Imagen. / MIT

Alrededor del 60% de los medicamentos del mercado tienen moléculas hidrofóbicas como ingredientes activos. Estos fármacos, que no son solubles en agua, pueden ser difíciles de formular en comprimidos porque necesitan descomponerse en cristales muy pequeños para ser absorbidos por el cuerpo humano.

Un equipo de ingenieros químicos del MIT ha ideado ahora un proceso más sencillo para incorporar fármacos hidrofóbicos a comprimidos u otras formulaciones de medicamentos, como cápsulas y películas finas. Su técnica, que consiste en crear una emulsión del fármaco y luego cristalizarla, permite cargar una dosis más potente por comprimido.

"Esto es muy importante porque si podemos lograr una alta carga de fármaco, significa que podemos hacer dosis más pequeñas que siguen logrando el mismo efecto terapéutico. Esto puede mejorar en gran medida el cumplimiento de los pacientes, ya que sólo tienen que tomar un medicamento muy pequeño y sigue siendo muy eficaz", afirma Liang-Hsun Chen, estudiante de posgrado del MIT y autor principal del nuevo estudio.

Patrick Doyle, catedrático de Ingeniería Química Robert T. Haslam, es el autor principal del trabajo, que aparece hoy en Advanced Materials.

Nanoemulsiones

La mayoría de los medicamentos constan de un principio activo que se combina con otros compuestos llamados excipientes, que ayudan a estabilizar el fármaco y a controlar su liberación en el organismo. Los comprimidos, cápsulas o películas resultantes se denominan formulaciones.

En la actualidad, para crear formulaciones de fármacos hidrofóbicos, las empresas farmacéuticas utilizan un proceso que requiere moler el compuesto hasta convertirlo en nanocristales, que son más fáciles de absorber por las células humanas. A continuación, estos cristales se mezclan con excipientes. Un excipiente que se suele mezclar con fármacos hidrofóbicos es la metilcelulosa, un compuesto derivado de la celulosa. La metilcelulosa se disuelve fácilmente en el agua, lo que ayuda a que los fármacos se liberen más rápidamente en el organismo.

Este método es muy utilizado, pero tiene muchas ineficiencias, según el equipo del MIT. "El paso de la molienda requiere mucho tiempo y energía, y el proceso abrasivo puede provocar cambios en las propiedades del principio activo, lo que puede socavar los efectos terapéuticos", afirma Chen.

Él y Doyle se propusieron encontrar una forma más eficaz de combinar los fármacos hidrofóbicos con la metilcelulosa, formando una emulsión. Las emulsiones son mezclas de gotas de aceite suspendidas en agua, como la mezcla que se forma al agitar un aliño de ensalada de aceite y vinagre.

Cuando estas gotas tienen un diámetro de nanómetros, este tipo de mezcla se denomina nanoemulsión. Para crear su nanoemulsión, los investigadores tomaron un fármaco hidrofóbico llamado fenofibrato, que se utiliza para ayudar a reducir el colesterol, y lo disolvieron en un aceite llamado anisol. A continuación, combinaron esta fase oleosa con metilcelulosa disuelta en agua, utilizando ultrasonidos (ondas sonoras) para crear gotas de aceite a nanoescala. La metilcelulosa ayuda a evitar que las gotas de agua y aceite vuelvan a separarse porque es anfifílica, lo que significa que puede unirse tanto a las gotas de aceite como al agua.

Una vez formada la emulsión, los investigadores pueden transformarla en un gel goteando el líquido en un baño de agua caliente. Cuando cada gota entra en contacto con el agua, se solidifica en milisegundos. Los investigadores pueden controlar el tamaño de las partículas cambiando el tamaño de la punta que se utiliza para gotear el líquido en el baño de agua.

"La formación de partículas es casi instantánea, de modo que todo lo que había en la gota líquida se convierte en una partícula sólida sin ninguna pérdida", afirma Doyle. "Tras el secado, tenemos nanocristales de fenofibrato distribuidos uniformemente en la matriz de metilcelulosa".

Píldoras más pequeñas, más fármaco

Una vez formadas las partículas cargadas de nanocristales, se pueden triturar hasta convertirlas en polvo y luego comprimirlas en comprimidos, utilizando las técnicas habituales de fabricación de fármacos. Por otra parte, los investigadores pueden verter su gel en moldes en lugar de gotearlo en agua, lo que les permite crear comprimidos de fármacos con cualquier forma.

Con su técnica de nanoemulsión, los investigadores lograron una carga de fármaco de aproximadamente el 60%. En cambio, las fórmulas de fenofibrato disponibles en la actualidad tienen una concentración de fármaco de aproximadamente el 25 por ciento. Según los investigadores, la técnica podría adaptarse fácilmente para cargar concentraciones aún mayores aumentando la proporción de aceite y agua en la emulsión.

"Esto puede permitirnos fabricar fármacos más eficaces y más pequeños que sean más fáciles de tragar, y eso puede ser muy beneficioso para muchas personas que tienen dificultades para tragar medicamentos", afirma Chen.

Este método también puede utilizarse para fabricar películas finas, un tipo de formulación de fármacos que se ha extendido en los últimos años y que es especialmente beneficioso para los niños y las personas mayores. Una vez fabricada la nanoemulsión, los investigadores pueden secarla y convertirla en una película fina con nanocristales de fármacos incrustados.

Se calcula que alrededor del 90 por ciento de los fármacos que se están desarrollando actualmente son hidrofóbicos, por lo que este método podría utilizarse para desarrollar formulaciones para esos fármacos, así como para los fármacos hidrofóbicos que ya están en uso, afirman los investigadores. Muchos fármacos de amplio uso, como el ibuprofeno y otros antiinflamatorios como el ketoprofeno y el naproxeno, son hidrofóbicos.

"La flexibilidad del sistema consiste en que podemos elegir diferentes aceites para cargar distintos fármacos y luego convertirlos en una nanoemulsión mediante nuestro sistema. No necesitamos hacer mucha optimización de prueba y error porque el proceso de emulsión es el mismo", dice Chen.

Calvin Sun, profesor de farmacia en la Universidad de Minnesota, describe la técnica de nanoemulsión como un "proceso elegante".

"Es impresionantemente flexible en términos de acomodar una amplia gama de cargas de fármacos y una tasa de liberación de fármacos sintonizable", dice Sun, que no participó en la investigación. "Si se implementa a escala comercial, tendrá un impacto de gran alcance en el desarrollo de formas farmacéuticas sólidas orales de medicamentos poco solubles".

La investigación fue financiada por la National Science Foundation, la Singapore National Research Foundation y el Think Global Education Trust.

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