Mediante ondas de ultrasonido, investigadores del MIT y del Hospital General de Massachusetts (MGH) han encontrado una forma de posibilitar la administración ultrarrápida de fármacos en el tracto gastrointestinal (GI). Este enfoque podría facilitar la administración de fármacos a pacientes que padecen trastornos gastrointestinales, como la enfermedad inflamatoria intestinal, la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn, según afirman los investigadores.
Actualmente, estas enfermedades suelen tratarse con fármacos administrados en forma de enema, que deben mantenerse en el colon durante horas mientras el fármaco es absorbido. Sin embargo, esto puede resultar difícil para pacientes que padecen diarrea e incontinencia. Para superar este problema, los investigadores buscaron una manera de estimular una absorción más rápida del fármaco.
“No estamos cambiando la forma de administrar el fármaco. Lo que cambiamos es el tiempo que la formulación debe permanecer allí, porque estamos acelerando la manera en que el fármaco entra en el tejido”, afirma Giovanni Traverso, investigador asociado del Instituto Koch de Investigación Integrativa en Cáncer del MIT, gastroenterólogo del MGH y uno de los autores principales de un artículo que describe la técnica en el número del 21 de octubre de la revista Science Translational Medicine.
“Con investigación adicional, nuestra tecnología podría resultar inestimable tanto en entornos clínicos como de investigación, permitiendo mejores terapias y la ampliación de las técnicas de investigación aplicadas al tracto gastrointestinal. Por primera vez demuestra la administración activa de fármacos, incluidos los biológicos, a través del tracto gastrointestinal”, afirma Daniel Blankschtein, catedrático Hermann P. Meissner de Ingeniería Química, quien también es autor principal del artículo.
Robert Langer, catedrático David H. Koch del MIT e integrante del Instituto Koch, también es autor principal del artículo. El autor principal del estudio es Carl Schoellhammer, estudiante de posgrado de ingeniería química.
Administración potenciada
Langer comenzó a explorar hace 30 años la posibilidad de utilizar ultrasonido para mejorar la administración de fármacos. En 1995, él y Blankschtein publicaron en la revista Science que el ultrasonido podía permitir la administración de fármacos a través de la piel, pero hasta ahora no se había explorado en el tracto gastrointestinal.
“Llevamos trabajando con el ultrasonido como medio para potenciar el transporte a través de materiales y de la piel desde mediados de los años ochenta, y creo que las implicaciones de este nuevo enfoque tienen el potencial de beneficiar a muchos pacientes”, afirma Langer.
El ultrasonido mejora la administración de fármacos mediante un mecanismo conocido como cavitación transitoria. Cuando un fluido se expone a ondas sonoras, estas inducen la formación de diminutas burbujas que implosionan y crean microchorros capaces de penetrar y empujar el medicamento hacia el tejido.
En este estudio, los investigadores probaron primero su nuevo enfoque en el tracto gastrointestinal de cerdos, donde comprobaron que la aplicación de ultrasonido aumentaba notablemente la absorción tanto de insulina, una proteína de gran tamaño, como de mesalazina, una molécula más pequeña que se utiliza a menudo para tratar la colitis.
“La demostración de la administración de moléculas de una amplia gama de tamaños, incluidos los biológicos activos, subraya las amplias áreas potenciales en las que podría aplicarse esta tecnología”, afirma Schoellhammer, quien a comienzos de este año obtuvo el Premio Estudiantil Lemelson-MIT «Cure it!», dotado con 15 000 dólares, por esta investigación y por una píldora de microagujas que administra fármacos directamente en el tejido gastrointestinal. El equipo también llegó a la final de la competición MIT $100K Entrepreneurship Competition.
Mejor tratamiento
Los investigadores estudiaron a continuación si la administración de fármacos potenciada por ultrasonido podía tratar eficazmente la enfermedad en animales.
En pruebas con ratones, los investigadores comprobaron que podían resolver los síntomas de la colitis administrando mesalazina seguida de un segundo de ultrasonido cada día durante dos semanas. Administrar este tratamiento un día sí y otro no también resultó beneficioso, pero administrar el fármaco sin ultrasonido no tuvo ningún efecto.
También demostraron que la administración de insulina potenciada por ultrasonido redujo eficazmente los niveles de azúcar en sangre en cerdos.
“Las capacidades de la tecnología están bien demostradas. Esta tecnología tiene una gran utilidad tanto en la administración localizada como sistémica de fármacos”, afirma Samir Mitragotri, catedrático de biología de sistemas y bioingeniería de la Universidad de California en Santa Bárbara. Mitragotri también fue autor del artículo de 1995 publicado en la revista Science sobre administración de fármacos mediante ultrasonido, pero no participó en la nueva investigación.
Aunque las enfermedades gastrointestinales inflamatorias son un primer objetivo evidente para este tipo de administración de fármacos, también podría utilizarse para administrar fármacos contra el cáncer de colon o las infecciones del tracto gastrointestinal, afirma Traverso. Los investigadores están realizando ahora estudios adicionales con animales para ayudarles a optimizar el dispositivo de ultrasonido y prepararlo para las pruebas en pacientes humanos.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
Para mantenerse al día con la Agenda suscríbase a nuestro boletín semanal.
Autor: Anne Trafton es periodista en la Oficina de Noticias del MIT.
Imagen: Comprimidos y cápsulas farmacéuticos en tiras de lámina se disponen sobre una mesa en esta ilustración. REUTERS/Srdjan Zivulovic.
