Modelo de liberación controlada de fármacos mediada por impulsos eléctricos.
La ciencia de materiales aplicada a la Química Farmacéutica, se enfoca en el estudio de los diferentes materiales utilizados en la industria farmacéutica. Esta disciplina se encarga de investigar las propiedades físicas, químicas y estructurales de los materiales utilizados en la fabricación de medicamentos, así como del desarrollo de nuevos materiales y técnicas que mejoren la formulación de medicamentos, la liberación controlada de fármacos, la estabilidad de las formulaciones, la biodisponibilidad y la biocompatibilidad, entre otros. El objetivo principal de la ciencia de materiales en la Química Farmacéutica es, desarrollar materiales seguros y eficaces que cumplan con los estándares de calidad y que sean adecuados para su uso en productos farmacéuticos.
En ese sentido, se utilizan diferentes técnicas de análisis y se buscan constantemente nuevos avances y tendencias en este campo, no obstante vale la pena aclarar que aunque a la fecha se han desarrollado muchos sistemas de liberación controlados, la mayoría de estos han tenido inconvenientes significativos que los hacen poco prácticos al momento de ser aplicados en la población general. Por ejemplo, algunas investigaciones han resultado en el desarrollo de chips que pueden almacenar y liberar medicamentos, pero implantar los chips, así como retirarlos, inevitablemente, requiere de procedimientos quirúrgicos. 1
Así mismo, otros investigadores han recurrido a los llamados materiales inteligentes que administran medicamentos cuando se activan mediante pulsos láser, ultrasonidos o campos magnéticos, pero generar estas señales requiere instrumentación compleja, costosa y de difícil acceso. 1
Como alternativa, recientemente se han desarrollado geles inyectables que liberan medicamentos al ser estimulados con campos eléctricos débiles externos. Estos geles están basados en nanopartículas de polímeros conductores que, al ser sometidas a un campo eléctrico débil, la carga de las nanopartículas poliméricas cambia y liberan sus fármacos. En el ámbito hospitalario, un médico podría crear dicho campo utilizando una batería AA. El grupo de investigación que lidera este trabajo suspende estas nanopartículas en un gel sensible a la temperatura. Es líquido a temperatura ambiente, por lo que los investigadores pueden inyectar las nanopartículas en los tejidos, pero se convierte en un gel a temperatura corporal para mantener en su lugar las nanopartículas cargadas de fármacos. 2
En el desarrollo de este trabajo, el grupo de investigación primero probó su sistema de administración de medicamentos colocando las nanopartículas incrustadas en gel en una solución tampón y monitoreando las cantidades de daunorrubicina (un medicamento aplicado en quimioterapia) o de fluoresceína (un colorante fluorescente) que fluían fuera del gel. De esta manera demostraron que se puede controlar la dosis y el momento de liberación del fármaco variando la fuerza y la duración de un campo eléctrico externo. Por ejemplo, descubrieron que cuando aplicaban un campo eléctrico de -4,5 V por cm durante 10 segundos cada cinco minutos, cada pulso liberaba 20 ng de fluoresceína del gel. Cuando los investigadores aumentaron la intensidad del campo a -13,6 V por cm, el gel liberó 60 ng por pulso. 2
En el siguiente paso en la investigación inyectaron nanopartículas cargadas con un tinte fluorescente debajo de la piel de un grupo de ratones y observaron cómo el tinte se extendía por los costados de los animales después de aplicar un campo eléctrico. Los autores del trabajo afirman que estos estudios con ratones también demostraron que el gel se descompondrá por completo después de uno o dos meses dentro del cuerpo, sin efectos aparentes en la salud de los animales. 2
Así, este es solo un ejemplo de los muchos avances con los que la química farmacéutica se ha beneficiado de la ciencia de materiales. No obstante, el trabajo de investigación no termina allí y lo siguiente que deben hacer los investigadores de este trabajo es demostrar que pueden controlar la dosis de los medicamentos en pruebas con animales.
En conclusión, la ciencia de materiales juega un papel crucial en la Química Farmacéutica, permitiendo el desarrollo de nuevos fármacos y sistemas de administración de fármacos más eficientes. A medida que nuestra comprensión de los materiales y sus propiedades continúa avanzando, es probable que veamos aún más innovaciones en este campo en el futuro cercano.
Bibliografía:
- Bourzac K., Chemical & Engineering News, 2011, ISSN 0009-2347
- Zare et. al., ACS Nano, Vol. 6, No.1, 227-233, 2012, doi: 10.1021/nn203430m
