La Microencapsulacion

La microencapsulación de medicamentos, desde el punto de vista tecnológico, podría definirse como el proceso de recubrimiento de medicamentos, bajo la forma de moléculas, partículas sólidas o glóbulos líquidos, con materiales de distinta naturaleza, para dar lugar a partículas de tamaño micrométrico. El producto resultante de este proceso tecnológico recibe la denominación de micropartículas, microcápsulas, microesferas, sistemas que se diferencian en su morfología y estructura interna, si bien todos ellos presentan como característica común su tamaño de partícula, el cual es siempre inferior a 1 mm. Cuando las partículas poseen un tamaño inferior a 1 mm, el producto resultante del proceso de microencapsulación recibe la denominación de “nanoesferas”, “nanopartículas” o “nanocápsulas”.

Un hecho destacable del proceso de microencapsulación radica en que su aplicación no se limita únicamente al campo de los medicamentos o sustancias biológicas, sino que se extiende a campos tan diversos como la agricultura, la cosmética y la alimentación. De hecho, el origen de la microencapsulación data del año 1931, en el que se publicó un trabajo que describía la formación de microcápsulas de gelatina según un procedimiento que ya en aquel momento recibió la denominación de “coacervación”. Esta técnica fue objeto de múltiples variaciones durante los años 40 y su aplicación más importante fue dirigida a la encapsulación de colorantes para la elaboración del papel de calco. Dicho papel consistía, en aquel entonces, en una fina película de microcápsulas adherida a una hoja de papel, de tal modo que la presión ejercida por el bolígrafo sobre el papel provocaba la fractura de las microcápsulas y la consiguiente liberación del marcador, dejando patente la impresión en la hoja de copia. Años mas tarde, la microencapsulación encontró aplicaciones interesantes en el campo de la alimentación, por ejemplo para la encapsulación de aromas, vitaminas, etc., y de la agricultura, especialmente para la encapsulación de pesticidas y fertilizantes.

La idea de microencapsular medicamentos no surgió hasta mediados de la década de los 50, cuando una compañía farmacéutica (Smith Kline y French) introdujo esta tecnología con la finalidad de conseguir una liberación sostenida o prolongada de los medicamentos. Precisamente con esa intención y la de prevenir la irritación gástrica fue microencapsulada la aspirina, la cual aparece citada en la bibliografía como uno de los primeros medicamentos microencapsulados. A pesar de la aplicación tardía de la microencapsulación al campo de los medicamentos, lo cierto es que su difusión fue muy rápida, llegando a ser en un corto período de tiempo una tecnología ampliamente extendida en la industria farmacéutica.

El producto resultante de la microencapsulación ha recibido diferentes denominaciones que atienden a su morfología y estructura interna, existiendo como factor común el tamaño micrométrico. Las microesferas se diferencian de las micropartículas por la forma esférica de las primeras. Además, las microesferas y micropartículas pueden presentar una estructura de tipo capsular o matricial. En el primer caso, el principio activo se encuentra incluido en una especie de reservorio, que puede ser de naturaleza líquida o sólida, el cual se haya envuelto por una fina película del material de recubrimiento. En el segundo caso, el principio activo se encuentra altamente disperso, bajo la forma de diminutas partículas o de moléculas, en el material de recubrimiento. La obtención de un tipo de estructura u otro depende de las propiedades fisicoquímicas del principio activo y del material de recubrimiento, así como del proceso tecnológico elegido.

2. Aplicaciones de la microencapsulación en el campo farmacéutico
Es importante destacar que las micropartículas o microesferas pueden constituir por sí mismas una forma farmacéutica o bien ser acondicionadas en una forma farmacéutica secundaria. De este modo, las micropartículas pueden administrarse bajo la forma de suspensión o incluidas en una cápsula o en un comprimido. Obviamente, la forma farmacéutica final estará condicionada por la vía de administración del producto microencapsulado. En este sentido, es importante resaltar que la mayoría de las microcápsulas presentes actualmente en el mercado están destinadas a su administración por vía oral; no obstante, existe un número limitado, pero previsiblemente creciente, de microcápsulas administrables por una vía parenteral (intramuscular o subcutánea).

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

Los beneficios de la microencapsulación en la formulación de medicamentos podrían resumirse en los siguientes:



· Reducción del efecto directo irritante causado por algunos medicamentos en la mucosa gástrica. Ejemplos de esto son los medicamentos de carácter ácido, de los cuales un caso singular es la aspirina.

· Enmascaramiento del olor y del sabor. El recubrimiento de un medicamento de características organolépticas indeseables con un material que hace imperceptibles dichas características aporta, sin lugar a dudas, importantes ventajas desde el punto de la aceptabilidad por parte del paciente.

