Aplicación de nanopartículas en la terapia de enfermedades oculares

APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES FACULTAD DE FARMACIA UNIVERSIDAD DE SEVILLA Julia Barrero Rodríguez APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 1 APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES UNIVERSIDAD DE SEVILLA, FACULTAD DE FARMACIA. TRABAJO FIN DE GRADO. BIBLIOGRÁFICO. DODLE GRADO EN FARMACIA Y EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA Julia Barrero Rodríguez Sevilla, 3 de Julio. Facultad de Farmacia, sala de juntas Departamento de Química Inorgánica Prof. Dr. José Manuel Córdoba Gallego Prof. Dra María Dolores Alcalá González APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 2 APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES Julia Barrero Rodríguez,Facultad de Farmacia, C/Prof. García González s/n. Prof. Dr. José Manuel Córdoba Gallego,Prof. Dra. María Dolores Alcalá González. Dpto. de Química Inorgánica, Facultad de Química, C/Prof. García González s/n. RESUMEN La presente revisión bibliográfica está centrada en el uso de nanopartículas (NPs) para el tratamiento de enfermedades oculares. Las NPs se están mostrando como sistemas de liberación de fármacos muy prometedores y con una gran amplitud de posibilidades por sus múltiples ventajas. La encapsulación de fármacos convencionales podría dar solución a muchos inconvenientes actuales. Su uso aumenta la estabilidad de principios activos, ayuda en el diagnóstico de enfermedades, e incluso alcanza lugares de acción donde es difícil llegar con los medicamentos convencionales. La enorme variedad de enfermedades oculares, unido a la especificidad de cada paciente, hace que el uso de la nanomedicina, y con ella las nanopartículas, sea uno de los caminos más prometedores para mejorar los tratamientos existentes, tanto con principios activos ya comerciales, como aquellos aún en fases experimentales, con el fin de aumentar la eficacia, especificidad, y hacer terapias más duraderas y menos invasivas. Palabras clave: Nanotecnología, nanomedicina, ocular, tratamientos. APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 3 APPLICATION OF NANOPARTÍCLES IN THE OCULAR DISEASES THERAPY Julia Barrero Rodríguez,Facultad de Farmacia, C/Prof. García González s/n. Prof. Dr. José Manuel Córdoba Gallego,Prof. Dra. María Dolores Alcalá González. Dpto. de Química Inorgánica, Facultad de Química, C/Prof. García González s/n. ABSTRACT The present literature review focuses on the use of nanoparticles (NPs) for the treatment of ocular diseases. NPs are being shown as very promising drug delivery systems and with a wide range of possibilities because of their many advantages. Encapsulation of conventional drugs could provide solution to many current drawbacks. Its use increases the stability of active principles, helps in the diagnosis of diseases, and even reaches places of action very difficult to reach with conventional medicines. The enormous variety of eye diseases, coupled with the specificity of each patient, makes the use of nanoparticles, one of the most promising ways to improve existing treatments, both with active and commercial principles, as well as those even in experimental phases, in order to increase efficacy, specificity, and to make therapies more durable and less invasive. Key words: Nanotecnology, nanomedicine, ocular, treatments. APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 4 ÍNDICE 1. Introducción 1.1. Nanotecnología y nanomedicina 1.2. Nanopartículas 1.3. Aplicación de las nanopartículas en enfermedades oculares 2. Objetivos de la revisión 3. Metodología 4. Resultados y Discusión 4.1. Glaucoma 4.1.1. Tratamiento farmacológico del glaucoma 4.2. Uveitis 4.2.1. Tratamiento farmacológico de la uveitis 4.3. Enfermedades de la córnea 4.4. Enfermedades de la retina 5. Conclusión 6. Glosario 7. Acrónimos 8. Bibliografía APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 5 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Nanotecnología y nanomedicina Richard Feymann, usó por primera vez la palabra nanotecnología en su charla de 1959, “Plenty of Room at the Bottom”. Desde entonces, el concepto nanotecnología ha sido descrito y plasmado de distintas formas por un amplio número de investigadores. De todas estas formas de definirlo, quizás la más sencilla y la que engloba mejor los distintos aspectos del concepto, es la que se encuentra en la Real Academia Española (RAE), la cual define el término nanotecnología como la “Tecnología de los materiales y de las estructuras en la que el orden de magnitud se mide en nanómetros, con aplicación a la física, a la química y la biología.” Dicha definición, nos puede saber a poco cuando pensamos en las oportunidades y el avance que nos proporciona una palabra simple, pero que a la vez engloba una complejidad extraordinaria, una ciencia que nos da la oportunidad de explorar un mundo de posibilidades en diversos ámbitos de la vida, empezando