Antes de que el ibuprofeno pueda aliviar su dolor de cabeza, tiene que disolverse en su torrente sanguíneo. El problema es el ibuprofeno, en su forma nativa, no es particularmente soluble. Es rígido Las estructuras cristalinas (las moléculas están alineadas como soldados al pasar lista) dificultan su disolución en el torrente sanguíneo. Para superar esto, los fabricantes usan aditivos químicos para aumentar la solubilidad del ibuprofeno y muchos otros medicamentos, pero esos aditivos también aumentan el costo y la complejidad.

La clave para hacer que las drogas por sí mismas sean más solubles es no dar tiempo a los soldados moleculares para que caigan en sus estructuras cristalinas. haciendo que la partícula esté desestructurada o amorfa.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un nuevo sistema que puede producir nanopartículas amorfas en grandes cantidades que se disuelven rápidamente.

Pero eso no es todo. El sistema es tan eficaz que puede producir nanopartículas amorfas a partir de una amplia gama de materiales, incluyendo por primera vez, materiales inorgánicos con alta propensión a la cristalización, como la sal de mesa.

Estos desestructurados, Las nanopartículas inorgánicas tienen diferentes componentes electrónicos, propiedades magnéticas y ópticas de sus contrapartes cristalizadas, lo que podría dar lugar a aplicaciones en campos que van desde la ingeniería de materiales hasta la óptica.

David A. Weitz, Mallinckrodt, profesor de Física y Física Aplicada y miembro asociado de la facultad del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en Harvard, describe la investigación en un artículo publicado hoy en Ciencias .

"Esta es una forma sorprendentemente simple de hacer nanopartículas amorfas a partir de casi cualquier material, ", dijo Weitz." Debería permitirnos explorar rápida y fácilmente las propiedades de estos materiales. Además, puede proporcionar un medio sencillo para hacer que muchos medicamentos sean mucho más utilizables ".

La técnica consiste en disolver primero las sustancias en buenos disolventes, como agua o alcohol. Luego, el líquido se bombea a un nebulizador, donde el aire comprimido que se mueve dos veces la velocidad del sonido rocía las gotas de líquido a través de canales muy estrechos. Es como una lata de aerosol con esteroides. Las gotas se secan completamente entre uno y tres microsegundos desde el momento en que se pulverizan, dejando atrás la nanopartícula amorfa.

En primer lugar, la estructura amorfa de las nanopartículas era desconcertante, dijo Esther Amstad, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Weitz y actual profesor asistente en EPFL en Suiza. Amstad es el primer autor del artículo. Luego, el equipo se dio cuenta de que la velocidad supersónica del nebulizador hacía que las gotas se evaporaran mucho más rápido de lo esperado.

"Si estás mojado, el agua se va a evaporar más rápido cuando te paras en el viento, "dijo Amstad." Cuanto más fuerte es el viento, más rápido se evaporará el líquido. Aquí funciona un principio similar. Esta rápida tasa de evaporación también conduce a un enfriamiento acelerado. Al igual que la evaporación del sudor enfría el cuerpo, aquí la muy alta tasa de evaporación hace que la temperatura disminuya muy rápidamente, que a su vez ralentiza el movimiento de las moléculas, retrasando la formación de cristales ".

Estos factores evitan la cristalización en nanopartículas, incluso en materiales que son muy propensos a la cristalización, como la sal de mesa. Las nanopartículas amorfas son excepcionalmente estables frente a la cristalización, con una duración de al menos siete meses a temperatura ambiente.

El siguiente paso, Amstad dijo:es caracterizar las propiedades de estas nuevas nanopartículas amorfas inorgánicas y explorar posibles aplicaciones.

"Este sistema ofrece un control excepcionalmente bueno sobre la composición, estructura, y tamaño de las partículas, permitiendo la formación de nuevos materiales, ", dijo Amstad." Nos permite ver y manipular las primeras etapas de cristalización de materiales con alta resolución espacial y temporal, cuya falta había impedido el estudio en profundidad de algunos de los biomateriales inorgánicos más prevalentes. Este sistema abre la puerta a la comprensión y la creación de nuevos materiales ".