Los microgeles forman una fina capa protectora alrededor de una gota hasta que la temperatura supera los 32°C. Luego los microgeles se encogen y la gota se disuelve en el líquido circundante. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Gotemburgo revela ahora el mecanismo subyacente detrás de este proceso. El descubrimiento podría revolucionar los métodos para dirigir medicamentos a lugares específicos del cuerpo.
Las emulsiones constan de numerosas gotas que están presentes en un líquido sin disolverse ni mezclarse con el líquido. Por ejemplo, la leche se compone de gotitas de grasa estabilizadas por proteínas de la leche que se dispersan en agua.
En muchas aplicaciones, como la administración de medicamentos, es importante no solo mantener la estructura de las gotas sino también poder controlar cuándo se disuelven las gotas. Esto se debe a que los ingredientes activos encapsulados en la gota solo deben liberarse una vez que el medicamento haya ingresado al cuerpo.
Investigadores de varias universidades, incluida la Universidad de Gotemburgo, han introducido un concepto de emulsiones sensibles para controlar el momento en que se disuelven las gotas.
"La idea es estabilizar las emulsiones mediante partículas de microgel sensibles a la temperatura que adaptan su forma a la temperatura ambiente. A temperatura ambiente se hinchan en agua, pero por encima de 32°C se encogen y contraen", explica Marcel Rey, investigador del Física de la Universidad de Gotemburgo y autor principal del estudio publicado en Nature Communications , titulado "Las interacciones entre interfaces dictan el comportamiento de la emulsión en respuesta a estímulos".
Lo que sucede cuando la temperatura sube por encima de 32°C es que las gotas se disuelven en el líquido circundante porque ya no están suficientemente estabilizadas por la capa protectora de microgel. Si bien este fenómeno se conoce en la ciencia desde hace mucho tiempo, los investigadores ahora han descubierto que el mecanismo fundamental que impulsa las emulsiones que responden a estímulos implica cambios morfológicos en los microgeles estabilizadores.
"Los cambios morfológicos en los microgeles estabilizadores, provocados por estímulos externos, desempeñan un papel crucial a la hora de influir en la estabilidad de las emulsiones asociadas. Esta comprensión es fundamental para el diseño de microgeles capaces de estabilizar emulsiones a temperatura ambiente y al mismo tiempo facilitar la disolución a temperatura corporal. " explica Marcel Rey.
Los microgeles estabilizadores pueden considerarse tanto partículas como polímeros. El carácter de partículas conduce a una alta estabilidad de la emulsión, mientras que el carácter de polímero hace que los microgeles respondan a influencias externas que conducen a la disolución de las gotas. Lograr emulsiones sensibles a la temperatura requiere un equilibrio delicado, que requiere un carácter de partícula mínimo para la estabilidad y un carácter de polímero sustancial para una disolución rápida y confiable de las gotas.
"Ahora que entendemos cómo funcionan las emulsiones sensibles, podemos personalizarlas según requisitos específicos. Si bien nuestros esfuerzos actuales se han limitado a experimentos de laboratorio con dependencia de la temperatura, estamos explorando activamente el desarrollo de emulsiones estabilizadas con microgeles que respondan al pH de la fluido circundante", explica Marcel Rey.
La investigación farmacéutica centrada en medicamentos específicos es crucial. El objetivo es administrar el medicamento en una concentración más alta a áreas enfermas específicas del cuerpo en lugar de afectar todo el cuerpo.
"Las emulsiones responsivas tienen un gran potencial como herramienta precisa para administrar medicamentos en áreas específicas del cuerpo. Aunque se necesita investigación adicional, el futuro parece prometedor y se pueden esperar avances en los próximos 10 años", afirma Marcel Rey.
Más información: Marcel Rey et al, Las interacciones entre interfaces dictan el comportamiento de emulsión que responde a estímulos, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42379-z
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Gotemburgo
