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Descubren método de impresión 3D para medicamentos personalizados

La tecnología de impresión 3D que se ha abierto un espacio dentro de la industria farmacéutica podría ser útil para individuos con enfermedades de tratamiento complejo

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Descubren metodo de impresion 3D de medicamentos

La tecnología de impresión 3D podría utilizarse para la manufactura de medicamentos, de forma personalizada para los individuos con necesidades especiales. Así lo plantean investigadores de la Universidad de Anglia del Este en Reino Unido, cuyo objeto de estudio es este tipo de impresión en diversos ámbitos.

Según los últimos hallazgos reportados, se identificó un nuevo método de fabricación que permite la impresión en 3D de ‘píldoras’ o ‘pastillas’ en estructuras altamente porosas. Éstas pueden ser usadas para regular la velocidad de liberación del medicamento en el organismo cuando se toma por vía oral. Actualmente, como destacó el grupo de expertos en su publicación científica divulgada en International Journal of Pharmaceutics, las medicinas se fabrican de una manera concreta y única para todos los individuos.

El investigador principal, Dr. Sheng Qi, ha mencionado que el uso de medicina personalizada, desde la fabricación de medicamentos individuales, permitiría a los pacientes obtener el máximo beneficio del medicamento, con los mínimos efectos secundarios. De acuerdo con el experto, las píldoras tendrían la dosis exacta recomendada por los médicos tratantes.

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¿Cómo la impresión 3D podría beneficiar a la medicina personalizada?

En los últimos cinco años -de acuerdo con este equipo investigador- la impresión 3D en la industria farmacéutica ha experimentado un ágil desarrollo. Los métodos de impresión más utilizados requieren que el fármaco se procese en filamentos antes de la impresión.

Sin embargo, el equipo de expertos investigó un método puede producir rápidamente comprimidos farmacéuticos porosos sin utilizar filamentos. Los resultados revelaron que, cambiando el tamaño de los poros, se puede regular la velocidad de escape de un fármaco desde el comprimido hacia el organismo.

“Estos enfoques de tratamiento pueden beneficiar especialmente a los pacientes de edad avanzada, que a menudo tienen que tomar muchos tipos diferentes de medicamentos al día, y a los pacientes con afecciones complicadas como el cáncer, las enfermedades mentales y la enfermedad inflamatoria intestinal”.

Por ahora, este resultado solamente es promisorio. Habría que llevar a cabo investigaciones más profundas sobre este tipo de impresión 3D para utilizar la porosidad con el fin de adaptar la dosis y la frecuencia de dosificación (es decir, una vez al día o dos veces al día) de los medicamentos a las necesidades de cada paciente, y utilizar este principio para incorporar varios medicamentos en una única polipíldora diaria para los pacientes que siguen un régimen de medicamentos complejo.

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Desarrollan técnica para agilizar la recuperación tras reemplazos óseos

Alterando la forma y el núcleo de las células madre individuales se desarrolló un nueva técnica para acelerar la recuperación de los reemplazos óseos.

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Desarrollan técnica para agilizar la recuperación tras reemplazos óseos

Un equipo de la Universidad de Monash en Australia desarrolló un nueva técnica para acelerar la recuperación de los reemplazos óseos alterando la forma y el núcleo de las células madre individuales. Para ello se crearon matrices de micropilares utilizando litografía de nanoimpresión UV que confunden a las células para que se conviertan en hueso.

Al implantarlas en el cuerpo como parte del procedimiento de reemplazos óseos el equipo evidenció que estos pilares (que son 10 veces más pequeños que el ancho de un cabello) transformaron la forma, el núcleo y el material genético de las célula madre, con esta técnica se podía producir 4 veces más hueso que con las técnicas de recuperación tradicionales.

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“Lo que esto significa es que, con más pruebas, podemos acelerar el proceso de bloqueo de los reemplazos óseos con el tejido circundante, además de reducir los riesgos de infección (…) También hemos podido determinar qué forma adoptan estas estructuras de pilares y qué tamaño deben tener para facilitar los cambios en cada célula madre, y seleccionar la que funciona mejor para la aplicación” señaló una de las investigadoras, Jessica Frith.

