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Crean matrices con polímeros inteligentes para liberar fármacos

Publicado por @Shinji_Harper el domingo, 20 abril 2014
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Oaxaca, México.- Gasas de curación que sí curarán in situ; hilos para suturar heridas que además descargarán fármacos para acelerar el proceso; catéteres urinarios modificados con polímeros inteligentes, donde no se formarán colonias de bacterias que causen infecciones.

unamemiliobucioEso y más desarrollan desde hace 12 años científicos universitarios en el Laboratorio de Química de Radiaciones de Macromoléculas, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM.

Los polímeros inteligentes con los que trabaja Emilio Bucio y estudiantes tesistas de todos los grados, responden a la temperatura (32 grados centígrados), al pH (ácido o básico) o a ambas propiedades en un mismo sistema.

Con estos materiales se pueden hacer matrices poliméricas para cargar fármacos y, según la aplicación biomédica, liberarlos sin problemas en el cuerpo de un paciente, cuya temperatura corporal es de 35 grados.

Asimismo, se pueden armar medicamentos con pH ácido, si el objetivo es liberarlos en el estómago, o con pH básico, si es en otra parte del cuerpo, dijo.

Los polímeros inteligentes que se utilizan son N-isopropilacrilamida y N-vinil caprolactama –que responden a 32 grados centígrados–, de ácidos acrílico y metacrílico, así como “uno muy interesante: dimetil amino etil metacrilato, que responde a temperatura, pH y campo eléctrico”.

Con ello, el universitario y sus colaboradores modifican diversos soportes poliméricos, que pueden ser teflón, silicona, polietileno, polipropileno, PVC, algodón, hilos de sutura o catéteres urinarios, entre otros.

La meta es tener diferentes matrices con uno o dos monómeros modificados, que respondan a pH y temperatura, además de ser compatibles con el cuerpo humano.

Su ventaja es que serán reusables y de respuesta más rápida. “La aceleramos; mientras que un hidrogel tarda en responder días, la matriz polimérica lo hace en aproximadamente tres horas”.

Logros del laboratorio

¿Qué han logrado en el Laboratorio de Química de Radiaciones de Macromoléculas? Gasas de algodón que se usan para curación en hospitales, modificadas con ácido acrílico y glicidil metacrilato; pudieron hacerse funcionales con ciclodextrinas, compuestos que tienen espacios en donde se pueden alojar distintos fármacos.

Al aplicar este producto –cargado con un fármaco– para curar una herida, liberará el medicamento a fin de acelerar el proceso e impedir una posible infección; pruebas preliminares indican que inhibe de manera adecuada la formación de bacterias.

Recientemente, Bucio y colaboradores también lograron variar los hilos de sutura que se utilizan en cirugías. Son de polipropileno, modificados con ácido acrílico y glicidil metacrilato; de igual manera, van cargados con un fármaco que disminuirá la probabilidad de infecciones.

Un proyecto que el equipo de Ciencias Nucleares comenzó en 2013 es el de catéteres urinarios de PVC, que les proporcionó una industria de Turquía, vía un equipo de científicos de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), con los que colaboran.

Ya se logró modificar el PVC con un par de compuestos: ácido acrílico y vinilimidazol. “Creemos que se le puede cargar vancomicina, que evitará la formación de bacterias o biopelículas, que es lo que propicia infecciones si el catéter se inserta en el cuerpo humano”.

En 2014, Bucio y colaboradores iniciaron un proyecto PAPIIT con miras a modificar sistemas poliméricos para cargar enzimas y esperan concluirlo en 2016. “Es la misma historia: cargar enzimas para aplicación biomédica”, puntualizó.

En todos estos proyectos de su línea de investigación Síntesis de materiales poliméricos para liberación de fármacos, el equipo universitario trabaja en colaboración con Carmen Álvarez Lorenzo y Ángel Concheiro Nine, de la USC.

Desde hace siete años el grupo español apoya al del ICN en varios estudios (microbiología, citotoxicidad y trombogénesis) para saber si “nuestro material tiene potencial aplicación biomédica”.

Con ellos también han aprendido con qué fármacos cargar los sistemas poliméricos. Vancomicina, por ejemplo, se puede liberar y ayuda a combatir infecciones. Otros que han podido cargar, según la afinidad con los materiales, son el ácido nalidixico, cloruro de benzalconio, miconazol y diclofenaco, por mencionar algunos.

Para modificar un material virgen, el grupo de la UNAM lo somete a ciertas condiciones, como dosis, temperatura y tiempo de reacción, entre otras. Luego, para saber si funciona y si está o no cargado el fármaco, se le aplican diversas pruebas de caracterización.

Una gasa modificada, por ejemplo, tendrá ciertos grupos funcionales, cuya presencia se somete a monitoreo por infrarrojo, resonancia magnética nuclear, calorimetría diferencial de barrido, así como análisis gravimétrico.

La carga del medicamento se monitorea y se le hace un seguimiento por medio de espectroscopía UV-vis. La liberación también se observa y se construyen gráficas del tiempo de liberación en función de pH y/o temperatura, “así sabemos si tenemos o no éxito”.

Jóvenes de licenciatura, maestría y doctorado sintetizan los nuevos materiales y los de doctorado, además, viajan a España becados por el CONACyT. En la USC realizan los estudios de farmacia (carga y liberación de fármacos) y microbiológicos.

Todo ha sido experimental, advirtió Bucio; no obstante, el grupo de científicos de la UNAM y de la USC tiene una patente en el país europeo. Se trata de un sistema de poliuretano modificado con ácido acrílico que responde a temperatura y pH, con N-isopropilacrilamida que lo hace a temperatura. “Cargó muy bien la vancomicina”, ahora está en trámite su protección en México.

Además de lo ya mencionado, los universitarios desarrollan un material con glicidil metacrilato y otro con etilenglicol dimetacrilato sobre hule de silicona y películas de polipropileno para aplicaciones biomédicas.

 

Esta labor científica se expande y retroalimenta por la pertenencia de Bucio y Guillermina Burillo –jefa del Laboratorio de Química de Radiaciones de Macromoléculas del ICN– a la Red Iberoamericana de Nuevos Materiales para el Diseño de Sistemas Avanzados de Liberación de Fármacos en Enfermedades de Alto Impacto, como “cáncer, diabetes, sida y otro tipo de infecciones”.

Esa red, financiada por el Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED), propicia la movilidad de estudiantes y académicos, quienes participan en una reunión anual y cursos que se imparten en alguna universidad de Iberoamérica. Se han realizado tres: en España, Argentina y Brasil. La cuarta será en Colombia.

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