por el campo de la electricidad, agricultura, cosmética entre otros, y terminando por el ámbito de la medicina. Una llave, que abre la puerta para terapias curativas a enfermedades que hasta ahora, parecían condenadas a solo paliar sus consecuencias. Junto con la genómica, la aplicación de la nanotecnología a la medicina, es decir, la nanomedicina, pueden generar pronto la tan esperada medicina individualizada (Oropesa-nu and Italiano 2012). La nanotecnología, cubre un amplio espectro en el campo de la investigación, y requiere verdaderos esfuerzos interdisciplinarios y multidisciplinarios. En general, la nanotecnología puede entenderse como una tecnología de diseño, fabricación y aplicación de nanoestructuras y nanomateriales (Cao 2004). Pero, ¿a qué nos referimos exactamente? Es fundamental, comprender que hablamos de materiales invisibles al ojo humano. Para que entendamos en el rango de dimensiones en el que nos situamos, es como si un metro se dividiese en mil millones, y es esa milmillonésima parte la que formarán esos sistemas. Estos son una clase de materiales, donde por lo menos una de sus dimensiones se encuentra entre 1 y 100 nm. Ese tamaño, hace que el material tenga propiedades distintas a las que tendría si tuviese dimensiones de sólido volumétrico (Gutiérrez 2005). APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 6 1.2 Nanopartículas Las nanopartículas (NPs) pueden imitar o alterar procesos biológicos, por lo que su uso en la medicina podría dar solución a viejos problemas asociados con la solubilidad, biodisponibilidad, inmunocompatibilidad y citotoxicidad de muchos de los medicamentos de uso tradicional (Oropesa-nu and Italiano 2012). El tamaño de las NPs puede estar entre los 2 y los 1000 nm, aunque normalmente, no se suelen usar partículas mayores de 200 nm porque pueden provocar activación del sistema inmunitario, al ser reconocidas por el mismo como extrañas (Ortega 2015). Existen distintos tipos de NPs para las formulaciones farmacéuticas puesto que, dependiendo del fármaco que queramos transportar se diseñarán de una manera u otra. Incluso las NPs se pueden usar también, como portadores de genes vectores virales (por ejemplo lentivirus, retrovirus, adenovirus) sin embargo, aparecen riesgos como la inmunogenicidad y la mutagénesis (Zarbin et al. 2010b), lo cual desestabiliza la balanza beneficio riesgo a favor de estos últimos, así que se opta por otras alternativas que evitan estos efectos no deseados y que se describen a continuación (fig. 1). • Los liposomas son vesículas esféricas compuestas por fosfolípidos anfifílicos y colesterol, generalmente inferiores a 400 nm. Son muy útiles para el transporte de medicamentos muy hidrofóbicos, que no se puedan estabilizar en otros sistemas (Oropesa-nu and Italiano 2012). A su envoltura se le pueden añadir anticuerpos (Ac), para hacerlos más específicos, así como moléculas de polietilenglicol (PEG), es lo que se conoce como pegilación (Zarbin et al. 2010b), con ello se consigue modificar la farmacocinética de la NP, aumentando su absorción, facilitando la liberación de su contenido y por tanto, disponer del fármaco libre en su lugar de acción. • Las micelas, por otro lado, son partículas coloidales nanométricas, generalmente esféricas, en las que se conjunga una parte interior apolar y una parte exterior polar. Su tamaño no suele superar los 50 nm y es una alternativa segura para la administración de fármacos poco solubles en agua (Vladimir P.T. 2006). • Los dendrímeros son una clase única de macromoléculas, sintetizadas mediante una serie de reacciones sucesivas de adición llevadas a cabo sobre un núcleo polifuncional, pudiéndose controlar completamente la masa molecular final deseada y el tamaño de partícula. Los dendrímeros utilizados en la administración de fármacos tienen generalmente de 10 a 100 nm de diámetro (Oropesa-nu and Italiano 2012). Han sido APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 7 explorados como vehículos para el suministro controlado de fármacos para el tratamiento contra el cáncer, y la inhibición del Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) (Zarbin et al. 2010b). La mayoría de los sintetizados hasta la fecha, son de poliaminoamida (PAMAM) y han sido capaces de tratar el retinoblalstoma murino, cargados con carboplatino, reduciendo la carga tumoral de los ojos tratados (Bisht et al. 2017). • Los puntos cuánticos, son nanocristales coloidales semiconductores que tienen un diámetro de 2 a 10 nm y están formados por átomos de los grupos II a IV (CdSe o ZnSe por ejemplo) y III a V (InP) de la tabla periódica. Pueden usarse para monitorizar la supervivencia, distribución y diferenciación de las células madre in vivo, así como, para acoplarse a las proteínas del sistema del complemento o a constituyentes moleculares asociados a enfermedades oculares, como la Degeneración Macular Asociada a la Edad (DMAE). Esta utilidad, debida a su función como agentes de