Eréndira Garza Durán,
Lluvia Itzel López López
Artículo PDF
CienciaCierta #38, abril-junio 2014
volver
El desarrollo y diseño de fármacos ha seguido un camino largo y costoso. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos realizados, la industria farmacéutica ha sido criticada por no proporcionar a la medicina más innovadores en el mercado para el tratamiento de necesidades insatisfechas (Basavaraj & Betageri, 2014).
Introducción.
El avance en la tecnología de administración de fármacos ha sido posible gracias a los logros en la ciencia de los polímeros, en los cuales se han desarrollado propiedades únicas. Desde tiempos antiguos, se han utilizado como aditivos que confieren las propiedades de solubilizar y estabilizar, o como partidarios mecá-nicos para la liberación sostenida de aquéllos. Las funciones de los polímeros han evolucionado gracias al desarrollo de nuevos métodos de síntesis, que permiten producir polímeros con estructuras bien definidas (Kim, Kim, Jeon, Kwon, & Park, 2009).
El presente artículo ofrece un panorama general sobre el papel que desempeñan las moléculas poliméricas inteligentes, cuyas propiedades como transportadoras de fármacos constituyen un avance para la tecnología farmacéutica, y ofrecen un amplo campo para la investigación futura.
Los avances en la ciencia de ingeniería de polímeros los ha dotado de propiedades que mejoran la entrega controlada de fármacos (Kim et al., 2009), convirtiéndolos en “polímeros inteligentes” por su capacidad de responder ante pequeños cambios en los estímulos de su alrededor: temperatura, campos eléctricos, magnéticos y electro-magnéticos; presencia de tensión mecánica y ondas de ultrasonido (Figura1). Los estímulos químicos comprenden los cambios en el pH, la presencia de ciertos productos químicos o iones; y los estímulos bioquímicos incluyen la presencia de moléculas biológicas, incluidas las enzimas. Los estímulos pueden desencadenarse por factores internos, externos, o la combinación de dos o más estímulos. La aplica-ción de los polímeros inteligentes que responden a ultrasonidos, campos de luz, mag-néticos y eléctricos, aunque es bastante limitada y muy pocos estudios se han reportado para su uso como sistemas de administración parenteral de proteínas-péptidos. (Oak, Mandke, & Singh, 2012). Aquí incluimos sólo las características de los sensibles a cambios de pH y temperatura, por ser los más representativos en los mecanismos de liberación de fármacos.
Polímeros sensibles a los cambios de pH
En el cuerpo humano sano predomina un pH de 7-4, sin embargo, el rango varía dependiendo de la diver-sidad de tejidos, como pasa, por ejemplo en el tracto gastro-intestinal: en el estómago es de 1-3, mientras que en el intestino el pH llega hasta 7 (Schmaljohann, 2006).
Este tipo de polímeros sensibles al pH consisten en un grupo colgante, ácido o básico, que puede aceptar, o bien liberar, un protón en respuesta a los cambios en pH contenido en el medio ambiente. Los políme-ros con un gran número de grupos ionizables también se conocen como poli-electrolitos, y su clasificación los divide en: poliácidos débiles y poli-bases débiles (Priya James, John, Alex, & Anoop).
Polímeros sensibles a la tempertura
Los termosensibles experimentan un cambio brusco en su solubilidad, en respuesta a un pequeño cambio en la temperatura. Una solución polimérica termo-sensible exhibe transiciones que dependen de la tem-peratura del cuerpo, las cuales controlan la velocidad de liberación de fármaco junto con el mantenimiento de la estabilidad fisicoquímica y la actividad biológica. Este fenómeno, en general, está gobernado por la relación de hidrófilo a restos lipófilos en la cadena polimérica, y está impulsado por energía que depen-de de la energía libre de mezcla o la entalpía, o bien, la entropía del sistema. Un rasgo característico de estos polímeros es la presencia de grupos hidrófobos, como los metilo, etilo y propilo (Priya James et al.).
En la Tabla 1 se enlistan diversos estímulos y los polímeros inteligentes capaces de mediar la liberación del fármaco. Éstos son cada vez más importantes en el campo de la entrega controlada de fármacos, por lo cual es beneficioso emplearlos porque responden a los estímulos que se encuentran de forma inherente en los sistemas naturales.
Sistemas de liberación prolongadaExisten tres mecanismos principales para los sistemas de liberación prolongada de fármacos: la difusión, la degradación e hinchazón seguida por difusión.
La primera se da cuando el fármaco pasa a través del polímero que forma el dispositivo de liberación prolongada; algunos lo hacen a partir de membranas; el fármaco se encuentra en una matriz recubierta de una de éstas que le posibilita la difusión; esta técnica se utiliza sobresalientemente en la elaboración de an-ticonceptivos intrauterinos, parches transdérmicos, etc. (Masood, 2007).
En el mecanismo por degradación la liberación depende de la velocidad que tarda en degradarse el polímero. La heterogénea ocurre en la superficie del material que está en contacto con el medio fisio-lógico, aquí la velocidad es constante y el material no degradado mantiene su integridad química en el proceso. La degradación homogénea supone un dete-rioro aleatorio en toda la masa de la matriz polimé-rica. Mientras el peso molecular del polímero decrece continuamente, el material mantiene su forma origi-nal y retiene masa hasta que el polímero se degradada considerablemente, más del 90%, y alcanza un peso molecular crítico; entonces comienza la solubili-zación y la pérdida de masa.