· Conseguir una liberación sostenida o controlada del principio activo a partir de la forma farmacéutica. Esta es, en la actualidad, la aplicación más frecuente de la microencapsulación. Gracias al recubrimiento eficaz del medicamento con un material adecuado, es posible conseguir, no únicamente una cesión gradual y sostenida del mismo, sino también que la liberación se produzca a modo de pulsos o a un determinado pH.

3. Materiales utilizados en la microencapsulación

La variedad de materiales que pueden emplearse en microencapsulación se va ampliando gradualmente en la medida en que surgen nuevos biomateriales y se perfilan nuevas aplicaciones de la microencapsulación. De un modo general, los materiales capaces de constituirse en micropartículas se clasifican en tres categorías: grasas, proteínas y polímeros.
· Grasas

La cera de carnauba, el alcohol estearílico, el ácido esteárico y los geluciresâ son grasas que funden a una determinada temperatura y son erosionables por acción de las lipasas que existen a nivel gástrico.

· Proteínas

La gelatina fue el primer material utilizado en microencapsulación y sigue siendo, en la actualidad, un material con un importante potencial. La albúmina es otro ejemplo de proteína que se aplica en microencapsulación.

· Polímeros

Debido a su gran versatilidad, ésta es la familia de materiales más utilizada en microencapsulación. Dentro de esta gran familia podemos distinguir entre polímeros naturales, semisintéticos y sintéticos. Los polímeros naturales son principalmente de naturaleza polisacarídica, de origen animal y vegetal; destacan el alginato, el dextrano, la goma arábiga (goma acacia) y el quitosano. Los polímeros semisintéticos engloban los derivados celulósicos, de los cuales existen una amplia variedad en el mercado con diferentes características de solubilidad; la etilcelulosa y el acetobutirato de celulosa, por ejemplo, son polímeros insolubles, mientras que el acetoftalato de celulosa presenta una solubilidad dependiente del pH. Los polímeros sintéticos más destacables son los derivados acrílicos y los poliésteres. Dentro de los derivados acrílicos existen polímeros insolubles con diferente grado de permeabilidad y también variedades con solubilidad dependiente del pH, ofreciendo de este modo amplias posibilidades para controlar la liberación del material encapsulado. Por último los poliésteres son polímeros de carácter biodegradable, lo que permite su administración por una vía parenteral. Dentro de ellos los más conocidos son la poliepsiloncaprolactona, el poli(ácido láctico), y los copolímeros del ácido láctico y del ácido glicólico. Estos polímeros son hidrofóbicos, mientras que sus productos de degradación, el ácido láctico y el ácido glicólico son hidrofílicos y fácilmente eliminables del organismo por filtración glomerular. La velocidad de liberación del principio activo encapsulado puede controlarse en virtud de la selección del polímero que presente una adecuada velocidad de degradación.

4. Métodos de microencapsulación
En la actualidad, el número de métodos de microencapsulación patentados asciende a varios centenares y es previsible que ese número siga creciendo en la medida en que vayan apareciendo nuevos materiales de microencapsulación y surjan nuevos principios activos que requieran procesamientos específicos para su microencapsulación. No obstante, la mayoría de los métodos que hoy se desarrollan a nivel industrial podrían agruparse en las categorías que se presentan en el siguiente cuadro:

Método
Medicamento
Tamaño de la partícula

Coacervación (separación de fases)
Sólido-líquido
1-1.000 mm

Polimerización interfacial
Sólido-líquido
1-1.000 mm

Extracción / evaporación disolvente
Sólido-líquido
0,1-1.000 mm

Atomización y atomización-congelación
Sólido-líquido
1-1.000 mm

Suspensión en aire
Sólido
50-5.000 mm

Gelificación iónica
Sólido
> 1.000 mm*

*Procedimientos tradicionales: tamaño de partícula > 1.000 mm. En condiciones controladas: tamaño < 1.000 mm.

4.1. Coacervación o separación de fases

Bajo la denominación de “coacervación” o “separación” de fases se agrupa una serie de técnicas de microencapsulación que se basan en la inducción por algún procedimiento de la desolvatación del polímero que, a continuación, se deposita en forma de gotículas de coacervado alrededor del medicamento que se va a encapsular.

El término “coacervación” fue introducido en la química de los coloides por Bungenberg de Jong y Kruyt en 1929 para describir el fenómeno de agregación macromolecular o separación de fases líquidas que tenía lugar en el seno de un sistema coloidal. Se obtienen dos fases líquidas, una rica (coacervado) y otra pobre en coloides (sobrenadante). La coacervación es una etapa intermedia entre disolución y precipitado; es decir, conlleva una desolvatación parcial en contraposición a la desolvatación exhaustiva asociada al proceso de precipitación. Cualquier factor que induzca la desolvatación del polímero producirá el fenómeno de coacervación. Entre los procedimientos inductores de la coacervación se puede destacar un cambio en la temperatura, una modificación del pH y la adición de un “no solvente”, una sal o un polímero incompatible.

