这篇Science的核心是……这只龟

没错，就是这只龟，近期登上了Science 杂志。不是因为和兔子赛跑，也不是因为找个老鼠当师傅学武功，而是因为它给了科学家灵感，帮助实现了生物大分子的口服给药。

豹纹陆龟（leopard tortoise）。图片来源：Wikipedia [1]

口服递送生物大分子？这个厉害啦，是龟甲还是龟肉？当然都不是，递送的是类似胰岛素这类生物药。

生物药虽然好，但在胃肠道中容易被降解，侥幸保持完整的生物大分子又不易被吸收，所以目前的生物制剂一般都不是最简单方便的口服制剂，而是需要进行注射。无论是肌肉注射、静脉注射、皮下注射，甚至很有希望的贴皮微针注射，操作起来都不如口服方便，容易让患者接受。

这篇Science 中，美国麻省理工学院（MIT）的研究者发明的生物大分子药物递送系统是这个，装在胶囊里能自动“站稳”的小药丸。

图片来源：Felice Frankel / MIT [2]

看着没啥？关键在于自动“站稳”……

图片来源：MIT [2]

这个小药丸不但能够在实验台上自动“站”起来，在胃肠道中也是一样，无论怎么滚它在粘膜都能“站稳”，之后还能来一记“微针”，在不造成穿孔的情况下，释放微针中装载的生物大分子药物（作者用的模型药物是胰岛素）。完成任务的小药丸可以随着食物残渣顺利排出体外，不会引起任何不适。

图片来源：Science

再来个实物对比图，这药丸够小，还没硬币大，里面是个微针，可以装载药物。研究者们在大鼠和猪身上进行了实验，证明这种口服给药系统与常规的皮下注射效果相当。

图片来源：Science

生物药物口服给药的好处自然不必说了，没谁愿意天天打针。咋一看，这不就是个微针胶囊嘛，早有人搞过啊，为啥能上Science 呢？仔细瞧，有古怪，这小药丸怎么保证在消化道里都是“头向上”乖乖地贴在胃壁上？重点就在这！文章通讯作者Robert Langer和Giovanni Traverso等人管这个叫“自定向毫米级施药器（self-orienting millimeter-scale applicator, SOMA）”，我猜，国人应该更喜欢叫它“不倒翁”吧。

图片来自网络

作者不但给出了各种数据，还做了个视频。

视频来源：Diana Saville / MIT [2]

至于怎么做的药物装载，微针有没有扎进去，药物有没有释放，药物释放后的血药浓度能否支持药效？这些问题对于研究给药系统的正经科研人员来讲那肯定不是难事。难的是什么，是思路，是灵感！灵感哪里来？当当当当……文章一开始就提到的核心角色——龟——要登场了。作者的原话是“Inspired by the self-orienting leopard tortoise”，豹纹陆龟，就是下图这只。

图片来源：Science

看着是不是有点眼熟？作者们发在Science 的这张图貌似跟本君在维基百科上找到的图片相似哎……他们还修图，提高亮度和色彩饱和度……一个标题党在心中翻滚——《震惊！Science文章数据图居然来自网络，还修图》，哈哈哈……

与乌龟翻身有关的段子估计很多人都听过，可是图片上的这只豹纹陆龟不一样，人家即使被翻面四脚朝天了也能自己翻过来。这真真是刷新了本君的三观！坦诚地讲，在没看到这篇Science 文章、没深入查资料前，本君一直以为乌龟四角朝天后就没有然后了……如果您的认知也被颠覆了，那么更有趣的在这。就有俩人研究这个乌龟翻身，发了正经的SCI论文^[3]。请感受一下乌龟翻身的数学模型。（本文中无视乌龟和陆龟的分类学区别，杠精们请绕路哈）

图片来源：Proc. R. Soc. B Biol. Sci. ^[3]

以及不同种属乌龟的翻身数据。

图片来源：Proc. R. Soc. B Biol. Sci. ^[3]

还有乌龟翻身中的能量平衡。

图片来源：Proc. R. Soc. B Biol. Sci. ^[3]

当然，最重要的就是乌龟能翻身的物理学解释啦。

图片来源：Proc. R. Soc. B Biol. Sci. ^[3]

至于MIT的这些研究者是先有大致想法后看到的龟，还是先看到的龟后有大致想法，咱们不得而知。不过，能翻身的龟，是龟中的战斗龟，能给别人带来灵感发Science 的龟，那就是学者神龟！

图片来源于网络

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules

Science, 2019, 363, 611-615, DOI: 10.1126/science.aau2277

参考资料：

1.https://en.wikipedia.org/wiki/Leopard_tortoise

2.http://news.mit.edu/2019/pill-deliver-insulin-orally-0207

3. Geometry and self-righting of turtles, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2008, 275, 11–17, DOI: 10.1098/rspb.2007.1188

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2007.1188

（本文由乐只君子供稿）