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Los investigadores del MIT han desarrollado una tecnología sencilla y económica para administrar potentes formulaciones de fármacos que son demasiado viscosas para inyectarse con jeringas médicas convencionales.
La tecnología, que se describe en un artículo publicado hoy en la revista Materiales de salud avanzados, permite la inyección de fármacos de alta concentración y otras terapias por vía subcutánea. Se desarrolló como una solución para productos biofarmacéuticos o biológicos altamente eficaces y extremadamente concentrados, que normalmente se diluyen e inyectan por vía intravenosa.
"Donde van la distribución de medicamentos y los productos biológicos, la inyectabilidad se convierte en un gran cuello de botella, evitando formulaciones que podrían tratar enfermedades con mayor facilidad", dice Kripa Varanasi, profesora de ingeniería mecánica en el MIT. . "Los fabricantes de medicamentos deben centrarse en lo que hacen mejor y formular medicamentos, y no quedarse atascados con este problema de inyectabilidad".
Los ejecutivos de la fundación Bill y Melinda Gates llevaron el tema de la inyectabilidad a Varanasi después de leer su trabajo anterior sobre la dispensación de fluidos, que llamó la atención de industrias que van desde la industria farmacéutica. 39, la aviación a los fabricantes de pasta de dientes. Una de las principales preocupaciones de la fundación, según Varanasi, era proporcionar vacunas de alta potencia y terapias biológicas a personas en países en desarrollo que no podían viajar desde áreas remotas a un entorno médico.
En la pandemia actual, agrega Varanasi, también es importante en los pacientes poder quedarse en casa y autoadministrarse medicamentos por vía subcutánea para tratar enfermedades como el cáncer o los trastornos autoinmunes. países desarrollados como Estados Unidos.
"La autoadministración de medicamentos o vacunas puede ayudar a democratizar el acceso a la atención médica", dice.
Varanasi y Vishnu Jayaprakash, un estudiante graduado del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT que es el primer autor del artículo, idearon un sistema que permitiría inyectar por vía subcutánea formulaciones de drogas en alta concentración al reducir la fuerza de inyección requerida, que superó lo que es posible con la inyección subcutánea manual con una jeringa convencional.
En su sistema, el líquido viscoso a inyectar está rodeado por un líquido lubricante, lo que facilita que el líquido fluya a través de la aguja. Con el lubricante, solo se necesitó una séptima parte de la fuerza de inyección para la viscosidad más alta probada, lo que permitió efectivamente la inyección subcutánea de cualquiera de los más de 100 medicamentos que de otro modo se considerarían. demasiado viscoso para ser administrado de esta manera.
"Podemos permitir la inyectabilidad de estos biológicos", dice Jayaprakash. "No importa qué tan viscoso sea su medicamento, puede inyectarlo, y eso es lo que hizo que este enfoque fuera muy interesante para nosotros".
Los fármacos biológicos incluyen formulaciones a base de proteínas y se obtienen de células vivas. Se utilizan para tratar una amplia gama de enfermedades y trastornos, y pueden unirse a tejidos o células inmunes específicos a voluntad, provocando menos reacciones adversas y provocando respuestas inmunitarias particulares que no ocurren con otros. Drogas
"Puede personalizar proteínas o moléculas muy específicas que se unen a receptores muy específicos en el cuerpo", explica Jayaprakash. “Permiten un grado de personalización, especificidad y respuesta inmune que simplemente no está disponible con los medicamentos de moléculas pequeñas. Por eso la gente de todo el mundo está recurriendo a los biológicos. "
Debido a sus altas viscosidades, la administración subcutánea de los fármacos ha involucrado métodos que han demostrado ser poco prácticos y costosos. Por lo general, los medicamentos se diluyen y se administran por vía intravenosa, lo que requiere una visita al hospital o al consultorio del médico. Los inyectores de chorro, que inyectan drogas a través de la piel sin una aguja, son costosos y propensos a la contaminación por salpicaduras. La inyección de fármacos encapsulados a menudo da como resultado el bloqueo de la aguja y una complejidad adicional en los perfiles de fabricación y liberación de fármacos. Las jeringas tipo EpiPen también son demasiado caras para ser utilizadas ampliamente.
Para desarrollar su tecnología, los investigadores del MIT comenzaron definiendo parámetros teóricos y probándolos antes de diseñar su dispositivo. El dispositivo consta de una jeringa con dos cilindros, uno dentro del otro, con el tubo interior suministrando el fluido viscoso del fármaco y el tubo circundante suministrando una fina capa de lubricante al fármaco cuando se libera el fármaco. Entra en la aguja.
Debido a que el fluido lubricado pasa a través de la aguja más fácilmente, la carga útil viscosa experimenta un esfuerzo cortante mínimo. Por esta razón, dice Jayaprakash, el sistema también podría ser útil para la bioimpresión en 3D de tejidos compuestos de componentes naturales y la administración de terapias celulares, cuyos tejidos y células pueden ser destruidos por el daño. cortar.
Los geles terapéuticos, que se utilizan en terapias para huesos y articulaciones, así como para administrar fármacos de liberación sostenida, entre otros usos, también podrían administrarse más fácilmente con la jeringa desarrollada por ellos. investigadores.
“La técnica funciona como una plataforma para todas estas otras aplicaciones”, explica Jayaprakash.
Pramod Bonde, profesor asociado de cirugía en la Facultad de Medicina de Yale, dice que la técnica podría afectar en gran medida el campo de la medicina.
"Esta tecnología innovadora tiene el potencial de tener un impacto fundamental y de gran alcance en la forma en que se administran los medicamentos en el cuerpo", dice Bonde.
No está claro si la tecnología marcará la diferencia a medida que los investigadores investigan las posibilidades y los tratamientos para la vacuna Covid-19. Los investigadores dicen, sin embargo, que esto amplía las opciones a medida que se consideran diferentes formulaciones de medicamentos.
“Una vez que se tiene la historia de la tecnología, la industria podría decir que podría imaginar cosas que antes eran imposibles”, dice Varanasi.
Como su trabajo anterior estimuló la creación de cuatro empresas, Varanasi dice que él y su equipo tienen la esperanza de que la tecnología también se comercialice.
“No debería haber ninguna razón por la que este enfoque, dada su simplicidad, no pueda ayudar a resolver lo que la industria nos ha dicho que es un problema emergente”, dice. “El trabajo básico está hecho. Ahora se trata de aplicarlo a distintas formulaciones. "