El proceso de microencapsulación por coacervación consta de las siguientes etapas:

· Dispersión mediante agitación adecuada del compuesto que se va a encapsular (líquido o partículas sólidas) en una solución del polímero/s formador/es de cubierta.

· Inducción de la coacervación por alguno de los procedimientos señalados. Se observa que el sistema sufre una opalescencia y, al microscopio óptico, las gotículas de coacervado presentan una apariencia semejante a la de una emulsión.

· Deposición (adsorción) de las gotículas de coacervado alrededor de los núcleos que va a encapsular. El sobrenadante, en principio turbio, se va clarificando a medida que transcurre el proceso de coacervación. La deposición continuada de la cubierta es promovida por una reducción de la energía libre interfacial del sistema, debido a una disminución del área superficial durante la coalescencia de las gotículas líquidas poliméricas.

· Coalescencia de las gotículas de coacervado para formar una cubierta continua alrededor de los núcleos.

· Endurecimiento de la cubierta de coacervado, sometiendo al sistema a un enfriamiento y añadiendo (de manera opcional) un agente reticulante. Finalmente, las microcápsulas (estructura de tipo reservorio) obtenidas son aisladas por centrifugación o filtración.

Tipos de coacervación

EN FASE ACUOSA EN FASE ORGANICA

Simple
Inducida por un cambio de temperatura

Compleja Inducida por la adición de un “no solvente”

Inducida por la adición de un polímero incompatible
· Coacervación en fase acuosa

Esta técnica implica la utilización de agua como disolvente y un polímero soluble en agua como material de recubrimiento y permite la encapsulación de medicamentos insolubles en dicho líquido. El principio activo es dispersado directamente en la solución polimérica o en un aceite que, a su vez, es emulsificado en la solución polimérica.

La principal ventaja de este método es que transcurre en un medio totalmente acuoso y que los polímeros utilizados (de origen natural) carecen de toxicidad.

Coacervación simple
Este procedimiento se basa en la utilización de un único polímero para formar la cubierta y de una sal o de un “no solvente” del polímero para inducir la coacervación. El polímero empleado es normalmente la gelatina, cuyas soluciones gelifican (a concentraciones superiores al 1%) a temperaturas inferiores a 30 °C. Para inducir la coacervación se puede añadir un “no solvente” miscible con el agua (disolvente polar: acetona, etanol, isopropanol) o una sal (sulfato sódico, sulfato amónico). Otras combinaciones polímero/agente inductor utilizadas en la práctica para microencapsular medicamentos son agar/acetona, alcohol polivinílico/propanol, metilcelulosa/acetona y pectina/isopropanol.

Coacervación compleja

Coacervación compleja es el proceso de separación de fases que tiene lugar de forma espontánea cuando en un medio acuoso se mezclan dos o más coloides que presentan carga opuesta (policatión y polianión), como consecuencia de la atracción electrostática que sufren. En los procedimientos de microencapsulación por coacervación compleja se utilizan generalmente combinaciones de una proteína y un polisacárido, en concreto gelatina y goma arábiga (goma acacia). La gelatina es una proteína anfotérica (presenta carga positiva a valores de pH inferiores a su punto isoeléctrico –PI-, y carga negativa a valores de pH superiores) que deriva del colágeno y resulta muy adecuada para la coacervación debido a que su especial configuración facilita la oclusión de una considerable cantidad de agua. La goma arábiga presenta carga negativa en todo el rango de pH. En consecuencia, a pH inferiores a su PI, la gelatina está cargada positivamente e interacciona con las moléculas de goma arábiga, con lo que se produce una neutralización de cargas y una desolvatación de la mezcla polimérica, que se separa en una fase líquida o coacervado complejo.

En el proceso de microencapsulación por coacervación, el aspecto más importante que hay que tener en cuenta es le control del pH, ya que determina la ionización de ambos coloides, así como la proporción relativa en que se mezclan éstos y la concentración polimérica total.

· Coacervación en medio no acuoso
Esta técnica se utiliza principalmente para la microencapsulación de medicamentos solubles en agua. Para formar la cubierta, se utilizan polímeros solubles en disolventes orgánicos, entre los que se destacan la etilcelulosa y los polímeros de la familia del poli(ácido láctico). El polímero se disuelve bajo determinadas condiciones en un disolvente orgánico de naturaleza apolar y el material que se va a encapsular se suspende o emulsifica en la solución polimérica. A continuación, por un procedimiento determinado se produce la desolvatación del polímero que se deposita alrededor del núcleo.

