TRABAJO FIN DE GRADO TÍTULO: Microchips y terapias ...
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FACULTAD DE FARMACIA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE TRABAJO FIN DE GRADO TÍTULO: Microchips y terapias personalizadas Autor: Natalia García Reche Tutor: María Concepción Civera Tejuca Convocatoria: Junio 2017 Este trabajo tiene una finalidad docente. La Facultad de Farmacia no se hace responsable de la información contenida en el mismo.
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FACULTAD DE FARMACIA
UNIVERSIDAD COMPLUTENSE
TRABAJO FIN DE GRADO
TÍTULO: Microchips y terapias personalizadas
Autor: Natalia García Reche
Tutor: María Concepción Civera Tejuca
Convocatoria: Junio 2017
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ÍNDICE
Resumen _________________________________________________________________________ 3
Introducción ______________________________________________________________________ 3
Objetivos _________________________________________________________________________ 4
Materiales y métodos _______________________________________________________________ 5
Resultados y discusión ______________________________________________________________ 5
Ventajas de los microchips ____________________________________________________ 6
Limitaciones del uso de microchips _____________________________________________ 8
Sistema del microchip ________________________________________________________ 8
Diseño y componentes ____________________________________________________ 9
Microfabricación _______________________________________________________ 11
Implantación ___________________________________________________________ 12
Aplicaciones ______________________________________________________________ 13
Tumores cerebrales ______________________________________________________ 13
Osteoporosis ___________________________________________________________ 14
Diabetes ______________________________________________________________ 16
Otras aplicaciones __________________________________________________________ 17
Futuro de los microchips _____________________________________________________ 18
Conclusión ______________________________________________________________________ 19
Bibliografía ______________________________________________________________________ 20
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RESUMEN
El gran avance e innovación en el diseño y la fabricación de microchips, cada vez más
pequeños y controlables, ofrecen una nueva vía para el control de la liberación de fármacos.
Las matrices de microchips pueden almacenar cientos de dosis de uno o varios fármacos
que permitiría la liberación durante largos períodos de tiempo. Además los dispositivos
pueden ser programados para liberar el o los fármacos en un horario predeterminado, o bien
activarse en función de una determinada señal biológica, o incluso vía inalámbrica. Esta
tecnología podría facilitar la terapia de los pacientes crónicos y mejorar la adhesión a los
tratamientos. En este trabajo, se resumen los métodos y materiales de fabricación de estos
sistemas, así como algunos ejemplos de su procedimiento de utilización y su aplicación en
el diagnóstico y tratamiento de enfermedades como tumores cerebrales, osteoporosis y
diabetes. Por último, se exponen los avances que supondrán estos nuevos sistemas en un
futuro cercano.
INTRODUCCIÓN
En el pasado, el principal objetivo de las investigaciones farmacéuticas era la síntesis
o descubrimiento de nuevos principios activos con elevada eficacia y sin efectos adversos.
En la actualidad las nuevas investigaciones no sólo están dirigidas a la búsqueda de nuevas
moléculas, sino al control de su liberación.
Los sistemas de liberación presentan una gran importancia en el tratamiento de la
enfermedad; ya que la efectividad de muchos fármacos está directamente relacionada con su
vía de administración. Algunas terapias requieren que el fármaco sea administrado
repetidamente al paciente durante largos periodos de tiempo o con una pauta de
administración específica para maximizar la eficacia del tratamiento. Además, algunos
principios activos son demasiado potentes para ser administrados sistémicamente, al
provocar más efectos adversos que beneficios al paciente. Por ello, la fabricación de
sistemas de liberación de fármacos que puedan ser controlados se trata de un gran avance
científico, logrando una liberación pulsátil o continúa, atendiendo a las necesidades del
paciente, de gran variedad de principios activos y que puedan ser implantados de manera
segura en el organismo.
