Nanopartículas como sistemas de liberación colónica de fármacos

NANOPARTÍCULAS COMO SISTEMAS DE LIBERACIÓN COLÓNICA DE FÁRMACOS María Josefina Orse Ginés Facultad de Farmacia. Universidad de Sevilla 1 GRADO EN FARMACIA. FACULTAD DE FARMACIA. UNIVERSIDAD DE SEVILLA. NANOPARTÍCULAS COMO SISTEMAS DE LIBERACIÓN COLÓNICA DE FÁRMACOS Trabajo Fin de Grado de carácter bibliográfico. Alumna: María Josefina Orse Ginés. Tutora: Mercedes Ángela Aguilar de Leyva. Departamento: Farmacia y Tecnología Farmacéutica. Lugar y Fecha: Sevilla, diciembre 2021. 2 RESUMEN El diseño de fármacos de liberación colónica gana cada día más importancia en el tratamiento de enfermedades locales que afectan al colon como son la Colitis Ulcerosa (CU), la Enfermedad de Crohn (EC) o el Cáncer Colorrectal (CCR), cuya prevalencia ha ido aumentando en los últimos años y se espera que siga haciéndolo. En este sentido, la tecnología que utiliza nanopartículas (NPs) se presenta como una alternativa con una importancia crucial debido a sus propiedades físicas y químicas únicas asociadas a su reducido tamaño y a la capacidad de modificar su superficie de manera relativamente sencilla. Estas propiedades permiten a las NPs dirigirse activamente a las células dañadas, acumularse en el lugar de la afección, superar las barreras biológicas y aumentar la solubilidad del fármaco, haciendo posible un tratamiento local de la enfermedad, disminuyendo por tanto los efectos sistémicos y la toxicidad asociada. Sin embargo, todavía quedan muchos desafíos que superar en el diseño de nanopartículas de liberación colónica (NPLC), como son dirigirlas activamente al tejido dañado y controlar de manera más eficiente la liberación del principio activo, superando las condiciones adversas del tracto gastrointestinal (GI) antes de llegar a su lugar de acción en el colon, respondiendo así de manera específica a ciertos estímulos de liberación en la biofase. Este trabajo de revisión bibliográfica se basa en describir los diferentes tipos de NPs que pueden ser utilizados como sistemas de liberación colónica de fármacos, presentando de manera concisa los últimos avances que se han realizado en la materia. Palabras clave: nanopartículas, liberación colónica, cáncer colorrectal, colitis ulcerosa. Abreviaturas más empleadas: 5-ASA: ácido 5-aminosalicílico MPO: mieloperoxidasa 5-FU: 5-Fluorouracilo MPTS: 3-mercaptopropiltrimetoxisilano AuNPs: nanopartículas de oro MSN: nanopartículas de sílice mesoporosa CCR: cáncer colorrectal NPLC: nanopartículas de liberación colónica CU: colitis ulcerosa NPs: nanopartículas DAI: índice de inflamación intestinal NSL: Nanopartícula sólida lipídica DSS: dextrano sulfato de sodio PBS: tampón fosfato salino EC: enfermedad de Crohn PCL: policaprolactona EE%: eficiencia de encapsulación PLGA: copolímero de ácido poliláctico y ácido poliglicólico EII: enfermedad inflamatoria intestinal SII: síndrome de intestino irritable GI: gastrointestinal SiQDs: puntos cuánticos de silicio IL-17: interleucina 17 TNF-α: factor de necrosis tumoral alfa 3 ÍNDICE Resumen ....................................................................................... 2 Índice ............................................................................................ 3 1. Introducción ............................................................................ 4 1.1 Anatomía y fisiología del colon .................................... 4 1.2 Diseño de fármacos de liberación colónica ................. 5 1.3 Enfermedades del colon .............................................. 7 1.4 Nanopartículas (NPs): clasificación y diseño de nanotransportadores de fármacos .............................. 9 2. Objetivos ................................................................................. 10 3. Materiales y Métodos ............................................................. 11 4. Resultados y Discusión ............................................................ 11 4.1 NPLC Poliméricas ....................................................... 12 4.2 NPLC Lipídicas ........................................................... 16 4.3 NPLC Inorgánicas ....................................................... 23 4.4 NPLC Híbridas ............................................................ 