Coacervación por un cambio de temperatura
El procedimiento de microencapsulación por un cambio de temperatura implica la utilización de un polímero que es soluble en un disolvente orgánico a una temperatura elevada e insoluble en el mismo disolvente a temperatura ambiente. Generalmente, se utiliza la etilcelulosa que, siendo insoluble en ciclohexano a temperatura ambiente, se solubiliza a temperaturas próximas a la de ebullición de dicha sustancia (78-80 °C). El procedimiento consiste en suspender el principio activo que se va a encapsular en una solución al 2% de etilcelulosa en ciclohexano a 80 °C. A continuación se procede al enfriamiento gradual, bajo agitación, de la solución hasta temperatura ambiente, lo que provoca la insolubilización o separación del polímero en forma de una fase líquida y su deposición alrededor de las partículas del material que se va a encapsular. A temperatura próxima a la ambiente, la cubierta se solidifica, obteniéndose las microcápsulas, que son recogidas por filtración o centrifugación y secadas.

Coacervación por adición de un “no solvente”
En este procedimiento de microencapsulación, la separación de fases es inducida por la lenta adición de un “no solvente” sobre una solución del polímero formador de cubierta en un disolvente orgánico adecuado, que contiene el material que va a encapsularse en suspensión. Se entiende por “no solvente” aquel disolvente que es miscible con el disolvente del polímero y en cual el polímero es insoluble. A medida que se adiciona el “no solvente”, se provoca la insolubilización del polímero que se deposita alrededor de las partículas en suspensión. Al final del proceso, se añade un volumen elevado del “no solvente” con la finalidad de endurecer las microcápsulas.

Adición de un polímero incompatible
Se basa en inducir la separación de fases añadiendo un polímero “incompatible” con el polímero formador de cubierta. Es incompatible el polímero que presenta una mayor solubilidad en el disolvente que el propio polímero de recubrimiento, no teniendo, en cambio, afinidad por el material que se va a encapsular. Por lo tanto, a medida que se añade el polímero incompatible, se produce la desolvatación del de recubrimiento, que se separa y deposita alrededor de las partículas suspendidas en el medio.

4.2. Extracción-evaporación del disolvente

Esta denominación ha sido normalmente asignada a un conjunto de procedimientos en los que se da como circunstancia común la formación de una emulsión que puede ser de tipo O/W y también O/O. En ambos casos, la fase interna de la emulsión es un disolvente orgánico que presenta una solubilidad limitada en la fase externa de la emulsión que puede ser agua o aceite. Además, es fundamental la incorporación de un agente tensioactivo en la fase externa de la emulsión. Una vez formada la emulsión, se puede extraer el disolvente con otro líquido el cual es soluble en el disolvente o evaporar el disolvente para conseguir la precipitación gradual del polímero a medida que se va eliminando el disolvente, dando lugar a las microesferas.

4.3. Polimerización interfacial

Este proceso se produce en el seno de una emulsión en cuya interfaz se desarrolla un proceso de polimerización, lo que da lugar a la formación de las microcápsulas. Este método es muy utilizado en otros ámbitos; sin embargo, en el campo de los medicamentos o materiales biológicos, su interés ha sido muy escaso. Merece la pena destacar únicamente el método propuesto por Chang para la formación de microcápsulas de poliamida (nylon) como consecuencia de la reacción interfacial de los monómeros hexametilenodiamina y cloruro de sebacoilo.

4.4. Atomización y atomización-congelación


Estos dos métodos de microencapsulación, que transcurren en una etapa única, presentan la ventaja de su extraordinaria rapidez y sencillez, lo que los convierte en muy útiles para la producción industrial de micropartículas.

Atomización
El principio activo se disuelve o dispersa en una solución del polímero en un disolvente adecuado y la mezcla se pulveriza en una cámara en cuyo interior circula aire caliente (150-200 °C) capaz de suministrar la temperatura de vaporización necesaria para eliminar el disolvente del material de cubierta, con lo que se obtiene el producto microencapsulado.



Atomización-congelación
Este procedimiento se diferencia del anterior en que, en lugar de atomizar el material formador de cubierta disuelto, éste es sometido a un proceso de fusión, pulverizándose a continuación (a una temperatura suficientemente elevada) la masa fundida en una cámara en la que circula una corriente de aire frío (20 °C) o un gas previamente enfriado. El principio activo va incorporado en la masa fundida, disuelto o dispersado en la misma. Los materiales utilizados para formar la cubierta son productos de bajo punto de fusión entre los que se destacan las ceras, las grasas y los ácidos grasos, los cuales, si bien son sólidos a temperatura ambiente, se funden a una temperatura relativamente baja (40-50 °C). Es una técnica muy adecuada para la encapsulación de compuestos termolábiles.