contraste, proporciona una resolución mayor que los actuales tintes fluorescentes, emitiendo luz a distintas longitudes de onda (400 a 1350). Pero este tipo de NPs presenta algunos desafíos, como el hecho, de que sin los ligando apropiados, los nanocristales pueden agregarse, perder sus propiedades y ser tóxicos (Oropesa-nu and Italiano 2012; Zarbin et al. 2010b). • Los nanotubos, han despertado un gran interés debido a su estructura flexible y a sus diversas aplicaciones, que ofrecen múltiples opciones a la hora de suministrar fármacos, ya que por su estructura pueden portar una gran cantidad de activos. Los más conocidos, son los nanotubos de carbono, cuyo principal inconveniente es la solubilidad de los mismos en medio acuoso (Oropesa-nu and Italiano 2012) Otras NPs sólidas, son aquellas que están formadas por biopolímeros, los más usados están compuestos por poliacrilatos, polialquilcianoacrilatos, ácido poliláctico (PLA), la combinación de ácido poliláctico y glicólico (PLGA), ácido hialurónico (HA), quitosano (CS), colágeno y gelatina entre otros (Diebold and Calonge 2010), obteniéndose principalmente con forma esférica y un tamaño entre los 25 y 250 nm. Estas NPs, se encuentran formando soluciones coloidales, cuyo interior puede contener el fármaco y también anticuerpos (Ac). Estas soluciones coloidales, se utilizan terapéuticamente en preparados inyectables de actividad retardada (Voigt R., Bornschein M. 1982). APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES Fig. 1. Esquema de los diferentes sistemas nanotecnológicos de liberación de fármacos. 1.3 Aplicación de El objetivo del empleo de las oftálmica, es lograr una liberación sostenida y una actividad terapéutica prolongada del fármaco (Garg A. et al 2009). enfermedades oculares crónicas sino que también, conllevaría disminuyen el número de oculares crónicas, se hace referencia a patologías (atribuible a oclusión venosa o a intraoculares y otras dolencias después de una operación de cataratas y la 2010b). Algunos estudios in vivo moléculas activas en sistemas vehiculares una investigación llevada a cabo donde se administ raron dendrímeros que transportaban un oligonucleótido anti APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES Fig. 1. Esquema de los diferentes sistemas nanotecnológicos de liberación de fármacos. (Zarbin et al. 2010b) Aplicación de las nanopartículas en enfermedades oculares El objetivo del empleo de las NPs como transportadoras de fármacos de liberación es lograr una liberación sostenida y una actividad terapéutica prolongada del Es por ello, que resulta interesante este tipo de formulaciones en crónicas puesto que, no solo mejorarían la eficacia del tratamiento conllevaría n a una ventaja en la posologí a para el paciente el número de instilaciones del fármaco. Cuando se habla de enfermedades se hace referencia a patologías como glaucoma, uveítis, o edema retiniano (atribuible a oclusión venosa o a neovascularización coroidea), así como, a dolencias asociadas con la proliferación celular, como la fibrosis capsular después de una operación de cataratas y la vitreoretinopatía proliferativa in vivo , ya han demostrado la ventaja que presenta introducir las moléculas activas en sistemas vehiculares antes de ser suministradas. U n ejemplo de ello, una investigación llevada a cabo en 2005 por Marano y colaboradores (Marano et al. 2005) raron dendrímeros que transportaban un oligonucleótido anti APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 8 (Zarbin et al. 2010b) . nanopartículas en enfermedades oculares como transportadoras de fármacos de liberación es lograr una liberación sostenida y una actividad terapéutica prolongada del que resulta interesante este tipo de formulaciones en la eficacia del tratamiento , a para el paciente , ya que Cuando se habla de enfermedades como glaucoma, uveítis, o edema retiniano coroidea), así como, a tumores como la fibrosis capsular proliferativa (Zarbin et al. la ventaja que presenta introducir las n ejemplo de ello, fue (Marano et al. 2005) , raron dendrímeros que transportaban un oligonucleótido anti -VEGF en los APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 15 liposomas, que se administraría de forma convencional y podría ejercer un efecto de disminuición de la PIO durante varios meses, pero antes se pasará a describir brevemente los tratamientos convecionales usados actualmente para el tratamiento de glaucoma, administrados como colirios en solución (Brad Bowling pág.330-35) ya que muchas de dichas moléculas son estudiadas y otras podrían ser objeto de estudio para su encapsulación en NPs: a) Derivados de prostaglandinas (PGs): Su principal mecanismo de acción es el aumento del drenaje uveoescleral del humor acuoso. Suele usarse como primera opción porque tiene menos efectos secundarios sistémicos. Encontramos dentro de este grupo por ejemplo al Latanoprost, Travoprost. b) β-bloqueantes: Reducen la PIO porque disminuyen la producción de