Uso de vehículos: ¿Desde cuando?
Desarrollo de nuevas moléculas (Polímeros, tensoactivos, otros materiales) y nuevas metodologías
Cleopatra y la leche de burra (emulsión)
Bala mágica de Ehrlich
1: Estructura transportadora
2: Resto reactivo
3: Principio activo
4: Resto hidrófilo
5: Resto localizador
34
2
1
Célula o tejido diana
Tipos: 1er orden: órgano o tejido
2do orden: célula
3er orden: Compartimento intracelular
Pasivos: Siguen el padrón natural de distribución del organismoAdministración intratumoral
Activos: Se modifica el sistema para que reconozca el lugar metaNanopartículas
con doxorrubicina
administradas en ratas
con Sarcoma de
Yoshida.
Campo magnético
Físicos: La liberación del activo se da en un determinado microambiente
Microesferas de
Adriamicina para tratar
carcinomas de
implantación subcutánea
en ratas
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
Cre
cim
ien
to d
el t
um
or
(g
/día
)
control
microesferas
inertes
solución
microesferas
Quimioembolización
0
200
400
600
800
1000
1200
Tamaño
inicial(mm2)
Tamaño final
(mm2)
Metástasis(%)
control solución NP inertes NP-Dx NP-Dx (campo magnético)
Pilotaje con Ac
Tumor (antígeno)
Nanopartícula
Anticuerpos
1.- Sistemas moleculares1.1.-Ciclodextrinas1.2.- Dendrímeros1.3.- Anticuerpos
2.- Sistemas coloidales2.1.- Emulsiones y microemulsiones2.2.- Liposomas2.3.- Niosomas2.4.- Nanopartículas2.5.- Micropartículas
3.- Otros3.1.- Glóbulos rojos, bacterias y virus
- Sistemas que presentan un tamaño menor a 1 mm
- Pueden clasificarse en:
- Emulsiones y microemulsiones
- Partículas:- Nanopartículas y micropartículas
- Liposomas
- Niosomas
Rápido aclaramiento de las partículas coloidales por los macrófagos del sistema reticuloendotelial
.- Modificación del tamaño de partícula
.- Modificación de la carga de la superficie(Preferentemente negativas)
.- Modificación de la hidrofobicidad de la superficie mediante modificación química o por Adsorción de polímeros
.- Protegen al activo del anfitrión (degradación enzimática).
.- Protegen al anfitrión del activo (disminución de efectossecundarios)..- La velocidad y el lugar de liberación del activo puede seroptimizada en función de los requerimientos
.- Métodos de preparación
.- Susceptibilidad al SRE
.- Acceso limitado a células no fagocitarias
.- Reproducibilidad
.- Determinación del tamaño de partícula
.- Determinación del potencial zeta
Influye en la distribución en el organismo; Mayor a 6mm mayor que el diámetro de los capilares (LD50 ratas=154000/g para 13.5mm y 705/G para 90.7mm);A mayor tamaño de partícula mayor aclaramiento por el SRE
Métodos: Espectroscopía de correlación fotónica, Difracción de láser, Microscopía electrónica
Unión de partículas a macrófagosAgregación entre partículas
.- Determinación de la distribución in vivo de
los vehículos
Se determina por centelleo gamaSe marca la forma de dosificación a seguir con un isótopo radioactivoLa unión debe ser muy fuerte para no hacer un seguimiento del isótopo
1.- Los vehículos no deben estar cargados
2.- La superficie debe ser hidrofílica
3.- La superficie debe de ser no activante
4.- Las cadenas de oxido de etileno dan estas características
5.- La adsorción de componentes del suero debe ser baja
6.- El tamaño de la partícula debe ser el indicado para lograr el objetivo propuesto inicialmente
7.- Todos los requerimientos deben de cumplirse simultáneamente
Años 40 Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que seauto-reproducen
1959
Richard Feynmann: “los principios de la Físicano se pronuncian en contra de la posibilidad demaniobrar las cosas átomo por átomo“. ( En elfondo hay espacio de sobra).
Se realiza la película "Viaje alucinante”1966
Sir Harry Kroto. Premio Nobel por descubrir fullerenes
1996
Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo (10mm)1997
James Gimzewski (Guinness). Inventa lacalculadora más pequeña del mundo.
2001
Se logra convertir a un nanotubo decarbón en un nanolapiz que se puede utilizarpara escribir
www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/historia_nanotecnologia.htm
1998
K. Erik Drexler, Insinuó la posibilidad de crearsistemas de ingeniería a nivel molecular en su libro“Los motores de la creación”.
1986
Nanopartículas en liberación de fármacos
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Nú
me
ro d
e p
ub
lica
cio
ne
s
Año
Partículas coloidales sólidas en el rango de tamaños nanométricos(o micrométricos).