4.5. Suspensión en aire o recubrimiento en lecho fluido

Se trata de un procedimiento de microencapsulación físico o mecánico que se limita únicamente al recubrimiento de partículas sólidas de medicamento con un material determinado, lo que da lugar a estructuras tipo reservorio. El proceso transcurre en unos aparatos denominados “aparatos de recubrimiento en lecho fluido” de los cuales el más difundido es el sistema Wurster. Este sistema consta de una malla metálica en la que se colocan las partículas de medicamento que se desean recubrir. Las mismas se mantienen en suspensión gracias a la circulación de una corriente de aire en sentido ascendente a través de la malla metálica. A su vez, desde la parte inferior del sistema se introduce la solución del material de recubrimiento dispersada bajo la forma de muy finas gotículas, las cuales se depositan sobre las partículas de medicamento. La corriente de aire desplaza a las partículas recubiertas hacia la parte superior del sistema donde se produce la solidificación de la cubierta y, finalmente, caen de nuevo en la malla metálica del sistema, pudiendo repetirse sucesivas veces este ciclo de recubrimiento.

4.6. Gelificación iónica

En esta técnica la formación de la cubierta de las microcápsulas tiene lugar por una reacción de gelificación iónica entre un polisacárido y un ion de carga opuesta.

Generalmente, se recurre a la gelificación de alginato sódico (polianión) con cloruro cálcico (catión). El método consiste en suspender el compuesto que se va a encapsular en una solución acuosa de alginato sódico, adicionando la mezcla, mediante goteo, sobre una solución acuosa de Cl2Ca que se encuentra sometida a una velocidad de agitación adecuada. Al entrar la gota de alginato sódico en contacto con Ca2+, se produce la gelificación instantánea de la misma, obteniéndose una membrana o cubierta de alginato cálcico que es insoluble en agua pero permeable. La reacción que tiene lugar es:

2Na – Alginato + Ca2+ ® Ca – Alginato + 2Na+

5. Caracterización de las microesferas



Las microesferas obtenidas por cualquiera de los procedimientos descritos deben ser caracterizadas y controladas de acuerdo con unos ensayos que aseguren su calidad y homogeneidad, así como su comportamiento biofarmacéutico.

Ensayos característicos que se suelen realizar a las microesferas:

· Características morfológicas, tamaño de partícula y estructura interna.

· Rendimiento de producción.

· Eficacia de la encapsulación y contenido en principio activo.

· Estudio de liberación del principio activo.

· Estado físico e interacciones polímero-principio activo.

5.1. Características morfológicas, tamaño de partícula y estructura interna

Para analizar la morfología de las microesferas, se recurre normalmente a técnicas de microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (SEM) que también permiten detectar la posible agregación de las partículas, así como determinar el tamaño de las mismas. La observación por microscopía electrónica de barrido de los cortes transversales de las micropartículas permite caracterizar la estructura interna de las mismas.

El tamaño y la distribución de tamaños de las microesferas se determinan empleando técnicas microscópicas, de tamización, sedimentación, técnicas de difracción de rayos láser y el método Coulter Counterâ.

5.2. Rendimiento de producción

El rendimiento de producción refleja el porcentaje de microesferas obtenidas con respecto a la cantidad total de material (principio activo + polímero) empleado. Se trata de un control muy importante desde el punto de vista económico, teniendo en cuenta el elevado costo de la mayoría de los polímeros y principios activos utilizados. Es, por lo tanto, conveniente recuperar en forma de microesferas la mayor cantidad posible del material de partida.

5.3. Eficacia de encapsulación y contenido en principio activo

Para cuantificar la cantidad de principio activo encapsulado en las microesferas, habrá que disolver previamente el polímero formador de cubierta en un disolvente adecuado o extraer el principio activo utilizando un disolvente en el cual el compuesto activo es soluble y el polímero insoluble.

El contenido en principio activo o capacidad de encapsulación hace referencia a la cantidad de medicamento encapsulado en la microesferas. Se calcula de la siguiente manera:



Contenido p.a. (%) = Cantidad de principio activo encapsulado x 100

Peso final de microesferas

El rendimiento o eficacia de encapsulación se calcula a partir de la relación entre el principio activo encapsulado y el teórico o en disposición de ser encapsulado, a partir de la expresión:

EE (%) = Cantidad de principio activo encapsulado x 100

Cantidad teórica de principio activo

Interesa que tanto el contenido en principio activo como la eficacia de encapsulación sean lo más elevados posibles. Es decir, es importante incorporar la mayor cantidad posible de principio activo por peso de microesferas al objeto de que el peso final de la formulación no sea excesivo; además, interesa desde un punto de vista económico que todo o prácticamente todo el principio activo utilizado en el proceso sea encapsulado.

