domingo , 13 junio 2021

Máquinas diminutas en hisopos que administran fármacos

por la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins

Un theragripper es aproximadamente del tamaño de una partícula de polvo. Este hisopo contiene docenas de pequeños dispositivos.  Universidad Johns Hopkins.

Inspirándose en un gusano parásito que clava sus afilados dientes en los intestinos de su huésped, los investigadores de Johns Hopkins han diseñado pequeños microdispositivos en forma de estrella que pueden adherirse a la mucosa intestinal y administrar fármacos en el cuerpo.

David Gracias, Ph.D., profesor de la Facultad de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins, y el gastroenterólogo de Johns Hopkins Florin M. Selaru, MD, director del Centro de Enfermedad Inflamatoria Intestinal Johns Hopkins, dirigieron un equipo de investigadores e ingenieros biomédicos para diseñar microdispositivosque que cambian de forma e imitan la forma en que la anquilostomiasis parásita se adhiere a los intestinos de un organismo.

Hechos de metal y una película delgada que cambia de forma y recubiertos con una cera de parafina sensible al calor, los “theragrippers“, cada uno aproximadamente del tamaño de una mota de polvo, potencialmente pueden transportar cualquier medicamento y liberarlo gradualmente en el cuerpo.

El equipo publicó los resultados de un estudio con animales esta semana como artículo de portada en la revista Science Advances .

La liberación gradual o prolongada de un fármaco es un objetivo muy buscado en la medicina. Selaru explica que un problema con los medicamentos de liberación prolongada es que a menudo atraviesan el tracto gastrointestinal por completo antes de terminar de dispensarlos.

“La constricción y relajación normales de los músculos del tracto gastrointestinal hacen imposible que los medicamentos de liberación prolongada permanezcan en el intestino el tiempo suficiente para que el paciente reciba la dosis completa”, dice Selaru, quien ha colaborado con Gracias durante más de 10 años. “Hemos estado trabajando para resolver este problema mediante el diseño de estos pequeños transportadores de medicamentos que pueden adherirse de manera autónoma a la mucosa intestinal y mantener la carga de medicamentos dentro del tracto gastrointestinal durante un período de tiempo deseado”.

Cuando un theragripper abierto, a la izquierda, se expone a la temperatura interna del cuerpo, se cierra sobre la pared instestinal. En el centro de la pinza hay un espacio para una pequeña dosis de un medicamento. Universidad Johns Hopkins

Se pueden desplegar miles de theragrippers en el tracto gastrointestinal. Cuando el recubrimiento de cera de parafina de las pinzas alcanza la temperatura dentro del cuerpo, los dispositivos se cierran de forma autónoma y se sujetan a la pared del colon. La acción de cierre hace que los diminutos dispositivos de seis puntas se claven en la mucosa y permanezcan adheridos al colon, donde se retienen y liberan gradualmente la carga útil de sus medicamentos en el cuerpo. Eventualmente, los theragrippers pierden su agarre en el tejido y se eliminan del intestino a través de la función muscular gastrointestinal normal.

“Hemos visto la introducción de dispositivos inteligentes microfabricados dinámicos que pueden ser controlados por señales eléctricas o químicas”, dice. “Pero estas pinzas son tan pequeñas que las baterías, antenas y otros componentes no caben en ellas”.

M. Selaru, MD, director del Centro de Enfermedad Inflamatoria Intestinal Johns Hopkins

Los Theragrippers, dice el Dr. David Gracias, no dependen de la electricidad, las señales inalámbricas o los controles externos. “En cambio, funcionan como pequeños resortes comprimidos con un revestimiento activado por temperatura en los dispositivos que libera la energía almacenada de forma autónoma a la temperatura corporal “.

Los investigadores de Johns Hopkins fabricaron los dispositivos con aproximadamente 6.000 theragrippers con oblea de silicio de 3 pulgadas. En sus experimentos con animales, cargaron un medicamento analgésico en las pinzas. Los estudios de los investigadores encontraron que los animales a los que se les administró theragrippers tenían concentraciones más altas del analgésico en el torrente sanguíneo que el grupo de control. El fármaco permaneció en los sistemas de los sujetos de prueba durante casi 12 horas frente a dos horas en el grupo de control.

Tecnología que el Fondo Monetario Internacional (WEF) ha financiado para sus objetivos mencionados en este artículo.