, 26 de octubre de 2014

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Dispositivos médicos en el interior del cuerpo humano para liberar controladamente un fármaco


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Actualmente, existe un interés considerable por el desarrollo de dispositivos insertables en el organismo (especialmente a través de métodos poco agresivos como es la cirugía mínimamente invasiva o los cateterismos) que sean capaces de liberar fármacos en una localización determinada. Uno de los casos más conocidos se refiere al uso de “stents” coronarios o urinarios. Un “stent” coronario es una malla metálica pequeña, capaz de alojarse a través de un catéter en el interior de una arteria y cuya misión es la de mantener dicha arteria abierta permanentemente (Primera imagen). Se aplica en aquellos pacientes que sufren problemas de oclusiones coronarias arterioscleróticas causadas principalmente por la acumulación de grasas (colesterol, lipoproteínas y triglicéridos).

A pesar del aumento en el uso de “stents” para tratamientos crónicos de oclusiones coronarias, todavía existe un problema clínico de importancia como es la restenosis angioplástica, causada por la acumulación de células en torno al “stent” y que da lugar a neointima: re-oclusión debida a la deposición de plaquetas con la consiguiente formación de trombos y una estimulación del crecimiento epitelial en el área que rodea al “stent”, causando un nuevo bloqueo del vaso sanguíneo. Es decir, células del propio paciente al que se le ha implantado uno de dichos “stents” crean un tejido cicatricial en torno al “stent” el cual puede dar lugar a una nueva oclusión de la arteria coronaria.

Eficacia de stents que liberan fármaco encapsulado

La solución actual a dicho problema pasa por la utilización de “stents” que están recubiertos con una película polimérica dentro de la cual se ha encapsulado un fármaco que previene la restenosis. La eficacia de estos “stents” recubiertos radica en su forma de liberar el fármaco encapsulado, que actúa como supresor del crecimiento celular, que da lugar a la restenosis. En los recubrimientos poliméricos la difusión del fármaco es rápida ya que no está controlada por una estructura porosa. Además, desgraciadamente, dichas matrices poliméricas también pueden producir problemas bien conocidos, como son trombosis tardía, inflamación, y nueva restenosis.

El grupo de Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores (CREG), muchos de cuyos miembros pertenecen al Instituto Universitario de Investigación en Nanociencia de Aragón (INA) ha desarrollado nuevos recubrimientos inorgánicos que suplen las desventajas mencionadas anteriormente que presentan los actuales recubrimientos orgánicos (poliméricos) para recubrir distintos dispositivos médicos y que ha supuesto una solicitud de patente española (fecha de solicitud: 18/05/05).

Los recubrimientos inorgánicos están constituidos por sílice, que es biocompatible, y que presenta una porosidad intrínseca que hace que cualquier fármaco que esté adsorbido en ella se libere de manera controlada con una velocidad de liberación dependiente del tamaño del poro del material silíceo. La acumulación y liberación del fármaco en dichos materiales es reversible, propiedad que se utiliza para adsorber un fármaco y que aprovechando la difusión del mismo en el torrente sanguíneo, se pueda liberar espontáneamente allí donde se haya implantado un dispositivo médico como puede ser un “stent”. Es decir, en este trabajo se han recubierto “stents” con materiales inorgánicos similares a una “piedra pómez” en los cuales, dada su porosidad, se encuentra adsorbido un fármaco.

Los materiales inorgánicos empleados son diversos, incluyendo, zeolitas, titanosilicatos, tamices moleculares mesoporosos que pueden depositarse sobre los dispositivos médicos como partículas individuales o como películas. En la siguiente figura se puede observar un “stent” recubierto parcialmente con esferas huecas de estos materiales silíceos inorgánicos y una esfera rota para mostrar su capacidad de actuar como almacén de fármacos.

En la imagen:  A la Izquierda: arteria coronaria parcialmente ocluida debido a la acumulación de grasas. Derecha: “Stent” implantado en la arteria coronaria con el objeto de mantener el flujo sanguíneo libre de obstáculos evitando la formación de trombosis.

De esta forma, el dispositivo médico está recubierto con materiales inorgánicos nanoestructurados unidos mediante enlaces químicos fuertes, distintos en función de las partículas empleadas, de forma que las partículas o capas de las mismas permanecen continuamente unidas al dispositivo médico, liberando el fármaco de manera controlada, dada la limitación de la estructura porosa inorgánica, y en el lugar preciso donde la terapia es necesaria.

En la imagen:  Fotografías de microscopía electrónica de barrido, en la que se observa un “stent” recubierto parcialmente de esferas de sílice mesoporosas (derecha). La capacidad de actuar como almacén se muestra en una esfera rota (izquierda).

Los materiales silíceos que se pueden preparar son muy variados y cada uno de ellos tiene una porosidad determinada. En función del tamaño del fármaco a encapsular o adsorber en su estructura, de su afinidad por la estructura silícea y a la velocidad necesaria para liberar el fármaco en el torrente sanguíneo, se elige un material silíceo u otro para hacer el recubrimiento.

Dichos recubrimientos se pueden aplicar en infinidad de dispositivos médicos insertables quirúrgicamente, y no está limitada a ser aplicada sobre dispositivos metálicos (de acero inoxidable de grado médico o de aleaciones de níquel y titanio), sino que son aplicables a cualquier tipo de superficies (p.e., sobre polímeros).

En la siguiente figura se puede observar un recubrimiento de varias de estas esferas que actúan como “depósitos” de fármacos, dando lugar a la formación de multicapas, para lograr mayor capacidad de almacenar fármacos.

En la imagen:  Fotografía de microscopía electrónica de barrido de un soporte de vidrio recubierto con esferas de material silíceo capaces de actuar como un almacén de fármacos.

Equipo de investigación perteneciente al CREG y al INA, que desarrolla estas aplicaciones:

  • Nuria Navascués: nurian@unizar.es
  • Manuel Arruebo: arruebom@unizar.es
  • Joaquín Coronas: coronas@unizar.es
  • Carlos Téllez: ctellez@unizar.es
  • Jesús Santamaría: iqcatal@unizar.es

Fecha Aragón Investiga: 20/06/2005


Ficheros adjuntos


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