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Los sistemas de liberación pulsátil de fármacos son sistemas de liberación modificada
que permiten el control de la liberación del fármaco en función del tiempo. Con estos
sistemas se logra una liberación completa y rápida del fármaco durante largos periodos de
tiempo, alcanzando de esta manera efectos terapéuticos máximos del fármaco y
disminuyendo los perjuicios para el paciente. (1)
Los sistemas de liberación pulsátil más modernos son aquellos cuya activación se
origina por un estímulo externo ya sea de naturaleza química, eléctrica o magnética. Dentro
de este grupo se encuentran los microchips de liberación modificada, que se activan por una
reacción electroquímica. Estos sistemas se basan en una matriz de reservorios situados
sobre un soporte impermeable y cubiertos por una fina membrana. La membrana debe ser
de un material que actúe como ánodo en reacciones electroquímicas y se disuelva
permitiendo la liberación del fármaco. Otros microchips pueden tener un control externo del
dispositivo a través de un sistema de sensor y de comunicación sin cables.
De esta manera con la implantación de estos nuevos sistemas de liberación, el
tratamiento de enfermedades de etiología crónica como asma, cáncer, artritis, diabetes,
enfermedades neurológicas o enfermedades cardiovasculares, que necesitan de tratamientos
a largo plazo y cuyas pautas de administración terapéutica presentan una elevada
complejidad o donde es necesaria una acción local del fármaco, se vería facilitado y
simplificado, aumentando la eficacia del mismo.
Estos nuevos sistemas deben cumplir unas determinadas características como son
reducir los efectos adversos, lograr una liberación efectiva del fármaco, presentar facilidad
de uso, así como un bajo coste y que su administración sea cómoda para el paciente. La
dosis, pauta de administración y la combinación de principios activos que pueden presentar
los nuevos microchips son una gran ventaja frente al resto de sistemas de liberación ya
existentes en el mercado. (2) (3)
OBJETIVOS
La finalidad del trabajo es la realización de un estudio descriptivo de los microchips
como sistemas de liberación modificada de fármacos así como de sus posibles aplicaciones
en terapéutica.
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MATERIALES Y MÉTODOS
Se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica de estudios publicados en plataformas
como ScienceDirect y PubMed, usando palabras clave como “drug delivery”, “microchip” o
“controlled release”. La finalidad es aportar una visión generalizada sobre los nuevos
sistemas de liberación modificada de fármacos basados en microchips; así como resumir las
características que presentan, su fabricación, modo de funcionamiento y sus posibles
aplicaciones basándose en los resultados de los estudios existentes en la literatura científica
sobre estos sistemas de liberación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los microchips de liberación modificada permiten la liberación del fármaco en el
organismo según las necesidades del paciente. El microchip consiste en una estructura de
material biocompatible con numerosos reservorios con un volumen determinado de uno o
varios fármacos, ya sea en líquido, sólido o gel, un ejemplo se puede observar en la figura 1.
La liberación del fármaco desde los reservorios se activará de manera diferente en función
de su recubrimiento. (3)
Este sistema debe ser razonablemente fácil de fabricar, teniendo en cuenta la
complejidad de los microchips, mediante técnicas estándar de microfabricación con una
relación coste-efectividad favorable.
Figura 1. Imagen de un microchip de liberación modificada (3) (4)
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VENTAJAS DE LOS MICROCHIPS
I. Simplificación de mecanismo de liberación
La liberación de los fármacos desde el microchip se puede controlar de diferentes
maneras según las necesidades del paciente.
II. Exactitud de dosis
El microchip puede contener numerosos reservorios, que se llenan individualmente
con una pequeña cantidad de fármaco usando un método de microinyección o método de
impresión por chorro de tinta. Esto es imprescindible, ya que la cantidad de fármaco
administrada a un paciente debe coincidir rigurosamente con la cantidad que le ha sido
prescrita previamente, especialmente para principios activos de elevada potencia o con un
estrecho margen terapéutico.
La liberación del principio activo sólo puede ocurrir tras la aplicación de un
determinado potencial eléctrico sobre el ánodo, evitando así que se produzca una sobredosis
accidental. Por otro lado, si fuera necesario, se puede conseguir la liberación de grandes
dosis con la apertura de varios reservorios al mismo tiempo.