humor acuoso, pero debido a que los receptores beta son responsables de numerosas funciones en distintos tejidos del organismo, su uso provoca efectos secundarios sistémicos. c) Agonistas α-2: La estimulación de estos receptores tiene dos efectos, por un lado disminuyen la producción de humor acuoso, y por otro aumenta el drenaje uveoescleral. Existen por ejemplo la brimonidrina y apraclonidina. d) Inhibidores de la anhidrasa carbónica (IAC): Reducen la PIO inhibiendo la secreción de humor acuoso, se suelen usar 3 veces al día en monoterapia y dos veces al día en terapia combinada. Por ejemplo Dorzolamida como IAC tópico y acetazolamida como IAC sistémico en glaucomas agudos. e) Mióticos: Son agonistas colinérgicos y se usan sobre todo para el cierre angular facilitando el drenaje por la malla trabecular al separar el iris periférico. Por ejemplo tenemos a la Pilocarpina y carbacol. f) Combinaciones de fármacos: Además de ser más económicos, mejoran la comodidad y el cumplimiento del paciente. Están por ejemplo el Cosopot® (timolol y dorzolamida). Xalacom®(timolol y latanoprost) o Duotrav®(timolol y travoprost) entre otros. g) Agentes osmóticos: Se emplean cuando se requiere una disminución rápida de la PIO. Su mecanismo de acción consiste en generar un gradiente osmótico que hace que pase el agua desde el vítreo al torrente sanguíneo. Conocida la acción de los principios activos usados en colirios para el glaucoma, la pregunta que cabe responder es, si esos fármacos mejorarían su estabilidad y eficacia si en lugar de en solución estuvieran introducidos en NPs; pues bien, una investigación realizadada en 2002 por el departamento de Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Anaddu, Turquía, estudió el efecto que se conseguiría encapsulando la pilocarpina, que como ya dijimos es un agonista colinérgico, con el fin de mejorar la APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 16 farmacodinamia y la estabilidad del fármaco, que hasta ahora, viene usándose de manera tópica en colirios 3-4 veces al día debido a la poca duración de su efecto farmacológico. El trabajo se centró en la preparación de NPs por el método de evaporación del disolvente, con un polímero lipídico estable que contuviera pilocarpina. Se usó el Eudragit®RS 100 debido a su elevada eficiencia de encapsulación o también Gelucire® 44/14. Ambos son polímeros y sólidos lipídicos que aumentan la estabilidad del fármaco y lo hacen viable para la formulación ocular. Además de usar uno de estos polímeros como matriz, se usó el lípido octadecilamina como agente catiónico. La formulación se llevó a cabo meticulosamente para no provocar irritación y lagrimeo ajustándole un pH de 6. Se observó que las NPs poliméricas lipídicas, cargadas con fármacos, ofrecían varias características biológicas favorables, tales como biodegradabilidad, no toxicidad, y muco-adhesividad mejores que los colirios convencionales (Geng Lütfi and Demirel Müzeyyen 2002). De la misma manera en otra investigación, se formularon NPs de lípidos sólidos modificados en la superfie que contenían en este caso mealeato de hidrógeno de timolol, con una grasa natural de Theobroma cacao y un fosfolípido. El timolol, como ya se mencionó, es un fármaco betabloqueante muy usado en el tratamiento de GPAA, y estas NPs lipídicas modificadas con la grasa de Theobroma cacao con o sin el Phospholip®90G, se formaron con emulsión a alta presión. Las NPs mostraron un tamaño promedio inferior a 50 nm y una estrecha distribución del tamaño de partícula. Los estudios evaluados de transporte de fármaco a través de la córnea usando una célula de difusión modificada de Franz, muestran que las NPs modificadas podrían proporcionar una manera eficiente de mejorar la biodisponibilidad ocular (Sánchez-López et al. 2016). Otro fármaco muy usado en la reducción de la PIO es el β-bloqueante Betaxolol, pero debido a su poco tiempo de retención en la córnea y a sus efectos secundarios, se consideraron las NPs un sistema idóneo para la administración de este fármaco, con lo cual, se elaboró una NP lipídica que contuviera al fármaco, la cual estaba formada por fosfatidil-colina, monoesterato de glicerol, Tween® 80 y PEG 400. Se formó mediante el método de evaporación de una emulsión a baja temperatura para su solidificación, consiguiendo un tamaño medio de partícula de 150 nm, adecuado para la atravesar la córnea (Sánchez-López et al. 2016). La metazolamida (MTZ) es un IAC que tiene numerosos efectos secundarios por vía sistémica, y pocos efectos terapéuticos disuelto en forma de colirio, pero se comprobó que en una matriz lipídica, formando NPs (MTZ-SLN), tenía una mayor eficacia a dosis más bajas que las usadas como fármaco en disolución. Los estudios farmacodinámicos compararon la APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 17 disminución de la PIO producida por la MTZ-SLN, en comparación con la disolución de MTZ, demostrando una mayor disminución de la PIO con