Un parche portátil puede administrar medicamentos a través de la piel sin dolor

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La piel es una ruta atractiva para la administración de medicamentos porque permite que los medicamentos vayan directamente al sitio donde se necesitan, lo que podría ser útil para la curación de heridas, el alivio del dolor u otras aplicaciones médicas y cosméticas. Sin embargo, administrar medicamentos a través de la piel es difícil porque la capa exterior resistente de la piel impide que la mayoría de las moléculas pequeñas la atraviesen.

Con la esperanza de facilitar la administración de medicamentos a través de la piel, los investigadores del MIT han desarrollado un parche portátil que aplica ondas ultrasónicas indoloras a la piel, creando pequeños canales por los que pueden pasar los medicamentos. Según los investigadores, este enfoque podría prestarse a la administración de tratamientos para una variedad de afecciones de la piel y también podría adaptarse para administrar hormonas, relajantes musculares y otros medicamentos.

"La facilidad de uso y la alta repetibilidad que ofrece este sistema proporciona una alternativa innovadora para los pacientes y consumidores que padecen enfermedades de la piel y envejecimiento prematuro de la piel", dice Canan Dagdeviren, profesor asociado en el Media Lab del MIT y autor principal. de El estudio. "La administración de medicamentos de esta manera podría ofrecer menos toxicidad sistémica y es más local, cómoda y controlable".

Los asistentes de investigación del MIT, Chia-Chen Yu y Aastha Shah, son los autores principales del artículo, que aparece en Advanced Materials, como parte de la serie "Rising Stars" de la revista, que muestra el destacado trabajo de los investigadores en las primeras etapas de sus carreras independientes. . Otros autores del MIT incluyen al asistente de investigación Colin Marcus y al doctor postdoctorado Osman Goni Nayeem. Nikta Amiri, Amit Kumar Bhayadia y Amin Karami de la Universidad de Buffalo también son autores del artículo.

Un impulso de las ondas sonoras

Los investigadores comenzaron este proyecto como una exploración de formas alternativas de administrar medicamentos. La mayoría de los medicamentos se administran por vía oral o intravenosa, pero la piel es una vía que podría ofrecer una administración de medicamentos mucho más específica para determinadas aplicaciones.

“El principal beneficio de la piel es que evita todo el tracto gastrointestinal. Con la administración oral, es necesario administrar una dosis mucho mayor para compensar la pérdida que tendría en el sistema gástrico”, dice Shah. "Esta es una modalidad de administración de medicamentos mucho más específica y enfocada".

Se ha demostrado que la exposición al ultrasonido mejora la permeabilidad de la piel a los fármacos de molécula pequeña, pero la mayoría de las técnicas existentes para realizar este tipo de administración de fármacos requieren equipos voluminosos. El equipo del MIT quería encontrar una forma de realizar este tipo de administración transdérmica de fármacos con un parche ligero y portátil, que pudiera facilitar su uso en una variedad de aplicaciones.

El dispositivo que diseñaron consiste en un parche con varios transductores piezoeléctricos en forma de disco, que pueden convertir corrientes eléctricas en energía mecánica. Cada disco está incrustado en una cavidad polimérica que contiene las moléculas del fármaco disueltas en una solución líquida. Cuando se aplica una corriente eléctrica a los elementos piezoeléctricos, generan ondas de presión en el fluido, creando burbujas que estallan contra la piel. Estas burbujas que estallan producen microchorros de líquido que pueden penetrar a través de la dura capa exterior de la piel, el estrato córneo.

“Esto abre la puerta al uso de vibraciones para mejorar la administración de medicamentos. Hay varios parámetros que dan como resultado la generación de diferentes tipos de patrones de formas de onda. Este nuevo conjunto de herramientas puede mejorar tanto los aspectos mecánicos como los biológicos de la administración de fármacos”, afirma Karami.

El parche está hecho de PDMS, un polímero a base de silicona que puede adherirse a la piel sin necesidad de cinta adhesiva. En este estudio, los investigadores probaron el dispositivo administrando una vitamina B llamada niacinamida, un ingrediente de muchos protectores solares y humectantes.

En pruebas con piel de cerdo, los investigadores demostraron que cuando administraron niacinamida usando el parche de ultrasonido, la cantidad de medicamento que penetró en la piel fue 26 veces mayor que la cantidad que podría atravesar la piel sin asistencia ultrasónica.

Los investigadores también compararon los resultados de su nuevo dispositivo con las microagujas, una técnica que a veces se utiliza para la administración transdérmica de medicamentos, que implica perforar la piel con agujas en miniatura. Los investigadores descubrieron que su parche podía administrar la misma cantidad de niacinamida en 30 minutos que la que se podía administrar con microagujas durante un período de seis horas.

Entrega local

Con la versión actual del dispositivo, los fármacos pueden penetrar unos pocos milímetros en la piel, lo que hace que este enfoque sea potencialmente útil para fármacos que actúan localmente dentro de la piel. Estos podrían incluir niacinamida o vitamina C, que se usa para tratar las manchas de la edad u otras manchas oscuras en la piel, o medicamentos tópicos que se usan para curar quemaduras.

Con modificaciones adicionales para aumentar la profundidad de penetración, esta técnica también podría usarse para medicamentos que necesitan llegar al torrente sanguíneo, como la cafeína, el fentanilo o la lidocaína. Dagdeviren también prevé que este tipo de parche podría ser útil para administrar hormonas como la progesterona. Además, los investigadores ahora están explorando la posibilidad de implantar dispositivos similares dentro del cuerpo para administrar medicamentos para tratar el cáncer u otras enfermedades.

Los investigadores también están trabajando para optimizar aún más el parche portátil, con la esperanza de probarlo pronto en voluntarios humanos. También planean repetir los experimentos de laboratorio que hicieron en este estudio, con moléculas de fármacos más grandes.

"Después de caracterizar los perfiles de penetración de fármacos mucho más grandes, veremos qué candidatos, como hormonas o insulina, pueden administrarse utilizando esta tecnología, para proporcionar una alternativa indolora para aquellos que actualmente están obligados a autoadministrarse inyecciones de forma periódica. diariamente”, dice Shah.

La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, un Premio de Facultad No Titular de 3M, el Programa Puente Sagol Weizmann-MIT, Texas Instruments, Inc., el Consorcio MIT Media Lab y una beca de posgrado del Centro Biónico K. Lisa Yang.

Investigadores del MIT han desarrollado un parche portátil que puede permitir que los medicamentos atraviesen la piel mediante ondas sonoras ultrasónicas, informa Sandra Tsing para NPR. "Los investigadores dicen que su diseño liviano permite un uso confiable mientras viaja", dice Tsing. "Esto podría tratar afecciones de la piel, tanto médicas como cosméticas".

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