III. Mejora de la semivida
Los principios activos de naturaleza peptídica o estructura proteica presentan una baja
estabilidad y corta vida útil. La principal vía de degradación de estos principios activos es la
hidrólisis. La membrana que cubre el reservorio del microchip previene la permeación del
agua al interior. Así, se incrementa la estabilidad del fármaco peptídico, en primer lugar
aislando el principio activo del medio exterior al estar herméticamente sellado y
secundariamente permite almacenar el principio activo en su forma más estable.
IV. Liberación localizada
El sistema del microchip permite realizar una liberación local del principio activo. El
principal beneficio es que se consigue aumentar la concentración del fármaco sólo en el
sitio requerido, mientras que las concentraciones plasmáticas se mantienen bajas. Por
ejemplo, el principio activo 1,3-bis(2-cloroetil9-1-nitrosourea) (BCNU) ampliamente
utilizado en el tratamiento de tumores cerebrales malignos, si se administra vía endovenosa
apenas se consiguen concentraciones mínimamente significativas en el lugar del tumor
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cerebral, pero se alcanzan dosis tóxicas en hígado, riñón y bazo, llegando a ser dañinas para
el paciente. La inserción de microchips conteniendo BCNU en la zona del tumor permite
obtener concentraciones locales 1000 veces más elevadas que con la administración
sistémica. Mientras que la concentración plasmática permanece por debajo de la
concentración mínima eficaz lo cual asegura una importante reducción de los efectos
secundarios a nivel sistémico.
V. Patrones complejos de liberación
La presencia de microchips programables permite conseguir cualquier patrón de
liberación del principio activo mediante la regulación del tiempo y rango de liberación.
VI. Fármacos
Se pueden depositar numerosos fármacos en el interior de los reservorios. Además,
cada reservorio puede rellenarse con uno o más fármacos. La gran ventaja es que los
fármacos se pueden encapsular en el reservorio en forma líquida, sólida o gel. A diferencia
de los dispositivos microfluídicos, como las bombas, que son estrictamente para liberación
de líquidos. (2)
En la tabla 1 se muestran algunos ejemplos de fármacos que pueden administrarse
mediante un microchip de liberación modificada. (5)
TABLA 1: FARMACOS QUE PUEDEN SER LIBERADOS EN MICROCHIP
Antibióticos Tetraciclina, eritromicina, penicilina
Antivirales Aciclovir, ganciclovir, interferón
Antiinflamatorios Hidrocortisona, diclofenaco, ibuprofeno
Hormonas Vasopresina, hormona paratiroidea
Vectores para transferencia genética Plásmidos de DNA, vectores virales
Quimioterápicos Lomustina (CCNU), Carmustina (BCNU)
Otros Prostaglandinas, anestésicos, eritropoyetina
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LIMITACIONES DEL USO DE MICROCHIPS
Cabe mencionar que las limitaciones que presentan estos sistemas son las siguientes:
1. Múltiples pasos en la fabricación.
2. Baja capacidad de carga de principio activo y una liberación incompleta del mismo.
3. Variabilidad in vivo.
4. La retirada inmediata del fármaco no es posible.
5. Elevado coste económico tanto de fabricación como de implantación (4).
SISTEMA DEL MICROCHIP
Los microchips pueden clasificarse en función del tipo de liberación en dos clases:
A. Liberación activa: El control de la liberación se lleva a cabo por activación
mecánica, eléctrica, magnética o incluso por vía inalámbrica.
B. Liberación pasiva: El control de la liberación depende de los materiales poliméricos
que lo recubren, no puede ser manipulado tras su implantación.
