Pequeñas partículas, grandes soluciones: el futuro de los antibióticos

PEQUEÑAS PARTÍCULAS, GRANDES SOLUCIONES: EL FUTURO DE LOS ANTIBIÓTICOS

A todo el mundo le ha recetado el médico antibiótico alguna vez: porque te está saliendo la muela del juicio y te mueres de dolor, porque tienes placas de pus en la garganta y no puedes ni hablar... 

Pero, ¿qué pasa si por algún motivo se te olvida tomártelo cuando te toca? ¿y si no estás en casa y no llevas la medicación contigo? Pues bien, la solución a estos problemas viene de la mano de la ciencia, como no podía ser de otra manera.

Por ejemplo, aquí cerquita, en España, en el INMA (Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón) varios grupos de investigación están colaborando para investigar sobre este tema, y es de su estudio del que te queremos hablar. Así que, si quieres enterarte de cómo estos científicos están consiguiendo que te olvides de cúando tienes que tomarte tu antibiótico, sigue leyendo, porque esto te va a interesar. 

Figura 1. Simulación de administración de medicamentos [1]

Estamos de acuerdo en que todos hemos tomado antibiótico alguna vez pero, antes de nada, queremos aclarar brevemente qué es un antibiótico y en qué casos se usa, que no queremos que nadie se nos despiste.

Un antibiótico es un medicamento que actúa matando bacterias o, en su defecto, dificultando su crecimiento. Por ello, es importante destacar que su uso está limitado al tratamiento de infecciones bacterianas, siendo inútil para tratar enfermedades provocadas por virus, como el resfriado común o la gripe [2].

Para que os quede más claro, aquí tenéis un vídeo que explica muy bien por qué un antibiótico no actúa contra los virus.

Vídeo 1. Uso correcto de antibióticos [3].

En todo caso, nosotras te recomendamos que siempre le hagas caso a tu médico, así no te equivocarás nunca. ☺

Una vez ya tenemos todos claro para qué se usan los antibióticos podemos meternos en faena y empezar a  hablaros de esta investigación:

En los últimos años se han desarrollado diferentes sistemas para la administración de antibióticos. Esto se ha hecho con el principal objetivo de que los antibióticos puedan proporcionar dosis terapéuticas a niveles que eran impensables. Principalmente, este desarrollo se ha basado en encapsular el antibiótico dentro de materiales que sean compatibles con nuestro organismo, utilizando partículas muy pequeñas [4].

Nosotras os contamos cómo este estudio está centrado en la encapsulación del antibiótico Rif , de tal forma que la administración dirigida y la protección gastrointestinal pueda mejorar su distribución y absorción, ya que tiene bastantes incompatibilidades con otros medicamentos. Además, en este caso se han usado polímeros sintetizados a partir del ácido acrílico y del ácido metacrílico, que son mucoadhesivos (un tipo de material que se pega al recubrimiento del intestino), y sirven para proteger al antibiótico de la degradación y liberarlo en zonas específicas [4].

Con estos materiales se han formado micro- ,submicro- y nanopartículas. Y sí, ya hemos dicho que las partículas utilizadas son muy pequeñas pero, ¿cúanto de pequeñas? Pues aquí te dejamos una foto para que puedas hacerte una idea.

Figura 2. Simulación tamaño de partícula [5]

Todo esto está genial pero, si yo fuera vosotros me estaría preguntando, al menos, de qué manera van a conseguir estos científicos que yo no tenga que acordarme todos los días de tomarme mi medicación. Pues bueno, esto algo complejo de explicar, pero vamos a tratar de hacerlo de la manera más sencilla posible, resolviendo dos simples preguntas:

¿Cómo se puede meter el antibiótico dentro de las partículas? Aunque no todas se sintetizan igual, ambos procesos tienen en común que la síntesis de las partículas y la encapsulación del antibiótico se realizan simultáneamente. Esto quiere decir que el antibiótico se mezcla directamente con el material que va a formar la partícula. Cuando están bien mezclados, se hace precipitar el polímero que formará las partículas (que ya no se disuelva en la mezcla) usando dos técnicas, electrospraying o nanoprecipitación. De esta forma, al volverse sólido, puede encapsular al antibiótico. Después, se evapora el disolvente, quedando solo las partículas con el antibiótico dentro [4].