27 4.5 Medicamentos comercializados basados en NPs…….29 5. Conclusiones ........................................................................... 31 6. Bibliografía .............................................................................. 32 4 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Anatomía y fisiología del colon El colon se extiende hacia arriba desde el ciego y consta de colon ascendente, transverso, descendente y sigmoide (Figura 1). Sus segmentos ascendente y descendente son retroperitoneales (de forma secundaria), y los segmentos transverso y sigmoide son intraperitoneales (Drake et al., 2020). Figura 1. Anatomía del colon (Drake et al., 2020). La pared del tracto gastrointestinal (GI) presenta dos superficies: la mucosa y la serosa. La superficie mucosa está enfrentada al lumen, mientras que la superficie serosa lo hace a la sangre (Figura 2). Las capas de la pared GI son las siguientes, desde el lumen hacia la sangre: una capa mucosa que consta de una capa de células epiteliales, una lámina propia y la muscularis mucosae. Las células epiteliales están especializadas para llevar a cabo funciones de absorción y secreción. La lámina propia consta fundamentalmente de tejido conectivo, pero también de vasos sanguíneos y linfáticos. La muscularis mucosae consta de células de músculo liso; al contraerse, modifica la forma y el área de superficie de la capa de células epiteliales. Por debajo de la capa mucosa se encuentra una capa submucosa que consta de colágeno, elastina, 5 glándulas y los vasos sanguíneos del tracto GI. La motilidad del tracto GI la proporcionan dos capas de músculo liso, los músculos circular y longitudinal, que están intercalados entre la submucosa y la serosa. La capa muscular longitudinal es fina y contiene pocas fibras nerviosas, mientras que la capa circular es gruesa y está más densamente inervada. Las neuronas no hacen verdaderas sinapsis sobre las fibras del músculo liso GI, sino que más bien liberan transmisores a partir de las varicosidades que están a lo largo de sus axones. Dos plexos contienen el sistema nervioso del tracto GI. El plexo submucoso (plexo de Meissner) descansa entre la submucosa y el músculo circular, y el plexo mientérico entre el músculo circular y el músculo longitudinal (Costanzo, 2018). Figura 2. Estructura de la pared del tracto GI (Costanzo, 2018). 1.2 Diseño de fármacos de liberación colónica El diseño de un sistema de administración oral de fármacos dirigido al colon debe considerar las diferencias en anatomía, fisiología y características de absorción que existen entre los diferentes segmentos del tracto GI, así como la cinética de tránsito, de la forma de dosificación y el sitio de liberación del fármaco dentro del tracto GI. Además, se deben considerar las marcadas diferencias individuales entre el tracto GI sano y enfermo (Naeem et al., 2020). Para llegar al colon, las fórmulas deben superar primero el estómago. Las células parietales se encargan de secretar ácido clorhídrico, que da al contenido gástrico sus característicos valores de pH bajos, que se sitúan en torno a 2,5 en sujetos en ayunas. La acidez del contenido estomacal puede cambiar con la ingestión, y dependiendo de los alimentos consumidos puede alcanzar valores de pH de 6,6. Además, en el estómago se segregan las enzimas pepsina y lipasa gástrica, cuya función es la hidrólisis de proteínas y triglicéridos para mejorar su absorción posterior en 6 el intestino delgado. Por lo que este entorno ácido y catalítico puede dañar la integridad de los péptidos y los fármacos (Arévalo-Pérez et al., 2020). Prosiguiendo en el recorrido del tracto GI, el intestino delgado tiene un ambiente de pH ligeramente ácido a neutro (pH 5,9–7,8), mientras que el pH del colon varía de pH 5 a 8. Se han registrado valores de pH colónico más bajos en pacientes con colitis ulcerosa (CU) y enfermedad de Crohn (EC) (Naeem et al., 2020). La gran capacidad de absorción de agua del colon le confiere una alta viscosidad en comparación con el tracto GI superior y deja las paredes de su lumen cubiertas con una gruesa capa de mucosidad que dificulta la disolución de los fármacos y, por tanto, reduce su absorción (ArévaloPérez et al., 2020). Los tiempos de