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Píldoras de dirección de forma segura
Controlar una pastilla mientras se mueve por el cuerpo de un paciente podría permitir a los médicos administrar medicamentos en el lugar correcto, por ejemplo, un tumor en el colon.
Trague esto: Un imán dentro de la cápsula que se muestra aquí permite a los investigadores controlar la posición de la cápsula dentro del tracto digestivo. Esto podría conducir a métodos de administración de fármacos más precisos.
Investigadores de la Universidad de Brown han demostrado una forma de controlar de forma segura una pastilla maniobrable y observar su paso por el tracto gastrointestinal.
Además de buscar rastros en el torrente sanguíneo de un paciente, es difícil para los médicos saber si un medicamento se ha administrado correctamente. Puede tomar radiografías [de píldoras etiquetadas], pero nunca se puede saber realmente a qué hora se lanzó el medicamento, dice Edith Mathiowitz , profesor asociado de ciencias médicas e ingeniería en la Universidad de Brown e investigador principal del proyecto. El equipo de Mathiowitz, que se enfoca en crear mejores tecnologías de administración de medicamentos, originalmente construyó un sistema de seguimiento magnético para observar las píldoras a medida que pasan por el cuerpo. Pero los investigadores pronto se dieron cuenta de que también podían controlar las píldoras.
Lo que desarrollamos podría ser extremadamente útil para mejorar la biodisponibilidad de los medicamentos que tienen ventanas terapéuticas incluso estrechas, dice Mathiowitz, refiriéndose a los medicamentos que se absorben solo en regiones específicas del tracto gastrointestinal. Puede usarlo de dos maneras: un sistema de retención para el estómago [para garantizar que el paciente reciba la dosis deseada] y para la localización en regiones específicas del tracto gastrointestinal, regiones que son muy difíciles de alcanzar.
En experimentos, el equipo de Mathiowitz movió pastillas a través del estómago y los intestinos de ratas. Desarrollaron un sistema para medir y controlar la fuerza entre un imán de un milímetro de largo dentro de la píldora y un gran imán externo que se usa para controlar su movimiento. El sistema mueve automáticamente el imán externo más cerca o más lejos del imán de la píldora para mantener la cantidad mínima de fuerza que manipulará la píldora, evitando dañar el intestino o el estómago del animal.
Otros grupos de investigadores han demostrado que las cápsulas pueden manipularse dentro del cuerpo magnéticamente, pero no se han centrado en minimizar la fuerza utilizada, explica Bryan Laulicht, primer autor del artículo de investigación que describe el trabajo, publicado hoy en la edición online de la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . El pensamiento predominante era usar tanta fuerza como fuera posible, dice. Nuestro verdadero impulso fue enfatizar la seguridad.
Seguimiento de píldoras: Un nuevo sistema controla cuidadosamente la posición de una pastilla magnética (en un círculo blanco) dentro del tracto digestivo de una rata.
La píldora desarrollada en Brown tiene aproximadamente el mismo tamaño y forma que una cápsula de Tylenol y contiene un imán y un depósito para contener medicamentos y partículas microscópicas de hierro, que aparecen en la radiografía.
En los experimentos con animales, el imán de control se colocó junto a la rata, junto con un dispositivo para medir la fuerza entre los dos imanes: un pequeño voladizo que se dobla en respuesta a la fuerza y es lo suficientemente sensible como para detectar solo 0,01 gramo de masa. Los cambios en la viga en voladizo se introdujeron en una computadora 10 veces por segundo y el imán de control se movió automáticamente en respuesta. El equipo infirió la fuerza mínima necesaria a partir de los cálculos de las presiones normales que se producen durante la digestión y pudo mantener la píldora magnética en el intestino delgado de la rata durante 12 horas. El equipo usó una máquina de rayos X para rastrear la píldora en la rata.
Creo que esta es una buena forma de lograr un sistema de administración de fármacos más controlado, dice Frank Volke, jefe de un equipo de investigación en el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica en ankt Ingbert, Alemania, que está desarrollando una tecnología similar. El grupo de Volke creó una píldora que contiene una cámara que se puede controlar magnéticamente, y su grupo también espera desarrollar un sistema de administración de fármacos. Otros enfoques experimentales para controlar el movimiento de las píldoras incluyen el uso de diminutos pies robóticos y el uso de módulos que se autoensamblan dentro del cuerpo.
Las píldoras de liberación lenta, recubiertas con una sustancia química que controla la velocidad a la que se dispensa el medicamento, han existido por un tiempo, pero una forma de controlar una píldora agregaría más flexibilidad a ese tipo de medicamento, dice Maysam Ghovanloo , profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Georgia, que está desarrollando una píldora inteligente que monitorea el cumplimiento de las drogas. Sugiere que monitorear los campos magnéticos, en lugar de usar rayos X, podría, en última instancia, hacer que sea más seguro monitorear la posición de la píldora. Laulicht dice que planean eventualmente hacer la transición a un sistema de seguimiento magnético.
Moisés Goddard , cirujano general y profesor asociado de la Universidad de Brown que no participó en el trabajo, dice que es un intrigante refinamiento de herramientas para mejorar las técnicas de guía magnética. Si bien no existen tecnologías de guía magnética aprobadas por la FDA para su uso con medicamentos, Goddard dice que tal enfoque podría ayudar a tratar enfermedades que van desde la diabetes hasta la enfermedad de Crohn. El estudio magnético nos dará un manejo mucho mejor sobre cómo usar y manipular las fuerzas magnéticas de manera segura y efectiva para guiar las píldoras a las áreas del intestino donde queremos que vayan y permanezcan durante un período de tiempo controlable, dice Goddard. Será particularmente útil para descubrir cómo orientar píldoras relativamente grandes a áreas específicas de interés.
Metin Sitti , profesor asociado de ingeniería en la Universidad Carnegie Mellon que trabaja en píldoras robóticas, dice que la investigación es muy prometedora en el sentido de las aplicaciones médicas de las cápsulas magnéticas sin ataduras.
Pasará algún tiempo antes de que dicha tecnología sea segura de usar en las personas. Es más, la dieta y el entorno externo deben controlarse cuidadosamente para asegurarse de que no entren en juego fuerzas magnéticas inesperadas. Pero Laulicht dice que el sistema podría reconocer potencialmente si otro imán estaba cambiando la fuerza aplicada a una pastilla, e incluso contrarrestarla. En última instancia, creo que esto podría usarse en un entorno ambulatorio, dice.
Si el dispositivo finalmente se adapta y se aprueba para uso humano, probablemente se usará solo en casos extremos, como cáncer gastrointestinal o enfermedad inflamatoria intestinal para la cual otras terapias han fallado, dice Laulicht. Los próximos pasos del equipo son intentar usarlo con medicamentos reales y probarlo en animales más grandes.