研究人员演示了受乌贼启发的喷气推进设计一种微喷射系统，将药物直接输送到组织中，与传统的效果相匹配针头部分。
受头足类动物喷气推进系统的启发，这些装置被设计成通过精确的高压射流进入胃肠道，有效地给药胰岛素和核糖核酸（RNA）等大分子，有可能改善药物吸收，并解决传统注射给药方法相关的挑战。
大分子药物的输送依赖于针头注射，这引发了诸如医疗培训的需求、针头相关伤害的风险以及处理利器的挑战等问题。近年来，可消化装置的发展提供了一种方便的选择，有可能提高患者的依从性。
然而，目前的口服给药设备很难有效地递送大分子，如蛋白质，因为它们容易被消化分解。许多口服系统也无法达到与皮下注射相媲美的生物利用度水平。此外，尽管机器人和自主装置在自我导向和无针给药方面取得了一些成功，但这些方法在胃肠道应用方面仍未得到充分探索。
在这项研究中，受在头足类动物中观察到的自然推进机制的启发，研究人员旨在开发一种基于喷气的药物递送方法，以增强胃肠道组织中大分子的安全有效递送。他们开发并测试了一系列旨在将药物直接输送到胃肠道的微喷射装置（MiDe系统）。
创建了四种设备配置：两个自主的、自激活的版本（MiDeRadAuto和MiDeAxAuto）和两个与内镜引导兼容的版本（MiDeRadEndo和MiDeAxEndo）。此外，每个装置的方向都针对特定的胃肠道切片进行了优化。放射状模型的设计目标是管状结构，如小肠，而轴向模型适用于胃的更宽区域。
这些装置首先通过体外和离体研究在实验室环境中进行校准。在这些测试中，研究人员改变了喷嘴直径、输入压力和喷射角度，以确定有效穿透组织的最佳条件。
在猪胃肠道组织的离体试验中，利用计算机断层扫描（CT）测量了液体在组织层中的输送深度和分布，以显示液体的扩散。在这些测试之后，研究人员微调了设备压力和喷嘴尺寸，以产生适合不同胃肠道区域的高压射流。
此外，在体内试验中，MiDe装置将胰岛素、胰高血糖素样肽1 （GLP-1）类似物和小干扰RNA （siRNA）等治疗剂输送到猪和狗的特定胃肠道部位。随后，研究人员定期收集血液样本以测量全身生物利用度。
此外，高速成像被用于捕捉喷射动力学，使研究人员能够评估设备的稳定性和后坐力。还进行了安全性和精度测试，以确认该设备在胃肠道中使用的适用性，而不会造成不良反应或损害周围组织。
研究人员证明，MiDe装置显著改善了胃肠道内大分子的递送和生物利用度。该装置实现了胰岛素、GLP-1类似物和siRNA的高全身吸收，其性能与皮下注射相当。
具体来说，放射状内窥镜装置（MiDeRadEndo）在猪肠中递送GLP-1的生物利用度为67%，而轴向内窥镜装置（MiDeRadEndo）在胃中递送siRNA的生物利用度为82%。自主装置MiDeRadAuto和mididaxauto分别显示猪体内胰岛素的生物利用度为31%和23%。
结果表明，生物利用度受喷射角度、离组织距离和压力水平等因素的影响。当射流角度相对于组织达到45°时，观察到体积输送效率（VDE）降低40%。
此外，虽然midadaxauto的自定向设计使其在胃中稳定定位，但midadaxauto在肠道中保持了同轴定向，尽管由于动物运动而产生了一些变化。组织学分析也证实，射流将治疗剂输送到目标组织层深处，而不会造成损伤。
径向装置采用双喷嘴设计，最大限度地减少了后坐力，也提高了稳定性。此外，该装置在体内和离体试验中表现出可靠的安全性和稳定性，表明MiDe系统可以安全有效地在胃肠道内递送大分子。
总体而言，研究结果表明，用于胃肠道药物递送的无针、基于微喷的MiDe系统达到了与皮下注射相似的生物利用度水平，同时安全有效地靶向特定胃肠道区域。这些发现表明，MiDe平台可用于推进口服给药技术，使大分子药物直接进入胃肠道成为可能。
