. انتظار میرود که ODF به دلیل انتشار دارو قدرت مکانیکی خود را از دست بدهد و تحت تاثیر نیروهای معده تغییر شکل دهد و امکان عبور آن از پیلور فراهم شود.
این موضوع همچنین توسط دادههای in vitro تایید میشود.
یکی از محدودیتهای این سامانه این است که ظرفیت بارگذاری دارو در هر ODF کمتر از 400 میلیگرم میباشد. در این پژوهش، ODF مورد نظر در یک کپسول سایز 000 قرار میگیرد و وزن کل آن حدود یک گرم است که حداکثر حدود 400 میلیگرم آن میتواند از دارو تشکیل شده باشد.
به همین دلیل، این فناوری در شرایط فعلی بیشتر برای داروهایی مناسب است که در دوزهای پایین تجویز میشوند. پژوهشگران ریسپریدون را بهعنوان نمونهای از یک داروی مناسب برای این سامانه معرفی کردهاند؛ دارویی که در درمان اختلالاتی مانند اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی کاربرد دارد و میتواند برای رهایش طولانیمدت از طریق ODF مورد استفاده قرار گیرد.
به گفته پژوهشگران، در صورت نیاز به دوزهای بالاتر میتوان چند ODF را بهطور همزمان تجویز کرد. همچنین، پژوهشهای آینده میتوانند با بهینهسازی الگوی تاخوردگی اوریگامی و ترکیب مواد سازنده فیلم، ظرفیت بارگذاری دارو را افزایش دهند و این سامانه را برای طیف گستردهتری از داروها قابل استفاده کنند.
در مجموع، پژوهشگران معتقدند این شکل دارویی مبتنی بر اوریگامی میتواند گامی امیدوارکننده در جهت توسعه سامانههای خوراکی با رهایش طولانیمدت دارو باشد؛ سامانههایی که میتوانند مشکل نیاز به مصرف مکرر دارو را کاهش دهند.
نویسنده خبر: علیرضا پروانه، دانشجوی ورودی 1402
Javid F, Babaee S, Quigley J, Kirtane A, Mazdiyasni H, Rogner J, et al. An ingestible origami-inspired metamaterial for prolonged oral delivery of therapeutics. Nature Communications. 2026.
doi.org/10.1038/s41467-026-76028-y
