Hidrogel activado por ultrasonido podría revolucionar la administración de fármacos para aplicaciones médicas

Los investigadores han creado un hidrogel compuesto que permite la liberación sostenida y constante de fármacos, activada por ultrasonidos. Este avance podría transformar la administración de fármacos para numerosas aplicaciones médicas en las que mantener niveles constantes de fármacos es esencial para obtener resultados terapéuticos óptimos.

Desarrollado por investigadores de Michigan Medicine (Ann Arbor, MI, EUA), el compuesto se conoce como un andamio con respuesta acústica (ARS, por sus siglas en inglés) y utiliza una matriz de hidrogel de fibrina. Al exponerse a ultrasonidos, una emulsión incrustada en el hidrogel se vaporiza en burbujas, liberando el fármaco encapsulado. Si bien los sistemas actuales de administración de fármacos, como las bombas osmóticas, pueden proporcionar una liberación de orden cero (administrando una dosis constante del fármaco a lo largo del tiempo), a menudo tienen limitaciones que este hidrogel de fibrina puede solucionar. La capacidad de controlar la liberación del fármaco a través de ultrasonidos permite una liberación sostenida de orden cero, proporcionando un nivel constante del fármaco durante un período prolongado. Este enfoque podría mejorar la eficacia del tratamiento y reducir los efectos secundarios asociados con las concentraciones fluctuantes del fármaco. Una ventaja clave es el uso de fibrina, un material biocompatible que se degrada naturalmente en el cuerpo, eliminando la necesidad de extracción quirúrgica después del tratamiento, que a veces se requiere con otros sistemas implantables.

En el estudio publicado en la edición de octubre de 2024 del Journal of Controlled Release, los investigadores desarrollaron ecuaciones escalonadas para describir el comportamiento de liberación multifásica de los ARS. Este proceso incluye una liberación rápida inicial activada por ultrasonido, seguida de una fase de liberación constante de orden cero. Estas ecuaciones ofrecen un nuevo marco para diseñar y optimizar los sistemas de administración de fármacos activados por ultrasonidos. El equipo de investigación había utilizado anteriormente estos andamios para promover el crecimiento de los vasos sanguíneos. Ampliar esta tecnología a la administración de fármacos conlleva varios beneficios, como la liberación bajo demanda, planes de tratamiento personalizados y ajustes de dosis no invasivos. El equipo está trabajando ahora en andamios acústicamente sensibles que puedan liberar de manera secuencial múltiples factores de crecimiento, lo que podría abrir el camino a aplicaciones más avanzadas en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa.

“Disponer de un modelo matemático que describa con precisión el proceso de liberación del ARS es crucial para personalizar en última instancia el tratamiento”, afirmó Mario L. Fabiilli, Ph.D., investigador principal del Laboratorio de Ultrasonido y autor principal del artículo. “En el futuro, estas ecuaciones nos permitirán ajustar con precisión la dosis del fármaco de forma no invasiva para satisfacer las necesidades individuales de cada paciente”.

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Michigan Medicine