Nueva tecnología de jeringas podría permitir la inyección de medicamentos biológicos altamente concentrados

Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts

Investigadores del MIT han desarrollado una tecnología simple y de bajo costo para administrar potentes formulaciones de medicamentos que son demasiado viscosos para inyectarlos con jeringas médicas convencionales .

La tecnología, que se describe en un artículo publicado hoy en la revista Advanced Healthcare Materials, hace posible inyectar medicamentos de alta concentración y otras terapias por vía subcutánea. Fue desarrollado como una solución para productos biofarmacéuticos o biológicos altamente efectivos y extremadamente concentrados, que normalmente se diluyen e inyectan por vía intravenosa.

«En lo que respecta a la administración de fármacos y productos biológicos, la inyectabilidad se está convirtiendo en un gran cuello de botella, evitando formulaciones que podrían tratar enfermedades más fácilmente», dice Kripa Varanasi, profesor de ingeniería mecánica del MIT. «Los fabricantes de medicamentos deben concentrarse en lo que hacen mejor y formular medicamentos, no quedarse atrapados por este problema de la inyectabilidad».

Los líderes de la Fundación Bill y Melinda Gates trajeron el problema de la inyectabilidad a Varanasi después de leer sobre su trabajo anterior sobre la dispensación de líquidos, que ha atraído la atención de industrias que van desde la aviación hasta los fabricantes de pasta de dientes. Una de las principales preocupaciones de la fundación, dice Varanasi, era proporcionar vacunas de alta concentración y terapias biológicas a personas en países en desarrollo que no podían viajar desde áreas remotas a un entorno médico.

En la pandemia actual, Varanasi añade, poder quedarse en casa y autoadministrarse medicamentos por vía subcutánea para tratar enfermedades como el cáncer o trastornos autoinmunes también es importante en países desarrollados como Estados Unidos.

«La autoadministración de medicamentos o las vacunas pueden ayudar a democratizar el acceso a la atención médica», dice.

Varanasi y Vishnu Jayaprakash, un estudiante graduado en el departamento de ingeniería mecánica del MIT y primer autor del artículo, diseñaron un sistema que haría que la inyección subcutánea de formulaciones de fármacos de alta concentración posibles al reducir la fuerza de inyección requerida, que excedía lo que es posible con la inyección subcutánea manual con una jeringa convencional.

En su sistema, el fluido viscoso a inyectar está rodeado de un líquido lubricante, lo que facilita el flujo del líquido a través de la aguja. Con el lubricante, solo se necesitó una séptima parte de la fuerza de inyección para obtener la viscosidad más alta probada, lo que permitió efectivamente la inyección subcutánea de cualquiera de los más de 100 medicamentos que de otro modo se considerarían demasiado viscosos para administrarse de esa manera.

«Podemos habilitar la inyectabilidad de estos productos biológicos», dice Jayaprakash. «Independientemente de cuán viscoso sea su medicamento, puede inyectarlo, y esto es lo que hizo que este enfoque fuera muy atractivo para nosotros».

Los medicamentos biológicos incluyen formulaciones basadas en proteínas y se extraen de células vivas. Se utilizan para tratar una amplia gama de enfermedades y trastornos, y pueden unirse a tejidos específicos o células inmunitarias según se desee, provocando menos reacciones no deseadas y provocando respuestas inmunitarias particulares que no ocurren con otros medicamentos.

«Puede adaptar proteínas o moléculas muy específicas que se unen a receptores muy específicos en el cuerpo», dice Jayaprakash. «Permiten un grado de personalización, especificidad y respuesta inmunitaria que simplemente no está disponible con los medicamentos de molécula pequeña. Es por eso que, a nivel mundial, las personas están impulsando los medicamentos biológicos».

Debido a sus altas viscosidades. , la administración de los fármacos por vía subcutánea ha implicado métodos que han resultado poco prácticos y costosos. Por lo general, los medicamentos se diluyen y se administran por vía intravenosa, lo que requiere una visita al hospital o al consultorio médico. Los inyectores de chorro, que disparan las drogas a través de la piel sin aguja, son costosos y propensos a la contaminación por salpicaduras. La inyección de fármacos encapsulados a menudo da como resultado la obstrucción de la aguja y una complejidad adicional en la fabricación del fármaco y los perfiles de liberación. Las jeringas estilo EpiPen también son demasiado costosas para su uso generalizado.

Para desarrollar su tecnología, los investigadores del MIT comenzaron definiendo parámetros teóricos y probándolos antes de diseñar su dispositivo. El dispositivo consta de una jeringa con dos cilindros, uno dentro del otro, con el tubo interior que administra el fluido viscoso del fármaco y el tubo circundante administra una fina capa de lubricante al fármaco a medida que ingresa en la aguja.

Debido a que el fluido lubricado pasa más fácilmente a través de la aguja, la carga útil viscosa sufre un esfuerzo cortante mínimo. Por esta razón, dice Jayaprakash, el sistema también podría ser útil para la bioimpresión tridimensional de tejidos hechos de componentes naturales y la administración de terapias celulares, en ambos casos en los que los tejidos y las células pueden destruirse por daño por cizallamiento.

Terapéutico geles utilizados en terapias óseas y articulares, así como para la administración de fármacos de liberación prolongada, entre otros usos, también podrían administrarse más fácilmente con la jeringa desarrollada por los investigadores.

«La técnica funciona como una plataforma para todos los estas otras aplicaciones», dice Jayaprakash.

No está claro si la tecnología marcará una diferencia a medida que los investigadores buscan posibilidades de vacunas y tratamientos contra el covid-19. Los investigadores dicen, sin embargo, que amplía las opciones a medida que se consideran diferentes formulaciones de medicamentos.

«Una vez que tenga la historia sobre la tecnología, la industria podría decir que podría considerar cosas que antes eran imposibles, » dice Varanasi.

Con su trabajo anterior que estimuló la creación de cuatro empresas, Varanasi dice que él y su equipo tienen la esperanza de que esta tecnología también se comercialice.

«No debería haber razón por la cual este enfoque, dada su simplicidad, no puede ayudar a resolver lo que hemos escuchado de la industria es un problema emergente», dice. «El trabajo fundamental está hecho. Ahora solo se trata de aplicarlo a diferentes formulaciones».

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Ayudando a que las partículas que liberan fármacos pasen a través de una jeringa Más información: Vishnu Jayaprakash et al. Mejora de la inyectabilidad de formulaciones de fármacos de alta concentración mediante flujos anulares centrales, materiales sanitarios avanzados (2020). DOI: 10.1002/adhm.202001022 Información de la revista: Advanced Healthcare Materials

Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts Cita: La nueva tecnología de jeringa podría permitir la inyección de medicamentos biológicos altamente concentrados (2020, 24 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-syringe-technology-enable-highly-biologic.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.