Los Acuasomas Constituyen un Sistema para Mejorar la Biodisponibilidad de Moléculas Bioactivas

• AUTOR : Narang N
• TITULO ORIGINAL : Aquasomes: Self-Assembled Systems for the Delivery of Bioactive Molecules
• CITA : Asian Journal of Pharmaceutics 6(2):95-100, Abr 2012
• MICRO : Los acuasomas representan una nueva alternativa para mejorar la disponibilidad de fármacos y otros productos con actividad biológica. Sin embargo, es necesario realizar una considerable evaluación adicional con respecto a su farmacocinética, toxicología.

Introducción

Orientar un fármaco hacia su sitio específico de acción es siempre una tarea difícil. Por ello, los científicos encontraron algunos sistemas novedosos de administración de sustancias que incluyen vesículas, coloides, niosomas, micropartículas y submicrones a base de lípidos. En este sentido, las nanopartículas constituyen vehículos versátiles que pueden ser fabricados a partir de un soporte polimérico o cerámico. Además, las nanopartículas poliméricas se pueden constituir a partir de productos biológicos, tales como la albúmina o la gelatina, o de compuestos orgánicos, tales como los acrilatos. Las nanopartículas son esferas de cerámica, que constan de un núcleo de hidroxiapatita cuya superficie es modificada en forma no covalente por un oligosacárido en el que se adsorbe buena cantidad de material bioactivo, como los fármacos. Estos hidratos de carbono estabilizados con nanopartículas de cerámica también se conocen como acuasomas. El tamaño de la partícula de un acuasoma es menor de 1 000 nm.
Básicamente, los acuasomas tienen una estructura de tres capas y el autoensamblado consiste en un núcleo cristalino de dimensión nanométrica, una capa de hidratos de carbono y un recubrimiento del fármaco activo. Se utilizan, principalmente, tres tipos de materiales, que incluyen cerámica de carbono nanocristalina de brushita y óxido de estaño. El núcleo sólido proporciona la estabilidad estructural al acuasoma. Debido a su biodegradación, costo, estabilidad y seguridad, la hidroxiapatita (HA) fue seleccionada como núcleo para la preparación de los acuasomas.
El revestimiento de hidratos de carbono tiene la propiedad de mantener la integridad conformadora de las moléculas bioactivas que parece sugerir que las acuasomas poseen un potencial como sistemas de soporte para el transporte de péptidos, proteínas, hormonas, antígenos, genes y fármacos hidrófobos a sitios específicos. Los antígenos están unidos de manera no covalente a la superficie exterior de acuasomas, la que consiste en oligómeros de polihidroxilo o moléculas de azúcar.
Los acuasomas se diferencian de otros sistemas de nanopartículas por su conformación y la naturaleza absorbente de agua, que no sólo hace que su transporte acuoso sea posible, sino que también le confiere la posibilidad de establecer enlaces covalentes con moléculas distintas y macromoléculas que promueven una mayor estabilidad frente a los liposomas.

Ventajas

Estos sistemas actúan como depósitos transitorios para liberar las moléculas, ya sea en un modo continuo o pulsátil, evitando así las inyecciones múltiples. Además, estas nanopartículas ofrecen un entorno favorable para las proteínas e impiden de este modo su desnaturalización. Esta propiedad se debe a la presencia de núcleos inorgánicos que están recubiertos con compuestos polihidroxílicos y son responsables del comportamiento hidrofílico. Los acuasomas aumentan la eficacia terapéutica de los agentes farmacológicamente activos, así como protegen al medicamento de la fagocitosis o degradación.
La actividad enzimática y la sensibilidad para la conformación molecular hacen de los acuasomas un nuevo portador para enzimas, tales como las ADNasas y los pigmentos (colorantes). Del mismo modo, los acuasomas ofrecen muchas ventajas como sistema de suministro de vacunas, ya que las respuestas inmunes celulares y humorales pueden ser provocadas por los antígenos adsorbidos sobre la superficie de estas partículas.

Propiedades y preparación de acuasomas

Los acuasomas, por sus propiedades de afinidad con el agua, proporcionan una plataforma para la preservación de la integridad conformadora de sustancias bioactivas. Estos sistemas ofrecen su contenido a través de una combinación entre su orientación específica, por un lado, y su blindaje molecular y de liberación sostenida de los principios activos que traslada, por el otro. La estabilidad de la estructura de los acuasomas y su tamaño evita su eliminación por el sistema reticuloendotelial o la degradación por otros agentes ambientales.
Se considera a los acuasomas como un mecanismo relativamente simple y sencillo para suministrar medicamentos, con el requerimiento de una cantidad mínima de disolvente y sin pasos de homogeneización. El procedimiento general consiste en la formación de un núcleo inorgánico, que se recubre, con lo que forma el núcleo polihidroxilado, que finalmente será cargado por la proteína, antígeno, fármacos o hidratos de carbono. Al utilizar el principio de autoensamblaje, los acuasomas se elaboran en tres pasos, es decir, la preparación de núcleo (usando coprecipitación o sonicación), el revestimiento de núcleo y la inmovilización de la molécula del fármaco.
La superficie modificada de los núcleos nanocristalinos suministra la fase sólida para el consiguiente autoensamblaje para una amplia variedad de moléculas bioquímicas activas. La sustancia elegida puede ser incorporada mediante adsorción parcial.

Destino del acuasoma

Como vehículo coloidal de fármacos de nanopartículas biodegradables en un área de distribución dada, lo que vierte el acuasoma se concentrará en el hígado y los músculos. La actividad farmacológica o biológica del fármaco se puede lograr inmediatamente, ya que se adsorbe sobre la superficie del sistema sin modificación de la superficie y no encontrará ninguna dificultad en el reconocimiento del receptor en el sitio activo. La biodegradación in vivo de osteoclastos multicelulares, ya que intervienen primero en el sitio de implantación del biomaterial durante el componente cerámico (fosfato de calcio), se debe principalmente a los monocitos y a las células de reacción inflamatoria.

