Nueva forma de administrar medicamentos con focalización precisa menos invasiva

El diagrama ilustra la estructura de las pequeñas burbujas, llamadas liposomas, que se usan para administrar medicamentos. Las esferas azules representan lípidos, un tipo de molécula de grasa, que rodea una cavidad central que contiene nanopartículas magnéticas (negro) y el fármaco que se administrará (rojo). Cuando las nanopartículas se calientan, la droga puede escapar al cuerpo. Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts

La mayoría de los productos farmacéuticos deben ser ingeridos o inyectados en el cuerpo para hacer su trabajo. De cualquier manera, les lleva algo de tiempo alcanzar sus objetivos previstos y también tienden a extenderse a otras áreas del cuerpo. Ahora, los investigadores del MIT y de otros lugares han desarrollado un sistema para administrar tratamientos médicos que se pueden liberar en momentos precisos, mínimamente invasivos y que en última instancia también podrían administrar esos medicamentos a áreas específicas como un grupo específico de neuronas en el cerebro.

El nuevo enfoque se basa en el uso de pequeñas partículas magnéticas encerradas dentro de una pequeña burbuja hueca de lípidos (moléculas grasas) llenas de agua, conocidas como liposomas. El fármaco de elección se encapsula dentro de estas burbujas, y puede liberarse aplicando un campo magnético para calentar las partículas, permitiendo que el fármaco escape del liposoma y al tejido circundante.

Los hallazgos se informaron hoy en la revista Nature Nanotechnology en un documento del postdoc MIT Siyuan Rao, la profesora asociada Polina Anikeeva y otras 14 personas en el MIT, la Universidad de Stanford, la Universidad de Harvard y el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich.

«Queríamos un sistema que pudiera administrar un medicamento con precisión temporal y eventualmente podría apuntar a una ubicación en particular», explica Anikeeva. «Y si no queremos que sea invasivo, necesitamos encontrar una forma no invasiva de desencadenar la liberación».

Nueva forma de administrar medicamentos

Los campos magnéticos, que pueden penetrar fácilmente a través del cuerpo, como lo demuestran las imágenes internas detalladas producidas por resonancia magnética o resonancia magnética, fueron una elección natural. La parte difícil fue encontrar materiales que pudieran activarse al calentarse mediante el uso de un campo magnético muy débil (aproximadamente una centésima parte de la potencia utilizada para la resonancia magnética), a fin de evitar daños a la droga o los tejidos circundantes, dice Rao.

A Rao se le ocurrió la idea de tomar nanopartículas magnéticas, que ya se había demostrado que podían calentarse colocándolas en un campo magnético y empacándolas en estas esferas llamadas liposomas. Son como pequeñas burbujas de lípidos, que naturalmente forman una doble capa esférica que rodea una gota de agua.

Cuando se colocan dentro de un campo magnético de alta frecuencia pero de baja intensidad, las nanopartículas se calientan, calientan los lípidos y los someten a una transición de sólido a líquido, lo que hace que la capa sea más porosa, lo suficiente para que algunas de las moléculas del fármaco escapen en las áreas circundantes. Cuando se apaga el campo magnético , los lípidos se vuelven a solidificar, evitando nuevas liberaciones. Con el tiempo, este proceso puede repetirse, liberando así dosis del medicamento incluido a intervalos controlados con precisión.

La imagen del microscopio electrónico muestra el liposoma real, la mancha blanca en el centro, con sus partículas magnéticas en negro en el centro. Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts

Los portadores de drogas fueron diseñados para ser estables dentro del cuerpo a la temperatura corporal normal de 37 grados centígrados, pero capaces de liberar su carga útil de drogas a una temperatura de 42 grados. «Entonces, tenemos un interruptor magnético para la administración de medicamentos», y esa cantidad de calor es lo suficientemente pequeña «para que no cause daño térmico a los tejidos», dice Anikeeva, quien tiene citas en los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales y Cerebro y Ciencias Cognitivas.

En principio, esta técnica también podría usarse para guiar a las partículas a ubicaciones específicas y precisas en el cuerpo, utilizando gradientes de campos magnéticos para impulsarlas, pero ese aspecto del trabajo es un proyecto en curso. Por ahora, los investigadores han estado inyectando las partículas directamente en las ubicaciones de destino y utilizando los campos magnéticos para controlar el momento de la liberación del fármaco. «La tecnología nos permitirá abordar el aspecto espacial», dice Anikeeva, pero eso aún no se ha demostrado.

Esto podría permitir tratamientos muy precisos para una amplia variedad de afecciones, dice ella. «Muchos trastornos cerebrales se caracterizan por la actividad errónea de ciertas células. Cuando las neuronas son demasiado activas o no lo suficientemente activas, eso se manifiesta como un trastorno, como el Parkinson, la depresión o la epilepsia». Si un equipo médico quisiera administrar un medicamento a un parche específico de neuronas y en un momento particular, como cuando se detecta un inicio de síntomas, sin someter al resto del cerebro a ese medicamento, este sistema «podría darnos un muy forma precisa de tratar esas condiciones «, dice ella.

Rao dice que hacer estos liposomas activados por nanopartículas es en realidad un proceso bastante simple. «Podemos preparar los liposomas con las partículas en cuestión de minutos en el laboratorio», dice, y el proceso debería ser «muy fácil de escalar» para la fabricación. Y el sistema es ampliamente aplicable para la administración de medicamentos: «podemos encapsular cualquier medicamento soluble en agua «, y con algunas adaptaciones, también otros medicamentos, dice.

Una clave para desarrollar este sistema fue perfeccionar y calibrar una forma de hacer liposomas de un tamaño y composición altamente uniformes. Esto implica mezclar una base de agua con las moléculas de lípidos de ácidos grasos y nanopartículas magnéticas y homogeneizarlas bajo condiciones controladas con precisión. Anikeeva lo compara con agitar una botella de aderezo para ensalada para mezclar el aceite y el vinagre, pero controla el tiempo, la dirección y la fuerza del batido para garantizar una mezcla precisa.

Anikeeva dice que si bien su equipo se ha centrado en los trastornos neurológicos, ya que esa es su especialidad, el sistema de administración de medicamentos es bastante general y podría aplicarse a casi cualquier parte del cuerpo, por ejemplo, para administrar medicamentos contra el cáncer o incluso para administrar analgésicos. directamente a un área afectada en lugar de administrarlos sistémicamente y afectar todo el cuerpo. «Esto podría llevarlo a donde se necesita, y no entregarlo continuamente», sino solo según sea necesario.

Debido a que las partículas magnéticas en sí son similares a las que ya están en uso generalizado como agentes de contraste para las imágenes por resonancia magnética, el proceso de aprobación reglamentaria para su uso puede simplificarse, ya que su compatibilidad biológica ha sido ampliamente probada.

Fuente Nueva forma de administrar medicamentos: Instituto de Tecnología de Massachusetts 

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