Jinyao Liu, a la izquierda, y Giovanni Traverso estira un nuevo hidrogel. Para ayudar a asegurar que los pacientes reciban su curso completo de tratamiento, los investigadores han desarrollado un nuevo conjunto de materiales de suministro de fármacos hechos del hidrogel. El material puede residir en el estómago hasta por nueve días y liberar lentamente su dosis de medicamento.
Los materiales ingestibles de administración de fármacos pueden ayudar a los pacientes a cumplir con los regímenes de tratamiento. Las cápsulas a base de hidrogel podrían expandirse y residir en el tracto gastrointestinal durante días, liberando lentamente la medicación.
Alrededor de la mitad de todos los medicamentos para las enfermedades crónicas no se toman según lo prescrito, lo que cuesta al sistema de salud de EE.UU. más de $ 100 mil millones en estancias hospitalarias evitables cada año.
Este incumplimiento es aún más importante en el mundo en desarrollo, donde los presupuestos de atención de la salud están crónicamente sobrecargados y los pacientes tratados por enfermedades como la malaria deben tomar múltiples medicamentos con regímenes de dosis complejas.
Para ayudar a asegurar que los pacientes reciban su curso completo de tratamiento, los investigadores del MIT y Brigham and Women’s Hospital han desarrollado un nuevo conjunto de materiales de administración de fármacos, que pueden residir en el estómago hasta por nueve días, liberando lentamente su dosis de medicación.
Según Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT y miembro del Instituto Koch del MIT , los materiales, que los investigadores describen en un artículo publicado hoy en la revista Nature Communications, son conocidos como hidrogeles resistentes que pueden dispararse. Investigación Integrativa del Cáncer.
“Uno de los mayores problemas en la atención de la salud es el incumplimiento, la gente simplemente no tomar sus medicamentos”, dice Langer, que es uno de los coautores senior del documento. “Hemos estado trabajando con la Fundación Bill y Melinda Gates para desarrollar cápsulas ultra duraderas, que podrían durar todo el curso de un tratamiento, o podrían tomarse una vez a la semana o una vez al mes, dependiendo del dispositivo”.
El desarrollo de una cápsula que no atraviesa rápidamente el cuerpo, sino que puede residir en el tracto gastrointestinal (GI) durante largos períodos de tiempo, no es una tarea fácil, ya que cualquier material debe ser capaz de soportar las considerables fuerzas de compresión en el estómago.
Cualquier dispositivo de este tipo también debe ser lo suficientemente pequeño para ser tragado cómodamente pero lo suficientemente grande como para evitar ser expulsado del estómago y en los intestinos a través de una región conocida como píloro, dice Giovanni Traverso, un afiliado de investigación en el Koch Institute, un gastroenterólogo y Ingeniero biomédico en el hospital de Brigham y de las mujeres, y autor del co-autor del papel.
Además, debe ser posible activar el dispositivo para autodestruirse, en el caso de una reacción alérgica a, o efectos secundarios no deseados, del gel o del fármaco que se administra.
Con este fin, los investigadores comenzaron a investigar el uso de hidrogeles, geles de polímero que tienen un alto contenido de agua, dándoles la capacidad de hincharse cuando están hidratados.
Las cápsulas hechas del hidrogel en un estado deshidratado podrían ser tragadas por el paciente; Entonces se hinchaban al entrar en el estómago, para evitar que pasaran a través del píloro.
Sin embargo, los hidrogeles, que se forman típicamente a partir de una única red de cadenas de polímero reticuladas, tienden a ser bastante blandos, y no tienen la resistencia para soportar fuerzas de compresión.
Por lo tanto, los investigadores usaron dos redes de polímeros entrelazados para construir un material más fuerte y resistente. “Hay dos redes. Uno está compuesto de alginato, un material derivado de algas, y el otro es poliacrilamida, un polímero ampliamente utilizado “, dice Traverso.
Reticulado dentro de estas redes entrelazadas son dos tipos de enlace químico, que se pueden disolver a pedido utilizando compuestos activadores biocompatibles.
La red de poliacrilamida está reticulada con enlaces disulfuro, que pueden disolverse usando el antioxidante glutatión. La red de alginato, por el contrario, está reticulada con enlaces iónicos, que pueden disolverse con un producto químico conocido como EDTA (ácido etilendiaminotetraacético), que se utiliza como conservante en algunos alimentos y como tratamiento para el mercurio y el envenenamiento por plomo.
De esta manera, si el dispositivo de la cápsula necesita ser eliminado del estómago con prisa, el paciente puede tragar simplemente los compuestos del antídoto, provocando que el material se separe y permitiendo que pase con seguridad a través del cuerpo.
Cuando los investigadores probaron la resistencia mecánica de los materiales, encontraron que eran lo suficientemente robustos para resistir la fractura, incluso bajo la presión de una cuchilla de afeitar.
Luego probaron dispositivos construidos a partir de materiales en grandes modelos animales, donde encontraron que eran capaces de soportar las fuerzas dentro del estómago por más de siete días, según el autor principal del documento, Jinyao Liu, un postdoc del MIT.
Finalmente, probaron el potencial del dispositivo como un sistema de suministro de fármacos, cargando con la lumefantrina antimalárica. Ellos eligieron esta droga como la no adherencia a la medicación es un problema particular en el tratamiento de los casos de malaria en el mundo en desarrollo.
Ellos encontraron que el dispositivo fue capaz de liberar la lumefantrina de manera controlada, durante un período de días.
El artículo explora una estrategia para fabricar hidrogeles extremadamente resistentes, según Eric Appel, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación.
“Estos materiales tienen propiedades excepcionales que los hacen capaces de soportar las tensiones encontradas dentro del tracto gastrointestinal, abriendo camino a los sistemas de hidrogel que pueden ser explotados como vehículos de administración oral de fármacos duraderos”, dice. “La capacidad de estos dispositivos para administrar drogas durante varios días en un animal grande es notable”.
Los investigadores ahora planean realizar un trabajo adicional sobre la tasa de liberación del fármaco de las cápsulas, e investigar otras aplicaciones para los materiales, tales como en la intervención de pérdida de peso y la ingeniería de tejidos.
Fuente: MIT News