Microscópico, Las estructuras en forma de botella con corchos que se derriten a temperaturas controladas con precisión podrían potencialmente liberar drogas dentro del cuerpo o fragancias en la piel. según un estudio publicado recientemente.

Los sistemas típicos de administración de fármacos actúan más como esponjas que como botellas. Por ejemplo, los fármacos se absorben en partículas de polímero y luego se dejan difundir con el tiempo. Los investigadores esperan que el nuevo sistema permita un mayor control de la administración de fármacos. La carga permanecería dentro de la partícula de polímero hueca cuando se tapa con un corcho sólido. Cuando el corcho se derrite por el calor corporal, las drogas saldrían rápidamente de la botella de partículas.

"Es como cuando abres vino, le quitas el corcho, "dijo Younan Xia, profesor en el Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University. Xia también tiene nombramientos conjuntos en la Escuela de Química y Bioquímica y la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular en Georgia Tech.

Los corchos fundidos están hechos de ácidos grasos, derivado de aceites y grasas naturales. La longitud de las cadenas de hidrocarburos en estas moléculas se puede alargar o acortar para aumentar o disminuir, respectivamente, la temperatura a la que se derriten. De esta manera, las fragancias de los desodorantes, por ejemplo, solo se liberaría cuando una persona se caliente y sude.

El nuevo sistema para la liberación con temperatura regulada se detalló en una reciente edición en línea de la revista. Edición internacional Angewandte Chemie . La investigación fue patrocinada por el Instituto Nacional del Cáncer, un Premio Pionero del Director de los Institutos Nacionales de Salud, y fondos iniciales de Georgia Tech. Los fondos también fueron proporcionados por la Fundación de Ciencia e Ingeniería de Corea (KOSEF) y el Ministerio de Educación y Ciencia de Corea.

Los sistemas de administración de fármacos también se han diseñado para liberar sus cargas en respuesta al cambio de pH, ultrasonido, señales mecánicas y campos eléctricos o magnéticos. El sistema de Xia es el primer diseño de botella y corcho, pero no es el primero en liberar fármacos en respuesta a la temperatura. Su sistema, sin embargo, tiene varias ventajas sobre otros sistemas de suministro con temperatura regulada, como la carga rápida y eficiente de moléculas pequeñas, macromoléculas e incluso nanopartículas de hasta 100 nanómetros de tamaño. Otros sistemas basados ​​en la temperatura pueden liberar sus cargas antes. En el sistema de Xia, el contenido se embotella hasta que el cuerpo alcanza la temperatura deseada y luego se libera rápidamente.

"Es como agua embotellada, "Dijo Xia." Cuando tengas sed, puedes beberlo ".

Los corchos de fusión están hechos de un grupo de materiales que cambian de fase, ácidos grasos o alcoholes grasos, que cambian de sólido a líquido cuando se calientan a puntos de fusión específicos. Como prueba de principio para que funcione el sistema de suministro sensible a la temperatura, En el nuevo estudio, el laboratorio de Xia cargó tinte fluorescente en las partículas huecas de polímero. A continuación, se taponaron los orificios con 1-tetradecanol sólido, un alcohol graso. Después de lavar cualquier tinte que pudiera estar adherido a las superficies externas de las botellas, una micrografía fluorescente mostró que todo el tinte estaba completamente embotellado.

Luego, las botellas se calentaron a 25 y 37 grados Celsius, justo por debajo del punto de fusión de los corchos, pero no se escapó ningún tinte. incluso después de 4 días y lavado vigoroso en una solución tampón. Este rendimiento es mejor que otros sistemas de entrega, Xia dijo:que normalmente liberan parte del fármaco de forma prematura.

Cuando las botellas se calentaron a 39 grados Celsius, el punto de fusión del 1-tetradecanol, los corchos se derritieron y el tinte se liberó instantáneamente.

"Puedes embotellar todo y luego poner un tapón encima. Siempre que lo necesites, simplemente desenchúfelo y las cosas saldrán rápidamente, "dijo Xia, quien es un académico eminente de Georgia Research Alliance en nanomedicina.

Se espera que los corchos probados en el estudio no representen ningún daño una vez dentro o sobre el cuerpo humano. 1-tetradecanol y ácido láurico, un ácido graso que también ha sido probado como corcho, tienen una toxicidad muy baja en pequeñas dosis, Xia dijo:porque se derivan de grasas y aceites naturales. Estas mismas grasas se utilizan a menudo como ingredientes para alimentos y productos farmacéuticos.

Xia dijo que las drogas hidrofóbicas, como la mayoría de los tratamientos contra el cáncer, podría cargarse fácilmente en las partículas huecas para su entrega dentro del cuerpo. Los estudios futuros examinarán esta posibilidad con más detalle en modelos animales. Los fármacos hidrófilos también se pueden suministrar con este sistema, pero sería necesario modificar la superficie de la botella.

Las partículas huecas de polímero en el estudio de Xia estaban hechas de poliestireno, que no se pueden inyectar de forma segura en el cuerpo para administrar medicamentos, pero funcionaría en una crema corporal perfumada para aplicar sobre la piel.

El laboratorio de Xia está trabajando actualmente en la fabricación de estas botellas de partículas a microescala a partir de polímeros aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. como policarprolactona, para que puedan aportar capacidad de traducción a este sistema.

"Ninguna empresa está haciendo algo como esto todavía, "Dijo Xia.