MADRID, 18 Sep. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, han inventado un nuevo método de fabricación tridimensional que puede generar un nuevo tipo de partícula que puede transportar fármacos y que podría permitir la administración de dosis múltiples de un fármaco o una vacuna durante un periodo de tiempo prolongado con una sola inyección.
Las nuevas micropartículas se asemejan a pequeñas tazas de café que se pueden llenar con un fármaco o una vacuna y luego se sellan con una tapa. Las partículas están hechas de un polímero biocompatible, aprobado por la agencia norteamericana del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés), que puede diseñarse para degradarse en momentos específicos, derramando el contenido de la "taza".
"Estamos muy entusiasmados con este trabajo porque, por primera vez, podemos crear una biblioteca de diminutas partículas de vacuna encapsuladas, cada una programada para liberarse en un tiempo preciso y predecible, para que la gente pueda recibir una inyección que, de hecho, tendría ya múltiples dosis de recuerdo incorporadas. Esto podría tener un impacto significativo en los pacientes de todo el mundo, especialmente en el mundo en desarrollo donde el cumplimiento del tratamiento por parte del paciente es particularmente pobre", dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT.
Langer y Ana Jaklenec, investigadora del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, son los principales autores del artículo sobre este trabajo que se publica en la edición digital de este jueves de la revista 'Science'. Los autores principales del estudio son el postdoctor Kevin McHugh y el expostdoctor Thanh D. Nguyen, ahora profesor asistente de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Connecticut, Estados Unidos.
El laboratorio de Langer comenzó a trabajar en las nuevas partículas de liberación de fármacos como parte de un proyecto financiado por la Fundación Bill y Melinda Gates, que buscaba una forma de administrar múltiples dosis de una vacuna durante un periodo de tiempo específico con una sola inyección. Eso podría permitir que los bebés en países en desarrollo, que no pueden ver a un médico muy a menudo, obtuvieran una inyección después del nacimiento que suministrara todas las vacunas que se necesitan durante los primeros uno o dos años de vida.
TAZAS SELLADAS PARA CONTENER EL FÁRMACO
Langer había desarrollado previamente partículas de polímero con fármacos incrustados en toda la partícula, permitiendo su liberación gradual con el tiempo. Sin embargo, para este proyecto, los investigadores querían encontrar una forma de administrar ráfagas cortas de un fármaco en intervalos de tiempo específicos, para imitar la forma en que se administraría una serie de vacunas.
Para lograr su objetivo, se propusieron desarrollar una taza de polímero sellable hecha de PLGA, un polímero biocompatible que ya ha sido aprobado para su uso en dispositivos médicos como implantes, suturas y dispositivos protésicos. El PLGA también puede diseñarse para degradarse a diferentes velocidades, permitiendo la fabricación de múltiples partículas que liberan su contenido en diferentes momentos.
Las técnicas convencionales de impresión tridimensional resultaron inadecuadas para el material y el tamaño que los investigadores querían, por lo que tuvieron que inventar una nueva forma de fabricar las tazas, inspirándose en la fabricación de chips de ordenador.
Utilizando la fotolitografía, crearon moldes de silicona para las tazas y las tapas. Grandes matrices de alrededor de 2.000 moldes se encajan en una diapositiva de vidrio, y estos moldes se utilizan para conformar las tazas PLGA (cubos con longitudes de unos pocos cientos de micras) y tapas. Una vez que se ha formado la matriz de copas de polímero, los investigadores emplearon un sistema automatizado de dispensación personalizado para llenar cada vaso con un fármaco o una vacuna. Después de llenar las copas, las tapas se alinean y se bajan sobre cada taza, y el sistema se calienta ligeramente hasta que la copa y la tapa se fusionan, sellando el medicamento en su interior. "Cada capa se fabrica primero por su cuenta, y luego se ensamblan", dice Jaklenec.
"Parte de la novedad es realmente la forma en que se alinean y se sellan las capas. Al hacerlo, hemos desarrollado un nuevo método que puede hacer estructuras que los actuales métodos de impresión en 3D no pueden. Este nuevo método llamado SEAL (StampEd Assembly of polymer Layers) se puede utilizar con cualquier material termoplástico y permite la fabricación de microestructuras con geometrías complejas que podrían tener aplicaciones amplias, incluyendo la administración de fármacos pulsátiles inyectables, sensores de pH y dispositivos microfluídicos 3-D", subraya.
ENTREGA A LARGO PLAZO
El peso molecular del polímero PLGA y la estructura de la "columna vertebral" de las moléculas de polímero determinan la velocidad de degradación de las partículas después de la inyección. La tasa de degradación determina cuándo se libera el fármaco. Al inyectar muchas partículas que se degradan a diferentes velocidades, los investigadores pueden generar una fuerte explosión de fármaco o vacuna en puntos de tiempo predeterminados.
"En el mundo en desarrollo, esa podría ser la diferencia entre no vacunarse y recibir todas las vacunas de una sola vez", dice McHugh. En ratones, los científicos demostraron que las partículas se liberan en ráfagas bruscas, sin fugas previas, a los 9, 20 y 41 días después de la inyección. Luego, probaron partículas llenas de ovoalbúmina, una proteína encontrada en claras de huevo que se utiliza comúnmente para estimular experimentalmente una respuesta inmune.
Usando una combinación de partículas que liberaron ovalbúmina a los 9 y 41 días después de la inyección, detectaron que una sola inyección de estas partículas fue capaz de inducir una respuesta inmune fuerte que era comparable a la provocada por dos inyecciones convencionales con doble dosis. También han diseñado partículas que pueden degradarse y liberarse cientos de días después de la inyección.
Los autores están ahora probando estas partículas de suministro con una variedad de fármacos, incluyendo vacunas existentes, como la vacuna inactivada contra la polio, y nuevas vacunas aún en desarrollo.
"La técnica de SEAL podría proporcionar una nueva plataforma que puede crear casi cualquier objeto pequeño y rellenable con casi cualquier material, lo que podría proporcionar oportunidades sin precedentes en medicina y otras áreas", dice Langer. Estas partículas también podrían ser útiles para administrar fármacos que tienen que suministrarse regularmente, como inyecciones para la alergia, con el fin de minimizar el número de pinchazos.
