Gotas estabilizadas con microgeles como nueva vía de transporte de medicamentos

Publicado originalmente por la Universidad de Gotemburgo, el 30 de noviembre de 2023

Gotita de aceite (amarillo) estabilizada por microgeles sensibles a la temperatura (verde) en agua (azul). Los microgeles mantienen la estabilidad de las gotitas de aceite a temperatura ambiente, pero cuando se calientan, su forma se aplana y la emulsión se disuelve. Crédito: Marcel Rey

Los microgeles forman una fina capa protectora alrededor de la gotita hasta que la temperatura sube por encima de 32 °C. Entonces los microgeles se encogen y la emulsión se disuelve en el líquido que la rodea. Un estudio de investigadores de la Universidad de Gotemburgo revela ahora el mecanismo subyacente a este proceso. El descubrimiento podría revolucionar los métodos para dirigir medicamentos a lugares específicos del organismo.

Las emulsiones están formadas por numerosas gotitas presentes en un líquido sin disolverse ni mezclarse con él. Por ejemplo, la leche está formada por gotitas de grasa estabilizadas por proteínas lácteas que se dispersan en agua.

En muchas aplicaciones, como la administración de medicamentos, es importante no sólo mantener la estructura de las gotitas, sino también poder controlar cuándo se disuelven. Esto se debe a que los principios activos encapsulados en la gotita sólo deben liberarse una vez que el medicamento ha entrado en el organismo.

Emulsiones sensibles a la temperatura

Investigadores de varias universidades, entre ellas la de Gotemburgo, han introducido el concepto de emulsiones sensibles para controlar cuándo se disuelven las gotitas.

"La idea es estabilizar las emulsiones utilizando partículas de microgel sensibles a la temperatura que adaptan su forma a la temperatura ambiente. A temperatura ambiente, se hinchan en el agua, pero por encima de 32ºC se encogen y contraen", explica Marcel Rey, investigador de Física de la Universidad de Gotemburgo y autor principal del estudio publicado en Nature Communications, titulado "Interactions between interfaces dictate stimuli-responsive emulsion behaviour".

Entender el mecanismo

Lo que ocurre cuando la temperatura supera los 32 °C es que las gotitas se disuelven en el líquido circundante al dejar de estar suficientemente estabilizadas por la envoltura protectora del microgel. Aunque este fenómeno se conoce en la ciencia desde hace mucho tiempo, los investigadores han descubierto ahora que el mecanismo fundamental que impulsa las emulsiones sensibles a estímulos implica cambios morfológicos en los microgeles estabilizadores.

"Los cambios morfológicos en los microgeles estabilizadores, desencadenados por estímulos externos, desempeñan un papel crucial a la hora de influir en la estabilidad de las emulsiones asociadas. Esta comprensión es fundamental para el diseño de microgeles capaces de estabilizar emulsiones a temperatura ambiente al tiempo que facilitan la disolución a temperatura corporal", explica Marcel Rey.

Los microgeles estabilizadores pueden considerarse tanto partículas como polímeros. Considerados como partículas, dan lugar a una gran estabilidad de la emulsión, mientras que. como polímeros, hace que los microgeles respondan a influencias externas que conducen a la disolución de las gotitas. Conseguir emulsiones sensibles a la temperatura requiere un delicado equilibrio, que exige una representación mínima de partículas para la estabilidad y una representación sustancial de polímeros para la disolución rápida y fiable de las gotitas.

Emulsiones a medida

"Ahora que sabemos cómo funcionan las emulsiones sensibles, podemos adaptarlas a requisitos específicos. Aunque nuestros esfuerzos actuales se han limitado a experimentos de laboratorio con dependencia de la temperatura, estamos explorando activamente el desarrollo de emulsiones estabilizadas con microgeles que respondan al pH del fluido circundante", explica Marcel Rey.

La investigación farmacéutica centrada en medicamentos dirigidos es crucial. El objetivo es administrar la medicación en mayor concentración específicamente en las zonas del cuerpo afectadas por la enfermedad, lugar de afectar a todo el organismo.

"Las emulsiones sensibles tienen un gran potencial como herramienta precisa para administrar medicamentos a zonas concretas del cuerpo. Aunque hay que seguir investigando, el futuro parece prometedor y cabe esperar avances en los próximos 10 años", afirma Marcel Rey.

Más información: Marcel Rey et al, Interactions between interfaces dictate stimuli-responsive emulsion behaviour, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42379-z

Información de la revista: Universidad de Gotemburgo