tránsito en el colon pueden varían significativamente (Figura 3). Además, los pacientes con enfermedades del colon como la CU tienen un tránsito en el colon significativamente más rápido (Naeem et al., 2020). Figura 3. Tiempos medios de tránsito y valores de pH a través del tracto GI (Arévalo-Pérez et al., 2020). Además de los valores altos de pH, el otro rasgo más característico del intestino grueso es el elevado número de microorganismos que lo habitan, que puede llegar a ser de 1011 a 1012 UFC/mL. Este rico microambiente es responsable de una gran cantidad de actividad enzimática (Arévalo-Pérez et al., 2020). En el colon residen más de 400 especies diferentes de bacterias aeróbicas y anaeróbicas. La mayoría de las bacterias anaeróbicas del colon obtienen energía a partir de la degradación de polisacáridos mediante enzimas reductoras e hidrolíticas (Naeem et al., 2020). Las bacterias que residen en el colon pueden realizar múltiples reacciones metabólicas como son la deglucuronidación, descarboxilación, reducción de dobles enlaces, hidrólisis de ésteres y amidas, y deshidroxilación, todas ellas capaces de degradar ciertos polímeros y péptidos que pueden utilizarse potencialmente para sistemas de administración de 7 fármacos (Arévalo-Pérez et al., 2020). Sin embargo, el metabolismo bacteriano del fármaco puede derivar en su inactividad o toxicidad. Además, la microbiota colónica sufre fluctuaciones inducidas por enfermedades, la dieta o la medicación (Naeem et al., 2020). El colon tiene muchas ventajas como diana farmacológica: pH moderado, presencia de enzimas, biodisponibilidad adecuada de fármacos con baja absorción y mayor tiempo de residencia, lo que implica una menor frecuencia de dosificación y un mayor cumplimiento por parte del paciente. Sin embargo, tiene serias limitaciones, incluida la escasa solubilidad en agua de muchos agentes quimioterapéuticos, presencia de microbiota, baja biodisponibilidad de algunos fármacos debido a unión inespecífica, presencia de moco y residuos de alimentos y liberación incompleta del fármaco, uniones estrechas, falta de vellosidades y flujo sanguíneo bajo (Alnajjar, Hussain, 2020). La administración de medicamentos de liberación colónica cada día gana más relevancia debido a la necesidad de una acción local para tratar enfermedades intestinales como el cáncer colorrectal (CCR), síndrome de intestino irritable (SII) o la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). La terapia dirigida al colon permite no sólo el tratamiento directo en el sitio de la enfermedad, sino también reduce la necesidad de usar dosis múltiples y el riesgo de efectos secundarios sistémicos (Naeem et al., 2020). 1.3 Enfermedades del colon El CCR es una enfermedad que se inicia en las células epiteliales y comienza como un pólipo en la pared interior de las células epiteliales que recubren el colon y progresa hacia el ganglio linfático y músculos que lo rodean (Bhaskaran, Kumar, 2021). La mayor parte de los CCRs, sin importar su origen, se derivan de pólipos adenomatosos. Un pólipo es una protuberancia visible bajo el microscopio en la superficie de la mucosa y se clasifica desde el punto de vista anatomopatológico en hamartoma no neoplásico, proliferación hiperplásica de la mucosa (pólipo hiperplásico) o pólipo adenomatoso (Mayer, 2021). La FDA (Food and Drug Administration) ha aprobado 16 medicamentos para el tratamiento del cáncer de colon, de los cuales 12 fármacos (5-fluorouracilo, aflibercept, bevacizumab, cetuximab, ipilimumab, clorhidrato de irinotecán, leucovorina cálcica, nivolumab, oxaliplatino, panitumumab, pembrolizumab y ramucirumab) se administran como perfusión intravenosa (excluyendo 5-fluorouracilo, que puede administrarse en forma de bolo intravenoso) y solo 4 medicamentos (capecitabina, combinación de trifluridina y tipiracilo y regorafenib) se administran oralmente (Bhaskaran, Kumar, 2021). El CCR es una grave amenaza para la salud 8 humana, cuya incidencia y mortalidad ocupan el cuarto y el quinto lugar entre todos los tipos de cáncer, respectivamente. Se estima que hubo aproximadamente 1,1 millones de nuevos casos de cáncer de colon y 0,6 millones de muertes relacionadas en 2018 en todo el mundo. En los últimos años, la incidencia del CCR ha