el uso de las primeras (Sunmin Jiang et al. 2013; Sánchez-López et al. 2016). Los fármacos utilizados para el desarrollo de la NPs son activos, y tienen una eficacia relativa reconocida por estudios clínicos para el tratamiento del glaucoma. Lo que se pretende con el desarrollo de las NPs, es aumentar esa eficacia y hacerlos más seguros y específicos, conseguir que sean más estables y por último, y no menos importante, hacer desaparecer algunas de las quejas más frecuentes por parte de los pacientes con glaucoma, que es la de veces que se tienen que instilar el colirio a lo largo del día en algunos casos, así como el precio elevado de los mismos y la estabilidad tan corta una vez abiertos, lo que resulta muy incómodo para su vida diaría y con lo que tienen que convivir ya de por vida, puesto que es una enfermedad crónica. Con el uso de las NPs evitaríamos estos problemas, puesto que el medicamento sería liberado de manera prologada y una dosis sería suficiente para mantener una PIO normal durante varios meses, además la propia formulación hace, que el principio activo esté protegido al estar encapsulado, lo que aumentaría su estabilidad. Es cierto que todavía no exiten suficientes estudios clínicos en humanos como para poder comercializar este tipo de fármacos pero ya se mencionó al principio de este apartado que la inyección subconjuntival de liposomas podría disminuir la PIO durante varios meses, es de hecho este estudio, el que presenta actualmente datos en humanos, gracias a una investigación piloto en 6 pacientes después de conseguir resultados increíbles en ratones, a los cuales, con tan solo una inyección se disminuyó su PIO durante 120 días. La formulación nanoliposomal, que recibió el nombre de Lipolat, contiene en el interior de los liposomas latanoprost. Los resultados en humanos fueron muy esperanzadores ya que se consiguió disminuir la PIO durante 3 meses una media de un 30% (Lama et al. 2010). 4.2 Uveítis En las recomendaciones del Standardization of Uveitis Nomenclature (SUN) Working Group sobre terminología de las uveitis, apoyadas por el International Uveitis Study Group (IUSG), se clasifica anatómicamente la uveítis como (Fig. 4): a) Anterior: La cámara anterior es la localización primaria de la inflamación. APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 18 b) Intermedia: Inflamación primaria del vítreo; incluye la parsplanitis. c) Posterior: Retina y/o coroides. d) Panuveitis: Están afectadas todas las estructuras uveales. También se emplea una clasificación clínica del IUSG basada en la etiología: a) Infecciosa: bacteriana, vírica, micótica, parasitaria y de otro tipo. b) No infecciosa: asociada o no a una enfermedad sistémica conocida. c) Síndromes de enmascaramiento: neoplásicos y no neoplásicos. La actividad inflamatoria se puede describir dependiendo de su comienzo, que puede ser brusco o paulatino, por su duración, limitada (3 meses o menos) o persistente y por último, por su evolución clínica, aguda, que se refiere a un comienzo repentino y de duración limitada, recurrente, con episodios repetidos separados por periodos inactivos sin tratamiento, o crónica, de duración persistente con recaídas antes de 3 meses tras la suspensión del tratamiento. La remisión se define como la ausencia de actividad, sin células visibles durante 3 meses o más. Fig. 4 Clasificación anatómica de las uveítis. Imagen tomada del libro de Oftalmología Clínica. Brad Bowling. p. 396. La revisión se centra en el tratamiento de la uveítis anterior, ya que con diferencia es la forma más habitual de uveítis, donde está afectada la capa uveal anterior (iris, parte anterior del cuerpo ciliar). La uveítis anterior aguda (UAA) es la presentación más extendida, y tanto las formas idiopáticas como las relacionadas con el HLA-B 27 constituyen la mayor parte de los casos, pero no son los únicos, ya que también encontramos UAA relacionadas con traumatismos incluidos los quirúrgicos, o por infecciones como herpes simple. APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 19 El pronóstico suele ser bueno en la mayoría de las UAA idiopáticas y en asociadas a HLA-B 27 si el tratamiento es correcto, sin embargo, en la de tipo crónico o secundaria a otra patología el pronóstico es mas variable. Los síntomas de la UAA consisten en la aparición brusca de dolor unilateral, fotofobia, enrojecimiento y secreción acuosa, a veces precedidos por un leve malestar ocular durante pocos días, a diferencia de la UAC que puede ser de instauración lenta o paulatina, y puede permanecer asintomática hasta la aparición de complicaciones como cataratas. 