Estrategias basadas en micro y nano partículas híbridas para aumentar la biodisponibilidad de antibióticos en infecciones pulmonares de difícil erradicación

ISLAN, GERMAN; RUIZ, ME; SCIOLI MONTOTO, SEBASTIÁN; MORALES, JUAN FRANCISCO; SBARAGLINI, MARIA LAURA; TALEVI, ALAN; BRUNO-BLANCH, LUIS; DURAN, NELSON; CASTRO, GUILLERMO RAUL

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Jornada; Jornadas Científicas 2017 - Estado actual de la nanotecnología y sus aplicaciones en las ciencias farmacéuticas y bioquímicas; 2017

Academia Nacional de Farmacia y Bioquimica

Actualmente, los tratamientos médicos contra las infecciones pulmonares causadas por patógenos oportunistas como Pseudomonas aeruginosa, y tal como ocurre en la fibrosis quística (FQ), implican la administración de antibióticos en altas dosis y de forma recurrente, con la consecuente aparición de efectos secundarios no deseados. El reto principal es, sin embargo, la erradicación de los biofilms microbianos que se encuentran inmersos en una densa capa de mucus, lo cual dificulta la biodisponibilidad de los antibióticos administrados por vía inhalatoria. Por consiguiente, el desarrollo de nuevos sistemas de administración de fármacos capaces de proporcionar una liberación local y sostenida de los fármacos en la región pulmonar es un factor clave para mejorar el resultado terapéutico de tales infecciones. En este sentido, dos tipos de vehículos híbridos inhalables fueron diseñados para tal fin y seleccionados como transportadores eficientes del antibiótico Levofloxacina (LV). Por un lado, se prepararon micropartículas por co-precipitación de CaCO3 en presencia de alginato y un posterior tratamiento con una alginato-liasa (AL) para modificar su estructura superficial y porosidad, y mejorar así la capacidad de carga del fármaco. Las micropartículas híbridas se cargaron con LV y DNasa, como agente mucolítico adicional, y mostraron porcentajes de encapsulación del 40 y 67 % respectivamente. Los estudios in vitro demostraron que las micropartículas fueron capaces de controlar la liberación de DNasa durante 24 h, mientras que el 30% de LV se liberó en 3 días. La caracterización morfológica se realizó por microscopía óptica, de fluorescencia y microscopía electrónica de barrido (SEM), así como dispersión dinámica de la luz (DLS), mostrando partículas esféricas con una superficie rugosa y una estrecha distribución de tamaños (5 μm). Por otro lado, se desarrollaron nanopartículas solidas lipídicas (NSL) y trasportadores lipídicos nanoestructurados (TLN) hibridos, mediante la técnica de emulsificación y ultra-sonicación. Los mismos, mostraron tamaños cercanos a los 200 nm y eficiencias de encapsulación de LV en el rango de 20-55%. A su vez, la DNasa fue incorporada como agente mucolítico para favorecer la capacidad de penetración de las nanopartículas en el biofilm bacteriano. Se observó una liberación controlada de LV durante 48 horas. Tanto para las micro- y nano- partículas ser realizaron estudios de FTIR, XRD, DSC e isotermas de adsorción de nitrógeno que revelaron la presencia de los fármacos en un estado no cristalino. Se encontró en ambos casos un efecto bactericida contra P. aeruginosa en placas de agar y se corroboró con el kit Live/Dead y observaciones TEM. Además, se encontró una marcada disminución de los valores de concentración inhibitoria mínima respecto del antibiótico libre. Por último, se estudió la capacidad de los transportadores para mejoraron la localización de LV en el pulmón por vía inhalatoria. Se realizaron así estudios in vivo en ratones sanos mediante la administración por nebulización e inhalación de polvo seco, seguido de la cuantificación de LV en tejido pulmonar por un método validado por HPLC. Particularmente se observaron resultados de gran interés para el caso de las micropartículas cargadas con LV, que fueron capaces de aumentar la biodisponibilidad del antibiótico en pulmón al menos 3 veces más eficientemente que la LV libre. Los presentes desarrollos abren la puerta a nuevos sistemas de administración de fármacos que pueden proporcionar soluciones terapéuticas mejoradas contra infecciones bacterianas y en particular como herramienta potencial en el tratamiento de patologías complejas como la FQ.