ido aumentando, especialmente en adolescentes y adultos jóvenes. Además, con el desarrollo de la economía mundial y los cambios en el estilo de vida y la dieta, se espera que la incidencia del CCR siga aumentando (Yao et al., 2020). La EII es una enfermedad idiopática crónica y un trastorno progresivo y recidivante del tracto GI, caracterizado por una inflamación aberrante y persistente. La causa exacta de la EII aún no está clara, ya que es un trastorno multifactorial contribuido por interacciones complejas que surgen debido a una desregulación de la inmunidad, disfunción de la barrera mucosa, estrés oxidativo, composición alterada de la microbiota en el colon, susceptibilidad genética, factores individuales y ambientales (Sharma et al., 2019). Esta enfermedad abarca un grupo de enfermedades autoinmunes que se caracterizan por la inflamación tanto del intestino delgado como del grueso, en la que distintas secciones del sistema digestivo son atacadas por el propio sistema inmunológico del cuerpo (Fakhoury et al., 2014). La EII es una enfermedad crónica con síntomas como diarrea, dolor abdominal, pérdida de peso, sangrado rectal y anemia, con fases de remisión y exacerbación, representados por la EC y la CU, las cuales son factores de riesgo del CCR (Lima et al., 2021). La CU causa úlceras inflamatorias de larga duración en el revestimiento de la mucosa del colon y el recto, y es una de las más prevalentes de la EII (Yaghoubi et al., 2021). El inicio, el curso y la prevalencia de la EII han aumentado globalmente debido a los cambios en factores ambientales, el estilo de vida, los hábitos alimentarios, así como el uso excesivo o mal uso de los medicamentos (Sharma et al., 2019). El tratamiento de la EII a menudo implica el uso de medicamentos que pueden disminuir los síntomas y disminuir la inflamación en el revestimiento del colon. Un grupo de medicamentos antiinflamatorios que incluyen el ácido 5-aminosalicílico (5-ASA) se usa comúnmente para tratar la EII. Otros medicamentos como el infliximab también están indicados en pacientes que han fallado en la terapia convencional y están hospitalizados con EII grave. Infliximab es un anticuerpo monoclonal quimérico contra el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), una citoquina involucrada en la inflamación intestinal. También se pueden usar varios otros fármacos inmunomoduladores, como la talidomida, para tratar a un paciente con EII grave (Fakhoury et al., 2014). 15 histológicas. Estas NPs resultan tener una menor absorción oral y una mayor mucoadhesión y, por lo tanto, proporcionan una mejor propiedad de focalización en el colon en el tratamiento de CU (Yan et al., 2020). También se han utilizado polímeros sintéticos como Eudragit® para formular NPs dirigidas al colon (Arévalo-Pérez, 2020). En un estudio llevado a cabo por Naeem y colaboradores (2018) se desarrollaron NPs poliméricas de doble función cargadas con Ciclosporina A, compuestas por Eudragit® FS30D como polímero sensible al pH y PLGA como polímero de liberación sostenida. Las NPs cargadas con Ciclosporina A se prepararon con PLGA, Eudragit® FS30D o una mezcla de ambos polímeros (1:1 p/p), utilizando un método de evaporación de solvente en emulsión de aceite en agua. Las NPs con ambos polímeros minimizaron la liberación del fármaco (sólo el 18%) a pH 1,2 y 6,8, y generó una liberación sostenida a pH 7,4 y mejoraron la distribución de la Ciclosporina A en el colon. En el modelo de colitis de ratón el tratamiento con estas NPs mejoró los signos de la enfermedad, es decir, la pérdida de peso, la longitud del colon, disminuyó la hemorragia rectal, el peso del bazo, la actividad de la Mieloperoxidasa (MPO), la infiltración de macrófagos y la expresión de citoquinas proinflamatorias en comparación con las NPs que sólo llevaban PLGA o Eudragit® (Naeem et al., 2018). Como se ha mencionado anteriormente, el empleo de diferentes ligandos conjugados con los nanotransportadores puede mejorar la especificidad de la liberación en el colon. Los ligandos son elementos fuertemente unidos a la superficie de los nanotransportadores que pueden reconocer específicamente a los receptores de la membrana celular que sólo se expresan en determinadas células, como las tumorales. La unión