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La administración de medicamentos dirigida , a veces denominada administración inteligente de medicamentos , [1] es un método para administrar medicamentos a un paciente de una manera que aumenta la concentración del medicamento en algunas partes del cuerpo en relación con otras. Este medio de administración se basa en gran medida en la nanomedicina, que planea emplear la administración de medicamentos mediada por nanopartículas para combatir las caídas de la administración de medicamentos convencionales. Estas nanopartículas se cargarían con medicamentos y se dirigirían a partes específicas del cuerpo donde solo hay tejido enfermo, evitando así la interacción con el tejido sano. El objetivo de una administración de medicamentos dirigidaEl sistema consiste en prolongar, localizar, apuntar y tener una interacción farmacológica protegida con el tejido enfermo. El sistema de administración de fármacos convencional es la absorción del fármaco a través de una membrana biológica , mientras que el sistema de liberación dirigida libera el fármaco en forma de dosificación. Las ventajas del sistema de liberación dirigida es la reducción en la frecuencia de las dosis tomadas por el paciente, lo que tiene un efecto más uniforme del fármaco, reduce los efectos secundarios del fármaco y reduce la fluctuación en los niveles circulantes del fármaco. La desventaja del sistema es el alto costo, lo que dificulta la productividad y reduce la capacidad de ajustar las dosis.

Se han desarrollado sistemas de administración de fármacos dirigidos para optimizar las técnicas regenerativas. El sistema se basa en un método que administra una cierta cantidad de un agente terapéutico durante un período prolongado de tiempo a un área específica del cuerpo enferma. Esto ayuda a mantener los niveles de fármaco en plasma y tejidos necesarios en el cuerpo, evitando así cualquier daño al tejido sano a través del fármaco. El sistema de administración de fármacos está altamente integrado y requiere que varias disciplinas, como químicos, biólogos e ingenieros, unan fuerzas para optimizar este sistema. [2]

Antecedentes [ editar ]

En los sistemas tradicionales de administración de fármacos , como la ingestión oral o la inyección intravascular, el medicamento se distribuye por todo el cuerpo a través de la circulación sanguínea sistémica . Para la mayoría de los agentes terapéuticos, solo una pequeña porción del medicamento llega al órgano afectado, como en la quimioterapia, donde aproximadamente el 99% de los medicamentos administrados no llegan al sitio del tumor. [3] La administración de fármacos dirigida busca concentrar la medicación en los tejidos de interés al tiempo que reduce la concentración relativa de la medicación en los tejidos restantes. Por ejemplo, evitando los mecanismos de defensa del huésped e inhibiendo la distribución inespecífica en el hígado y el bazo, [4]un sistema puede alcanzar el sitio de acción previsto en concentraciones más altas. Se cree que la administración dirigida mejora la eficacia al tiempo que reduce los efectos secundarios .

Al implementar un sistema de liberación dirigida, se deben tener en cuenta los siguientes criterios de diseño para el sistema: las propiedades del fármaco, los efectos secundarios de los fármacos, la ruta tomada para la administración del fármaco, el sitio objetivo y la enfermedad.

El desarrollo cada vez mayor de tratamientos novedosos requiere un microambiente controlado que se logra solo mediante la implementación de agentes terapéuticos cuyos efectos secundarios se pueden evitar con la administración de fármacos dirigida. Los avances en el campo de la administración de fármacos dirigidos al tejido cardíaco serán un componente integral para regenerar el tejido cardíaco. [5]

Hay dos tipos de administración de fármacos dirigida: administración de fármacos dirigida activa, como algunos medicamentos de anticuerpos , y administración de fármacos dirigida pasiva, como el efecto de retención y permeabilidad mejorada ( efecto EPR).

Métodos de orientación [ editar ]

Esta capacidad de las nanopartículas para concentrarse en áreas de tejido únicamente enfermo se logra a través de uno o ambos medios de orientación: pasivo o activo.