5.4. Estudio de liberación del principio activo

Al igual que en otras formas farmacéuticas de liberación controlada, el estudio de liberación in vitro de la molécula activa a partir de las microesferas es muy importante. La liberación del principio activo está gobernada por una serie de factores que son dependientes del polímero, del principio activo y de la propia microesfera. Entre los primeros se puede citar el tipo de polímero (insoluble, solubilidad pH – dependiente), su peso molecular y estado cristalino. Entre los parámetros relacionados con el principio activo, se destaca la solubilidad del mismo y su peso molecular. Por último, factores dependientes de la propia microesfera son, por ejemplo, el tipo de estructura interna (reservorio o matricial) y el contenido teórico de principio activo con respecto al polímero.

Para realizar el estudio de liberación se puede utilizar el procedimiento especificado por la USP, así como métodos de flujo, agitación de viales, membranas de diálisis, etc. Las microesferas son incubadas en el medio, añadiendo un agente tensioactivo de ser necesario (principios activos de tipo proteico o peptídico).

5.5. Estado físico e interacciones polímero-principio activo

La mayoría de los procedimientos de microencapsulación implican un mezclado íntimo entre el polímero y el principio activo, por lo que pueden tener lugar diversas interacciones fisicoquímicas que pueden influir en la eficacia terapéutica de la forma farmacéutica final. En consecuencia, es conveniente caracterizar el estado físico del polímero y principio activo por separado y del principio activo en la microesfera (principio activo disuelto o dispersado en el polímero) y poner de manifiesto la posible existencia de interacciones medicamento – excipiente. Para ello se recurre a técnicas espectroscópicas del tipo de difracción de rayos X, infrarrojos (IR) y resonancia magnética nuclear (RMN), así como a técnicas de análisis térmico diferencial (DSC, ADT).

Además de estos estudios, estará también indicado realizar controles de disolventes orgánicos residuales (técnicas de cromatografía de gases) si las microesferas han sido preparadas por procesos que impliquen la utilización de disolventes. Por otra parte, habrá que garantizar la esterilidad y ausencia de pirógenos en productos para administración parenteral y realizar ensayos de resistencia mecánica en aquellas microesferas que se vayan a someter a continuación a una compresión, etc. Si las micropartículas son formuladas en suspensiones, un objetivo crucial será minimizar la difusión del principio activo al medio suspensor y mantener las propiedades originales de las micropartículas durante el almacenamiento, por lo que estará indicado realizar estudios de estabilidad.

Vibrational Imaging May Improve Drug Monitoring

Vibrational Imaging May Improve Drug Monitoring
Label-free imaging tracks molecules in living cells

An imaging modality that detects the vibrations in chemical bonds may improve the monitoring of drug delivery in tissue, according to researchers at Harvard University.
In principle, if we can image tissues with Raman contrasts, we can study the efficacy of topically applied medicines.—X. Sunney Xie, PhD, Harvard University

The three-dimensional vibrational imaging technique, called stimulated Raman scattering (SRS), provides specific vibrational signatures of chemical bonds at much greater sensitivity than other imaging methods, the research team reported. The technology works without the need for fluorescent labeling of the molecules being tracked, the researchers said. (Freudiger CW, Min W, Saar BG, et al. Label-free biomedical imaging with high sensitivity by stimulated Raman scattering microscopy. Science. 2009;322(5909):1857-1861.)
“In principle, if we can image tissues with Raman contrasts, we can study the efficacy of topically applied medicines,” said X. Sunney Xie, PhD, a professor of chemistry at Harvard, in an e-mail to PFQ. “In practice, any kind of imaging methods cannot determine efficacy alone; other methods, such as proteomics and genomics, are needed. SRS can do metabolomics very well.” Metabolomics is the study of specific chemical “fingerprints” left behind by cellular processes.
The researchers described use of the technology for a number of biomedical applications, including differentiating between omega-3 fatty acids and other types of fats in living tissue and monitoring the diffusion of topically applied medications through the epidermis.
Dr. Xie said SRS may allow the tracking of drugs in the human body, “as long as the medicine has specific vibrational frequencies. We are developing an endoscope based on coherent Raman scattering contrast, which, I hope, will make this possible.”

