Diseño experimental y optimización de un sistema de administración de fármacos de liberación dual con potencial terapéutico frente a una infección causada por Helicobacter pylori

ARRUA, EVA CAROLINA; SANCHEZ, SOFÍA V.; TRINCADO, VALERIA; HIDALGO, ANTONIO; QUEST, ANDREW F.G.; MORALES, JAVIER O.

Simposio; I Simposio de Modelado Multiescala para Biociencias y Nanomateriales en Argentina; 2022

Helicobacter pylori (H. pylori) es una bacteria microaerofílica Gram-negativa involucrada en la patogénesis de gastritis atrófica, úlceras, cáncer gástrico, anemia por deficiencia de hierro y deficiencia de vitamina B12, entre otras1,2. La infección por H. pylori es la condición crónica más común en humanos, afectando aproximadamente a 4.4 billones de personas en el mundo. Para colonizar la mucosa gástrica H. pylori requiere motilidad, mecanismos de adhesión y de la enzima ureasa. La actividad ureasa es crucial ya que las bacterias solo pueden sobrevivir en un rango de pH de 4 a 8. La ureasa cataliza la hidrólisis de la urea en amoníaco y CO2, aumentando el pH del microambiente de H. pylori. Para mejorar la eficacia de la terapia se propuso una liberación dirigida de las nanocápsulas en el sitio de la infección, así, el pH particularmente elevado en el microambiente de H. pylori (neutro o básico) podría emplearse para regular la liberación y controlarla espacialmente en la zona de infección. Entonces, el objetivo de este trabajo fue desarrollar nanotransportadores lipídicos cargados con claritromicina (CLA) e incorporarlos en microcápsulas para la liberación localizada del fármaco al pH específico del microambiente de H. pylori. Para desarrollar los nanotransportadores se empleó el diseño de experimentos y la optimización del proceso de formulación, este diseño se basó en 2 etapas. En la primera etapa se llevó a cabo un cribado (screening) mediante un diseño factorial para identificar efectos significativos de 5 factores en 3 respuestas. Luego, se aplicó un diseño central compuesto para la etapa de optimización. Se logró de esta manera modelar la síntesis de los nanotransportadores respecto al tamaño de partícula, índice de polidispersidad y cambios en el tamaño de partícula luego de 15 días de sintetizadas (entendido como estabilidad). Las nanocápsulas optimizadas y cargadas con CLA se emplearon para generar microcápsulas mediante diferentes metodologías. Se caracterizaron in vitro nanoportadores y microcápsulas. Las nanocápsulas obtenidas mediante un proceso basado en inversión de fase modificada empleando diseño experimental y optimización fueron de 100 nm. Con el diseño y optimización se logró una alta homogeneidad del tamaño de partícula y una elevada estabilidad. A 4 °C las nanocápsulas lipídicas optimizadas se mantuvieron estables durante al menos 1 año. La incorporación de CLA en el nanotransportador fue eficaz. Ambos tipos de microrrecubrimientos fueron evaluados en cuanto a su sensibilidad al pH: microcápsulas de secado por atomización exhibieron perfiles de liberación similares, sin diferencias entre pH 2 y 7,4; contrariamente, cuando se generó el recubrimiento por gelación iónica usando un microencapsulador, la liberación fue mínima a pH 2, mientras que a pH 7,4 se fue elevada, siendo este sistema el más apropiado para formular microcápsulas que liberan nanotransportadores en condiciones de microambiente de H. pylori, lo que permitiría la administración eficaz del fármaco en la zona de infección. Las nanocápsulas de CLA con y sin microrrecubrimiento mostraron una alta actividad anti- H. pylori in vitro, lo que sugiere que el empleo de este sistema de administración de fármaco podría ser una estrategia eficaz para la administración de CLA al microambiente de H. pylori.