Están hechas, habitualmente, de material macromolecular en elcual el activo está disuelto, atrapado o encapsulado y al cualpuede ser adsorbido.
Polímeros biodegradables, no biodegradables, lípidos, metales yóxidos metálicos
1.- Meta2.- Características del sistema (tamaño, potencial zeta, %EE, % carga, biocompatibilidad, biodegradabilidad…)3.- Elección de los materiales4.- Elección de la metodología5.- Caracterización analítica, fisicoquímica y de liberación in vitro6.- Estudios celulares y en animales7.- Fases clínicas
Físico-químicos: A partir de polímeros preformados:
.- 1.- Coacervación (simple o compleja)
.- 2.- Desplazamiento de disolvente
.- 3.- Emulsión-evaporación y salting-out
.- Microemulsión o/w
.- Emulsión multiple w/o/w
.- 4.- Fusión en caliente
Se basa en la inducción de la desolvataciónparcial del polímero que, a continuación, sedeposita en forma de gotículas de coacervadoalrededor de las partículas o gotículas deprincipio activo.La coacervación es una etapa intermedia entredisolución y precipitado.
.- Se disuelve el polímero, el fármaco en un medio semipolar,
miscible con el agua.
.- Se adiciona la mezcla a una disolución acuosa con un
estabilizante (alcohol polivinílico)
Las partículas se forman inmediatamente por una rápida
difusión del disolvente no acuoso, el cual es eliminado.
.- Emulsión multiple w/o/w
1.- Incorporación de la fase acuosa con el fármaco a la fase orgánica con el polímero y un tensoactivo.
2.- Formación de una emulsión w/o
3.- Adición de ésta sobre une medio acuoso con estabilizante
4.- Formación de una emulsión múltiple w/o/w
5.- Evaporación del disolvente
La técnica utilizada va a depender de:.- Naturaleza del material .- Naturaleza del activo
.- Costo.- Tamaño deseado .- Especificaciones de carga y liberación
Sintéticos
.- Polialquilcianoacrilatos
.- Poli (ácido láctico) = PLA
.- Copolímero Poli (ácido láctico) – ácido glicólico = PLA/GA
.- Copolímero Poli (ácido láctico) – poli (ácido hidroxibutírico).- Poliesteres (Poli ácido b-málico).- Poliortoesteres.- Polianhidridos
OTROS POLÍMEROS
Quantum dots Óxidos de hierro
Nanomateriales de carbono
Fosfato de Calcio
Plata
Silica
Oro
Hafnio
Titanio
Platino
ZirconioZinc
Cadmio
N. magnéticas
Cerio
Sistemas poliméricos o lipídicos en los que se embeben nanopartículas:.- Fosfolípidos funcionalizados con péptidos y QD de CdTe/Zn en suinterior (K.-T. Yong, I. Roy, W.-C. Law and R. Hu, Chem. Commun., 2010, 46, 7136)
Nanopartículas core-shell .- Núcleo magnético y superficie de oro
.- Núcleo Fe3O4 rodeado de Zn dentro de una silica mesoporosa con pseudorotaxanos en la superfice y cargado con doxorubicina (C. R. Thomas,
D. P. Ferris, J.-H. Lee, E. Choi, M. H. Cho, E. S. Kim, J. F. Stoddart, J.-S. Shin, J. Cheon and J. I. Zink, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 10623.)
.- Naturaleza del disolvente
.- Concentración del polímero
.- Tipo y concentración de tensoactivos
.- Relación de volúmenes entre las fases
.- Temperatura
.- Relación polímero/principio activo
Lecho fluido y atomizador.- Flujo de alimentación.- Temperatura.- Tamaño de la boquilla
Liofilizadora: tiempo y temperatura de congelación ; condiciones secado 1rio y 2dario
a b
Coacervación acetona-hexanoCristales de arginina+Eudragit
Emulsión /evaporaciónAcetona y
etanol/parafinaCristales de
arginina+Eudragit
Efecto del método
Emulsión/evaporaciónArginina+Eudragit
Efecto de la velocidad de agitación
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
% d
isu
elt
o
tiempo (h)
Lote 1 (80:20) lote 2 (70:30) lote 3 (60:40) lote 4 (50:50) lote 5 (40:60) Lote 6 (30:70)
Emulsión/evaporaciónArginina+Eudragit
Efecto del polímero
Nanoparticulas en el mercado
Principio
activo
Finalidad
microencapsulación
Presentación final
Paracetamol Enmascaramiento de
sabor
Comprimido
Aspirina Enmascaramiento de
sabor
Reducción de irritación
gástrica
Liberación controlada
Comprimido / cápsula
Bromocriptina Liberación controlada Suspensión inyectable
Leuprorelina Liberación controlada Suspensión inyectable
Nitroglicerina Liberación controlada Cápsula