En la figura 2 podemos ver una representación de estos sistemas (5):
Un ejemplo de microchip de liberación activa seria el microchip de silicio donde los
reservorios se recubren por una capa fina de oro que protege al fármaco y cuando se
necesita su liberación se aplica un voltaje, que provoca la disolución del ánodo liberando el
Figura 2. Sistemas de liberación activa (a) y pasiva (B)
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fármaco. En los microchips con sistema de liberación pasiva se utilizan membranas de
polímero degradables. El sistema pasivo utiliza la difusión, el potencial osmótico o los
gradientes de concentración como sistema de liberación. La composición, el peso molecular
y el espesor de la membrana determinan cuando el fármaco contenido en el microchip se
libera. (5) (6)
DISEÑO Y COMPONENTES
El diseño del sistema de liberación depende de si el tratamiento requerido por el
paciente precisa de una liberación continua o pulsada. El sistema de liberación se elige en
función del periodo de liberación que se desea; comúnmente el rango es entorno a tres o
doce meses para aplicaciones in vivo. La liberación del fármaco puede realizarse por un
sistema de liberación activo o pasivo. El tiempo de liberación y la cantidad de fármaco
liberada pueden ser controlados en función de las necesidades. El microchip puede ser
implantado estratégicamente de manera que el fármaco liberado tenga una liberación local
más potente. (2) (7) (8)
Cada microchip está formado por un soporte, reservorio y recubrimiento.
1. SOPORTE Y RESERVORIO
En general los microchips están formados por una estructura sólida con cientos de
reservorios donde se pueden almacenar uno a varios fármacos en forma sólida, líquida o gel.
El material que puede usarse como soporte tiene que cumplir una serie de requisitos: tiene
que poder grabarse y ser impermeable tanto a las moléculas que debe liberar como a los
fluidos corporales. Además para su implantación in vivo debe tratarse de un material
biocompatible. Un ejemplo de material resistente, no degradable, impermeable al sustrato y
resistente a los fluidos corporales, es el silicio. (7)
Para llenar los reservorios se utilizan impresoras de inyección, en coordinación con un
aparato de alineación controlado por ordenador, que son capaces de depositar pequeñas
cantidades de hasta 0,2 nl de líquido o gel de concentración conocida en cada reservorio.
2. RECUBRIMIENTO DE LOS RESERVORIOS
Para evitar tanto la degradación del contenido como su liberación descontrolada los
reservorios deben cerrarse herméticamente. Para ello se recubren de distintos tipos de
membrana. (3)
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En los microchips de liberación activa controlada por una reacción electroquímica, el
reservorio se recubre con una película de material conductivo. Para la fabricación de
cátodos y ánodos se puede usar cualquier material conductivo, siempre que se pueda oxidar
y disolver en disolución tras la aplicación de un potencial eléctrico. Cuando se origina el
potencial eléctrico entre el cátodo y el ánodo la parte del ánodo situada encima del
reservorio se oxida y se disuelve. Esto hace que el fármaco contenido se libere.
El material más utilizado es el oro debido a su facilidad para ser depositado y
moldeado, además es débilmente reactivo y resiste la corrosión espontánea en muchas
disoluciones considerando toda la escala de pH. Sin embargo, pequeñas cantidades de ion
cloruro producen una región de potencial eléctrico que favorece la formación de un
complejo soluble oro-cloro. Manteniendo el potencial del ánodo en esta región de corrosión
se produce la disolución del oro. Los potenciales por debajo de esta región son demasiado
bajos como para causar una corrosión apreciable; mientras que los potenciales por encima
de la región originan un gas que evoluciona y forma una fina capa de oxidación sobre el
oro, causando una corrosión lenta.
CONTROL DEL CIRCUITO Y FUENTE DE ENERGÍA
Los microchips de liberación activa tienen componentes electrónicos para controlar la
liberación del fármaco.