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“In principle, if we can image tissues with Raman contrasts, we can study the efficacy of topically applied medicines,” said X. Sunney Xie, PhD, a professor of chemistry at Harvard, in an e-mail to PFQ. “In practice, any kind of imaging methods cannot determine efficacy alone; other methods, such as proteomics and genomics, are needed. SRS can do metabolomics very well.” Metabolomics is the study of specific chemical “fingerprints” left behind by cellular processes.
The researchers described use of the technology for a number of biomedical applications, including differentiating between omega-3 fatty acids and other types of fats in living tissue and monitoring the diffusion of topically applied medications through the epidermis.
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Calcium Phosphate Nanoparticles Deliver Chemo Agents

Calcium Phosphate Nanoparticles Deliver Chemo Agents
Can sneak hydrophobic compounds into cells

Calcium phosphate nanoparticles have the potential to act as cellular stealth bombers, delivering chemotherapeutic drugs or imaging agents to cancerous cells in a hydrophilic, bioresorbable package, researchers say.
We can take highly hydrophobic drugs and make them essentially water-soluble by packaging them within the calcium phosphate nanoparticle.—James H. Adair, PhD, Pennsylvania State University

The particles were shown to deliver the hydrophilic cancer drug ceramide in a number of cell models in a paper published last month in Nano Letters. (Kester M, Heakal Y, Fox T, et al. Calcium phosphate nanocomposite particles for in vitro imaging and encapsulated chemotherapeutic drug delivery to cancer cells. Nano Lett. 2008;8(12):4116-4121.)
“We can take highly hydrophobic drugs and make them essentially water-soluble by packaging them within the calcium phosphate nanoparticle,” said study author James H. Adair, PhD, a professor of materials science and engineering and director of the Particulate Materials Center at Pennsylvania State University.
“We’ve shown that we don’t cause any change in the biochemistry or biophysical chemistry in the cytosol when the calcium phosphate delivers its package,” Dr. Adair said in an interview with PFQ. The particles release their cargo and dissolve into calcium ions and phosphate ions, he said.
Dr. Adair said his colleague Mark Kester, PhD, a professor of pharmacology at Penn State, likened the technology to a stealth bomber. “The cells need calcium and phosphate; the calcium phosphate delivers the chemotherapeutic without the cell actually knowing what is inside the particle, so we deliver the chemotherapeutic very stealthily,” Dr. Adair said.
The next step in the research will be to show that the nanoparticles deliver their load specifically to the tissue of interest, cancerous lesions, Dr. Adair said. “This is something we’re currently working on and will be reporting in the next three or four months,” he said.

Global Energy organiza una conferencia sobre nanotecnologia

Global Energy organiza una conferencia sobre nanotecnologia

Con el objetivo de conocer mejor qué es la nanotecnología, Global Energy organiza la Conferencia “Análisis de las aplicaciones inmediatas y beneficios sociales de la nanotecnología”, que tendrá lugar los días 11 y 12 de febrero en el Hotel Puerta del Camino de Santiago de Compostela y que contará con la participación de reconocidos y prestigiosos expertos nacionales en sus respectivos ámbitos de actuación, que abordarán distintas aplicaciones de la nanotecnología.

Esta conferencia sobre nanotecnología pretende acercar al mundo empresarial las diversas e importantes aplicaciones de esta revolucionaria ciencia, su estado actual y avances, así como mostrar a la sociedad civil los beneficios inmediatos de la mano de prestigiosos y reconocidos expertos en los distintos campos de aplicación de la nanotecnología.

Sectores

Areas de Aplicación

Salud y bio
La nanotecnología permitirá, en el campo de la medicina y la salud, diagnósticos más exactos, así como curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular entre otros importantes aspectos.

Electrónica
La nanotecnología aplicada a la electrónica proporciona, por ejemplo, sistemas capaces de generar y emitir luz por sí mismos.

Energía
La nanotecnología aporta soluciones sostenibles para la energía y el ambiente, principalmente, en los campos de la tecnología solar, la nano-catálisis, las células de combustible y la tecnología del hidrógeno.

Agua
La nanotecnología contribuye a la purificación del agua.

Alimento
La nanotecnología ayuda a la industria alimentaria a mejorar el valor alimenticio de los alimentos, así como la calidad, la seguridad, y la rentabilidad de las producciones.

Construcción
La nanotecnología tiene el potencial para construir edificios y materiales más eficientes energéticamente, y más ecoeficientes.

Seguridad
La nanotecnología tiene un impacto muy importante en las tecnologías de la información y de la comunicación.

Inversión
Por su trascendental importancia en nuestras vidas, la nanotecnología debe ser objeto prioritario de atención y atraer de manera clara y decidida, la inversión pública, así como permitir la transferencia de tecnología, y la cooperación entre Universidades y Centros de Investigación y el tejido empresarial.

La nanociencia es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales de muy pequeñas dimensiones. La nanotecnología es un conjunto de técnicas multidisciplinares utilizadas para estudiar y manipular las propiedades de la materia a escala nanométrica. Entre las áreas de aplicación de la nanotecnología se pueden destacar: materiales, medicina y salud, energía, medioambiente, electrónica y alimentación.

