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14/1/2014

Diseñan un sistema de liberación de fármacos con nanopartículas de oro y activación remota mediante láser

Los depósitos implantables en el organismo dejan pasar la medicación al abrirse con calor, según el estudio de investigadores de la Universidad de Zaragoza, del MIT y de Harvard que publica la revista PNAS

Diseñan un sistema de liberación de fármacos con nanopartículas de oro y activación remota mediante láser

Investigadores de la Universidad de Zaragoza, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Harvard han desarrollado depósitos implantables de fármacos que permiten la liberación activada de medicamentos a partir de una señal de luz láser emitida de forma externa al cuerpo humano.

La membrana de estos reservorios de medicamentos incluye nanopartículas de oro que absorben la radiación, calentándose rápidamente, abriéndose y dejando pasar la dosis necesaria de fármaco. Hasta el momento no existían dispositivos irradiados con estas características, por lo que su desarrollo representa un importante avance, aplicable en una amplia variedad de escenarios médicos que van desde la liberación de hormonas para el tratamiento de diversos desarreglos, hasta el suministro de insulina a enfermos de diabetes. Los resultados del estudio "Near-infrared–actuated devices for remotely controlled drug delivery” se publican en el último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El sistema se basa en una membrana cuya permeabilidad depende de la temperatura local. La membrana posee un esqueleto de etil-celulosa y contiene en su interior un polímero termosensible y nanomateriales (nanopartículas de oro) sensibles a la luz láser en el infrarrojo cercano (800 nm). Esta es una longitud de onda en la llamada "ventana del agua", donde la interacción de la radiación con la sangre y los tejidos en el cuerpo humano es mínima, lo que  permite alcanzar mayores profundidades.

De esta manera, el haz láser penetra sin calentar tejidos hasta alcanzar las nanopartículas de oro que sí absorben la radiación y se calientan, provocando el colapso del polímero termosensible y la apertura de la membrana, que libera la dosis deseada de fármaco. Al interrumpir la irradiación la membrana se enfría rápidamente, deteniéndose el flujo de medicamento. El proceso puede repetirse cuantas veces sea necesario hasta agotar el fármaco almacenado. Se prevé la aplicación de estos dispositivos para el suministro de medicamentos de forma localizada, por ejemplo, colocando el dispositivo para liberar antibióticos localmente para impedir infecciones tras la implantación de una prótesis.

En realidad, el espectro de enfermos que se podrían ver beneficiados por este estudio es muy amplio, ya que, en principio, el depósito puede llenarse con cualquier medicamento, por lo que el sistema se puede aplicar en cualquier situación en la que se necesite un suministro localizado de fármacos en el interior del organismo.

Por el momento, los estudios iniciales "in vivo" se han llevado a cabo para controlar niveles de glucosa en ratas diabéticas, con excelentes resultados, (a las que se les han regulado los niveles de glucosa en sangre irradiando con láser el depósito que contenía un análogo de la insulina), pero pueden contemplarse escenarios de liberación de hormonas, anestéticos, antibióticos u otros tratamientos.

La liberación del fármaco puede activarse mediante un láser continuo de baja intensidad (<2W), un dispositivo barato y compacto poco mayor que un puntero láser. No se requiere una fuente energética interna, y la única energía que se precisa es la suministrada por el láser. El sistema desarrollado representa un salto significativo en la tecnología de liberación de fármacos debido a su combinación única de liberación bajo demanda, activación mínimamente invasiva y excelente reproducibilidad.
 
En la imagen, los participantes en el proyecto, Manuel Arruebo, Jesús Santamaría, y Leyre Gómez, investigadores del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) de la Universidad de Zaragoza.

Universidad de Zaragoza

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