El control del sistema está formado por un temporizador, un microprocesador, una
fuente de alimentación y un receptor, que puede ser un biosensor, como se muestra en la
figura 3. El microprocesador puede controlar la activación de los reservorios que contienen
los fármacos. La señal necesaria para su activación puede programarse en la memoria,
cronoliberación, o bien activarse como respuesta a un determinado sustrato (glucosa,
péptido...) o por control remoto. Como fuente de energía se puede usar una microbatería en
de litio. De esta manera se logra controlar los niveles de fármaco en función de las
necesidades del paciente durante meses. (2) (6)
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Figura 3. Diagrama esquemático de un circuito general (5)
MICROFABRICACIÓN
La fabricación de estos microchips debe tener en cuenta factores importantes como
biocompatibilidad, estabilidad del material y sistema de liberación. Por lo tanto, es
necesario que en el diseño de estos nuevos sistemas se cumplan las siguientes
características:
Presentar una fabricación fácil y un uso sencillo.
Tener varios reservorios que puedan contener suficiente cantidad de principio activo
para permitir una administración del mismo durante largos periodos de tiempo.
Poder almacenar diversos principios activos o moléculas en diferente dosis y que
éstas puedan ser liberadas independientemente unas de otras.
Ser fácilmente implantables en el organismo.
En el trabajo de J.Santini (9) se describe la fabricación de microchips de liberación
activa activados por electroquímica. Primero se añaden 0,12 µm de nitruro de silicio en
ambas caras de una capa fina de silicio de máxima calidad. Se diseña el cuadrante deseado
de los reservorios mediante fotolitografía y resonancia ciclotrónica (ECR). La lámina de
nitruro de silicio reacciona con una solución de hidróxido de potasio a 85ºC, obteniéndose
reservorios piramidales cuadrados. Las aperturas en el reservorio pueden ser recubiertas
nuevamente con una nueva membrana de nitruro de silicio. Los electrodos de oro de 0.3-0.5
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µm de grosor se depositan y modelan sobre las membranas de nitruro de silicio. La porción
de los electrodos se protege de la corrosión recubriéndola con un material adherente y no
poroso, como el dióxido de silicio. Posteriormente se elimina de las porciones de ánodo y
cátodo mediante un haz de iones permitiendo exponer la lámina inferior de la película de
oro. Finalmente los reservorios se rellenan con los fármacos deseados y posteriormente son
sellados. (2) (7) (5) (9)
Figura 4. Esquema del proceso de microfabricación del microchip (5) (3)
IMPLANTACIÓN
La implantación subcutánea surge a mediados del siglo XIX con la intención de
prolongar la acción terapéutica del fármaco. Las características que posee el tejido
subcutáneo, como ser rico en grasa, presentar una baja absorción y escasa reactividad frente
a productos extraños; lo convierten en una zona ideal donde llevar a cabo la implantación.
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Por ello, la implantación subcutánea es de especial utilidad en los casos en que se requiere
la administración continuada del fármaco durante largos períodos de tiempo. Entre los
fármacos estudiados para su aplicación mediante implantes destacan la insulina, antibióticos
y antineoplásicos.
Las principales características que debe presentar un material para ser utilizado en un
sistema de implantación son resistencia mecánica suficiente para mantener su integridad al
efectuar la implantación y durante el tratamiento, ser compatible con las mucosas y tejidos
receptores y tener unas características de liberación del fármaco que respondan a las
exigencias farmacocinéticas del mismo. (10)
La implantación requiere de una pequeña incisión quirúrgica con anestesia local y en
algunos casos, una pauta analgésica durante los días posteriores a la intervención. Siendo
necesario el cuidado de la herida.
Es importante tener en cuenta que se puede originar una reacción al cuerpo extraño y
formarse una cápsula de tejido fibroso alrededor del mismo, esto alteraría la cinética de
liberación del fármaco, disminuyendo su eficacia.
APLICACIONES
A continuación, vamos a desarrollar algunas de las aplicaciones de estos microchips
centrándonos en situaciones específicas como son el cáncer cerebral y la osteoporosis:
TUMORES CEREBRALES
La primera investigación de un microchip polimérico in vivo, realizada por un equipo
dirigido por G. Kim (11), ha mostrado una gran eficacia en la terapia de algunos tumores
cerebrales. El compuesto 1,3-bis(2-cloroetil-9-1-nitrosourea) (BCNU) es un fármaco,
clasificado como agente alquilante, que se usa habitualmente en el tratamiento de
determinados tumores cerebrales; glioblastoma, glioma del tronco encefálico,
meduloblastoma, astrocitoma, ependimoma y tumores cerebrales metastásicos. Tras probar
microchips cargados con diferentes dosis de BCNU, se implantaron en el costado de ratas, a
las que previamente había sido introducido un glioma.
