Muitos dos novos produtos farmacêuticos mais promissores que surgem no caminho do desenvolvimento de medicamentos são hidrofóbicos por natureza – isto é, repelem a água e, portanto, são difíceis de dissolver para serem disponibilizados ao corpo. Mas agora, investigadores do MIT descobriram uma forma mais eficiente de processar e distribuir estes medicamentos que poderia torná-los muito mais eficazes.



O novo método, que envolve inicialmente o processamento dos medicamentos numa solução líquida em vez de na forma sólida, foi publicado num artigo publicado na revista Advanced Healthcare Materials. , escrito pelo estudante de graduação do MIT Lucas Attia, pelo recém-formado Liang-Hsun Chen Ph.D. e pelo professor de engenharia química Patrick Doyle.

Atualmente, grande parte do processamento de medicamentos é feito através de uma longa série de etapas sequenciais, explica Doyle. “Acreditamos que podemos agilizar o processo, mas também obter produtos melhores, combinando essas etapas e alavancando nossa compreensão da matéria mole e dos processos de automontagem”, diz ele.

Attia acrescenta que “muitos ingredientes ativos de moléculas pequenas são hidrofóbicos, por isso não gostam de estar na água e têm uma dissolução muito fraca na água, o que leva à sua baixa biodisponibilidade”. Administrar esses medicamentos por via oral, que os pacientes preferem às injeções, apresenta desafios reais na introdução do material na corrente sanguínea do paciente. Até 90% das moléculas candidatas a medicamentos desenvolvidas pelas empresas farmacêuticas são, na verdade, hidrofóbicas, diz ele, "portanto, isso é relevante para uma grande classe de moléculas potenciais de medicamentos".

Outra vantagem do novo processo, diz ele, é que deverá facilitar a combinação de vários medicamentos diferentes num único comprimido. “Para diferentes tipos de doenças em que você toma vários medicamentos ao mesmo tempo, esse tipo de produto pode ser muito importante para melhorar a adesão do paciente”, acrescenta ele – apenas ter que tomar um comprimido em vez de um punhado torna isso muito mais provável. que os pacientes acompanharão seus medicamentos. “Na verdade, esse é um grande problema com essas doenças crônicas, nas quais os pacientes estão sob regimes de pílulas muito desafiadores, portanto, foi demonstrado que os produtos combinados ajudam muito”.

Uma chave para o novo processo é o uso de um hidrogel – uma espécie de gel semelhante a uma esponja que pode reter água e manter as moléculas no lugar. Os processos atuais para tornar materiais hidrofóbicos mais biodisponíveis envolvem a trituração mecânica dos cristais até um tamanho menor, o que os faz dissolver mais rapidamente, mas este processo acrescenta tempo e despesas ao processo de fabricação, fornece pouco controle sobre a distribuição de tamanho das partículas e pode na verdade, danificam algumas moléculas de drogas mais delicadas.

Em vez disso, o novo processo envolve a dissolução do medicamento numa solução transportadora e, em seguida, a geração de minúsculas nanogotículas deste transportador dispersas numa solução polimérica – um material denominado nanoemulsão. Em seguida, esta nanoemulsão é espremida através de uma seringa e transformada em hidrogel. O hidrogel mantém as gotículas no lugar enquanto o transportador evapora, deixando para trás os nanocristais da droga. Esta abordagem permite um controle preciso sobre o tamanho final do cristal.

O hidrogel, ao manter as gotas no lugar enquanto secam, evita que elas simplesmente se fundam para formar aglomerações irregulares de tamanhos diferentes. Sem o hidrogel, as gotículas se fundiriam aleatoriamente e “você ficaria uma bagunça”, diz Doyle. Em vez disso, o novo processo deixa um lote de nanopartículas perfeitamente uniformes. “Essa é uma maneira única e inovadora que nosso grupo inventou de fazer esse tipo de cristalização e manter o tamanho nano”, diz ele.

O novo processo resulta em uma embalagem de duas partes:um núcleo, que contém as moléculas ativas, envolto por uma casca, também feita de hidrogel, que pode controlar o tempo entre a ingestão da pílula e a liberação de seu conteúdo no corpo.

"Mostramos que podemos obter um controle muito preciso sobre a liberação do medicamento, tanto em termos de atraso quanto de taxa", diz Doyle, que é professor de engenharia química Robert T. Haslam e professor de pesquisa em Cingapura. Por exemplo, se um medicamento tem como alvo uma doença no intestino grosso ou no cólon, “podemos controlar quanto tempo até a liberação do medicamento começar, e então também obteremos uma liberação muito rápida assim que começar”. Os medicamentos formulados da maneira convencional com nanofresagem mecânica, diz ele, “teriam uma liberação lenta do medicamento”.

Este processo, diz Attia, “é a primeira abordagem que pode formar partículas compostas núcleo-invólucro e estruturar medicamentos em camadas poliméricas distintas em uma única etapa de processamento”.

Os próximos passos no desenvolvimento do processo serão testar o sistema numa ampla variedade de moléculas de medicamentos, além dos dois exemplos representativos que foram testados até agora, diz Doyle. Embora tenham motivos para acreditar que o processo é generalizável, diz ele, “a prova está no pudim – ter os dados em mãos”.

O processo de gotejamento que eles usam, diz ele, “pode ser escalonável, mas há muitos detalhes a serem resolvidos”. Mas como todos os materiais com os quais trabalham foram escolhidos como já reconhecidos como seguros para uso médico, o processo de aprovação deve ser simples, diz ele. "Isso poderia ser implementado em alguns anos... Não estamos preocupados com todos aqueles obstáculos típicos de segurança que acho que outras novas formulações têm de enfrentar, o que pode ser muito caro."

Mais informações: Lucas Attia et al, Gelações ortogonais para sintetizar hidrogéis Core-Shell carregados com nanopartículas de medicamentos modeladas por nanoemulsão para administração oral versátil de medicamentos, Advanced Healthcare Materials (2023). DOI:10.1002/adhm.202301667
Informações do diário: Materiais Avançados de Saúde

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Esta história foi republicada como cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisa, inovação e ensino do MIT.