La administración oral proporciona un enfoque simple y no invasivo para la administración de fármacos. Sin embargo, debido a la mala absorción y la rápida degradación enzimática en el tracto gastrointestinal, se debe inyectar por vía parenteral una amplia gama de moléculas para alcanzar las dosis y la farmacocinética requeridas.
Para sortear ese obstáculo en el tratamiento de muchas enfermedades, equipo de ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachussetts (MIT), en colaboración con científicos del Brigham and Women’s Hospital y el laboratorio Novo Nordisk desarrollaron un nuevo tipo de cápsula autoinyectable que administra por vía oral medicamentos líquidos típicamente inyectables.
Según publicaron los investigadores en la revista Nature Biotechnology, “el autoinyector líquido dosificado por vía oral es capaz de administrar dosis de hasta 4 mg de un fármaco biodisponible con la farmacocinética rápida de una inyección, alcanzando una biodisponibilidad absoluta de hasta el 80% y una concentración plasmática máxima del fármaco dentro de los 30 minutos posteriores a la dosificación”.
Los investigadores trabajan en esta estrategia de administración alternativa que podría facilitar que los pacientes se beneficien de los anticuerpos monoclonales y otros medicamentos que generalmente deben inyectarse, simplemente tragando una cápsula que contenga el medicamento y luego lo “inyecta” directamente en el revestimiento del estómago.
En los últimos años, los científicos desarrollaron anticuerpos monoclonales, proteínas que imitan las propias defensas inmunitarias del cuerpo, que pueden combatir una variedad de enfermedades, incluidos algunos cánceres y trastornos autoinmunitarios como la enfermedad de Crohn. Si bien estos medicamentos funcionan bien, un inconveniente para ellos es que deben inyectarse.
“Si podemos facilitar que los pacientes tomen sus medicamentos, entonces es más probable que los tomen, y los proveedores de atención médica serán más propensos a adoptar terapias que se sabe que son efectivas”, explicó Giovanni Traverso, Karl van Tassel Career Development Assistant Profesora de Ingeniería Mecánica en MIT y gastroenteróloga en Brigham and Women’s Hospital.
Los investigadores demostraron en trabajos con cerdos que sus cápsulas podrían usarse para administrar no sólo anticuerpos monoclonales, sino también otros medicamentos de proteínas grandes, como la insulina y hallaron que “estos experimentos de dosificación de varios días y la administración oral en modelos animales despiertos apoyan el potencial de traslación del sistema”.
“Este enfoque mejora las eficiencias de dosificación y la farmacocinética en un orden de magnitud con respecto a nuestras cápsulas de inyector diseñadas previamente y hasta dos órdenes de magnitud con respecto a las tecnologías de mejora de la permeación química preclínicas y clínicamente disponibles”, ampliaron.
Traverso y Ulrik Rahbek, vicepresidente de Novo Nordisk, son los autores principales del artículo, junto con el ex estudiante graduado del MIT Alex Abramson y los científicos de Novo Nordisk Morten Revsgaard Frederiksen y Andreas Vegge.
La mayoría de los medicamentos con proteínas grandes no se pueden administrar por vía oral porque las enzimas del tracto digestivo los descomponen antes de que puedan absorberse. Traverso y sus colegas trabajaron en muchas estrategias para administrar dichos medicamentos por vía oral y, en 2019, desarrollaron una cápsula que podría usarse para inyectar hasta 300 microgramos de insulina.
Cómo funciona
Esa píldora, del tamaño de un arándano, tiene una cúpula alta y empinada inspirada en la tortuga leopardo. Así como la tortuga puede enderezarse si rueda sobre su espalda, y así es cómo la cápsula puede orientarse para que su aguja pueda inyectarse en el revestimiento del estómago. En la versión original, la punta de la aguja estaba hecha de insulina comprimida, que se disolvía en el tejido después de inyectarse en la pared del estómago.
La nueva píldora mantiene la misma forma, lo que permite que la cápsula se oriente correctamente una vez que llega al estómago. Sin embargo, los investigadores rediseñaron el interior de la cápsula para que pudiera usarse para administrar medicamentos líquidos, en cantidades más grandes, hasta 4 miligramos.
La administración de medicamentos en forma líquida puede ayudarlos a llegar al torrente sanguíneo más rápidamente, lo cual es necesario para medicamentos como la insulina y la epinefrina, que se usan para tratar las respuestas alérgicas. Los investigadores diseñaron su dispositivo para apuntar al estómago, en lugar de partes posteriores del tracto digestivo, porque la cantidad de tiempo que tarda algo en llegar al estómago después de ser tragado es bastante uniforme de persona a persona, según explicó Traverso. Además, el revestimiento del estómago es grueso y musculoso, lo que permite inyectarse drogas y mitigar los efectos secundarios dañinos.
La nueva cápsula de administración está llena de líquido y también contiene una aguja de inyección y un émbolo que ayuda a expulsar el líquido de la cápsula. Tanto la aguja como el émbolo se mantienen en su lugar mediante una pastilla hecha de azúcar sólida.
Cuando la cápsula llega al estómago, el ambiente húmedo hace que la pastilla se disuelva, empujando la aguja hacia el revestimiento del estómago, mientras que el émbolo empuja el líquido a través de la aguja.Cuando la cápsula está vacía, un segundo émbolo empuja la aguja hacia el interior de la cápsula para que pueda excretarse de manera segura a través del tracto digestivo.
“La administración de anticuerpos monoclonales por vía oral es uno de los mayores desafíos que enfrentamos en el campo de la ciencia de la administración de fármacos -sostuvo Traverso-. Desde una perspectiva de ingeniería, la capacidad de administrar anticuerpos monoclonales a niveles significativos realmente transforma la forma en que comenzamos a pensar sobre el manejo de estas condiciones”.
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