El estudio mediante la comparación de la reducción del tamaño del tumor en las ratas,
mide la eficacia del BCNU liberado desde un microchip o desde una lámina de polímero
homogéneo degradable (Gliadel®). Como se ve en la figura 6, el microchip con BCNU ha
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demostrado una supresión considerable en el volumen del tumor. Los autores concluyeron
que el microchip con BCNU ha demostrado una mayor eficacia frente a la implantación de
Gliadel® en la disminución dosis-dependiente del tumor.
En el tratamiento de condiciones crónicas o de patologías localizadas en zonas
anatómicas de difícil acceso, como en el tumor cerebral, se busca una liberación continuada
y controlable del fármaco. Con este nuevo descubrimiento se inicia un prometedor campo
de investigación en la tecnología de los microchips. (3) (11)
OSTEOPOROSIS
En 2011, el equipo de investigación encabezado por Robert Farra realizó el primer
ensayo clínico en humanos sobre la liberación de un fármaco desde un microchip por
control remoto fabricado por la compañía MicroCHIPS (4). El fármaco utilizado como
modelo fue la teriparatida (FORSTEO®) usado en el tratamiento de la osteoporosis,
enfermedad caracterizada por la disminución de la masa ósea. El objetivo del trabajo era
comparar las cinéticas de liberación de estos microchips con las de las inyecciones
subcutáneas, utilizando las concentraciones plasmáticas de hPTH (hormona paratiroidea)
como indicador de la correcta liberación.
Figura 6. En comparación con el estándar de tratamiento, la liberación de BCNU desde el
microchip alcanzó niveles comparables de supresión de volumen tumoral en el costado de las ratas.
(11) (3)
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El estudio se realizó en ocho pacientes con osteoporosis a las que se les implantó el
microchip bajo la piel, a la altura de cintura. El dispositivo, que se controla de forma
remota, contenía las dosis de teriparatida, que se debían inyectar cada día.
Uno de los múltiples beneficios de estos microchip es que pueden ser implantados
usando únicamente anestesia local durante el procedimiento y sólo precisan de una pauta
analgésica durante los dos días posteriores a la intervención. Durante el estudio todos los
pacientes tuvieron una cicatrización adecuada de la incisión quirúrgica tras la implantación
y la posterior extracción del implante.
La liberación desde el microchip se activó a ocho semanas después de la
implantación, para permitir la formación de la cápsula de tejido. Teniendo en consideración
los potenciales efectos dañinos o la respuesta inmune frente al implante, se realizaron las
pertinentes pruebas histológicas tras la extracción al microchip y a la cápsula tisular. Seis de
siete cápsulas mostraron una respuesta normal, con niveles normales de células
inflamatorias, como se ilustra en la figura 5. La histología de la séptima cápsula
simplemente presentaba una elevación de los niveles de macrófagos, pero éstos se
encontraban dentro de los límites normales. Estos resultados serán de gran utilidad en los
futuros usos de los microchips en cuanto a su viabilidad en humanos.
Figura 5. La biocompatibilidad del implante ha sido demostrada con una respuesta
inmune adecuada (5) (3)
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La bioequivalencia de ambos sistemas quedó demostrada tras el análisis del marcador
PINP y del perfil farmacocinético de liberación de la hormona paratiroidea. Ambos fueron
reproducibles día a día por el dispositivo y bioequivalentes respecto a las inyecciones
subcutáneas de FORSTEO®, el tratamiento actual de hPTH. También han sido
documentados paralelamente la farmacocinética de la formación de hueso, la
biocompatibilidad total, la seguridad y la satisfacción del paciente en cuanto al tratamiento.
