Una membrana hecha de hilos de un polímero comúnmente utilizado en suturas vasculares puede cargarse con medicamentos terapéuticos e implantarse en el cuerpo, donde las fuerzas mecánicas activan el potencial eléctrico del polímero y liberan lentamente los medicamentos.
El novedoso sistema, desarrollado por un grupo liderado por bioingenieros en UC Riverside y publicado en Materiales biológicos aplicados ACS , supera las mayores limitaciones de la administración de medicamentos convencionales y algunos métodos de liberación controlada, y podría mejorar el tratamiento del cáncer y otras enfermedades crónicas.
Los inconvenientes de la administración de medicamentos convencionales incluyen la administración repetida, la biodistribución inespecífica en los sistemas del cuerpo, la insostenibilidad a largo plazo de las moléculas de los medicamentos y la alta citotoxicidad, lo que representa un desafío para el tratamiento eficiente de enfermedades crónicas que requieren diferentes dosis de medicamentos a lo largo del tiempo paraeficacia terapéutica óptima. La mayoría de los métodos de liberación controlada encapsulan las partículas del fármaco en recipientes biodegradables con forma de burbuja que se disuelven con el tiempo para liberar el fármaco, lo que dificulta la administración de los fármacos en un horario. Otros involucran un dispositivo que funciona con baterías y que no es biocompatible.
Jin Nam, profesor asociado de bioingeniería en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside, dirige un laboratorio que trabaja con polímeros biocompatibles para construir estructuras conocidas como andamios que ayudan a las células madre a reparar tejidos y órganos. Uno de estos polímeros, polifluoruro de vinilideno-trifluoroetileno, o P VDF-TrFE, puede producir una carga eléctrica bajo estrés mecánico. Nam se dio cuenta de que esta propiedad, conocida como piezoelectricidad, convirtió al polímero en un candidato potencialmente viable para un sistema de liberación de fármacos.
Su equipo utilizó una técnica llamada electrohilado para producir nanofibras de P VDF-TrFE en capas en una esterilla delgada. La estructuración del material en nanoescala mediante electrohilado optimizó la sensibilidad de las nanofibras resultantes para que el sistema de administración de fármacos respondiera a magnitudes fisiológicamente seguras defuerza sin dejar de ser insensible a las actividades diarias. La gran superficie de las nanofibras les permitió adsorber una cantidad relativamente grande de moléculas de fármaco.
Después de incrustar la película en un hidrogel que imita el tejido vivo, una serie de pruebas que utilizaron ondas de choque terapéuticas generaron suficiente carga eléctrica para liberar una molécula de fármaco modelo unida electrostáticamente en el gel circundante. Los investigadores pudieron ajustar la cantidad de liberación de fármaco variando la dosis aplicadapresión y duración.
"Este sistema de administración de medicamentos basado en nanofibras piezoeléctricas permite la administración localizada de moléculas de medicamentos a pedido, lo que sería útil para enfermedades o afecciones que requieren la administración repetida de medicamentos a largo plazo, como los tratamientos contra el cáncer", dijo Nam.La relación área de superficie a volumen de la estructura nanofibrosa permite una mayor carga de fármaco, lo que lleva a una única inyección o implantación que dura más que la administración de fármacos convencional ".
En comparación con los sistemas tradicionales de administración de fármacos basados en la liberación por degradación o difusión que típicamente muestran una liberación de ráfaga inicial seguida de diferentes velocidades de liberación, el perfil lineal de liberación de fármacos del sistema piezoeléctrico permite la administración precisa de moléculas de fármacos independientemente deduración de la implantación. Las pruebas repetidas de liberación de fármaco bajo demanda mostraron una cantidad similar de liberación de fármaco por activación, lo que confirma el sólido control de la tasa de liberación.
La sensibilidad de la cinética de liberación del fármaco se puede ajustar controlando el tamaño de la nanofibra a un rango que se activa mediante ondas de choque terapéuticas, que a menudo se utilizan para el tratamiento del dolor musculoesquelético con un dispositivo de mano. Se pueden utilizar tamaños de nanofibras más pequeños y sensibles para la implantación entejidos profundos, como cerca de un hueso debajo de los músculos, mientras que las nanofibras más grandes menos sensibles podrían encontrar uso en aplicaciones subcutáneas para evitar la activación falsa por impacto accidental.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Holly Ober. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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