Orientación pasiva [ editar ]

En la focalización pasiva, el éxito del fármaco está directamente relacionado con el tiempo de circulación. [6] Esto se logra cubriendo la nanopartícula con algún tipo de recubrimiento. Varias sustancias pueden lograr esto, siendo una de ellas el polietilenglicol (PEG). Al agregar PEG a la superficie de la nanopartícula, se vuelve hidrófilo, lo que permite que las moléculas de agua se unan a las moléculas de oxígeno en el PEG a través de enlaces de hidrógeno. El resultado de este enlace es una película de hidratación alrededor de la nanopartícula que hace que la sustancia sea antifagocítica. Las partículas obtienen esta propiedad debido a las interacciones hidrofóbicas que son naturales del sistema reticuloendotelial (RES) , por lo que la nanopartícula cargada con el fármaco puede permanecer en circulación durante un período de tiempo más largo. [7]Para trabajar en conjunto con este mecanismo de focalización pasiva, se ha descubierto que las nanopartículas que tienen un tamaño de entre 10 y 100 nanómetros circulan sistémicamente durante períodos de tiempo más largos. [8]

Orientación activa [ editar ]

La focalización activa de nanopartículas cargadas con fármaco mejora los efectos de la focalización pasiva para hacer que la nanopartícula sea más específica para un sitio objetivo. Hay varias formas de lograr la focalización activa. Una forma de apuntar activamente únicamente al tejido enfermo en el cuerpo es conocer la naturaleza de un receptor en la célula a la que se dirigirá el fármaco. [9] Los investigadores pueden utilizar ligandos específicos de células que permitirán que la nanopartícula se una específicamente a la célula que tiene el receptor complementario. Se encontró que esta forma de direccionamiento activo tiene éxito cuando se utiliza transferrina como ligando específico de la célula. [9]La transferrina se conjugó con la nanopartícula para apuntar a las células tumorales que poseen mecanismos de endocitosis mediados por el receptor de transferrina en su membrana. Se encontró que este medio de focalización aumenta la absorción, a diferencia de las nanopartículas no conjugadas.

La focalización activa también se puede lograr utilizando magnetoliposomas, que normalmente sirve como agente de contraste en la formación de imágenes por resonancia magnética. [9] Por lo tanto, al injertar estos liposomas con un fármaco deseado para administrarlo a una región del cuerpo, el posicionamiento magnético podría ayudar con este proceso.

Además, una nanopartícula podría tener la capacidad de ser activada por un disparador que sea específico del sitio objetivo, como la utilización de materiales que respondan al pH. [9] La mayor parte del cuerpo tiene un pH neutro constante. Sin embargo, algunas áreas del cuerpo son naturalmente más ácidas que otras y, por lo tanto, las nanopartículas pueden aprovechar esta capacidad al liberar el fármaco cuando encuentra un pH específico. [9] Otro mecanismo de activación específico se basa en el potencial redox. Uno de los efectos secundarios de los tumores es la hipoxia , que altera el potencial redox en la vecindad del tumor. Al modificar el potencial redox que desencadena la liberación de la carga útil, las vesículas pueden ser selectivas para diferentes tipos de tumores. [10]

Al utilizar tanto el direccionamiento pasivo como activo, una nanopartícula cargada de fármaco tiene una mayor ventaja sobre un fármaco convencional. Puede circular por todo el cuerpo durante un período prolongado de tiempo hasta que se atrae con éxito a su objetivo mediante el uso de ligandos específicos de células, posicionamiento magnético o materiales sensibles al pH. Debido a estas ventajas, los efectos secundarios de los medicamentos convencionales se reducirán en gran medida como resultado de que las nanopartículas cargadas con el medicamento solo afecten al tejido enfermo. [11] Sin embargo, a un campo emergente conocido como nanotoxicología le preocupa que las nanopartículas en sí mismas puedan representar una amenaza tanto para el medio ambiente como para la salud humana con sus propios efectos secundarios. [12] La focalización activa también se puede lograr mediante un sistema de focalización de fármacos basado en péptidos.[13]

Vehículos de reparto [ editar ]

Existen diferentes tipos de vehículos de administración de fármacos, como micelas poliméricas, liposomas, portadores de fármacos a base de lipoproteínas, portadores de fármacos de nanopartículas, dendrímeros, etc. Un vehículo de administración de fármacos ideal debe ser no tóxico, biocompatible, no inmunogénico, biodegradable. , [5] y debe evitar el reconocimiento por parte de los mecanismos de defensa del anfitrión [3] .

