Los investigadores han desarrollado un material que puede detectar pequeños cambios dentro del cuerpo, como durante un brote de artritis, y liberar medicamentos exactamente dónde y cuándo se necesitan.
por la Universidad de Cambridge
El material blando puede contener fármacos antiinflamatorios que se liberan en respuesta a pequeños cambios de pH corporal. Durante un brote de artritis , la articulación se inflama y se vuelve ligeramente más ácida que el tejido circundante.
El material, desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge, ha sido diseñado para responder a este cambio natural de pH. A medida que aumenta la acidez, el material se vuelve más blando y gelatinoso, lo que desencadena la liberación de moléculas de fármacos que pueden encapsularse dentro de su estructura. Dado que el material está diseñado para responder únicamente dentro de un rango estrecho de pH, el equipo afirma que los fármacos podrían liberarse con precisión donde y cuando se necesitan, lo que podría reducir los efectos secundarios.
Si se utiliza como cartílago artificial en articulaciones artríticas, este enfoque podría permitir el tratamiento continuo de la artritis, mejorando la eficacia de los fármacos para aliviar el dolor y combatir la inflamación. La artritis afecta a más de 10 millones de personas en el Reino Unido, con un coste estimado de 10.200 millones de libras anuales para el NHS. A nivel mundial, se estima que afecta a más de 600 millones de personas.
Si bien se requieren ensayos clínicos exhaustivos antes de poder utilizar el material en pacientes, los investigadores afirman que su enfoque podría mejorar los resultados en personas con artritis y otras afecciones, como el cáncer. Sus resultados se publican en la revista Journal of the American Chemical Society .
El material desarrollado por el equipo de Cambridge utiliza enlaces cruzados reversibles y especialmente diseñados dentro de una red polimérica. La sensibilidad de estos enlaces a los cambios en los niveles de acidez le confiere al material propiedades mecánicas de alta sensibilidad.
El material fue desarrollado por el grupo de investigación del profesor Oren Scherman, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge. El grupo se especializa en el diseño y la construcción de estos materiales únicos para diversas aplicaciones potenciales.
«Desde hace tiempo, nos interesa el uso de estos materiales en las articulaciones, ya que sus propiedades pueden imitar las del cartílago», afirmó Scherman, profesor de Química Supramolecular y de Polímeros y director del Laboratorio Melville de Síntesis de Polímeros. «Pero combinar esto con una administración de fármacos altamente dirigida es una perspectiva realmente prometedora».
«Estos materiales pueden detectar si algo anda mal en el organismo y responder administrando el tratamiento justo donde se necesita», afirmó el Dr. Stephen O’Neill, primer autor del estudio. «Esto podría reducir la necesidad de dosis repetidas de medicamentos, a la vez que mejora la calidad de vida del paciente».
A diferencia de muchos sistemas de administración de fármacos que requieren desencadenantes externos como el calor o la luz, este se alimenta de la propia química del organismo. Los investigadores afirman que esto podría allanar el camino para tratamientos más duraderos y específicos para la artritis que respondan automáticamente a los brotes, aumentando la eficacia y reduciendo los efectos secundarios perjudiciales.
En pruebas de laboratorio , los investigadores cargaron el material con un tinte fluorescente para simular el comportamiento de un fármaco real. Descubrieron que, con niveles de acidez típicos de una articulación artrítica, el material liberaba una carga farmacológica considerablemente mayor que con niveles de pH normales y saludables.
«Al ajustar la química de estos geles, podemos hacerlos altamente sensibles a los sutiles cambios de acidez que ocurren en el tejido inflamado», afirmó la Dra. Jade McCune, coautora del estudio. «Esto significa que los fármacos se liberan cuando y donde más se necesitan».
Los investigadores dicen que el enfoque podría adaptarse a una variedad de condiciones médicas, ajustando la química del material.
«Es un enfoque muy flexible, por lo que podríamos, en teoría, incorporar medicamentos de acción rápida y lenta, y tener un único tratamiento que dure días, semanas o incluso meses», dijo O’Neill.
Los próximos pasos del equipo incluirán probar los materiales en sistemas vivos para evaluar su rendimiento y seguridad en un entorno fisiológico. El equipo afirma que, de tener éxito, su enfoque podría abrir la puerta a una nueva generación de biomateriales reactivos capaces de tratar enfermedades crónicas con mayor precisión.
Más información: Bloqueo cinético de complejos sensibles al pH para redes poliméricas con respuesta mecánica, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c09897
