Brandon Martin/Universidad de Rice
En promedio, los pacientes con enfermedades crónicas siguen los tratamientos prescritos alrededor del 50 por ciento del tiempo. Eso es un problema. Si los medicamentos no se toman con regularidad, a tiempo y en las dosis correctas, es posible que el tratamiento no funcione y que la condición de la persona empeore.
El problema no es que las personas no estén dispuestas a tomar sus recetas. Es que algunas drogas, como los medicamentos para el VIH, requieren un compromiso inquebrantable. Y los medicamentos esenciales, como la insulina, pueden ser brutalmente costosos. Además, la pandemia de Covid ilustró las dificultades de entregar vacunas de seguimiento perecederas en regiones sin cadena de frío. “¿Realmente estamos exprimiendo toda la utilidad de esos medicamentos y vacunas?” pregunta Kevin McHugh, bioingeniero de la Universidad de Rice. “La respuesta es, en general, No. Y a veces nos estamos perdiendo de muchas cosas”.
Por ejemplo, el fármaco inyectable bevacizumab se puede utilizar para tratar la degeneración macular, una de las principales causas de ceguera. Pero a pesar de que es eficaz, la adherencia a la dosificación es notoriamente baja. “La gente odia ponerse inyecciones en los ojos”, dice McHugh. “Y no los culpo en absoluto, eso es terrible”.
El laboratorio de McHugh está en el negocio de la entrega de medicamentos. El objetivo es darles a los pacientes lo que quieren, menos molestias, y al mismo tiempo darles lo que necesitan: dosificación constante. La respuesta del laboratorio es una inyección de micropartículas que liberan fármacos que liberan su contenido en retrasos cronometrados que pueden abarcar días o incluso semanas. “Estamos tratando de diseñar estos sistemas de entrega para que funcionen en el mundo real, a diferencia de esta versión idealizada del mundo”, dice McHugh.
En la edición de junio de Advanced Materials, el equipo de McHugh describió cómo funciona su sistema. Comienza con una inyección que contiene cientos de diminutas partículas microplásticas, cada una de las cuales encapsula una pequeña dosis de un fármaco. Estas minúsculas cápsulas están hechas del polímero PLGA, que nuestro cuerpo descompone de forma segura. Al ajustar el peso molecular del polímero utilizado para cada cápsula, los científicos pueden controlar qué tan rápido se erosionan y liberan el medicamento. En este estudio, el equipo demostró una sola inyección que contenía cuatro grupos de micropartículas que liberaron su contenido a los 10, 15, 17 y 36 días después de la inyección.
“Tener estrategias de entrega de acción prolongada es una gran necesidad insatisfecha”, dice SriniVas Sadda, oftalmólogo de la UCLA y el Doheny Eye Institute que no participó en el estudio. Los pacientes que ve Sadda son ancianos. A menudo dependen de los miembros de la familia para el transporte y pueden faltar a las citas debido a otros problemas de salud. “Tal vez se han caído y se han roto la cadera y al final no entran”, dice. “Las visitas perdidas pueden ser un gran problema porque se pierde el tratamiento y la enfermedad podría empeorar. Y no siempre es posible recuperarse”.
Es difícil tener un control delicado sobre los niveles de una droga en su cuerpo, en parte porque la mayoría de los medicamentos funcionan como mazos. Tome un ibuprofeno o un antidepresivo, y esos niveles aumentarán a medida que la droga pase rápidamente a través de su tracto gastrointestinal. Las píldoras de liberación prolongada prolongan el efecto de un fármaco, pero aún disminuyen desde un punto máximo. Y no puede simplemente adelantar una dosis elevada para retrasar la siguiente, ya que algunos medicamentos, como la insulina, tienen una “ventana terapéutica” estrecha entre ser útiles y peligrosos.
Irónicamente, los tipos de medicamentos nuevos y más avanzados solo han hecho que este problema sea más desalentador. En 2021, siete de los 10 medicamentos más vendidos en los Estados Unidos eran productos biológicos, una clase que incluye proteínas, hormonas y terapias génicas. Los productos biológicos son más quisquillosos que las moléculas pequeñas como el ibuprofeno y rara vez funcionan por vía oral. Pero son efectivos. “La potencia y la especificidad que proporcionan los fármacos proteicos como los anticuerpos es entonces genial”, dice McHugh. “Ahora la pregunta sería cómo hacer que duren mucho tiempo”.
Durante una beca postdoctoral en el MIT hace unos seis años, McHugh experimentó con la manipulación de polímeros para encapsular fármacos. Su equipo inventó un tipo de micropartícula que encapsulaba un fármaco utilizando PLGA porque el polímero se ha utilizado clínicamente en tratamientos aprobados por la FDA desde 1989. Estaba claro que cambiar el peso molecular del polímero retrasaría su degradación y la liberación del fármaco, pero la técnica era caro y difícil de escalar. Y algunas de las aplicaciones más importantes, como las vacunas, deben tener un costo extremadamente bajo. “Si estamos tratando de desarrollar y entregar vacunas en países de bajos y medianos ingresos, tal vez estas tecnologías tengan que costar un par de centavos”, dice. «¿Cómo hacemos mil millones de estos?»
Entonces, cuando McHugh comenzó su propio laboratorio en Rice, su equipo puso su proceso original bajo el microscopio. Su método anterior consistía en moldear un «cubo» microscópico de PLGA para llenarlo con un fármaco y luego agregar una «tapa» plana del polímero. Alinearían el cubo y la taparían bajo un microscopio especializado, los aplastarían y los calentarían para formar un sello. Demasiados pasos, pensó McHugh.