específica entre el ligando y el receptor puede cambiar la respuesta de las células, activando o desactivando diferentes funciones celulares o ayudando a liberar el contenido del fármaco en determinados entornos (ArévaloPérez et al., 2020). De forma general cuando el ligando dirigido al tumor se une a las células cancerosas el nanotransportador es endocitado y libera los fármacos anticancerosos. Dado que estos nanotransportadores se dirigen a las células cancerosas, pero no a los tejidos sanos, la eficacia terapéutica aumenta y se reduce la toxicidad (Yao et al., 2020). El folato, la transferrina, los aptámeros, los péptidos y los anticuerpos son los ligandos más utilizados para atacar diferentes patologías del colon, como el CCR (Arévalo-Pérez et al., 2020). Los aptámeros son oligonucleótidos cortos de una sola hebra (ADN o ARN) que pueden formar estructuras tridimensionales únicas para servir de ligandos que se unen a las moléculas objetivo. Los aptámeros no sólo pueden unirse a las dianas con gran afinidad y especificidad, sino que 16 tienen mejor penetración en los tejidos tumorales debido a su pequeño tamaño molecular (Yao et al., 2020). Yao y colaboradores (2020) desarrollaron una unión de Holliday funcionalizada con 4 aptámeros y cargada con Doxorrubicina. Una unión de Holliday es el intermediario central del proceso de recombinación homóloga que implica el cruce de cadenas de dos secuencias de ADN (Neidle, 2008). Este complejo se formó intercalando Doxorrubicina en la estructura de ADN de la unión de Holliday-Aptámero (Figura 6). La microscopía confocal reveló que el complejo liberaba Doxorrubicina de forma selectiva en las células de cáncer de colon CT26, pero no en las células de control. Además, se logró la eliminación selectiva de las células cancerosas CT26 in vitro y redujo el daño en las células de control. En comparación con la Doxorrucina libre, el complejo unión de Holliday-aptámero-Doxorrubicina mejoró significativamente la eficacia antitumoral in vivo sin aumentar los efectos adversos. Figura 6. Esquema del diseño general de la unión de Holliday-aptámeros cargados con Doxorrubicina (Yao et al., 2020). 4.2 NPLC LIPÍDICAS Las NPs lipídicas incluyen varios subconjuntos de estructuras, pero típicamente son disposiciones esféricas que comprenden al menos una bicapa lipídica que rodea a uno o más compartimentos acuosos (Mitchell et al., 2021). Las NPs lipídicas pueden ser clasificadas en las siguientes siete categorías: liposoma, NP core-shell, micela, nanopartícula sólida lipídica (NSL), nanodisco y cubosomas (Figura 7) (Ying et al., 2021). Como sistemas de liberación de fármacos ofrecen muchas ventajas, ya que son fáciles de formular, tienen capacidad de autoensamblaje, una alta biodisponibilidad y capacidad de carga, son biocompatibles y sus propiedades fisicoquímicas se pueden controlar para modular sus características biológicas. Por estas razones, las NPs basadas en lípidos son la clase más común de nanomedicinas aprobadas por la 17 FDA (Mitchell et al., 2020). En esta revisión nos centraremos en exponer los avances realizados en el campo de los liposomas y las NSL. Figura 7. Tipos de NPs lipídicas (Ying et al., 2021) La primera y más utilizada nanofórmula como sistema de administración de fármacos está representada por los nanoliposomas. Los liposomas son vesículas de fosfolípidos con un tamaño de entre 50 y 100 nm, que albergan una membrana de doble capa, con una fase acuosa interna. La fase acuosa puede actuar como portadora de fármacos solubles en agua, mientras que la membrana lipídica puede utilizarse para encapsular compuestos hidrofóbicos y anfifílicos. Los liposomas tienen muy buena difusión, circulación y penetración (Pircalabioru et al., 2019). Para la clasificación de los liposomas en función de sus características fisicoquímicas, se tiene en cuenta su tamaño y el número de bicapas o lamelas que conforman la pared del liposoma (Figura 8) (Ruano, 2013). 