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 o microemulsión o/w, o/o

.- 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

(Emulsión o microemulsión o/w)

Químicos: A partir de monómeros

1.- Polimerización interfacial

2.-Gelificación

Alginato de sodio+

Fármacos

CaCl2 Alginato de calcio + 2NaCl +

Fármacos

.- Físico-mecánicos: A partir de polímeros preformados

1.- Secado por aspersión

2.- Lecho fluido

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

Efecto relación fármaco/cantidad de 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

SUV LUV MLV MVV

OLV MLV: MLV-REV, SPLV

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

Evaporación en fase reversa

Métodos de eliminación de detergente

1.- Diálisis 2.- Cromatografia en

columna (Sephadex)

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