Progesterona Liberación controlada Varios
Se descubrieron en 1960
Hasta la actualidad se han publicado 70000 artículos y se hanregistrado 11000 patentes
Se han usado como modelos de membranas celulares y comosistemas de liberación
Se definen como vesículas de diferentes tamaños, formadas poruna o más capas concéntricas de fosfolípidos y que presentan ensu interior una cavidad hidrofílica
Clasificación
Según sus propiedades estructurales:
MLV Vesículas grandes multicapas, > 0.5 mm
OLV Vesículas oligocapas, 0.1-1 mm
UV Vesículas unicapa, cualquier tamaño
SUV Vesículas unicapa pequeñas, 20-100 nm (*)
MUV Vesículas unicapa de tamaño medio
LUV Vesículas unicapa grandes, > 100 nm (**)
GUV Vesículas unicapa gigantes, > 1 mm
MVV Vesículas multivesiculares, > 1 mm
Según el método de preparación:
REV: Vesículas uni u oligocapa hechas por evaporación en
fase reversa
MLV-REV: Vesículas multicapa hechas por evaporación en
fase reversa
SPLV: Vesículas estables pluricapa
FATMLV: MLV congeladas-descongeladas
VET. Vesículas preparadas por extrusión
FPV: Vesículas preparadas por “French press”
FUV: Vesículas preparadas por fusión
Israelachvili et al, Q. Rev. Biophys., 13, 121-200, 1980
Israelachvili, Intermolecular and surface forces,New York: Academic Press
La formación de vesículas es conducida por:1.- Unión desfavorable de la parte hidrofóbicacon el disolvente2.- Unión favorable de la parte polar con el disolvente3.- Energía de curvatura elástica
Cristal líquidoTc
Tc: Temperatura de transición
Depende de:Longitud de la cadena acílica, si una o dos cadenasGrado de saturaciónGrupo polar
-15 ºC lecitina de huevo 50 ºC diestearoilfosfatidilcolina
Gel (Más rígida, menos permeable)
Materias primas
O CH
2
CH
2
CH
2
N
Me
Me
Me
+
OH
OH
O
OH
OH
OH
Grupo fosfatidil Cabeza Nombre
O
O
O
O
O
PO O
O CH
2
CH
2
NH3+
O CH
NH3+
COO-
O CH
2
CH2
C
H2
OHOH
O H
Colina
Etanolamina
Glicerol
Ácido
Inositol
Serina
Técnicas de preparación
Generalidades:
Los lípidos deben de ser hidratados
Homogeneicidad de tamaño
Moléculas no encapsuladas deben de ser eliminadas
Métodos mecánicos
1.- Hidratación en capa fina (película)
.- Agitación
manual o vortex
.- Con rotavapor .- Liofilización
MLVs
MLVs
2.- Microemulsificación (homogeneización de alto corte)
Se obtienen SUV
3.- Sonicación 4.- Microfluidificación
5.- Celda francesa de presión (French pressure cell)
.- Extrusión de MLV a 20000 psi y 4 °C a través de un orificio pequeño.- Método reproducible.- SUVs.- Volumenes pequeños de trabajo
6.- Extrusor de membrana
.- Extrusión de MLV o LUV a 100 psi por una membrana de tamaño definido
7.- Método “bubble” o de calentamiento
Se dispersan todos los componentes en un medio acuoso a
70 °C y se somete a alta velocidad de corte
Se burbujea N2
8.- Congelación-descongelación
Obtención de MLV
Se secan y se congelan en N2 líquido
Baño a 60 °C
Repetición por varias veces
Métodos de dispersión (desplazamiento) de disolvente
1.- Inyección de etanol-SUV 2.- Inyección de éter
.- Se forman MLVs
.- Población heterogenea
.- Azeotropo con el agua
.- Se inyecta una disolución de éter en
agua a 55-65 °C en vacio
.- Se remueve el éter
3.- Emulsificación doble
4.- Evaporación en fase reversa
.- El lípido se disuelve en un dvte orgánico
.- Se mezcla con un medio acuoso formando una emulsión
w/o
.- Se evapora el disolvente no polar
.- Se forman LUV
NIOSOMAS, etosomas, transfersomas, cubosomas, hexosomas
Vesículas formadas principalmente por Ts no iónicosPresentan mayor estabilidad que los liposomas
Ts usados: poliglicerol alquil-éteres, glucosil alquil-éteres, éteres corona y polioxietilen alquil-éteres y ésteres
Se introducen ts cargados para aumentar la estabilidad
ANTICUERPOS
CÉLULAS ROJAS
Pueden ser abiertas y reselladas para introducir moléculas y no sufren variaciones en su estructura.
1.-Desorción de la superficie
2.-Difusión a través de la matriz
3.-Difusión a través de la pared
4.-Erosión de la matriz (Hidrólisis o degradación enzimática)
.- En superficie
.- Completa
5.- Proceso combinado de erosión-difusión