El sistema por hinchazón es monolítico, el fármaco se encuentra disuelto o disperso en un soporte de polímero hidrófilo, que se hincha sin disolverse al contacto con un medio acuoso, común-mente conocido como hidrogel. El grado de hincha-miento depende del balance hidrófilo-hidrófobo de la matriz polimérica y del grado de entrecruzamiento. La migración del fármaco al medio acuoso implica un proceso de absorción de agua y del fármaco a través de un mecanismo de difusión controlado por el hinchamiento del polímero (Sáenz, 2004).
Técnicas de microencapsulación
La microencapsulación de fármacos se puede lograr mediante el método de polimerización por radicales libres, el cual ofrece una alta eficiencia; su estabilidad depende de los materiales utilizados, sin embargo, pueden presentarse algunas complicaciones para con-trolar la reacción de polimerización (Lam & Gam-bari, 2014).
Además, existen diversas técnicas de procesa-miento para la microencapsulación, las cuales inclu-yen el secado por pulverización, el revestimiento en lecho fluido, la separación de fases y la extracción de disolvente. La pulverización ha demostrado ser útil en la producción de productos de liberación controlada. Sin embargo, puede ocurrir una pérdida considerable de material a causa de la adhesión de las partículas a las paredes interiores del dispositivo (Masood, 2007).
Tecnología farmacéutica
Existen muchas aplicaciones de polímeros inteli-gentes para la liberación de medicamentos, debido a sus características especiales, tales como: protección, soporte y mejora de la estabilidad de la formulación, buena procesabilidad, carácter hidrofílico o hidro-fóbico; según el requerimiento, liberación rápida o controlada, mejora de la biodisponibilidad o acepta-bilidad del medicamento por parte del paciente, y por su uso seguro.
El polímero ocupa el papel de soporte en las aplicaciones farmacéuticas, es decir, es un excipiente, (inactivo en la formulación) y sirve de vehículo para posibilitar la preparación del fármaco, al cual brinda consistencia y estabilidad, entre otras características.
Los polímeros más utilizados para las aplicaciones farmacéuticas los fabrican empresas líderes en el ámbito internacional: Dow, Eastman, BASF, Bayer, Evonik, entre otras.
El proceso para la fabricación de medicamentos que ha crecido significativamente es la extrusión de fundidos y formulaciones farmacéuticas, conocida en inglés como hot-melt extrusión (2). La importancia del crecimiento de los sistemas de liberación controlada radica en que los sistemas de entrega de fármacos son tan importantes como el fármaco en sí; esta tecno-logía mueve 14% del mercado farmacéutico global (3).
Conclusiones
De acuerdo a la investigación bibliográfica realizada para el presente artículo, concluimos que el desarro-llo del diseño e ingeniería de los llamados “polímeros inteligentes” como transportadores de fármacos, representa un panorama prometedor para la creación, mejora e innovación de los productos. Existen numerosas patentes basadas en estos sistemas, que brindan a la industria y, sobre todo, a los consumidores un valor agregado en la calidad de los productos, en cuanto a funcionalidad y seguridad.
Artículo PDF
CienciaCierta #38, abril-junio 2014
volver
Referencias bibliógrafias
(1) http://www.psicologos.eu/wp-content/uploads/2011/02/medicamentos-300×234.jpg
Basavaraj, S., & Betageri, G. V. (2014). Can formulation and drug delivery reduce attrition during drug discovery and development—review of feasibility, benefits and challenges. Acta Pharmaceutica Sinica B, 4(1), 3-17. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsb.2013.12.003
Kim, S., Kim, J.-H., Jeon, O., Kwon, I. C., & Park, K. (2009). Engineered polymers for advanced drug delivery. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 71(3), 420-430. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ejpb.2008.09.021
Lam, P. L., & Gambari, R. (2014). Advanced progress of microencapsulation technologies: In vivo and in vitro models for studying oral and transdermal drug deliveries. Journal of Controlled Release, 178(0), 25-45. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jconrel.2013.12.028
Masood, S. H. (2007). Application of fused deposition modelling in controlled drug delivery devices. Assembly Automation 27(3), 215-221.
Oak, M., Mandke, R., & Singh, J. (2012). Smart polymers for peptide and protein parenteral sustained delivery. Drug Discovery Today: Technologies, 9(2), e131-e140. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ddtec.2012.05.001
Priya James, H., John, R., Alex, A., & Anoop, K. R. Smart polymers for the controlled delivery of drugs – a concise overview. Acta Pharmaceutica Sinica B(0). doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsb.2014.02.005
Sáenz, E. H., Lucio Sanz Angulo. (2004). Mecanismos de liberación de fármacos desde materiales polímeros. Revista Iberoamericana de Polímeros, 5(1).
Schmaljohann, D. (2006). Thermo- and pH-responsive polymers in drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews, 58(15), 1655-1670. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.addr.2006.09.020
(2) http://www.plastico.com/temas/Polimeros-en-aplicaciones-farmaceuticas+3084932
(3) http://personal.us.es/mfarevalo/recursos/master/med_lib_ctr/introduccion.pdf