Liposomas [ editar ]

Los liposomas son estructuras compuestas hechas de fosfolípidos y pueden contener pequeñas cantidades de otras moléculas. Aunque los liposomas pueden variar en tamaño desde un rango de micrómetros bajo hasta decenas de micrómetros, los liposomas unilaminares, como se muestra aquí, generalmente se encuentran en el rango de tamaño más bajo, con varios ligandos de orientación adheridos a su superficie, lo que permite su unión y acumulación de superficie en áreas patológicas para el tratamiento de enfermedades. [14]

El vehículo más común utilizado actualmente para la administración de fármacos dirigida es el liposoma . [15] Los liposomas no son tóxicos, no hemolíticos y no inmunogénicos incluso con inyecciones repetidas; son biocompatibles y biodegradables y pueden diseñarse para evitar mecanismos de depuración (sistema reticuloendotelial (RES), depuración renal, inactivación química o enzimática, etc.) [16] [17] Los nanoportadores recubiertos de ligandos y basados ​​en lípidos pueden almacenar su carga útil en la cubierta hidrófoba o el interior hidrófilo dependiendo de la naturaleza del fármaco / agente de contraste que se lleve. [5]

El único problema del uso de liposomas in vivo es su absorción y eliminación inmediatas por el sistema RES y su estabilidad relativamente baja in vitro. Para combatir esto, se puede agregar polietilenglicol (PEG) a la superficie de los liposomas. El aumento del porcentaje molar de PEG en la superficie de los liposomas en un 4-10% aumentó significativamente el tiempo de circulación in vivo de 200 a 1000 minutos. [5]

La pegilación del nanoportador liposomal alarga la vida media de la construcción mientras se mantiene el mecanismo de direccionamiento pasivo que se confiere comúnmente a los nanoportadores basados ​​en lípidos. [18] Cuando se usa como un sistema de administración, la capacidad de inducir inestabilidad en la construcción comúnmente se explota permitiendo la liberación selectiva del agente terapéutico encapsulado muy cerca del tejido / célula diana in vivo . Este sistema de nanoportadores se usa comúnmente en tratamientos contra el cáncer, ya que la acidez de la masa tumoral causada por una dependencia excesiva de la glucólisis desencadena la liberación del fármaco. [18] [19]

Micelas y dendrímeros [ editar ]

Otro tipo de vehículo de administración de fármacos utilizado son las micelas poliméricas . Se preparan a partir ciertos anfífilos co-polímeros que constan de dos unidades de monómeros hidrófilos e hidrófobos. [2] Pueden usarse para transportar medicamentos que tienen poca solubilidad. Este método ofrece poco en términos de control de tamaño o maleabilidad funcional. Se han desarrollado técnicas que utilizan polímeros reactivos junto con un aditivo hidrofóbico para producir una micela más grande que crea una gama de tamaños. [20]

Los dendrímeros también son vehículos de distribución basados ​​en polímeros. Tienen un núcleo que se ramifica a intervalos regulares para formar un nanoportador pequeño, esférico y muy denso. [21]

Partículas biodegradables [ editar ]

Las partículas biodegradables tienen la capacidad de atacar el tejido enfermo y de entregar su carga útil como una terapia de liberación controlada . [22] Se ha descubierto que las partículas biodegradables que llevan ligandos a la P-selectina , la selectina endotelial ( E-selectina ) y la ICAM-1 se adhieren al endotelio inflamado . [23] Por lo tanto, el uso de partículas biodegradables también se puede utilizar para tejido cardíaco.

