Ultrasonidos y 'azúcar': nueva vía para administrar fármacos con precisión milimétrica

Un equipo de investigadores de Stanford Medicine (EEUU) ha desarrollado un sistema no invasivo que, a través de ultrasonidos, puede administrar medicamentos en cualquier parte del cuerpo con una precisión de pocos milímetros, evitando que los fármacos lleguen a lugares donde no deberían, lo que produce efectos secundarios no deseados.

El sistema utiliza nanopartículas para encapsular los fármacos junto con ultrasonidos para liberarlos en los destinos previstos. En un nuevo estudio publicado en 'Nature Nanotechnology', los investigadores demuestran en ratas que la última versión de su sistema puede administrar ketamina a regiones específicas del cerebro y analgésicos a nervios específicos de las extremidades. Gracias a una nueva formulación, aseguran que las nanopartículas son más seguras, más estables y más fáciles de producir.

"Resulta que solo se necesita un poco de azúcar para que esto funcione", afirma Raag Airan, el investigador principal. Lo que hicieron fue poner sacarosa al 5% en el interior líquido de las partículas. Esa pequeña cantidad hizo que las nanopartículas se comportaran: estables a la temperatura corporal pero sensibles al ultrasonido. En la sangre viajan tranquilas, y solo sueltan el fármaco donde el haz estrecho de ultrasonido las estimula.

Con esta táctica, aseguran que se puede maximizar el efecto terapéutico y minimizar los efectos secundarios, afirma Airan.

Volvieron a diseñarlo todo

La administración de fármacos por ultrasonidos no es nueva para este grupo: en 2018 ya probaron un sistema capaz de soltar propofol en zonas del cerebro de ratas. Pero aquel primer prototipo tenía problemas: las partículas pedían procesos raros para fabricarlas, había que guardarlas a -80 °C y el fármaco se escapaba con facilidad a temperatura corporal.
"La aplicabilidad clínica de ese sistema era bastante limitada. Teníamos una necesidad real de idear algo diferente, así que volvimos a la mesa de diseño", indica Airan.

Pasaron a usar liposomas (cubierta fosfolipídica), las mismas cajas que se usan para el ARNm en vacunas contra la covid. Como dice Airan, "Existe toda una infraestructura para fabricar liposomas como subproducto de la pandemia. Ahora sabemos muy bien cómo fabricarlos".

¿Por qué funciona con azúcar?

Para que el ultrasonido reconozca las partículas, estas deben tener una impedancia acústica distinta a su entorno. "Siempre que haya una diferencia de impedancia acústica entre una partícula y el medio, se producirá una interacción física con el ultrasonido", resalta el investigador.

Tras probar polímeros, sales y demás, la solución fue culinaria: "¿Qué puede hacer que las cosas sean densas y viscosas? Bueno, el azúcar podría hacerlo", detalla Airan. Con un 5% de sacarosa encontraron el punto justo: la partícula responde al ultrasonido y no pierde fármaco antes de tiempo.

 

El mecanismo exacto por el que el sonido provoca la liberación no está totalmente claro, pero los autores creen que el ultrasonido hace oscilar la cubierta contra el núcleo más denso y se crean poros que dejan salir el medicamento.

En experimentos, al dirigir ultrasonidos a una zona concreta del cerebro, las nanopartículas entregaron aproximadamente tres veces más fármaco allí que en otras áreas. Aunque la parte objetivo recibió solo un 30% más de ketamina que la ketamina libre, esa diferencia bastó para alterar la función cerebral de forma clara. "No se trata solo de que estemos consiguiendo el efecto deseado. Estamos consiguiendo más de lo que cabría esperar, teniendo en cuenta la cantidad que estamos administrando a esa parte del cerebro", afirma Airan.

Anestesia focal sin pinchazos

También probaron con ropivacaína para bloquear el dolor en un nervio concreto: inyectaron las nanopartículas por otro sitio y aplicaron ultrasonidos al nervio ciático. Resultado: en 2,5 minutos se produjo una anestesia local que duró al menos una hora. Esto podría evitar inyecciones directas en zonas dolorosas y reducir molestias a pacientes.

Ahora, y con la mira en ensayos humanos, esperan la aprobación de la FDA. La intención es probar el sistema usando ketamina para tratar el componente emocional del dolor crónico en personas.