4.2.1 Tratamiento farmacológico de la uveítis Las estrategias para el tratamiento de la UA consisten en la vía tópica, periocular, intraocular y sistémica de fármacos, todas con sus ventajas e inconvenientes. Para el tratamiento no infeccioso de la UA existen distintos fármacos: a) Corticoides: Son la opción principal para tratar la inflamación ocular porque inhiben la formación de proteínas inflamatorias, estabilizando los mastocitos, linfocitos y las membranas extracelulares. En definitiva, inhiben el desarrollo de la histamina y del ácido araquinódico, molécula fundamental en el proceso de la inflamación. Su forma farmacéutica, suele ser el colirio principalmente o ungüento. La principal desventaja de los corticoides es que su tratamiento prolongado tiene efectos secundarios importantes, como el aumento de la PIO, glaucoma o desarrollo de cataratas. (Preeti K. Suresh et al. 2014). En concreto, la dexametasona es ampliamente prescrita en todo el mundo para tratar diversas patologías a nivel ocular, debido a que es un glucocorticoide con una gran capacidad antiinflamatoria, gracias a su capacidad de disminuir la expresión de citoquinas y de citocinas (Bian et al. 2016; Coursey et al. 2015). Sin embargo, su tiempo de vida media en humor vítreo es corto, por lo tanto requiere de numerosas instilaciones (Rodríguez Villanueva et al. 2017). b) AINE: Son conocidos como los inhibidores de la COX, destacan la indometacina, diclofenaco sódico y flubiprofeno. Los AINE tienen como principal ventaja que no provocan efectos secundarios potencialmente importantes, pero sí puede aparecer queratitis, e irritación ocular. Su poder antiiflamatorio es menor que el que aportan los corticoides (Preeti K. Suresh et al. 2014). APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 20 c) Midriáticos/Ciclopéjicos: Son antagonistas colinérgicos y actúan bloqueando la neurotransmisión en el sitio receptor del esfínter del iris y el músculo ciliar, pero mantienen el movimiento de las pupilas impidiendo la formación de sinequias. Son un tratamiento de apoyo y su función es evitar el dolor, impedir un aumento de la PIO por formación de sinequias y por último, estabilizar la barrera hematoacuosa previniendo fuga de proteínas. (Preeti K. Suresh et al. 2014; Agrawal RV, Murthy S, Sangwan V, et al. 2010) d) Inmunosupresores: El metrotexato y la azatioprina son representantes de este grupo usados en la UAA que no responden al tratamiento con corticoides. (Preeti K. Suresh et al. 2014; Agrawal RV, Murthy S, Sangwan V, et al. 2010) Como se puede observar, la vía tópica es la que predomina también en el caso de la UAA. Esas formulaciones, son formas de dosificación ampliamente extendidas en el mercado global para la terapéutica ocular, especialmente para los trastornos anteriores por la penetración directa del fármaco en la cámara anterior. Esta ruta también evita los efectos secundarios asociados con la absorción sistémica (Preeti K. Suresh et al. 2014). Pero presenta limitaciones, como la producción de lágrima refleja al instilar los colirios, que hace que muy poca cantidad de fármaco llegue al lugar de acción. Además de la incomodidad del paciente por la borrosidad de la visión e irritación ocular, sobre todo, con el uso de los AINE. Hasta ahora, se han dedicado esfuerzos enormes para maximizar la administración localizada, y el direccionamiento de productos farmacéuticos. Todo ello usando hidrogeles, micro y/o nanopartículas y formulaciones liposomales. Según los estudios, se reconoce que las nanosuspensiones de piroxicam y de metilprednisolona pueden controlar la uveítis inducida por una endotoxina en conejos. Se usó Eudragit®RS100 para formular las nanosuspensiones del fármaco mediante una emulsión simple. Debido a la carga que presenta el polímero catiónico queda unido a la mucina de la lágrima, la cual tiene carga negativa, permaneciendo durante un tiempo más prolongado el fármaco en el ojo (Nakhlband and Barar 2011). El modelo de liberación del fármaco estudiado, fue ya descrito por Dillen (2006), cuyo trabajo demostró que la liberación seguía el modelo de la cinética de Higuchi, quien lo describió en 1963, concluyendo que la fracción de fármaco liberado, es función de la raíz cuadrada del tiempo (Fernández et al. 2009; Nakhlband and Barar 2011). La propuesta de Higuchi se define con la siguiente ecuación:  ∞  =  ∙  / APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 21 Donde: M t /M ∞ es la fracción de soluto que se ha liberado a un tiempo t y K es la constante de velocidad de liberación. Además de una cinética favorable, y una liberación más controlada y homogénea del fármaco, evitando el “burst effect”, las NPs parecen haber resuelto el problema de baja solubilidad de principios activos como peroxicam, metilprednisolona, dexametasona (Nakhlband and Barar 2011). Kassem et al. (2007) ya estudiaron la diferencia de biodisponibilidad de fármacos como los corticoides introducidos en vehículos de distinto tamaño. Compararon la biodisponibilidad de los corticoides administrados como NPs y micro-partículas. El estudio, realizado en ratones albinos, concluyó que los corticoides en NPs presentaban mayor biodisponibilidad que los que iban en las micropartículas (Nakhlband and Barar 2011). Otro fármaco anteriormente nombrado muy importante para el tratamiento