18 Figura 8. Diferentes tipos de liposomas: SUV o vesículas unilamelares pequeñas, LUV o vesículas unilamelares grandes y MLV o vesículas multilamelares (Ruano, 2013) La estructura de los liposomas depende del método que se utilice para su preparación, es decir, agitación, sonicación, extrusión, microfluidificación o electroformación (Lombardo et al., 2019). Para la obtención de vesículas unilamelares pequeñas (SUV) se utiliza el método de dispersión simple (el más conocido y sencillo), que consta a su vez de tres etapas: liofilización o evaporación, hidratación y extrusión (Figura 9). Además, existen otros métodos para obtener SUV, a decir, inyección de etanol o éter y diálisis del detergente (Ruano, 2013). Figura 9. Procedimientos para la obtención de liposomas. El método de dispersión simple para obtener MLV. A partir de ellos, el método de extrusión para obtener SUV o el método de sonicación-homogeinización para obtener LUV (Ruano, 2013). 19 Como ejemplo de estas nanofórmulas, Wang y colaboradores desarrollaron unos liposomas cargados de curcumina pH-dependientes de alta estabilidad en el fluido gástrico y una sostenida liberación de curcumina en el fluido intestinal, con el objetivo de tratar la CU. El método de elaboración utilizado fue el de inyección de etanol, obteniéndose así liposomas estables a 4ºC. El grupo de ratones tratado con los liposomas cargados de curcumina mostró notables mejoras en cuanto la pérdida de peso corporal, la hemorragia intestinal y la diarrea, lo que supuso una mejora significativa de la actividad de la curcumina evaluada por el índice de inflamación intestinal (DAI) (Wang et al., 2021). Las formulaciones liposomales se utilizan sobre todo para el tratamiento del cáncer y se administran principalmente por vía intravenosa, debido a la elevada degradación de los lípidos en el tracto GI (Lombardo et al., 2019). Handali y colaboradores desarrollaron y caracterizaron liposomas cargados con 5-Fluorouracilo (5-FU) y marcados con ácido fólico como ligando. Los receptores de folato son un blanco excepcional para la administración de fármacos para tumores, ya que se sobreexpresan en la superficie de muchas células cancerosas y con menor frecuencia en los tejidos normales. Los liposomas cargados con 5-FU se prepararon mediante una técnica de hidratación de película fina. La eficiencia de encapsulación (EE%) de la formulación optimizada fue del 39,71%. Los ensayos in vitro demostraron que la liberación del 5-FU atrapado en los liposomas fue lenta, lo que indica una vida media prolongada del 5-FU. Este resultado indica que los liposomas pueden retrasar la liberación del fármaco, lo que aumenta la acumulación del fármaco en el lugar del tumor. Por otra parte, la citotoxicidad in vitro de la formulación frente a las líneas celulares HT-29, Caco-2, CT26, HeLa y MCF-7 muestra que los liposomas marcados con ácido fólico mostraron mayor citotoxicidad que el 5-FU libre y el 5-FU liposomal sin marcar. Finalmente, los resultados in vivo mostraron que los liposomas dirigidos redujeron significativamente el volumen del tumor en comparación con el 5-FU libre (Handali et al., 2018). Por otra parte, en los últimos años ha crecido el interés en el empleo de NPs comestibles, no tóxicas y naturales como nanotransportadores, ya que las NPs sintéticas pueden aumentar la toxicidad aguda y crónica en el tracto GI (Yang et al., 2020). Por ello, Yang y colaboradores extrajeron los lípidos de la raíz del jengibre (Zingiber officinale) mediante el método de extracción líquido-líquido y los volvieron a ensamblar en NPs liposomales con un diámetro uniforme (alrededor de 180 nm). Dentro de estos liposomas se encapsuló el principio activo 6Sogaol (obtenido también del jengibre) y sus metabolitos M2 y M13 de forma separada. La administración oral de NPs cargadas con M2 o M13 demostró una excelente acción 20 antiinflamatoria in vivo en el modelo de colitis en ratones inducida con DSS, mejor que con las NPs cargadas con 6-Sogaol. Las nanopartículas sólidas lipídicas (NSL) se desarrollaron a principios de la década de 1990 como una alternativa a otros nanotransportadores coloidales tradicionales como los liposomas, NPs poliméricas y nanoemulsiones, ya que tienen ventajas como la liberación controlada de fármacos y la vectorización de fármacos con mayor estabilidad (Figura 10) (Yadav et al., 2013). Las NSL son sistemas coloidales, que están formados por un núcleo lipídico sólido y rodeados por una monocapa de tensioactivos como estabilizador (Bhaskaran, Kumar, 2021). Figura 10. Estructura de la