Micromáquinas
Los nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego demostraron por primera vez el uso de micromáquinas para tratar infecciones bacterianas en el estómago. Estos pequeños vehículos, cada uno de aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano, flotan rápidamente por todo el estómago, neutralizando el ácido del estómago y luego liberan su carga de antibióticos al pH correcto.
Los nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego desarrollaron las primeras micromáquinas para tratar infecciones bacterianas. Imagen: Laboratorio de nanobioelectrónica en la UC San DiegoLos investigadores dijeron que este método de entrega con micromáquinas es un nuevo método prometedor para tratar enfermedades del estómago y el tracto gastrointestinal con medicamentos sensibles al ácido. La clave de su éxito es la colaboración entre los equipos de investigación de los profesores de nanoingeniería Joseph Wang y Lianfang Zhang en la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs. Wang y Zhang realizaron primero un estudio in vivo del funcionamiento de las micromáquinas, y este estudio es el primer ejemplo de micromáquinas en el tratamiento de
la infección bacteriana .
El ácido gástrico puede alterar los medicamentos administrados por vía oral, como antibióticos y productos farmacéuticos a base de proteínas. Los medicamentos utilizados para tratar infecciones bacterianas, úlceras y otras enfermedades en el estómago generalmente se toman con sustancias adicionales llamadas inhibidores de la bomba de protones para inhibir la producción de
ácido estomacal . Pero con el uso prolongado o altas dosis, los inhibidores de la bomba de protones pueden causar efectos secundarios, como dolores de cabeza, diarrea y fatiga. En casos más graves, pueden causar ansiedad o depresión.
Las micromáquinas tienen un mecanismo incorporado para neutralizar el ácido en el estómago y entregar eficientemente sus cargas útiles, sin usar inhibidores de la bomba de protones.
"Este es un tratamiento de micromaquinado de un solo paso que combina la neutralización del ácido con la acción terapéutica", dijo Berta Esteban-Fernández de Ávila, estudiante graduada del equipo de investigación Wang de la Universidad de California en San Diego y una de las primeras autoras de este artículo.
La micromáquina consiste en un núcleo esférico de magnesio recubierto con una capa protectora de dióxido de titanio, seguido de una capa de antibiótico claritromicina y una capa externa de un polímero cargado positivamente llamado quitosano, que permite que los motores se adhieran a la
pared del estómago .
Esta unión también se ve reforzada por el movimiento de las micromáquinas, que son alimentadas por el propio ácido del estómago. Los núcleos de magnesio reaccionan con el ácido del estómago, creando una corriente de microburbujas de hidrógeno que mueven los motores dentro del estómago. Esta reacción también reduce temporalmente la cantidad de ácido en el estómago, elevando el nivel de pH para que las micromáquinas puedan liberar el medicamento y completar el tratamiento. El pH normal del estómago se restablece en 24 horas.
In vivo
Los investigadores probaron micromáquinas en ratones con
infecciones por Helicobacter pylori . Las micromáquinas llenas con una dosis clínica de antibiótico claritromicina se administraron por vía oral una vez al día durante cinco días consecutivos. Posteriormente, los investigadores evaluaron la cantidad de bacterias en cada estómago muscular y descubrieron que el tratamiento con micromáquina era algo más efectivo que recetar la misma dosis de antibiótico en combinación con
inhibidores de la bomba de protones .
Las micromáquinas están hechas de materiales biodegradables. Los núcleos de magnesio y las capas de polímero se disuelven en jugo gástrico sin la formación de residuos nocivos.
Los investigadores dicen que aunque los resultados actuales son prometedores, este trabajo aún se encuentra en una etapa temprana. El equipo está planeando una investigación para evaluar mejor las características terapéuticas de las micromáquinas in vivo y compararlas con otros métodos estándar de tratamiento de enfermedades estomacales. Los investigadores también planean probar varias combinaciones de medicamentos con micromáquinas para tratar muchas enfermedades del
estómago y en diferentes partes del tracto gastrointestinal. En general, los investigadores dicen que este trabajo abre la puerta al uso de motores sintéticos como plataformas activas de administración de fármacos para el tratamiento de enfermedades in vivo.
