Aproximadamente la mitad de todos los medicamentos para enfermedades crónicas no se toman según lo prescrito, lo que le cuesta al sistema de atención médica de EE. UU. más de $ 100 mil millones en estadías hospitalarias evitables cada año.

Este incumplimiento es aún más significativo en el mundo en desarrollo, donde los presupuestos de atención médica están sobrecargados de manera crónica y los pacientes tratados por enfermedades como la malaria deben tomar múltiples medicamentos con regímenes de dosis complejos.

Para ayudar a garantizar que los pacientes reciban el tratamiento completo, investigadores del MIT y del Brigham and Women's Hospital han desarrollado un nuevo conjunto de materiales para la administración de fármacos, que puede residir en el estómago hasta nueve días, liberando lentamente su dosis de medicación.

Los materiales, que los investigadores describen en un artículo publicado hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza , se conocen como hidrogeles duros activables (TTH), según Robert Langer, Profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT.

"Uno de los mayores problemas de la atención médica es el incumplimiento, la gente simplemente no toma sus drogas, "dice Langer, quien es uno de los coautores principales del artículo. "Hemos estado trabajando con la Fundación Bill y Melinda Gates para desarrollar cápsulas de larga duración, que puede durar todo el curso de un tratamiento, o se puede tomar una vez a la semana o una vez al mes, dependiendo del dispositivo ".

Desarrollar una cápsula que no pase rápidamente por el cuerpo, pero en cambio puede residir en el tracto gastrointestinal (GI) durante largos períodos de tiempo, no es tarea fácil, ya que cualquier material debe poder resistir las considerables fuerzas de compresión en el estómago.

Cualquier dispositivo de este tipo también debe ser lo suficientemente pequeño como para tragarlo cómodamente, pero lo suficientemente grande como para evitar que salga del estómago y llegue a los intestinos a través de una región conocida como píloro. dice Giovanni Traverso, un afiliado de investigación en el Instituto Koch, gastroenterólogo e ingeniero biomédico en el Hospital Brigham and Women's, y coautor principal del artículo.

Y lo que es más, debe ser posible activar el dispositivo para que se autodestruya, en caso de una reacción alérgica a, o efectos secundarios no deseados de, el gel o el fármaco que se está administrando.

Para tal fin, los investigadores comenzaron a investigar el uso de hidrogeles, geles poliméricos que tienen un alto contenido de agua, dándoles la capacidad de hincharse cuando están hidratados.

El paciente puede tragar las cápsulas elaboradas a partir del hidrogel en estado deshidratado; luego se hincharían al entrar en el estómago, para evitar que pasen por el píloro.

Sin embargo, hidrogeles, que se forman típicamente a partir de una única red de cadenas de polímero reticuladas, tienden a ser bastante suaves, y no tienen la resistencia para soportar fuerzas de compresión.

Entonces, los investigadores utilizaron en su lugar dos redes de polímeros entrelazadas, para construir un mas fuerte, material más resistente. "Hay dos redes. Una está compuesta de alginato, un material derivado de algas marinas, y el otro es poliacrilamida, un polímero ampliamente utilizado, "Dice Traverso.

Entrecruzados dentro de estas redes entrelazadas hay dos tipos de enlaces químicos, que se puede disolver bajo demanda utilizando compuestos desencadenantes biocompatibles.

La red de poliacrilamida está reticulada con enlaces disulfuro, que se puede disolver con el antioxidante glutatión. La red de alginatos, a diferencia de, está reticulado con enlaces iónicos, que se puede disolver con una sustancia química conocida como EDTA (ácido etilendiaminotetraacético), que se utiliza como conservante en algunos alimentos y como tratamiento para el envenenamiento por mercurio y plomo.

De este modo, si el dispositivo de cápsula debe retirarse del estómago rápidamente, el paciente puede simplemente tragar los compuestos del antídoto, provocando que el material se rompa y permitiendo que pase con seguridad a través del cuerpo.

Cuando los investigadores probaron la resistencia mecánica de los materiales, descubrieron 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 los materiales en modelos animales grandes, donde descubrieron que podían resistir las fuerzas dentro del estómago durante más de siete días, Según el autor principal del artículo, Jinyao Liu, un postdoctorado del MIT.

Finalmente, probaron el potencial del dispositivo como sistema de administración de fármacos, cargándolo con el antipalúdico lumefantrina. Eligieron este fármaco porque la falta de adherencia a la medicación es un problema particular en el tratamiento de casos de malaria en el mundo en desarrollo.

Descubrieron que el dispositivo podía liberar la lumefantrina de manera controlada, durante un período de días.

Los investigadores ahora planean realizar más trabajos sobre la tasa de liberación del fármaco de las cápsulas, e investigar otras aplicaciones de los materiales, como en la intervención para la pérdida de peso y la ingeniería de tejidos.