Supone una auténtica revolución tecnológica que tendrá durante los próximos diez años un impacto enorme en la sociedad. Además, los nanomateriales consumen menos energía contribuyendo así a la reducción de la contaminación medioambiental.
Nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, escala a la que las propiedades físicas y químicas de la materia cambian sustancialmente.

Nanoparticle Delivery Vehicle Penetrates Mucus Layer

Nanoparticle Delivery Vehicle Penetrates Mucus Layer
Opens doors for local delivery of drugs

Nanoparticles coated with polyethylene glycol (PEG) easily penetrated human mucus in research performed at Johns Hopkins University. Researchers there suggested that drugs protected by a PEG coating could pass through the protective mucus barrier in order to deliver localized therapies more effectively.
We have improved the coatings considerably to allow faster penetration for a wider array of particle sizes.—Samuel K. Lai, PhD, Johns Hopkins University

Synthetic nanoparticles coated with low molecular weight PEG were able to move through undiluted human mucus at sizes of up to 500 microns, according to Samuel K. Lai, PhD, who presented the data at the American Chemical Society meeting in August. (Lai SK, Wang Y-Y, Hanes J. Engineering mucus penetrating particles for transmucosal delivery. Paper presented at: American Chemical Society National Meeting and Exposition; August 20, 2008; Philadelphia.)
“We studied the properties of disease-causing viruses that evolved to infect mucosal surfaces to engineer a coating that enables our drug delivery particles to penetrate mucus layers in minutes. In our new work, we have improved the coatings considerably to allow faster penetration for a wider array of particle sizes,” Dr. Lai said in a news release.
The human mucus barrier was, until recently, thought to be impenetrable to polymer particles as small as 59 nm, according to the abstract of Dr. Lai’s presentation. Because of this perceived barrier, research into long-lasting controlled-release delivery strategies for mucosal sites such as the lungs and the female reproductive tract has lagged, the abstract states.
While the low molecular weight PEG-coated nanoparticles moved easily through mucus, the researchers found that high molecular weight particles moved even more slowly than uncoated nanoparticles. The density of the PEG was “especially critical” with smaller-sized particles, the researchers said.
Drug delivery with this technology could potentially improve localized treatments in areas protected by mucosa, the researchers said. “For example, cervical cancer patients could locally apply chemo drugs inside mucus-penetrating particles, which would then deliver the drug locally in the female reproductive tract at efficient concentrations over prolonged periods of time, instead of delivering it everywhere else in the body,” Dr. Lai said in a news release. “That could drastically reduce the side effects as well as prolong the presence of drugs at the target site.”

Chitosan Nanoparticles Protect Antioxidants

Chitosan Nanoparticles Protect Antioxidants
Biopolymeric coating could enhance oral delivery

A biopolymeric nanoparticle protected antioxidants from digestive juices, allowing their controlled release over time, according to researchers.
The use of nanoparticles for drug delivery is not new but would be a novel approach for delivering antioxidants to the body.—Ken Ng, PhD, Monash University

The natural polymer chitosan could allow more efficient oral administration of antioxidant catechins, which have poor oral bioavailability, the researchers said.
“The use of nanoparticles for drug delivery is not new but would be a novel approach for delivering antioxidants to the body,” Ken Ng, PhD, a lecturer in pharmaceutical sciences at Monash University in Victoria, Australia, said in an email to PFQ.
Dr. Ng and his colleagues at Monash, Ian Larson, PhD, and graduate student Admire Dube, are preparing their findings for publication in the International Journal of Pharmaceutics.
Dr. Ng said catechins are found in fruits, green tea, wine, and other foods but last only hours in the gastrointestinal environment. These flavonoids are useful not only for their antioxidant properties but also for other biological attributes, including anti-inflammatory, vasodilatory, neuroprotective, and anticancer properties, he said.
“Recently, there has been interest in the use of polymeric nanoparticles as delivery vehicles to improve the oral bioavailability of drugs,” Dr. Ng said. Chitosan, a biopolymer derived from shellfish, is biocompatible and biodegradable, and it adheres to the intestinal mucosal layer, he said.
“We anticipate that encapsulation of catechins in polymeric nanoparticles will address their poor oral bioavailability,” Dr. Ng said.
In their current work, the researchers entrapped (+)-catechin in nanoparticles of chitosan-tripolyphosphate and chitosan-alginate and exposed them in vitro to simulated intestinal fluids. The protected (+)-catechin demonstrated controlled release, according to Dr. Ng.
The next step is to compare the oral bioavailability of catechin-loaded nanoparticles with catechin only in a rat model, Dr. Ng said. “Human trials will have to wait until dosage and toxicological parameters are sorted out in an animal,” he said.