Polycomplexes based on Bombyx mori Chitosan and β-D-cyclodextrin with Hollow structure: Synthesis, Characterization, and Prolonged Drug Release
Este estudio reporta la síntesis y caracterización de nanocápsulas huecas formadas mediante el autoensamblaje de quitosano de Bombyx mori y β-ciclodextrina modificada con ácido acrílico, demostrando su eficacia como un sistema de liberación sostenida de fármacos para la furacilina con una alta eficiencia de encapsulación.
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En el mundo de la medicina, entregar un fármaco en el lugar adecuado del cuerpo es a menudo como intentar enviar una carta a una casa específica en una ciudad en expansión sin una dirección. El fármaco podría disolverse demasiado rápido, ser destruido por las defensas naturales del cuerpo o dispersarse por todas partes, causando efectos secundarios en tejidos sanos mientras falla en alcanzar su objetivo. Para resolver esto, los científicos han pasado décadas desarrollando diminutos contenedores, a menudo llamados nanocápsulas, que pueden transportar medicinas de forma segura a través del cuerpo y liberarlas lentamente en el lugar exacto donde se necesitan. Estos contenedores suelen estar hechos de materiales naturales que el cuerpo reconoce como seguros, como el quitosano, una sustancia derivada de los caparazones de crustáceos o insectos, y las ciclodextrinas, moléculas de azúcar en forma de anillo que son excelentes reteniendo otras sustancias químicas. El desafío ha sido combinar estos materiales de una manera que cree una cáscara hueca y estable capaz de contener un fármaco y liberarlo a lo largo del tiempo, en lugar de todo de una vez.
Investigadores del Instituto de Química y Física de Polímeros en Uzbekistán han dado un paso adelante en este esfuerzo al crear un nuevo tipo de nanocápsula hueca utilizando quitosano de gusanos de seda y una forma modificada de una molécula de azúcar en forma de anillo llamada beta-ciclodextrina. El equipo partió de una idea simple: si pudieran unir un grupo químico específico al anillo de azúcar, podrían hacer que se adhiera al quitosano mediante atracción eléctrica natural, formando una estructura compleja. Eligieron unir ácido acrílico, un químico común, a la beta-ciclodextrina. Esta modificación le dio al anillo de azúcar una carga eléctrica negativa, mientras que el quitosano, derivado de pupas de gusano de seda, posee naturalmente una carga positiva. Al mezclarlos en un líquido, estas cargas opuestas atrajeron las moléculas hacia sí mismas, haciendo que se autoensamblaran en diminutas esferas huecas.
Los investigadores probaron muchas mezclas diferentes para encontrar el equilibrio perfecto entre los dos ingredientes. Descubrieron que cuando mezclaban el quitosano y el azúcar modificado en una proporción específica, las moléculas interactuaban con mayor fuerza, creando una estructura estable con una carga eléctrica muy baja en su superficie. Esta baja carga era una señal de que los dos componentes se habían unido estrechamente. Utilizando potentes microscopios, observaron las partículas resultantes y encontraron que eran, de hecho, cápsulas huecas, con un tamaño que oscilaba entre los 71 y los 237 nanómetros. Para poner esto en perspectiva, un cabello humano es aproximadamente 500 veces más grueso que la cápsula más grande de estas. Las imágenes mostraron que estas estructuras no eran bolas sólidas, sino más bien cáscaras, que es exactamente lo que se necesita para contener un fármaco en su interior y protegerlo hasta que llegue a su destino.
Para ver si estas nuevas cápsulas realmente podían funcionar como portadores de fármacos, el equipo las cargó con furacilina, un antiséptico común. Midieron cuánto fármaco podían contener las cápsulas y descubrieron que atrapaban con éxito aproximadamente la mitad de la medicina que se les suministró. Más importante aún, probaron cómo se liberaba el fármaco. Al colocarlas en un líquido que imita el entorno dentro del cuerpo humano, las cápsulas no volcaron su contenido inmediatamente. En su lugar, liberaron la furacilina lentamente durante un periodo de veinticuatro horas, con aproximadamente la mitad del fármaco saliendo al final de ese tiempo. Esta liberación lenta y constante es crucial para tratamientos que requieren un nivel constante de medicamento en el cuerpo, en lugar de un pico repentino que podría ser perjudicial.
El estudio confirma que estas estructuras huecas se forman a través de un proceso natural donde las moléculas se organizan a sí mismas sin necesidad de maquinaria compleja. Los investigadores verificaron la composición química de las cápsulas y confirmaron que el quitosano y el azúcar modificado se habían unido efectivamente para crear un nuevo material estable. Si bien las cápsulas mostraron una capacidad moderada para contener el fármaco, el hecho de que puedan fabricarse con materiales naturales y biodegradables y que puedan liberar la medicina a lo largo del tiempo las convierte en una candidata prometedora para futuras aplicaciones médicas. El trabajo demuestra que, ajustando cuidadosamente la proporción de los ingredientes, los científicos pueden crear diminutos contenedores huecos que podrían, algún día, ayudar a entregar medicamentos de manera más efectiva y con menos efectos secundarios.
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