de patologías oculares, como la uveitis, es la dexametasona. La Food and Drug Administration (FDA) ha autorizado el uso de unos implantes de este fármaco para el tratamiento de las uveítis posteriores no infecciosas y para el edema macular producido por la oclusión venosa retiniana. En 1985, Wood y colaboradores (Casiraghi J. 2012) demostraron la capacidad intrínseca de las nanopartículas de adherirse a la superficie ocular e interactuar con el epitelio, fue entonces, cuando se multiplicaron los esfuerzos para utilizar herramientas nanotecnológicas en la mejora de la farmacoterapia oftalmológica. Más allá de las aplicaciones relativamente simples, como la vehiculización de fármacos solubles, la atención se ha centrado en desafíos más importantes y de mayor impacto, como la administración de fármacos para patologías del segmento posterior (Casiraghi J. 2012). En la última década, los esfuerzos se han focalizado en optimizar sistemas de liberación de fármacos, como los nanoparticulados, para que sean una alternativa a las inyecciones intravítreas o perioculares. Sin embargo, la capacidad de lograr una liberación a largo plazo en retina y tejidos cercanos, con el objetivo de reducir el número de inyecciones intraoculares, parece inviable hasta el momento. Pero aun así, la investigación no cesa, y se siguen diseñando sistemas para la vehiculización de moléculas activas. Se puede ver que gracias a estas investigaciones, el avance en este campo da resultados cada vez más prometedores, y que consecuencia de la inversión de universidades, y APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 22 de laboratorios farmacéuticos interesados en la producción de nuevos fármacos, se pueden llevar a cabo estudios in vitro, e in vivo poco a poco. Aunque queda mucho por avanzar para poder comercializar estos novedosos medicamentos, es cierto que existen tratamientos experimentales de micropartículas y NPs para tratar enfermedades del segmento posterior ocular, como los liposomas de ganciclovir. Aunque se reconoce su eficacia, son medicamentos que de momento no son comercializables, debido a las dificulades de esterilización y su alto coste (Akula et al. 1994), pero no cabe duda, de que un futuro cada vez más próximo al presente, patologías como la uveítis serán fácilmente tratadas con este tipo de sistemas. 4.3 Enfermedades de la córnea La córnea es una estructura compleja (fig.5) que, además de cumplir una misión protectora, es responsable de tres cuartas partes de la potencia óptica del ojo. La córnea normal carece de vasos sanguíneos (vvss); el humor acuoso por detrás y las lágrimas por delante, se encargan de abastecerla de nutrientes y de retirar los productos metabólicos. La córnea es el tejido corporal con mayor densidad nerviosa, por lo que trastornos como las abrasiones y la queratopatía bullosa se asocian a intenso dolor, fotofobia y lagrimeo; existen dos plexos nerviosos, uno subepitelial y otro estromal profundo, inervados ambos por la primera división del trigémino (Brad Bowling, pág.168). Fig. 5 Imagen histológica córnea normal APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 23 Entre de las enfermedades corneales se pueden distinguir muchos tipos, pero sin duda, una infección bacteriana causada por un mal uso de las lentillas, por ejemplo, puede acabar con la visión de un paciente, es por ello que atajar las infecciones oculares es muy importante, de tal manera que hay que buscar tratamientos efectivos. El moxifloxacino es una fluoroquinolona de nueva generación que tiene una buena penetración ocular, por tanto no sería una locura pensar en la investigación de sistemas nanoparticulados de liberación prolongada, para el tratamiento de infecciones oculares graves. Además, las resistencias a una gran cantidad de antibióticos por numerosas causas, como el mal uso de los mismos, hace que los investigadores estén en continua alerta, buscando tratamientos novedosos que hagan más difícil a las bacterias protegerse frente a las armas que tenemos para defendernos de ellas. El mal uso de los colirios antibióticos puede provocar resistencias, ya que la concentración de activos en ellos no es demasiado alta y deben aplicarse numerosas veces a lo largo del día. Si los pacientes no cumplen rigurosamente la pauta establecida por el médico, es muy probable que el efecto que deba provocar el antibiótico sea insuficiente y el traspaso genético de unas bacterias a otras, hace posible la resistencia a los mismos. Dejando a un lado las infecciones bacterianas, hay otro tipo de infecciones que son incluso más difíciles de tratar, son las infecciones virales, es por eso que para el tratamiento local de infecciones por citomegalovirus (CMGV), algunos antivirales (como aciclovir y ganciclovir) han sido asociados a NPs para su administración. Las nanoesferas han sido diseñadas usando PLA, y se demostró que aquellas NPs que estaban pegiladas tenían mayor eficacia. El incoveniente era que las numerosas