Una nueva forma de administrar medicamentos de manera más eficiente | Noticias del MIT

Muchos de los nuevos productos farmacéuticos más prometedores que aparecen en el camino del desarrollo de medicamentos son hidrofóbicos por naturaleza, es decir, repelen el agua y, por lo tanto, son difíciles de disolver para que estén disponibles para el cuerpo. Pero ahora, investigadores del MIT han encontrado una forma más eficiente de procesar y administrar estos medicamentos que podría hacerlos mucho más efectivos.

El nuevo método, que implica procesar inicialmente los medicamentos en una solución líquida en lugar de en forma sólida, se informa en un artículo de la revista Materiales sanitarios avanzadosescrito por el estudiante graduado del MIT Lucas Attia, el recién graduado Liang-Hsun Chen PhD ’22 y el profesor de ingeniería química Patrick Doyle.

Actualmente, gran parte del procesamiento de medicamentos se realiza mediante una larga serie de pasos secuenciales, explica Doyle. "Creemos que podemos agilizar el proceso, pero también obtener mejores productos, combinando estos pasos y aprovechando nuestra comprensión de la materia blanda y los procesos de autoensamblaje", afirma.

Attia añade que "muchos ingredientes activos de moléculas pequeñas son hidrófobos, por lo que no les gusta estar en agua y tienen una disolución muy pobre en agua, lo que conduce a su escasa biodisponibilidad". Administrar estos medicamentos por vía oral, que los pacientes prefieren a las inyecciones, presenta verdaderos desafíos para hacer llegar el material al torrente sanguíneo del paciente. Hasta el 90 por ciento de las moléculas farmacológicas candidatas que están desarrollando las compañías farmacéuticas son en realidad hidrófobas, dice, "por lo que esto es relevante para una gran clase de moléculas farmacológicas potenciales".

Otra ventaja del nuevo proceso, afirma, es que debería facilitar la combinación de varios medicamentos diferentes en una sola pastilla. "Para diferentes tipos de enfermedades en las que se toman varios medicamentos al mismo tiempo, este tipo de producto puede ser muy importante para mejorar el cumplimiento del paciente", añade; sólo tener que tomar una pastilla en lugar de un puñado hace que sea mucho más probable. que los pacientes mantendrán sus medicamentos. "En realidad, ese es un gran problema con estas enfermedades crónicas en las que los pacientes siguen regímenes de píldoras muy exigentes, por lo que se ha demostrado que los productos combinados ayudan mucho".

Una clave del nuevo proceso es el uso de un hidrogel, una especie de material de gel similar a una esponja que puede retener agua y mantener las moléculas en su lugar. Los procesos actuales para hacer que los materiales hidrófobos sean más biodisponibles implican triturar mecánicamente los cristales hasta reducirlos a un tamaño más pequeño, lo que hace que se disuelvan más fácilmente, pero este proceso añade tiempo y dinero al proceso de fabricación, proporciona poco control sobre la distribución del tamaño de las partículas y puede en realidad dañan algunas moléculas de fármacos más delicadas.

En cambio, el nuevo proceso implica disolver el fármaco en una solución portadora y luego generar pequeñas nanogotas de este portador dispersas en una solución polimérica, un material llamado nanoemulsión. Luego, esta nanoemulsión se exprime a través de una jeringa y se gelifica en un hidrogel. El hidrogel mantiene las gotas en su lugar mientras el portador se evapora, dejando nanocristales del fármaco. Este enfoque permite un control preciso sobre el tamaño del cristal final. El hidrogel, al mantener las gotas en su lugar mientras se secan, evita que simplemente se fusionen para formar aglomeraciones grumosas de diferentes tamaños. Sin el hidrogel, las gotas se fusionarían aleatoriamente y "se crearía un desastre", dice Doyle. En cambio, el nuevo proceso deja un lote de nanopartículas perfectamente uniformes. "Esa es una forma única y novedosa que nuestro grupo ha inventado para realizar este tipo de cristalización y mantener el tamaño nano", dice.

El nuevo proceso produce un paquete de dos partes: un núcleo, que contiene las moléculas activas, rodeado por una cubierta, también hecha de hidrogel, que puede controlar el tiempo entre la ingestión de la píldora y la liberación de su contenido en el cuerpo.

"Demostramos que podemos obtener un control muy preciso sobre la liberación del fármaco, tanto en términos de retraso como de velocidad", dice Doyle, profesor de Ingeniería Química Robert T. Haslam y profesor de investigación de Singapur. Por ejemplo, si un medicamento se dirige a una enfermedad en el intestino inferior o el colon, "podemos controlar cuánto tiempo transcurre hasta que comience la liberación del medicamento, y luego también obtenemos una liberación muy rápida una vez que comienza". Los fármacos formulados de forma convencional con nanofresado mecánico, afirma, “tendrían una liberación lenta del fármaco”.

Este proceso, dice Attia, "es el primer enfoque que puede formar partículas compuestas de núcleo-cubierta y estructurar fármacos en distintas capas poliméricas en un solo paso de procesamiento".

Los próximos pasos en el desarrollo del proceso serán probar el sistema en una amplia variedad de moléculas de fármacos, más allá de los dos ejemplos representativos que se probaron hasta ahora, afirma Doyle. Aunque tienen motivos para creer que el proceso es generalizable, afirma, “la prueba está en el pudín: tener los datos en la mano”.

El proceso de goteo que utilizan, afirma, "puede ser escalable, pero hay muchos detalles que resolver". Pero como todos los materiales con los que están trabajando han sido elegidos como materiales que ya están reconocidos como seguros para uso médico, el proceso de aprobación debería ser sencillo, afirma. “Podría implementarse en unos años. … No nos preocupamos por todos esos típicos obstáculos de seguridad que creo que tienen que atravesar otras formulaciones novedosas, y que pueden resultar muy costosos”.

El trabajo recibió el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos.