Los fármacos encuentran en los nuevos materiales el aliado que necesitan para llegar más lejos que nunca

Patricia Horcajada y Tania Hidalgo, investigadoras de IMDEA Energía, explican a Innovaspain los avances en tres proyectos donde los Polímeros de Coordinación Porosos (MOFs) pueden cambiar el paradigma en el tratamiento de enfermedades pulmonares, neurológicas o cutáneas
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Las investigadoras de IMDEA Energía Patricia Horcajada (izquierda) y Tania Hidalgo.
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IMDEA Energía, centro de investigación de excelencia de la Comunidad de Madrid, lidera varios proyectos con distintos grados de madurez que estudian el uso de partículas capacitadas para transportar fármacos de manera específica al órgano o parte del cuerpo humano que lo necesite. La vía de administración podría ser la inhalación, la inoculación o mediante parche cutáneo.

La investigadora senior de IMDEA Energía Patricia Horcajada dirige la Unidad de Materiales Porosos Avanzados. En el centro son expertos en lograr la síntesis y caracterización de una nueva clase de materiales híbridos conocidos como Polímeros de Coordinación Porosos o MOFs (Metal-Organic Frameworks). Por su posible aplicación en campos como la energía, la salud o el medioambiente, los MOFs ocupan un lugar destacado en varias líneas de investigación.

Parches inteligentes y más seguros

El ácido azelaico (AzA, agente antimicrobiano y antiinflamatorio) y la nicotinamida (Nic-antiacné) se han postulado recientemente como tratamientos prometedores para los trastornos cutáneos comunes. Sin embargo, ambos presentan distintas limitaciones. En el caso del AzA, son precisas dosis repetidas y/o muy elevadas para lograr el efecto deseado y la Nic sufre de una escasa retención y permeación cutánea.

IMDEA Energía ha desarrollado una formulación tópica en forma de parches biocompatibles basada en MOFs (carboxilatos de hierro porosos), cargados con los dos fármacos (AzA y Nic) y un biopolímero. “La novedad está en encapsular los dos fármacos en un mismo vector y en los porcentajes que nos interesan. También somos capaces de liberar uno u otro de forma progresiva”, explica Horcajada a Innovaspain.

Los investigadores introducen la combinación de fármacos en el parche que después es aplicado a la piel. “Hemos hecho pruebas en piel de cerdo -un modelo animal habitual en investigación cutánea- para testar cómo los fármacos atraviesan la piel, además de evaluar la encapsulación y el suministro controlado de los compuestos”. De manera muy reciente, la investigación ha contado en el propio equipo con varios voluntarios que han corroborado que el uso del parche no provoca toxicidad ni irritaciones o rojeces en su contacto con la piel humana.  

El parche no solo permite tratar una enfermedad localizada en la piel, sino dolencias sistémicas siempre y cuando el fármaco llegue a la sangre, un paso que el equipo de IMDEA Energía pretende dar más adelante.

El paper de la investigación –‘Combined Cutaneous Therapy Using Biocompatible Metal-Organic Frameworks’– fue publicado en ‘Nanomaterials’ en octubre de 2020.

En las profundidades del pulmón

En los últimos tiempos, la vía pulmonar ha ganado peso como terapia alternativa a los tratamientos farmacológicos orales e intravenosos. Lo ha hecho principalmente por reunir dos ventajas en la lucha contra enfermedades propias de las vías aéreas o sistémicas. Por un lado, los pulmones tienen un área de contacto muy extensa y vascularizada que mejora la absorción de fármacos. Además, es una vía segura al acarrear menos efectos secundarios que otro tipo de administraciones. 

En IMDEA Energía se han propuesto derribar la barrera principal de la vía pulmonar, relacionada con una penetración insuficiente del fármaco, mediante el uso de nanosistemas. En este trabajo han llevado a cabo la formulación de microesferas basadas en nanopartículas del MOF biocompatible MIL-100 y manitol. “Es la primera vez que este tipo de materiales son administrados por vía pulmonar”, señala Patricia Horcajada.

“Ya éramos capaces de hacer partículas a nanoescala, pero para la administración pulmonar necesitábamos agregarlas a microesferas, algo posible gracias al manitol”, añade la investigadora. De este modo, consiguen llegar al pulmón, a un nivel de profundidad óptimo, donde la microesfera se desintegra y libera el fármaco de forma homogénea en el lugar propicio.

Buenos resultados

Los investigadores han administrado la formulación en roedores con resultados muy prometedores. “Hemos verificado que las partículas cargadas de fármaco, en este caso vinculado a la tuberculosis, llega a áreas profundas del pulmón y son capaces de liberar allí su contenido. De igual manera, es un avance que resultaría útil ante enfermedades infecciosas. También para tratar el asma, dolencias autoinmunes o incluso el cáncer de pulmón, uno de los tumores de mayor incidencia. En todo caso, por su carácter disruptivo, la investigación tiene un largo camino por delante hasta su hipotética utilidad en humanos”, puntualiza Patricia Horcajada.

Las conclusiones de la investigación – ‘Metal−Organic Framework Microsphere Formulation for Pulmonary Administration’– han sido publicadas en ‘Applied Materials & Interfaces’ en diciembre de 2020.

¿Sería posible gobernar el movimiento de las partículas?

La barrera hematoencefálica restringe el suministro de fármacos al cerebro. Esta protección natural también es por tanto un límite para el tratamiento de enfermedades neurológicas. La investigadora de IMDEA Energía Tania Hidalgo lidera el proyecto NeuroMOF, apoyado por Europa a través del prestigioso programa Marie Curie.

La propuesta de Hidalgo se basa en la utilización de nanoMOFs para suministrar los medicamentos al cerebro de forma biológicamente segura y eficiente. Para conseguir este objetivo se llevarán a cabo dos estrategias de orientación originales: MOF dirigidos & MOF motorizados (nanomotores autopropulsados) a través de una inmovilización de macromoléculas adecuada.

“El objetivo es reforzar formulaciones para que lleguen al cerebro de forma no tóxica. Uniremos las nanopartículas con enzimas presentes en el cuerpo humano encargadas de tratar la glucosa, muy ingerida por el cerebro, lo que nos ayudará a pasar la barrera hematoencefálica de manera natural, a través de sus propios receptores”, detalla Hidalgo.

Si logran entrar en el cerebro, las posibilidades de la investigación son múltiples. “No nos hemos centrado en ninguna patología concreta. Lo primero es pasar la barrera de manera óptima. Después estamos abiertos a todo. En teoría, sería posible encapsular cualquier fármaco y aplicarlo a las nanopartículas. A partir de ahí, podríamos tratar de manera distinta enfermedades como el Parkinson”. 

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