Nuevas vías para la activación controlada de fármacos

Un enfoque completamente nuevo: los ultrasonidos para la activación de fármacos

02.02.2021 - Alemania

Los investigadores del DWI - Instituto Leibniz de Materiales Interactivos han logrado desarrollar un sistema completamente nuevo para activar agentes farmacéuticos. La característica única: Su método se basa en el uso de ondas ultrasónicas. Los fármacos están encerrados en moléculas portadoras. Las ondas ultrasónicas y las fuerzas mecánicas asociadas inducen la escisión de los enlaces químicos de las moléculas portadoras, de modo que los principios activos se liberan y se activan. "Entre otros, hemos probado nuestro método con antibióticos convencionales y un medicamento contra el cáncer. La liberación y posterior activación de los respectivos principios activos nos abren posibilidades completamente nuevas para controlar la acción de los fármacos", explica el Prof. Dr. Andreas Herrmann, vicedirector científico del instituto y catedrático de Materiales y Sistemas Macromoleculares (Universidad RWTH de Aquisgrán). Es uno de los principales científicos del proyecto. El equipo de investigación presenta tres enfoques novedosos que difieren en el tipo y la estructura de los elementos portadores, así como en su fuerza de unión y sus propiedades: Un enfoque químico, otro bioinorgánico y otro bioquímico. De este modo, los enlaces covalentes y no covalentes de las moléculas portadoras pueden romperse de forma específica y según las necesidades, de modo que la liberación de los principios activos puede controlarse y dosificarse en el tiempo.

DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien, grafische Erarbeitung: walbert visuelle Kommunikation

DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien, Silke Rieder

Dosis demasiado altas y no en el lugar adecuado: puntos débiles de las actuales terapias farmacológicas

El tratamiento de los pacientes con fármacos es una de las terapias médicas más importantes y utilizadas actualmente. Sin embargo, el uso sistémico de fármacos supone un compromiso entre el tratamiento deseable y los efectos secundarios. Hay que aceptar las desventajas asociadas debido a la falta de selectividad de los fármacos, es decir, la capacidad de los principios activos de lograr sólo el efecto deseado en un lugar específico del cuerpo. Aparte de los antibióticos, esto afecta sobre todo a los medicamentos contra el cáncer. Aunque su efecto, en gran medida agresivo, está destinado al tejido tumoral, los principios activos también pueden dañar las células y los tejidos sanos debido a la falta de control en la selectividad y la dosificación local. La magnitud del daño puede acabar provocando la muerte de las células y los tejidos.

Además de los graves efectos secundarios, el uso sistémico o excesivo de antibióticos conduce inevitablemente a la aparición de resistencias antimicrobianas. Los científicos advierten que los patógenos multirresistentes podrían poner en peligro la vida de millones de personas ya en 2050. Por ello, es esencial que este tipo de tratamiento se diseñe de la forma más precisa y controlable posible para conseguir una administración selectiva de los principios activos "en el punto de acción" dentro del organismo.

Sonofarmacología: un principio modular para diferentes retos

Con el planteamiento sin precedentes que aquí se presenta, el equipo ha diseñado un proyecto de farmacoterapia: se pueden evitar los efectos secundarios sistémicos. Además, las terapias pueden adaptarse a los requisitos médicos y a las técnicas de liberación de fármacos establecidas clínicamente con resolución espacio-temporal. Por tanto, estos enfoques podrían ser el punto de partida de un nuevo campo denominado "sonofarmacología". Esto sería análogo al campo de la fotofarmacología, que se ha establecido recientemente: un enfoque emergente en medicina para la activación de fármacos inducida por la luz. Además de los procesos de optimización y ajuste de los sistemas, los científicos ya han comenzado a dar un paso más: "Basándonos en nuestros trabajos anteriores, estamos desarrollando un principio modular. Nuestro objetivo es que cualquiera pueda diseñar sus propias moléculas portadoras de otros fármacos, como los de la coagulación de la sangre", afirma el Dr. Robert Göstl, que ha desempeñado un papel clave en el trabajo científico. Es jefe de un grupo de investigación independiente en el DWI y habilitante en la Universidad RWTH de Aquisgrán. El proyecto se llevó a cabo combinando los conocimientos respectivos de Andreas Herrmann y Robert Göstl: Entre otras cosas, Andreas Herrmann investiga sistemas alternativos de liberación de principios activos, mientras que Robert Göstl realiza investigaciones en el campo de la mecanoquímica. Su trabajo está financiado por la subvención avanzada SUPRABIOTICS del Consejo Europeo, nº 694610, y por la Fundación Volkswagen (beca Freigeist, nº 92888).

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