NSL (Yadav et al., 2013) Las NSL se sintetizan a partir de moléculas lipídicas que se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente. Combinan las ventajas de otros sistemas de transporte novedosos como son la estabilidad física, la liberación controlada del fármaco y una excelente biocompatibilidad. Además, los NSL superan algunos problemas asociados a otros sistemas portadores, como la reducción de la pérdida de fármaco, la buena estabilidad de la membrana y la posibilidad de producción a gran escala. En estudios recientes, los NSL se han empleado con un gran potencial en el tratamiento de varios tipos de cáncer (Rajpoot, Jain, 2018). Las NSL son sistemas coloidales compuestos por lípidos que forman una matriz que les confiere la propiedad de permanecer en estado sólido tanto a temperatura ambiente como corporal. Debido a sus propiedades mejoradas en comparación con los nanosistemas más tradicionales basados en lípidos, las NSL se han considerado para la administración oral de fármacos hidrofóbicos, con resultados que mostraron una buena biocompatibilidad, biodegradabilidad y ayuda estructural en la absorción del fármaco (Arévalo-Pérez et al., 2020). Las NSL protegen el fármaco atrapado de la degradación proteolítica y ofrecen una orientación intracelular selectiva. Los NSL pueden cargar tanto fármacos lipofílicos como hidrofílicos y son estables morfológica y organolépticamente durante 1 año desde su producción (Rajpoot, Jain, 2018). 21 El rango de tamaño en escala nano y la composición lipídica de las NSL contribuyen a una mayor absorción por parte de las placas de Peyer (Sharma et al., 2019). Las NSL cargadas con diversas moléculas terapéuticamente activas han mostrado una reducción significativa en la inducción y penetración de células inmunes durante la EII en comparación con el fármaco solo. Sin embargo, las características de las NSL como la eficacia de la carga efectiva de fármaco, la estabilidad física y el proceso de liberación del fármaco se rigen por la cristalinidad y el comportamiento polimórfico de los lípidos. Los cambios que se producen en el nivel de cristalinidad y el comportamiento polimórfico de los lípidos durante el almacenamiento introducen inestabilidad física en el sistema de las NSL y pérdida de sus principales características. Los lípidos como los ácidos grasos constituyen partículas altamente reticuladas con una red cristalina perfecta con menor carga de fármaco. Por otro lado, los lípidos complejos como los triglicéridos forman una red cristalina con numerosas imperfecciones que proporcionan un mayor espacio para la acomodación del fármaco. Por lo tanto, los sistemas de lípidos binarios que tienen una amalgama de ácidos grasos y triglicéridos pueden enmascarar las limitaciones de los componentes individuales (Sharma et al., 2019). Sharma y colaboradores (2019) desarrollaron NSL binarias cargadas con curcumina (C-NSL) para mejorar la estabilidad, absorción y potencial terapéutico de la curcumina para tratar la EII. Estas C-NSL, de rango de tamaño entre 210.56±41.22nm, fueron preparadas mediante el método de emulsión por evaporación de solvente en emulsión utilizando lípidos binarios, es decir, ácido esteárico y triestearina (Figura 11). Las C-NSL liofilizadas con forma esférica demostraron una buena estabilidad gastrointestinal y liberación prolongada del fármaco hasta 24hs. La administración oral de C-NSL en el modelo de CU inducida por DSS reveló una reducción significativa de la infiltración leucocitaria, el estrés oxidativo, la secreción de citoquinas proinflamatorias (TNF-α) y un mejor mantenimiento de la estructura colónica en comparación con la curcumina sola (Sharma et al., 2019). Figura 11. Resumen gráfico del proceso de elaboración de NSL binarias (Sharma et al., 2019). 