El grupo Materiales+Tecnologías de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha conseguido imprimir en 3D comprimidos impresos a base de varios tipos de almidón, analizando lo que esto puede aportar en la liberación contralada de los principios activos, sobre todos los hidrofóbicos, que no se pueden disolver en agua.
Como explica Kizkitza González, autora de esta investigación, han trabajado con un principio activo hidrofóbico, "ya que, actualmente, el 40% de los fármacos comercializados y el 60% de los que están en investigación son poco solubles en agua, lo que genera problemas de formulación en el diseño de nuevos sistemas de administración de fármacos por vía intravenosa u oral". En este caso, han elegido el ibuprofeno como principio activo hidrofóbico.
Ahora bien, aclara que "esta metodología permite la adición de principios activos tanto solubles como no solubles en agua. Por ello, el rango de enfermedades que podría tratarse es muy amplio".
Respecto al almidón empleado para imprimir los comprimidos, destaca que "es uno de los alimentos básicos de la dieta de los seres humanos; por tanto, podemos asegurar que es un compuesto digerible, no tóxico y no irritante. Y, desde un punto de vista económico e industrial, presenta la ventaja de su bajo coste, ya que es uno de los biopolímeros más abundantes en la tierra, pudiéndose obtener de una gran variedad de plantas, principalmente de cereales y tubérculos".C
"La impresión 3D permite la adición de principios activos tanto solubles como no solubles en agua"
En concreto, han empleado "tres tipos de almidón, dos de maíz (normal y waxy) y otro de patata, con diferentes geometrías y cargadas con un fármaco no soluble", indica González. Los tres tipos de almidón han mostrado propiedades reológicas apropiadas, a pesar de que en el caso del almidón de patata el proceso de impresión resultó ser más laborioso debido a sus propiedades.
Como señala la experta, han observado la importancia que tiene el origen botánico del almidón prácticamente en todas las propiedades como son la microestructura porosa, la formación de una red estable o la liberación del fármaco. En el caso del almidón de maíz normal, la liberación del fármaco es instantánea y el medicamento se libera por completo en diez minutos. En el caso del almidón de maíz waxy y en el de patata, la liberación se da de una forma más continua, pudiendo tardar hasta seis horas en liberarse por completo. Además, han demostrado la importancia que tiene la geometría del comprimido en la liberación del fármaco.
En esta investigación, además, imprimieron comprimidos que combinaban diferentes tipos de almidón, consiguiendo con ello que la liberación tuviera lugar en dos etapas. "Por ejemplo, en el caso de una infección, en una primera etapa, con el almidón de maíz normal se podría liberar de inmediato un medicamento para paliar el dolor, y en una segunda etapa, con cualquiera de los otros dos tipos de almidón liberar un antibiótico de forma más continua”, cuenta la investigadora.
Tipo de impresión 3D
La técnica de impresión 3D utilizada por los investigadores de la UPV/EHU ha sido la extrusión de semisólidos, también conocida como Direct ink writing (DIW). "Esta técnica se basa en la deposición capa a capa de un material semisólido o semifundido (conocido como tinta) utilizando para ello una jeringa como sistema de extrusión".
Esta técnica "permite, mediante un procedimiento rápido y sencillo, la preparación de objetos con geometrías complejas y estructuras y formas bien definidas", defiende. Sin embargo, reconoce que el "proceso puede alargarse debido a que es necesario realizar una exhaustiva caracterización reológica de la formulación o tinta". Y afirma que ensayos como los que han realizado permiten "evaluar la imprimabilidad de la tinta a través de la boquilla y asegurar que una vez imprimido, el material va a ser capaz de mantener la forma deseada, es decir, la fidelidad de forma".
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