inyecciones hacían peligroso el tratamiento, y por ello, se pensó en usar NPs como reservorio de antiviral, de manera que con una sola inyección, el tratamiento fuera prolongado. Se elaboraron NPs de albúmina, que contenían en su interior ganciclovir y se determinó la actividad antiviral en fibroblastos de estroma de córnea humano, obteniéndose muy buenos resultados (Irache 2009). Por último y no menos importante, una infección corneal preocupante y cada vez más común, es la que está relacionada con otro microorganismo que no es bacteria ni virus; hablamos de la provocada por Acanthamoeba, un protozoo que vive en ambientes acuosos, precisamente crece en aguas contaminadas, y no es de extrañar que por una mala higiene de las lentes de contacto pueda crecer fácilmente sobre la superficie de estas, provocando graves infecciones debido a la agresividad con la que actua sobre la córnea, y por lo tardío que suele ser su diagnóstico, ya que suele confundirse con otro tipo de infecciones que son bacterianas y víricas. APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 24 Actualmente, se usa para su diagnóstico la técnica de amplificación de cadenas de ADN por PCR. Una método caro y que requiere de manos muy especializadas; es por ello, que hay una alternativa que usa las NPs. La técnica emplea la inmunocromatografía como método de diagnóstico y se conoce como Inmunochromatographic assays (ICGA), la cual completa el diagnóstico en 30 minutos, y no requiere de equipo especializado (Fig.6). La prueba consiste en coger una muestra del paciente mezclarlo con Ac monoclonales de Acanthamoeba, los cuales están anclados a NPs de sílice fluorescentes; de tal manera, que si la muestra del paciente contiene antígenos del protozoo, quedará unido al anticuerpo que a su vez, al pasar por la tira del kit, quedará unido a los anticuepros de anclaje que hay en ella. Finalmente, se observa el resultado en un microscopio de fluorescencia (Toriyama et al. 2015). Fig. 6 Inmunochromatographic assays (Toriyama et al. 2015). Normalmente se habla de aplicación de NPs para tratar enfermedades, pero se ha visto, que puede ser de gran utilidad para el diagnóstico temprano de las mismas y poder actuar en consecuencia lo antes posible. Y es que, la confusión en el diagnóstico lleva a un empeoramiento de pronóstico por un tratamiento inadecuado; cadena de errores que se pueden evitar gracias al uso de las NPs como agentes de diagnóstico. 4.4 Enfermedades de la retina Las enfermedades retinianas como la degeneración macular asociada a la edad (DMAE), la retinopatía diabética (RD), la retinosis pigmentaria (RP) entre otras, son causantes de ceguera irreversible, y las formulaciones oftálmicas convencionales como los colirios, no liberan la cantidad suficiente de fármaco en los tejidos retinianos debido a las numerosas APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 31 7. ACRÓNIMOS • Ac: Anticuerpos • AINE: Antiinflamatorio no esteroideo • BHE: Barrera Hematoencefálica • CA: Cámara anterior • CAP: Cierre angular primario • CMGV: Citomegalovirus • COX: EnzimaCiclooxigenasa • CS: Quitosano • DMAE: Degeneración Macular Asociada a la Edad • EPOC: Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica • FDA: Food and Drug Administration • FNT: Factor de Necrosis Tumoral • GPAA: Glaucoma primario de ángulo abierto • HA: Ácido hialurónico • IAC: Inhibidores de la anhidrasa carbónica • ICGA: método inmunocromatográfico • IL: Interleuquinas • MTZ: Metazolamida • NPs: Nanopartículas • PEG: Polietilenglicol • PGs: Prostaglandinas • PIO: Presión intraocular • PLA: Ácidopoliláctico • PLGA: Ácido poliláctico y glicólico • ROS: Especies reactivas de oxígeno • SNC: Sistema Nervioso Central • STZ: Estroptozocina • TPL: Trabeculoplastia con láser • UAA: Uveitis anterior aguda • UAC: Uveitis anterior crónica • VEGF: Factor de crecimiento endotelial APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LA TERAPIA DE ENFERMEDADES OCULARES 32 8. BIBLIOGRAFIA • Akula SK, Ma PE, Peyman GA, Rahimy MH, Hyslop Jr NE, Janney A, et al. Treatment of cytomegalovirus retinitis with intravitreal injection of liposome encapsulated ganciclovir in a patient with AIDS. BritishJ7ournal ofOphthalmology. 1994;78:677– 80. • Amadio M, Pascale A, Cupri S, Pignatello R, Osera C, D’Agata V, et al. Nanosystems based on siRNA silencing HuR expression counteract diabetic retinopathy in rat. Pharmacol. 2016;111:713–20. • Baena Y, Dallos LJ, Manzo RH, Ponce D ’león LF. Standardization of Franz cells to evaluate drugs release from drugpolyelectrolyte complexes. Rev. Colomb. Cienc. Quím. Farm. 2011;40(2):174–88. • Bian F, Shin CS, Wang C, Pflugfelder SC, Acharya G, de Paiva CS. Dexamethasone drug eluting nanowafers control inflammation in alkali-burned corneas associated with dry eye. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2016;57(7):3222–30. • Bisht R, Mandal A, Jaiswal JK, Rupenthal ID. 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