(3) (12)
En conclusión, este estudio demuestra la viabilidad clínica de los microchips de
liberación de fármacos. Tanto el microchip como la combinación de fármacos son
biocompatibles, al no originarse reacciones inmunes adversas. Además son bien tolerados y
aceptados por los pacientes incluidos en el estudio. (3) (5) (12)
DIABETES
La Diabetes tipo I es una enfermedad crónica de carácter autoinmune con una elevada
prevalencia. Pese a estar aún en desarrollo, la tecnología de los microchips tendrá un gran
impacto en el tratamiento de la diabetes, mejorando la calidad de vida de estos pacientes.
Los tratamientos actuales para la diabetes son muy limitados en cuanto al sistema de
liberación. La insulina líquida (en forma de bombas o jeringas) presenta una elevada
biodisponibilidad y una rápida entrada al sistema circulatorio. Sin embargo, los pacientes a
menudo son reacios a esta opción terapéutica debido a la necesidad de autoinyectarse la
medicación. Además, los errores en el tratamiento ocurren frecuentemente al administrarse
el paciente una dosis excesiva u olvidar hacerse las pertinentes pruebas de glucosa en
sangre. (3)
En el estudio llevado a cabo por el grupo de investigadores encabezados por M.Reddy
(13) se evaluó la seguridad y eficacia de los dispositivos BiAP (Páncreas Artificial Bio-
inspirado) en un total de 12 adultos diagnosticados con diabetes tipo I. Durante un periodo
de 24 horas se midieron los valores de glucosa, así como el tiempo que los pacientes
estuvieron en hipoglucemia e hiperglucemia. El BiAP es un circuito cerrado de insulina de
liberación modificada basado en un modelo matemático de las células beta-pancreáticas e
implantado en un microchip. Este sistema ha demostrado disminuir las glucemias en los
pacientes especialmente por la noche, así como suponer una gran mejora en la calidad de
vida de los mismos al disminuir las continuas inyecciones subcutáneas de insulina. (13)
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OTRAS APLICACIONES
Estos nuevos microchips presentan numerosas aplicaciones que desde un punto de
vista general se pueden clasificar en los siguientes tipos:
1. Microchip DNA para el diagnóstico avanzado de tumores cerebrales
Actualmente los métodos empleados en el tratamiento de los tumores cerebrales son
arduos y difíciles debido a su elevada heterogeneidad. El tumor cerebral más común en
adultos es el glioma y su diagnóstico está basado en sus características microscópicas.
Actualmente no existe un marcador distintivo que pueda diferenciar entre los distintos tipo
de glioma. Mediante la tecnología de los microchips de DNA se logran reconocer los
tumores cuyos cromosomas han experimentado unas determinadas delecciones. Uno de
estos métodos de análisis es la Hibridación Comparativa de Cromosomas (CGH), que
permite una valoración completa del genoma. Esta técnica para el reconocimiento de zonas
del genoma que han sido ampliadas o deleccionadas es muy frecuente en el estudio de las
células tumorales. (14)
2. Microchips para diagnóstico
Mediante el estudio de las proteínas sanguíneas se puede controlar la salud de
personas con enfermedades crónicas, así como diagnosticar el riesgo de cáncer. Estos
métodos de identificación requieren un gran gasto de reactivos y ser repetidos asiduamente;
lo que supone, además del rechazo por parte del paciente, una gran inversión económica. La
necesidad de nuevos métodos diagnósticos ha originado un mayor interés en el desarrollo de
plataformas baratas, rápidas y con una mayor sensibilidad. Un ejemplo lo encontramos en el
microchip para el diagnóstico desarrollado por James Heath, profesor de química de Caltech
(Instituto tecnológico de California), y por Leroy Hood, presidente y fundador del Institute
for Systems Biology (ISB) en Seattle. Heath and Hood han creado así una empresa dedicada
al diagnóstico integrado para comercializar el microchip de análisis sanguíneo. (15)
3. Microchips para la administración de antidepresivos
Existen numerosos estudios donde se ha llevado a cabo una valoración del correcto
uso de los antidepresivos; anteriormente se basaban en un métodos indirectos de control del
