Luis Alfonso García Cerda, Adriana Morfin Gutiérrez, Jorge Luis Sánchez Orozco, Héctor Iván Meléndez Ortiz (Centro de Investigación en Química Aplicada, CIQA)

El doctor Luis Alfonso García Cerda y el doctor Héctor Iván Meléndez Ortiz son, respectivamente, investigadores del Departamento de Materiales Avanzados y del Departamento de Procesos de Polimerización en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), ubicado en Saltillo, Coahuila. La doctora Adriana Morfin Gutiérrez y el doctor Jorge Luis Sánchez Orozco son egresado del Programa de Doctorado en Tecnología de Polímeros del CIQA y actualmente realizan una estancia posdoctoral en el CIQA.

En el ámbito de la salud, la administración dirigida de medicamentos ha sido un desafío crítico para la distribución efectiva de estos en el cuerpo humano. En los últimos años, la nanotecnología ha permitido el diseño y fabricación de materiales que sirven como huésped o portador de fármacos para el tratamiento de diversas enfermedades. La manera tradicional de su administración es mediante vía oral o intravenosa, la cual en algunos casos es ineficaz hasta cierto punto, como en algunos tratamientos de cáncer, además el paciente puede presentar efectos secundarios. Por esta razón es importante el desarrollo de nuevos materiales que puedan liberar un fármaco en una determinada región del cuerpo humano, como puede ser un tejido dañado (tumor), mediante la respuesta a un estímulo externo (temperatura, pH y campo magnético), lo cual mejoraría la eficacia terapéutica, reduciendo los efectos secundarios en los pacientes [1]. En la Figura 1 se muestra la representación de la preparación de un material híbrido polimérico, usando magnetita y un polímero termo o pH sensible. Así como su mecanismo de respuesta a la temperatura y pH para la liberación de un fármaco.

Entre las aplicaciones potenciales que este tipo de materiales en el área médica, podemos mencionar su uso en el tratamiento de pacientes con cáncer. Se sabe que el cáncer es una enfermedad con una alta tasa de mortalidad que se produce cuando las células normales sufren una serie de mutaciones, lo que provoca una proliferación celular descontrolada. Tradicionalmente los tratamientos contra el cáncer se basan en la administración de fármacos por vía intravenosa, que puede ser ineficaz o conlleva efectos secundarios en el paciente. Entre los agentes quimioterapéuticos más utilizados para el tratamiento de diferentes tipos de cáncer como puede ser el de mama, próstata, estómago, está la doxorrubicina (DOX). Se ha observado que este medicamento es funcional, sin embargo, su capacidad de liberarse o actuar en las zonas tumorales es insuficiente, lo que provoca que el tratamiento no sea eficaz, debido a la dosis limitada del fármaco [2].

Debido a lo anteriormente expuesto sobre el uso de materiales para la liberación controlada de fármacos y sus consecuencias en la salud de pacientes, en años recientes, nuestro grupo de investigación en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) ha realizado esfuerzos para el desarrollo de nuevos materiales poliméricos que liberen medicamentos de manera controlada en respuesta a la temperatura y pH de la zona a tratar [2, 3].

Al día de hoy, hemos desarrollado materiales híbridos poliméricos a base de polímeros inteligentes que responden a la temperatura y pH, que constituyen una buena opción para el diseño de nuevos materiales biocompatibles y no citotóxicos para la liberación controlada de fármacos. Estos materiales están conformados por nanopartículas magnéticas de óxido de fierro, llamado comúnmente magnetita, con un tamaño promedio de 15 nm, sintetizadas en nuestro laboratorio vía coprecipitación química (proceso en que alguna especie química que esta soluble en un medio acuoso, se separa de la disolución y forma un precipitado), óxido de silicio y diferentes copolímeros termo o pH sensibles.

Los estudios de carga y liberación de DOX se llevaron a cabo a temperaturas de 25 °C y 37 °C y valores de pH de 5, 5.8 y 7.4. Los resultados demostraron que estos materiales pueden liberar la DOX de una manera controlada bajo las condiciones ya descritas. Se ha logrado liberar este fármaco en un rango entre 73% y 98% a una temperatura de 37 °C y a un pH entre 5 y 5.8 [2, 3].

Estos materiales son una excelente alternativa para su aplicación en sistemas de liberación controlada de fármacos. Actualmente se llevan a cabo estudios de citotoxicidad en diferentes tipos de células para investigar la biocompatibilidad de estos materiales.

La colaboración interdisciplinaria con otros investigadores e instituciones está abierta en nuestro grupo de investigación para explorar nuevos materiales y sus aplicaciones potenciales. Se puede solicitar más información mediante contacto directo a nuestros correos electrónicos.

Agradecimientos

Al Centro de Investigación en Química Aplicada por el apoyo de la infraestructura para el estudio de estos materiales. Al Consejo Nacional de Ciencias, Humanidades y Tecnologías (CONAHCYT) por la beca otorgada para los estudios de doctorado de la doctora Adriana Morfin Gutiérrez y del doctor Jorge Luis Sánchez Orozco, así como el Programa de Investigadores por México del cual forma parte el Doctor Héctor Iván Meléndez Ortiz.

Bibliografía

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[2] J.L. Sánchez Orozco. Síntesis de nanocompuestos cerámico-poliméricos sensibles a temperatura y pH para su uso como sistemas de liberación controlada de doxorrubicina. Tesis de doctorado, Centro de Investigación en Química Aplicada (2020).

[3] A. Morfín Gutiérrez. Síntesis y caracterización de nanomateriales híbridos para su uso como sistemas de carga y liberación de fármacos. Tesis de doctorado, Centro de Investigación en Química Aplicada (2020).

[4] B. Chang, X. Sha, J. Guo, Y. Jiao, C. Wang, W. Yang, W. Thermo and pH dual responsive, polymer shell coated, magnetic mesoporous silica nanoparticles for controlled drug release. Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 9239.

[5] W.F. Ma, K.Y. Wu, J. Tang, D. Li, C. Wei, J. Guo, S.L. Wang, C.C. Wang. Magnetic drug carrier with a smart pH-responsive polymer network shell for controlled delivery of doxorubicin. Journal of Materials Chemistry, 22 (2012) 15206.

[6] W. Pon-On, T. Tithito, W. Maneeprakorn, T. Phenrat, I.M. Tang. Investigation of magnetic silica with thermoresponsive chitosan coating for drug controlled release and magnetic hyperthermia application. Materials Science and Engineering C, 97 (2019) 23.

[7] A.M. Beagan, A.A. Alghamdi, S.S. Lahmadi, M.A. Halwani, M.S. Almeataq, A.N. Alhazaa, K.M. Alotaibi, A.M. Alswieleh. Folic Acid-Terminated Poly(2-Diethyl Amino Ethyl Methacrylate) Brush-Gated Magnetic Mesoporous Nanoparticles as a Smart Drug Delivery System. Polymers, 13, (2020) 59.

[8] A. Ghamkhari, M. Ghorbani, S. Aghbolaghi. A perfect stimuli-responsive magnetic nanocomposite for intracellular delivery of doxorubicin. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 46 (2018) S911.

Fuente: elsoldemexico.com.mx