Những rào cản của cơ thể thực hiện công việc ngăn chặn các phân tử lạ và ký sinh trùng từ bên ngoài. Điều đó khiến cho việc đảm bảo thuốc được hấp thu ở mức đủ để đạt được kết quả điều trị mong muốn lại là vấn đề khó khăn.

Một trong những thông số chính để đánh giá hoạt động của thuốc là sinh khả dụng, được định nghĩa là định lượng phần thuốc đi vào hệ thống tuần hoàn toàn thân. Việc đạt được sinh khả dụng cao phụ thuộc nhiều vào khả năng hòa tan của thuốc, sự ổn định trong dạ dày và sự hấp thụ của thuốc trong đường tiêu hóa cùng một số yếu tố khác.

Giải pháp thường giải quyết vấn đề này là sử dụng liều cao, nhưng có thể gây nguy hiểm và dẫn đến các tác dụng phụ không mong muốn. Sự hấp thụ thuốc bằng cách uống thường khó đạt được hiệu quả cao.

Từ việc thay đổi cấu trúc của các phân tử thuốc đến phát triển những hệ thống công thức phức tạp, các nhà nghiên cứu nỗ lực khám phá những phương thức mới và sáng tạo nhằm tăng sinh khả dụng của thuốc an toàn.

Trong một công trình nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Advanced Science News (ASN), nhóm nhà khoa học do Giáo sư Liangfang Zhang và Joseph Wang thuộc Đại học California San Diego dẫn đầu báo cáo về việc phát triển của một cấu trúc cơ bản thuốc viên dạng microtirring (tự khuấy) độc đáo nhằm tăng cường khả năng hấp thụ thuốc và sinh khả dụng.

Wang trong email gửi ASN cho biết: “Trong hơn một thập kỷ, chúng tôi đã nghiên cứu việc sử dụng Sự vận chuyển tích cực bằng micromotor nhằm cải thiện tiến trình phân phối thuốc. Công trình nghiên cứu nhằm mục đích tạo cầu nối giữa lĩnh vực vi robot với ngành dược phẩm. Mục tiêu đặt ra là tăng cương khả dụng sinh học của thuốc uống bằng cách kết hợp cơ chế khuấy trộn tích hợp vào viên thuốc truyền thống. ”

Để đạt được điều này, Wang, chuyên gia trong lĩnh vực vi robot đã phối hợp với Zhang, chuyên gia thiết kế và phân phối thuốc. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng việc đưa các máy khuấy siêu nhỏ (microtirrer) chạy bằng hóa chất vào thuốc viên có thể tăng cường sự hòa tan và phân tán thuốc trong dạ dày, khiến hệ tiêu hóa hấp thụ thuốc nhanh hơn và tăng khả dụng sinh học.

Đây không phải là việc một viên thuốc xoay quanh dạ dày và tạo ra những rắc rối khó chịu. Cấu trúc “viên thuốc thông minh” đang phát triển trong nghiên cứu hiện tại thanh lịch, tinh tế và an toàn hơn nhiều. Wang nói: “Tương tự như thuốc uống thông thường, thuốc tự khuấy không gây hại cho dạ dày.

Viên thuốc của Zhang và Wang có chứa "vi động cơ nhúng" được gọi là vi hạt Janus, chế tác từ các vi hạt Mg 25 µm, một phần được phủ bằng lớp titanium dioxide mỏng. Quá trình chế tạo để lại một khe hở nhỏ trong cấu trúc của hạt, qua đó các siêu vi hạt bong bóng nhỏ được tạo ra thông qua phản ứng hóa học bên trong sẽ bắn thoát ra xung quanh.

Wang giải thích: “Việc nhúng các máy khuấy siêu nhỏ vào ma trận thuốc viên giúp phân hủy và hòa tan thuốc nhanh hơn đáng kể. “Vì thuốc được đóng gói và động cơ khuấy tách riêng hoàn toàn, nên việc tiếp nhận thuốc không bị ảnh hưởng và cấu trúc thuốc không bị tổn hại bởi microtirrer (máy khuấy siêu nhỏ).”

 Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm tốc độ hòa tan  và khả năng tự khuấy của viên thuốc microtirring với động vật. Hình C cho thấy một viên thuốc thường hòa tan trong dung dịch tương tự dịch vị dạ dầy, so sánh giữa viên thuốc thông thường, viên thuốc microtirring tỷ lệ 2% và 10% ma trận thuốc trong thời gian 120 s cho thấy viên thuốc bị hòa tan hoàn toàn.

Các nghiên cứu (in vivo) thử nghiệp trên động vật chứng minh thực tế, những viên thuốc có microtirrer tăng cường cải thiện đáng khả năng hấp thu của cơ thể và sinh khả dụng của aspirin sau khi dùng và thời gian dài hơn tiếp theo. Wang cho biết: “Từ những kết quả đáng khích lệ này, chúng tôi dự đoán, khả năng cao sẽ chuyển dịch điều trị từ thuốc thông thường sang công nghệ thuốc viên microtirring.

 “Theo nguyên tắc, “động cơ khuấy siêu nhỏ - microtirrer có thể được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại thuốc uống. Phương thức chế tạo thuốc này có tiềm năng ứng dụng rất cao: chỉ thêm một nguyên liệu tá dược (máy khuấy tổng hợp) vào công thức thuốc viên mà không thay đổi bất kỳ công thức thuốc nào khác ”.