De todas formas, os dejamos por aquí un pequeño esquema del proceso, que sabemos que es difícil de entender.

Figura 3. Esquema síntesis de partículas.

¿Cómo se libera el antibiótico? Primero, el medicamento llega al estómago, pero ahí no le pasa nada  porque el material que lo recubre se ha elegido para que sea resistente al ácido del estómago. Sin embargo, cuando llegan al intestino se "pega" a sus paredes porque, como hemos explicado antes, las partículas están hechas de un material mucoadhesivo. El agua que hay en el intestino empieza a desgastar poco a poco la partícula hasta que consigue entrar dentro de ella, de tal forma que puede solubilizar al antibiótico para que pueda producirse su absorción [4].

Así, según el método de síntesis se puede elegir el tamaño de partícula y, según este, el antibiótico se liberará más o menos rápido.

¿Interesante, verdad? Siendo sinceros, la investigación pinta muy bien, ¡y eso que todavía no os hemos contado los resultados obtenidos! (que ya os adelantamos que son bastantes prometedores).

Haciendo los experimentos, estos investigadores han comprobado que, cuanto más pequeña es la partícula utilizada, antes se libera el antibiótico. De esta forma, las nanopartículas (20nm) liberan el 89% de su contenido a las 24h, mientras que las submicro (200nm) y micropartículas (2000nm) liberan el 51% y 49% de su contenido a las 75h, respectivamente. Por ello, han concluido que sería conveniente utilizar las nanopartículas cuando es necesario que el antibiótico se libere rápidamente y las submicro y micropartículas cuando es mejor que se libere poco a poco [4].

Además, han podido demostrar que para dosis bajas, el antibiótico es más eficaz contra las bacterias si se administra encapsulado en submicro y micropartículas. Concretamente, para concentraciones de antibiótico inferiores a 1,3 mg/L en 24h, las submicro y micropartículas tienen una mayor actividad antimicrobiana que el antibiótico  libre [4].

Por último, también han sido capaces de determinar que este modo de administración no es tóxico para las células del organismo en las dosis normalmente recetadas, siendo la viabilidad celular (porcentaje de células vivas) mayor del 70% para concentraciones de partículas inferiores a 1mg/mL, que es lo que marca la legislación [4].

¿Qué os parece a vosotros? Nosotras creemos que este método puede ser un gran avance para la sociedad, ya que cada vez las bacterias están desarrollando más resistencia a los antibióticos y esto podría ayudar a luchar contra ello, además de las grandes ventajas que hemos mencionado como su correcta absorción y su liberación en el sitio adecuado, lo cual es muy importante. Por investigaciones como esta, los antibióticos y su forma de administrarlos siguen en continuo desarrolló y seguirá desarrollándose hasta que podamos encontrar una forma correcta en la que administrarlos y seguir combatiendo la resistencia de las bacterias a los antibióticos.

Y recordad, esto no es magia, es ciencia, y gracias a ella y a toda la comunidad científica podemos y podremos realizar cosas que antes eran impensables.

Referencias

[1] Figura 1. Simulación de administración de medicamentos.  https://www.sigmaaldrich.com/ES/es/applications/materials-science-and-engineering/drug-delivery (Fecha de acceso 29/11/2024).

[2] Cuando se debe usar un antibiótico. https://www.fda.gov/consumers/articulos-para-el-consumidor-en-espanol/sepa-cuando-y-como-usar-antibioticos-y-cuando-dejar-de-usarlos (Fecha de acceso 29/11/2024).

[3] Vídeo 1. https://youtu.be/-WdEvlL4KZM?si=bcmJPqzE8enA9vHC Fecha de acceso (11/12/2024).

[4] Artículo científico. Yus, C., Irusta, S., Sebastian, V., & Arruebo, M. (2020). Controlling particle size and release kinetics in the sustained delivery of oral antibiotics using pH-independent mucoadhesive polymers. Molecular Pharmaceutics, 17(9), 3314-3327.

[5] Figura 2. Descripción del tamaño de las partículas.  https://adciesparquegoya.wordpress.com/2017/12/09/nanociencia/ (Fecha de acceso 11/12/2024).

ELENA MATEO PINTADO

LUCÍA LÓPEZ NEVADO

4º Curso del grado en Química (UCO)