Archivos de Categoría: Pharma

ELECTROSPUN FIBER SPONGES FOR CONTROLLED DRUG DELIVERY

El objetivo de este trabajo es caracterizar, empleando técnicas no invasivas, esponjas tridimensionales fabricadas con fibras de PLA electroestiradas para su uso en aplicaciones de liberación controlada de fármacos. Este tipo de esponjas es novedoso, por lo que todavía se desconocen los procesos fundamentales que ocurren en su interior referentes a la absorción de líquidos y su posterior liberación.

Introducción

El desarrollo de sistemas de liberación controlada de fármacos novedosos y alternativos es un área de investigación muy activo en el campo de la industria farmacéutica. Actualmente, la liberación controlada de fármacos se hace a través de implantes preformados, micropartículas e implantes conformados in-situ. Los problemas de estos sistemas son, entre otros, una manufactura compleja, perfiles de liberación indeseables, la degradación autocatalítica de los polímeros que provoca microambientes muy ácidos (pH alrededor de 2) y, en algunos casos, la necesidad de inyectar en el cuerpo disolventes orgánicos para la conformación del implante.

Una alternativa prometedora es el uso de esponjas de fibras poliméricas (PFS, Polymer Fiber Sponges), que son andamios tridimensionales altamente porosos, hechos a partir de fibras poliméricas obtenidas mediante electrospinning. El electrospinning es una herramienta muy versátil para la creación de andamios que permite, a partir de disoluciones poliméricas, obtener una gran variedad de fibras electroestiradas en las que es posible ajustar su tamaño y distribución, además de la porosidad de la estructura. Sin embargo, generalmente su producción se lleva a cabo en forma de láminas bidimensionales (2D) de poco grosor. Esto genera una estructura con un bajo volumen de poro específico, de manera que se precisa de incisiones más grandes para colocar los implantes en el lugar del tratamiento, con la consiguiente problemática asociada. Como solución alternativa, se propone fabricar PFSs mediante secado en frío (freeze-drying) usando fibras obtenidas mediante electrospinning. Este proceso permite obtener una matriz tridimensional (3D) compacta, estable, con una porosidad ajustable e interconectada en todas las direcciones, todo ello cualidades que favorecen la carga y posterior liberación de fármacos. Además, esta técnica de fabricación permite ajustar tanto el tamaño de fibra como el tamaño de la propia esponja y se pueden crear a partir de distintos materiales, incluyendo polímeros degradables.

Respecto a la carga de fármacos en la esponja, se puede realizar o bien incorporando el fármaco en la disolución que se emplea durante el electrospinning, de manera que forma parte de las propias fibras, o bien incorporándolo a los poros de la PFS una vez creada. La elección de un método u otro dependerá de la naturaleza del propio fármaco y del perfil de liberación que se quiera conseguir.

En las PFSs, los parámetros que determinan su capacidad de retención y de liberación de fármacos son su permeabilidad y su hidrofobicidad. Sin embargo, los mecanismos fundamentales que ocurren en el interior de las PFSs durante estos procesos de carga y liberación de fármacos son todavía poco conocidos. Por ello, el objetivo de esta publicación científica es investigar estos procesos con mayor detalle mediante técnicas no invasivas.

 

Materiales y métodos

La PFS que se ha caracterizado fue fabricada a partir de fibras de PLA (polylactide acid) obtenidas mediante electrospinning. Para lograr la forma cilíndrica, las fibras se conformaron mediante secado en frío, dando lugar a una PFS con una densidad de 12.5 mg/cm3, una altura de 6.1 mm y un diámetro de 8.0 mm. Para ajustar el perfil de liberación de fármacos, se ha recubierto la PFS con PPX (poly(para xylylene)) mediante deposición química de vapor (CVD, chemical vapor deposition), incrementando su densidad final hasta los 28 mg/cm3.

Las técnicas no invasivas que se han utilizado para caracterizar la absorción de líquidos y su posterior liberación en la PFS han sido:

  • µCT (micro Computed Tomography) para registrar imágenes 3D de la distribución de líquido y aire dentro de la PFS durante la carga y liberación del fármaco.
  • NMR (Nuclear Magnetic Resonance) para estudiar los coeficientes de difusión.
  • Espectroscopía e imagen EPR (Electron Paramagnetic Resonance) para registrar la cantidad de líquido que la PFS era capaz de absorber a lo largo del tiempo.

 

Resultados

Desde el punto de vista mecánico, las PFSs son capaces de mantener su forma y elasticidad en todas las pruebas llevadas a cabo, tanto en seco como en condiciones de carga de líquidos. Además, los resultados demuestran que las PFSs retienen los líquidos dentro de su estructura y preservan el fármaco en una determinada geometría.

Los resultados también muestran que se pueden se pueden ajustar las propiedades de las PFSs a través de la adición de excipientes y recubrimientos durante su fabricación, de manera que se logren las características de liberación de fármacos deseada.

Por todo ello, las PFSs fabricadas mediante fibras obtenidas a través de electrospinning se muestran como un soporte muy versátil para el suministro controlado de fármacos en diversas aplicaciones, como las farmacéuticas o las de ingeniería de tejidos.

 

Referencias:

Noninvasive characterization (EPR, μCT, NMR) of 3D PLA electrospun fiber sponges for controlled drug delivery

International Journal of Pharmaceutics: X 2 (2020) 100055

¿INTERESADO? CONTACTA CON ESPECIALISTAS!
¿INTERESADO? CONTACTA CON ESPECIALISTAS!