consumo de la medicación. Estudios más modernos han analizado las concentraciones
plasmáticas de antidepresivos mediante el uso de analizadores de sangre, demostrando
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incumplimientos en su consumo en periodos de 24 ó más horas. Recientemente, se ha
aprobado la implantación de dispositivos mecánicos como un microprocesador basado en
Medication Event Monitoring System (MEMS). El sistema MEMS, además de realizar la
administración del fármaco, facilita la apertura del reservorio en el momento exacto. El
mayor beneficio de los sistemas implantables en el tratamiento de la depresión crónica es
que los pacientes se sienten psicológicamente liberados de tener que seguir tomando las
medicinas durante meses o años. (16)
4. Sistemas de microfluido celular
Durante el proceso de investigación de nuevos fármacos, es de gran importancia
conocer el medio celular. Las pruebas necesarias para el estudio de las nuevas sustancias
requieren condiciones que sólo son posibles en un contexto fisiológico. Los nuevos sistemas
de microfluido hacen posible manipular un único objeto de tamaño celular que permite
obtener análisis bajo ambientes controlados, pero fisiológicamente relevantes. Además, un
gran número de exámenes pueden realizarse paralelamente de manera controlada en un
mismo momento, logrando así trabajar en unas condiciones comparables con las del medio
fisiológico. (15)
FUTURO DE LOS MICROCHIPS
El uso generalizado de la tecnología de los microchips tiene un gran potencial para
transformar los sistemas modernos de sanidad. Los microchips de liberación modificada
pueden ayudar en el tratamiento de enfermedades que presentan un bajo índice de
cumplimiento (enfermedades mentales, largos tratamientos antibióticos) o con riesgo de
abuso farmacológico Un mayor grado de cumplimiento por parte del paciente, supondría un
ahorro millonario en cuidados de la salud, una reducción en los días de hospitalización, en
las visitas al médico y fallos en la prescripción. (3)
Actualmente los estudios de microchips en humanos se encuentran limitados a unas
pocas enfermedades, los avances en esta tecnología ampliarán su uso a un mayor rango de
áreas terapéuticas. Los fármacos cuya administración resulta difícil o es rechazada por el
paciente podrán ser administrados a través de estos nuevos sistemas, logrando pautas de
administración automatizadas más seguras y eficaces. En futuros ensayos se evaluarán
microchips con 365 reservorios que permitirán la administración durante un año o más
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dependiendo de la frecuencia de dosis. El microchip también podrá liberar varios fármacos
o podrá usarse en pacientes cuya medicación necesite activarse o desactivarse. (7)
Debido a su fácil implantación y buena biocompatibilidad, estos sistemas disminuirán
la probabilidad de que se origine una respuesta inmune a cuerpos extraños o un rechazo, así
como la probabilidad de inflamación y dolor, permitiendo al organismo una recuperación
más rápida tras la cirugía.
El futuro de los microchips podría derivar en la creación de glándulas artificiales. La
regulación de hormonas en el organismo ayudará a controlar estados recurrentes de
enfermedad y prevenir el comienzo de otras enfermedades asociadas a la patología inicial.
CONCLUSIÓN
No cabe duda de que en un futuro cercano la tecnología de los microchips
implantables para la liberación modificada de fármacos será una realidad al alcance de
todos. Teniendo en cuenta los estudios existentes sobre biocompatibilidad, seguridad y
eficacia, así como su pequeño tamaño y forma, un gran número de pacientes podrán
beneficiarse de su uso. De esta manera, serán más eficaces los tratamientos a largo plazo en
pacientes con enfermedades crónicas o cuyas terapias resultan inconvenientes para el
paciente. En definitiva, las nuevas tecnologías en cuanto a liberación de fármacos, suponen
un gran avance en el mundo de la Farmacia, cambiando el concepto actual de terapéutica;
abriendo así las puertas a una medicina personalizada en beneficio del paciente.
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