Diseñan el primer dispositivo capaz de activar un fotofármaco por control remoto
CIENCIAS DE LA SALUD Y TECNOLOGÍA.
Los fotofármacos son compuestos que se activan cuando son irradiados por un haz de luz (dirigido mediante una fibra óptica) y generan así un efecto terapéutico de manera controlada y local sobre los tejidos diana.
Ahora, un equipo científico ha impulsado un nuevo avance en el campo de la fotofarmacología con el diseño del primer dispositivo inalámbrico capaz de activar un fotofármaco por control remoto y hacer que tenga un efecto terapéutico sobre órganos concretos.
Un nuevo sistema de fotofarmacología inalámbrica, basado en la liberación local y controlada de fármacos activables con luz, demuestra su eficacia en el tratamiento del dolor en modelos animales. Imagen: Biosensors and Bioelectronics. CC BY
El nuevo dispositivo ha demostrado su eficacia en el tratamiento del dolor en un estudio con una sustancia fotosensible derivada de la morfina, uno de los opiáceos más utilizados por su gran capacidad analgésica.
El logro es obra de un equipo internacional integrado, entre otros, por Minsung Kim y John Rogers, ambos de la Universidad del Noroeste en Evanston, Illinois, Estados Unidos, Marc López-Cano y Francisco Ciruela, ambos del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Barcelona, que también desempeñan su actividad en el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) en Hospitalet de Llobregat, Jordi Hernando, de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y Amadeu Llebaria, del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)), en España.
El trabajo, llevado a cabo en modelos animales, abre nuevas perspectivas para el diseño de tratamientos analgésicos más seguros, eficaces y personalizables (especialmente en el contexto del dolor crónico), y sin causar los efectos adversos derivados del uso de opiáceos (adicción, dependencia…)
Fotofarmacología: el poder de la luz.
Los fotofármacos son compuestos químicos inactivos hasta que son activados con luz de una longitud de onda concreta. Gracias a ello, pueden actuar con más precisión espacial y temporal, y sin generar efectos adversos significativos en el organismo.
En el estudio, el equipo evaluó los efectos de la nueva tecnología inalámbrica en el tratamiento del dolor mediante el uso de la morfina fotolábil (pc-Mor), que promueve la liberación de la morfina activa en órganos y tejidos afectados por el dolor y sin causar efectos secundarios.
“La morfina fotolábil es una molécula modificada químicamente para inactivar temporalmente su función analgésica. Esta inactivación se consigue mediante la adición de un grupo de cumarina que se une covalentemente a la morfina a través de un enlace. Este enlace bloquea el dominio de la morfina que es responsable de su interacción con los receptores opiáceos“, detalla Francisco Ciruela. “Cuando el tejido diana se irradia con luz de 405 nanómetros de longitud de onda, el enlace se rompe y se libera la morfina activa en el punto donde debe actuar. Esto permite una acción farmacológica precisa en el espacio y el tiempo, es decir, actúa solamente dónde y cuándo se necesita“, explica el experto.
Según las conclusiones del estudio, el efecto analgésico de la morfina liberada localmente en la médula espinal con el fotodispositivo fue comparable al de la morfina administrada por vía sistémica.
«Ahora bien, la diferencia destacada fue la ausencia de los efectos adversos característicos de los opiáceos, como la tolerancia al efecto analgésico, el restregamiento, la dependencia o la adicción», subraya el Dr. Ciruela. «Superar la potencial dependencia y los efectos secundarios asociados a los opiáceos ha sido una de las principales motivaciones de la nueva aproximación fotofarmacológica“.
Para llevar a cabo la investigación, el equipo implantó en modelos animales un dispositivo de dimensiones milimétricas que incorpora un microLED como fuente de luz para activar la morfina fotolábil en la médula espinal e inducir los efectos analgésicos. Esta configuración permite activar el microLED de manera programable y modulable para inducir la fotoliberación local de morfina sólo en la región irradiada.
El dispositivo integra una miniantena de radiofrecuencia que recibe energía de manera inalámbrica (sin hilos ni cableado) mediante tecnología NFC (comunicación de campo cercano) para encender el microLED. Una vez implantado en los modelos animales, el dispositivo facilita el libre desplazamiento por el entorno y elimina las barreras físicas que podrían alterar la eficacia terapéutica del fotofármaco. El sistema también permite regular la intensidad y frecuencia de la luz irradiada para mejorar el control de las dosis lumínicas y el efecto farmacológico según las necesidades terapéuticas.
Nuevas fronteras de la fotofarmacología inalámbrica.
Más allá del tratamiento contra el dolor, el nuevo protocolo de fotofarmacología inalámbrica también podría aplicarse en diversas patologías. En especial, en el tratamiento personalizado de enfermedades crónicas que requieren una actuación farmacológica muy precisa o que implican riesgos asociados a efectos adversos sistémicos.
“En el caso de la epilepsia, la liberación local de fármacos anticonvulsivos en regiones específicas del cerebro podría permitir el control de las crisis sin afectar al resto del sistema nervioso central, evitando así la sedación y otros efectos secundarios generales“, indica el Dr. Ciruela. “En enfermedades neurodegenerativas, como la de Parkinson, se podría utilizar la fotoliberación local de fármacos dopaminérgicos u otros moduladores para mejorar los síntomas motores de manera focalizada y segura. En trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia, la activación con luz de antipsicóticos en áreas cerebrales específicas podría aumentar la eficacia terapéutica, reducir los efectos adversos y mejorar la adherencia del paciente al tratamiento“.
En la lucha contra el cáncer, la fotoliberación de fármacos quimioterapéuticos directamente en el entorno tumoral podría ser una estrategia que permitiría garantizar una elevada concentración local del fármaco y una menor toxicidad sistémica.
En el futuro, la investigación clínica en fotofarmacología afrontará retos como evaluar la biodisponibilidad, la estabilidad química y la seguridad de los productos derivados de la fotólisis. Desde la vertiente tecnológica, el desarrollo y la validación de dispositivos implantables plantea diversos desafíos, como la biocompatibilidad, la durabilidad, la miniaturización, la gestión energética y su integración funcional en el cuerpo humano. “Desde una perspectiva reguladora, esta tecnología requerirá también una regulación específica para productos combinados, ya que integra un fármaco con un dispositivo médico, lo que complica el proceso de aprobación y supervisión clínica“, concluye el Dr. Ciruela.
El Dr. Ciruela y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus últimas pruebas con el nuevo sistema de administración y activación de fotofármacos en la revista académica Biosensors and Bioelectronics, bajo el título “Wireless, battery-free, remote photoactivation of caged-morphine for photopharmacological pain modulation without side effects”. (Fuente: IDIBELL / Universitat de Barcelona)
Sitio Fuente: NCYT de Amazings