Nanoestructuras de ADN artificial [ editar ]

El éxito de la nanotecnología del ADN en la construcción de nanoestructuras diseñadas artificialmente a partir de ácidos nucleicos como el ADN , combinado con la demostración de sistemas para la computación del ADN , ha llevado a la especulación de que los nanodispositivos artificiales de ácido nucleico se pueden utilizar para dirigir la administración de fármacos basándose en la detección directa de su entorno. . Estos métodos utilizan el ADN únicamente como material estructural y químico, y no hacen uso de su función biológica como portador de información genética. Se han demostrado circuitos lógicos de ácido nucleico que podrían usarse potencialmente como el núcleo de un sistema que libera un fármaco solo en respuesta a un estímulo como un ARNm específico . [24]Además, se ha sintetizado una "caja" de ADN con una tapa controlable utilizando el método de origami de ADN . Esta estructura podría encapsular un fármaco en su estado cerrado y abrirse para liberarlo solo en respuesta a un estímulo deseado. [25]

Aplicaciones [ editar ]

La administración de fármacos dirigida se puede utilizar para tratar muchas enfermedades, como las enfermedades cardiovasculares y la diabetes . Sin embargo, la aplicación más importante de la administración de fármacos dirigida es el tratamiento de tumores cancerosos . Al hacerlo, el método pasivo de atacar tumores aprovecha el efecto de permeabilidad y retención mejoradas (EPR).. Esta es una situación específica de los tumores que resulta de la formación rápida de vasos sanguíneos y de un drenaje linfático deficiente. Cuando los vasos sanguíneos se forman tan rápidamente, se obtienen grandes fenestras que tienen un tamaño de 100 a 600 nanómetros, lo que permite una mejor entrada de nanopartículas. Además, el drenaje linfático deficiente significa que la gran afluencia de nanopartículas rara vez se está yendo, por lo que el tumor retiene más nanopartículas para que se lleve a cabo un tratamiento exitoso. [8]

La American Heart Association clasifica las enfermedades cardiovasculares como la principal causa de muerte en los Estados Unidos. Cada año, se producen 1,5 millones de infartos de miocardio (IM), también conocidos como ataques cardíacos, en los Estados Unidos, y 500.000 provocan la muerte. Los costos relacionados con los ataques cardíacos superan los $ 60 mil millones por año. Por lo tanto, es necesario idear un sistema de recuperación óptimo. La clave para resolver este problema radica en el uso eficaz de fármacos que puedan dirigirse directamente al tejido enfermo. Esta técnica puede ayudar a desarrollar muchas más técnicas regenerativas para curar diversas enfermedades. El desarrollo de una serie de estrategias regenerativas en los últimos años para curar la enfermedad cardíaca representa un cambio de paradigma que se aleja de los enfoques convencionales que tienen como objetivocontrolar la enfermedad cardíaca. [5]

La terapia con células madre se puede utilizar para ayudar a regenerar el tejido del miocardio y devolver la función contráctil del corazón al crear / apoyar un microambiente antes del infarto de miocardio. Los avances en la administración de fármacos dirigidos a los tumores han proporcionado la base para el floreciente campo de la administración de fármacos dirigidos al tejido cardíaco. [5] Desarrollos recientes han demostrado que existen diferentes superficies endoteliales en los tumores, lo que ha llevado al concepto de administración de fármacos dirigidos a los tumores mediada por moléculas de adhesión de células endoteliales .

Los liposomas se pueden usar como administración de fármacos para el tratamiento de la tuberculosis . El tratamiento tradicional para la tuberculosis es la quimioterapia de piel a piel, que no es demasiado eficaz, lo que puede deberse a que la quimioterapia no logra alcanzar una concentración lo suficientemente alta en el sitio de la infección. El sistema de administración de liposomas permite una mejor penetración de los micrófagos y genera una mejor concentración en el sitio de la infección. [26] La administración de los medicamentos funciona por vía intravenosa y por inhalación. No se recomienda la ingesta oral porque los liposomas se descomponen en el sistema gastrointestinal.

Los médicos también utilizan la impresión 3D para investigar cómo atacar los tumores cancerosos de una manera más eficiente. Al imprimir una forma plástica en 3D del tumor y llenarlo con los fármacos utilizados en el tratamiento, se puede observar el flujo del líquido permitiendo la modificación de las dosis y la ubicación de destino de los fármacos. [27]

Ver también [ editar ]

  • Terapia dirigida
  • Nanomedicina
  • Conjugado anticuerpo-fármaco
  • Diseño de fármacos retrometabólicos
  • Entrega magnética de fármacos

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Entrega de medicamentos justo en el objetivo