Próxima generación: microdispositivos biocompatibles
Un impulsor de hidrogel de Ginebra similar a una rueda implantable utiliza un imán motorizado para moverse de forma independiente. Un mecanismo de Ginebra es un mecanismo intrincado utilizado en la industria de la relojería mecánica que permite un movimiento preciso y constante. SAU YIN CHINEl enfoque: Los investigadores han ideado una técnica para producir microdispositivos implantables hechos completamente de hidrogeles biocompatibles, según un estudio publicado esta semana (4 de enero) en Science Robotics. Y usaron uno de esos dispositivos para dirigir de forma efectiva la quimioterapia directamente a los tumores óseos en un modelo de osteosarcoma en ratón.
“Los dispositivos implantables tradicionales están hechos de silicona o metal, y existen ciertos procesos de fabricación que usaría para fabricar dispositivos con esos materiales” el coautor Samuel Sia de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York le dijo a The Scientist. «Pero no funcionan con materiales biológicos que son mucho más blandos, por lo que tuvimos que desarrollar nuestros propios métodos».
Sia y sus colegas generaron y ensamblaron varios…
La importancia: Los autores trabajaron con hidrogeles a base de polietilenglicol (PEG), que son biocompatibles y pueden ser biodegradables. La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. ya ha aprobado algunos hidrogeles basados en PEG para su uso en dispositivos médicos. Debido a que las máquinas están hechas completamente de hidrogeles, evitan el riesgo de toxicidad asociado con los dispositivos implantables que contienen silicio o metales pesados.
Por supuesto, tienes otros dispositivos que también están hechos de materiales biocompatibles, pero esos son en su mayoría dispositivos pasivos, dijo Albert van den Berg de la Universidad de Twente en los Países Bajos, que no participó en el estudio. Por ejemplo, puede implantar diminutas barras de polímero, que tienen medicamentos en el interior que se difunden hacia el exterior, pero [en este estudio] estos son dispositivos activos y controlables. Es realmente un gran avance.
Necesita mejorar: debido a que el movimiento de un imán externo controla los microdispositivos, no contienen cables ni baterías, dijo el coautor Sau Yin Chin de la Agencia para la Ciencia. Tecnología e Investigación en Singapur. Esta característica es un plus, ya que son esos componentes los que hacen que otros dispositivos implantables sean menos seguros, agregó. Pero el imán debe ser fuerte y estar dentro de uno o dos centímetros para activar el dispositivo.
Esta distancia funcionó bien para este modelo de estudio de osteosarcoma en ratones, ya que los tumores óseos generalmente surgen cerca de la piel. Los investigadores incrustaron los dispositivos por vía subcutánea, lo que resultó en la muerte de las células tumorales tras la administración del dispositivo de una dosis del fármaco de quimioterapia que era mucho más baja y, por lo tanto, menos tóxica que la dosis sistémica típica. En un escenario en el que el sitio de administración del fármaco estuviera más alejado de la superficie del cuerpo, los dispositivos actuales probablemente no funcionarían tan bien, señalaron los autores.
La activación magnética de los dispositivos planteó otras preguntas a Rienk. Eelkema de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, que no participó en el estudio. Digamos que tiene un paciente con múltiples dispositivos, ¿eso va a funcionar? preguntó Eelkema. Digamos que un paciente que camina con un dispositivo de este tipo encuentra un imán en alguna parte. ¿Es esto un gran problema?
Chin dijo que le gustaría ver modificaciones en los dispositivos que permitirían la administración de fármacos liofilizados. El fármaco de quimioterapia utilizado en este estudio estaba en solución, por lo que se liberó algo de fármaco cuando el dispositivo no estaba activado porque las capas de hidrogel se mueven y tienen pequeños espacios. Los medicamentos en solución también pueden ser menos estables, lo que podría afectar su eficacia, anotó. Se implantó una unidad Geneva cargada con medicamentos de quimioterapia y perlas fluorescentes en modelos de cáncer de hueso en ratones, donde administró el tratamiento de manera efectiva a un ritmo controlable. Y AL., SCI. ROBOT. 2, EAAH6451
El futuro: A pesar de las preguntas abiertas sobre los dispositivos en sus formas actuales, van den Berg dijo que esta estrategia de fabricación podría permitir la creación de otros dispositivos activos, como una bomba de insulina biocompatible.
Más adelante, a Sia y sus colegas les gustaría investigar la posibilidad de usar su estrategia para fabricar microdispositivos biocompatibles implantables que podrían reparar tejidos o destruir células cancerosas.
Lo que tenemos no es solo un sistema de administración de medicamentos, dijo. Hicimos un [estudio] de prueba de concepto con este modelo de cáncer de hueso en un ratón para la administración de fármacos, lo cual me entusiasma bastante, pero creo que el potencial es mucho más amplio que eso.
SY Chin et al., Fabricación aditiva de materiales basados en hidrogel para dispositivos médicos implantables de próxima generación, Science Robotics, 2:eaah6451, 2017.
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