22 Asímismo, Rajpoot y Jain (2018) se propusieron desarrollar y optimizar NSL cargadas de oxaliplatino, formadas por triestearina (triglicérido del ácido esteárico), 1,2-diestearoil-snglicero-3-fosfoetanolamina (DSPE), Lipoid S75 y Tween 80, y conjugadas con ácido fólico (Figura 12). Figura 12. Esquema de la conjugación de las NSL con ácido fólico (Rajpoot, Jain, 2018). Para ello utilizaron el método de difusión de disolvente (Figura 13). El estudio de liberación de fármacos in vitro de la formulación de NSL con Oxaliplatino sin conjugar y aquellas conjugadas con ácido fólico reveló un patrón de liberación sostenida del fármaco durante 6 días. La actividad anticancerígena estudiada en la línea celular HT-29 indicó la mayor potencia de las NSL conjugadas con ácido fólico en comparación con las no conjugadas y la solución de oxaliplatino (Figura 14). La proporción Lipoid S75:Tween 80 tuvo un efecto importante sobre el tamaño de partícula, el %EE y el porcentaje de carga de fármaco, siendo el ratio 2:5 un valor ideal (Rajpoot, Jain, 2018). 23 Figura 13. Resumen esquemático de la obtención de NSL mediante el método de difusión de solvente (Rajpoot, Jain, 2018). Figura 14. Diagrama del posible mecanismo de internalización de las NSL conjugadas con ácido fólico (Rajpoot, Jain, 2018). 4.3 NPLC INORGÁNICAS Las NPs inorgánicas son materiales que no tienen carbono (con algunas excepciones como el carbonato de calcio). Esta clase de NPs se clasifica en NPs cerámicas y metálicas como se representa en la Figura 15. El factor diferenciador entre las NPs cerámicas y metálicas es la porosidad de las NPs cerámicas. Además, la toxicidad de las NPs metálicas es todavía un reto para el uso generalizado de esta clase de NPs en la terapia del cáncer (Bhaskaran, Kumar, 2021). 24 Figura 15. Clasificación de las NPs inorgánicas para el tratamiento del CCR (Bhaskaran, Kumar, 2021). Los nanotransportadores inorgánicos se componen generalmente de un núcleo que contiene el componente inorgánico (oro, puntos cuánticos, sílice u óxido de hierro) y una región de cubierta compuesta principalmente de polímeros orgánicos (o metales) que proporcionan un sustrato adecuado para la conjugación de biomacromoléculas o protegen la región central de interacciones fisicoquímicas indeseables con el microambiente biológico externo (Figura 16). Sin embargo, a pesar de estas ventajas, las NPs inorgánicas tienen un uso limitado en el tratamiento de los tejidos patológicos debido a los problemas críticos relacionados con las cantidades limitadas de fármaco activo transportado y al alto grado de toxicidad de las NPs (Lombardo et al., 2018). Figura 16. Ejemplo de nanotransportadores inorgánicos más usados. Imagen adaptada de Lombardo et al., 2018. Una NP inorgánica típica puede dividirse en tres partes: un núcleo inorgánico, un recubrimiento superficial diseñado y una cubierta de moléculas biológicas adsorbidas (Figura 17) (Ying et al., 2021). 31 Sin embargo, para el tratamiento del CCR la mayoría de las investigaciones aún se encuentran en fases de ensayo clínico. 5. CONCLUSIONES Tras realizar esta revisión bibliográfica es imposible ignorar que las NPs ofrecen unas perspectivas de futuro muy alentadoras para el tratamiento de diversas enfermedades. Esto se debe a que sus propiedades únicas relacionadas con su pequeño tamaño y la capacidad de modificar los ligandos superficiales les permiten superar las barreras biológicas, acumularse selectivamente en el sitio de la lesión y liberar de forma controlada el fármaco. Para ello es necesario un diseño inteligente de su superficie, para que la especificidad ligando-receptor permita reconocer los tejidos dañados y diferenciarlos de los sanos. En este sentido las NPs son un vehículo excelente para tratar enfermedades locales que afectan al tejido colónico como la EII y el CCR, donde las características fisiopatológicas ofrecen un ambiente diferenciado que se puede aprovechar para controlar el comportamiento de liberación del principio activo. Sin embargo, es preciso seguir estudiando el comportamiento de las NPs para asegurar que el riesgo de toxicidad a medio y largo plazo que presentan es mínimo en comparación con los beneficios que suponen. Además, se debe lograr que la especificidad sea máxima para disminuir los efectos sistémicos adversos de los tratamientos convencionales. 32 6. BIBLIOGRAFÍA Abdelmegid AM, Abdo FK, Ahmed FE, Kattaia AAA. Therapeutic effect of gold nanoparticles on DSS-induced ulcerative colitis in mice with reference to interleukin-17 expression. Sci Rep. 2019; 9(1). Alnajjar BY, Hussain S. Solid Lipid Nanoparticles Delivery Systems for Colon Cancer Chemotherapy: A Critical Review. 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