Tamaño y forma

El examen morfológico de los sistemas preparados se lleva a cabo usando un microscopio electrónico de transmisión luego de una tinción negativa con una solución de ácido fosfotúngstico. El análisis estructural de los acuasomas se caracteriza, sobre todo, por el tamaño de las partículas y su morfología. La composición química y la estructura cristalina de todas las muestras se obtienen por medio de difractometría de rayos X de material en polvo.

Estudios de liberación del fármaco in vitro

La cinética de liberación in vitro del fármaco cargado en el acuasoma se orienta a estudiar el patrón de liberación del principio activo, mediante la incubación de una cantidad conocida de acuasomas cargados con las sustancias activas en un amortiguador de pH adecuado a 37 °C, con agitación continua. Las muestras se retiran periódicamente y se centrifugan a alta velocidad durante determinados períodos. También, se realizan pruebas de la eficacia de la carga de sustancias para asegurar la cantidad de fármaco que está unido a la superficie del acuasoma.

Aplicaciones

Los investigadores han intentado, también, transportar y ceder hemoglobina como lo haría un glóbulo rojo, usando acuasomas conformados por coloides compuestos de hidratos de carbono y de cerámicos. Estos estudios muestran que los acuasomas con hemoglobina adsorbida pueden llevar el oxígeno satisfactoriamente; se ha establecido la superioridad del sistema acuasoma-hemoglobina sobre los otros métodos que se utilizan, como recurrir a sangre artificial. La superficie modificada de un núcleo de cerámica nanocristalina capaz de autoensamblar sin desnaturalizar una droga bioactiva se puede utilizar para diversas aplicaciones, como la entrega de moléculas bioactivas, así como virus.
En otro estudio se prepararon acuasomas para el transporte de un alergeno sin alterar sus propiedades antigénicas o inmunogénicas. Los acuasomas adsorbidos con ovoalbúmina fueron capaces de inducir una fuerte respuesta proliferativa de linfocitos T específicos con un perfil de citoquinas sugerente de una respuesta Th1 (células colaboradoras), así como la prevención de reacciones anafilácticas y de mantenimiento de bajos títulos de inmunoglobulina E, sin anular las respuestas de tipo Th2. Esto sugiere que los acuasomas podrían tener posibles implicaciones en el futuro de las vacunas basadas en péptidos contra enfermedades alérgicas.
Asimismo, se llevó a cabo una innovación tecnológica con acuasomas por vía oral. Los acuasomas con dimensiones nanométricas cargados con piroxicam y dosis bajas de fármacos con propiedades hidrofílicas, se prepararon mediante el uso de técnicas de precipitación conjunta con reflujo o por medio de sonicación.
Otro grupo de investigadores elaboró acuasomas que desencadenan una respuesta inmune a los epítopes recombinantes o sintéticos, lo que es de considerable importancia en la investigación de vacunas para inmunopotenciación. Los acuasomas con albúmina de suero bovino inmovilizada, con alrededor de 200 nm de diámetro y de forma esférica, presentaron aproximadamente de un 20% a 30% de eficacia de carga de albúmina bovina. Los acuasomas así constituidos se compararon con albúmina pura de suero bovino y se encontró que el transporte de inmunógenos a las células APC era un objetivo prometedor para la terapia génica. Así, el mayor transporte de antígeno en conformación estable conduce a una mejor función de las células presentadoras de antígenos. Estas células contienen moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) tipo II, que conducen al procesamiento y presentación del antígeno a través de las vías endocítica y citosólica, que permiten obtener las respuestas humorales y celulares de MHC-I. Las formulaciones con acuasomas podrían provocar una combinación de efectos Th1 y de respuesta inmunitaria Th2, que ha demostrado ser un mejor sistema de soporte, en comparación con otros antígenos nanoportadores a base de cerámica.
Además, se han formulado nanopartículas sobre la base de copolímeros de heparina y policianoacrilato de isobutilo para transportar hemoglobina. Su acción consiste en la exposición de la hemoglobina cargada en la superficie de las nanopartículas, en lugar de estar encapsulada. Los resultados han demostrado que la heparina sobre la superficie de las nanopartículas conserva la mayor parte de su actividad antitrombótica y su capacidad para reconocer el factor de von Willebrand. La hemoglobina unida también mantuvo su capacidad de unirse a ligandos.
La inmunidad puede ser aumentada por adyuvantes que tienen una tendencia, ya sea para proteger a los grupos funcionales o para alterar la conformación del antígeno a través de la superficie de adsorción. Se ha demostrado la eficacia de la nueva vehiculización para el suministro de antígeno con cerámica modificada orgánicamente. Estos acuasomas (5 a 300 nm) proporcionan estabilización conformadora, así como un alto grado de exposición de la superficie al antígeno de la proteína.

Conclsiones

Los acuasomas han dado una nueva esperanza a los científicos farmacéuticos para la disponibilidad de moléculas bioactivas. Dentro de la gran cantidad de fármacos peptídicos, hay un número considerable de candidatos con potencial para su suministro a través de esta herramienta. Sin embargo, es necesario realizar una considerable evaluación adicional con respecto a su farmacocinética, toxicología y estudios en animales para confirmar su eficacia y seguridad, a fin de establecer su utilidad clínica y para lanzarlos comercialmente. Se requieren pruebas de eficacia de carga para asegurar la cantidad de fármaco que está unido a la superficie del acuasoma.

Ref : FARMA.

Especialidad: Bibliografía - Farmacología