Aproximadamente uno de cada cuatro adultos mayores sufre de dolor crónico. Muchas de esas personas toman medicamentos, generalmente como pastillas. Pero esta no es una forma ideal de tratar el dolor:los pacientes deben tomar medicamentos con frecuencia, y puede sufrir efectos secundarios, ya que el contenido de las píldoras se disemina por el torrente sanguíneo a todo el cuerpo.

Ahora, los investigadores del MIT han perfeccionado una técnica que podría permitir que los analgésicos y otros medicamentos se liberen directamente en partes específicas del cuerpo, y en dosis constantes durante un período de hasta 14 meses. El método utiliza biodegradables, "películas delgadas" a nanoescala cargadas de moléculas de fármacos que se absorben en el cuerpo en un proceso incremental.

"Ha sido difícil desarrollar algo que libere [medicación] durante más de un par de meses, "dice Paula Hammond, el profesor David H. Koch de Ingeniería en el MIT, y coautor de un nuevo artículo sobre el avance. "Ahora estamos buscando una forma de crear una película o recubrimiento extremadamente delgado que sea muy denso con un medicamento, y, sin embargo, se libera a un ritmo constante durante períodos de tiempo muy largos ".

En el papel, publicado hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , los investigadores describen el método utilizado en el nuevo sistema de administración de fármacos, que excede significativamente la duración de liberación lograda por la mayoría de las películas biodegradables comerciales de liberación controlada.

"Puede implantarlo y liberar el fármaco durante más de un año sin tener que entrar y hacer nada al respecto". "dice Bryan Hsu PhD '14, quien ayudó a desarrollar el proyecto como estudiante de doctorado en el laboratorio de Hammond. "No tiene que ir a recuperarlo. Normalmente, para obtener la liberación del fármaco a largo plazo, necesitas un reservorio o dispositivo, algo que pueda contener la droga. Y normalmente no es degradable. Se liberará lentamente, pero se quedará allí y usted tendrá este objeto extraño retenido en el cuerpo, o tienes que ir a recuperarlo ".

Capa por capa

El artículo fue coautor de Hsu, Parque Myoung-Hwan de la Universidad Shamyook en Corea del Sur, Samantha Hagerman '14, y Hammond, cuyo laboratorio se encuentra en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer en el MIT.

El proyecto de investigación aborda un problema difícil en la administración localizada de fármacos:cualquier mecanismo biodegradable destinado a liberar un fármaco durante un período de tiempo prolongado debe ser lo suficientemente resistente como para limitar la hidrólisis. un proceso por el cual el agua del cuerpo rompe los enlaces en una molécula de fármaco. Si se produce demasiada hidrólisis demasiado rápido, la droga no permanecerá intacta durante períodos prolongados en el cuerpo. Sin embargo, el mecanismo de liberación del fármaco debe diseñarse de manera que una molécula de fármaco lo haga, De hecho, descomponer en incrementos constantes.

Para abordar esto, los investigadores desarrollaron lo que ellos llaman una técnica "capa por capa", en el que las moléculas de fármaco se unen eficazmente a capas de revestimiento de película fina. En este caso específico, los investigadores usaron diclofenaco, un medicamento antiinflamatorio no esteroideo que a menudo se prescribe para la osteoartritis y otros dolores o afecciones inflamatorias. Luego lo unieron a capas delgadas de ácido poli-L-glutamático, que consiste en un aminoácido que el cuerpo reabsorbe, y otros dos compuestos orgánicos. La película se puede aplicar sobre nanopartículas degradables para inyección en sitios locales o se puede usar para recubrir dispositivos permanentes. como implantes ortopédicos.

En pruebas, el equipo de investigación descubrió que el diclofenaco se liberaba de manera constante durante 14 meses. Dado que la eficacia de los analgésicos es subjetiva, evaluaron la eficacia del método al ver qué tan bien el diclofenaco bloqueaba la actividad de la ciclooxigenasa (COX), una enzima fundamental para la inflamación en el cuerpo.

"Descubrimos que permanece activo después de su lanzamiento, "Hsu dice, lo que significa que el nuevo método no daña la eficacia del fármaco. O, como anota el papel, el método capa por capa produjo una "inhibición sustancial de COX a un nivel similar" a las píldoras.

El método también permite a los investigadores ajustar la cantidad de fármaco que se administra, esencialmente agregando más capas del recubrimiento ultrafino.

Una estrategia viable para muchos fármacos

Hammond y Hsu señalan que la técnica podría usarse para otros tipos de medicamentos; una enfermedad como la tuberculosis, por ejemplo, requiere al menos seis meses de terapia con medicamentos.

"No solo es viable para el diclofenaco, "Dice Hsu." Esta estrategia se puede aplicar a varios medicamentos ".

En efecto, otros investigadores que han examinado el artículo dicen que la potencial versatilidad médica de la técnica de película delgada es de considerable interés.

"Lo encuentro realmente intrigante porque es ampliamente aplicable a muchos sistemas, "dice Kathryn Uhrich, profesor del Departamento de Química y Biología Química de la Universidad de Rutgers, agregando que la investigación es "realmente un buen trabajo".

Para estar seguro, en cada caso, los investigadores tendrán que averiguar cuál es la mejor forma de unir la molécula del fármaco en cuestión a un recubrimiento de película fina biodegradable. Los próximos pasos para los investigadores incluyen estudios para optimizar estas propiedades en diferentes entornos corporales y más pruebas, quizás con medicamentos tanto para el dolor crónico como para la inflamación.

Una gran motivación para el trabajo, Notas de Hammond, es "la idea completa de que podríamos diseñar algo utilizando este tipo de enfoques que podrían crear un estilo de vida [más fácil]" para las personas con dolor crónico e inflamación.

Hsu y Hammond participaron en todos los aspectos del proyecto y redactaron el documento, mientras Hagerman y Park ayudaron a realizar la investigación, y Park ayudó a analizar los datos.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.