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Ahora el equipo avanza en ensayos con modelos animales para evidenciar cómo funcionan en implantes médicos. Además otros hallazgos muestran que las células están en la capacidad de recibir señales mecánicas complejas del microambiente que influye en su desarrollo.

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Avances tecnológicos en reemplazos óseos

No obstante, el Dr. Victor Cadarso, Profesor titular del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Monash explicó que sus resultados apuntan a un mecanismo previamente indefinido en el que la señalización mecanotransductora se puede usar mediante microtopografías para entornos clínicos futuros.

“Aprovechar la microtopografía de superficie en lugar de la suplementación con factores biológicos para dirigir el destino celular tiene ramificaciones de gran alcance para el material de cultivo celular inteligente en tecnologías de células madre y terapia celular, así como para el diseño de materiales de implantes inteligentes con capacidad osteoinductiva mejorada”, señala Cadarso.

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De otro lado, el profesor Nicolas Voelcker, director científico del centro de nanofabricación del Melbourne y profesor de ciencias farmacéuticas de la Universidad de Monash sentencia que  los resultados del estudio confirman que los micropilares no solo impactaron la forma nuclear general, sino que también cambiaron el contenido del núcleo. “La capacidad de controlar el grado de deformación del núcleo mediante la especificación de la arquitectura del sustrato subyacente puede abrir nuevas oportunidades para regular la expresión génica y el destino celular posterior” concluye Voelcker.

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‘Origami’ de ADN captura virus dentro del cuerpo

Un equipo multidisciplinar ha creado esta técnica que no requiere intervención farmacologica para eliminar virus del organismo

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origami adn captura virus organismo. Universidad Tecnologica de Munich

Los fármacos antivirales eficaces son esquivos para muchas infecciones causadas por virus y con la aparición del Sars-CoV-2 y el covid-19, la afirmación ha cobrado mucho más sentido. Esto ha sido un factor determinante para diseñar métodos novedosos que permitan combatir las infecciones virales aprovechando las nuevas tecnologías.

Por ejemplo, en la Universidad Tecnológica de Munich en colaboración con otras instituciones, un grupo investigador creó un tipo de de tecnología antiviral que no depende de inhibidores virales de moléculas pequeñas sino que emplea una trampa viral de tamaño nanométrico. Así, se inmovilizan y engullen las partículas virales dentro del organismo sin que participe ninguna sustancia farmacológica.

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Como explicaron los creadores, la trampa viral aglutina partículas víricas y las convierte en inofensivas para el organismo. La técnica se basa en el origami de ADN para crear nanocápsulas huecas autoensambladas, revestidas con moléculas que se unen a los virus e impiden su salida. Con la pandemia, este tipo de tecnologías deberían ser muy bienvenidas para el futuro.

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El éxito de esta técnica se debe en parte a la comprensión del organismo de los virus y bacterias. Los virus, contrario a otros patógenos, no tienen su propio metabolismo, por lo que los fármacos antivirales se dirigen casi siempre contra una enzima específica, labor que toma una gran cantidad de tiempo. Ahora bien, si se puede usar la idea de eliminación de los virus de forma mecánica, sería un avance científico emergente pero aplicable a corto plazo, considerando que surgen nuevos virus todos los días.

Así funciona la técnica del origami de ADN contra virus

La tecnología utiliza el ADN para formar los bloques de construcción de la estructura trampa, pero como el ADN es bastante frágil dentro del cuerpo, los investigadores utilizaron luz ultravioleta y polietilenglicol para estabilizar el material antes de utilizarlo. Luego de este procedimiento, las estructuras permanecieron estables en un tiempo de 24 horas. La comprobación se llevó a cabo en el suero sanguíneo de modelos animales.

La estructura está compuesta por placas triangulares en 3D que pueden encajarse entre sí. Los investigadores comentaron al portal web Medgadget que esta tecnología permite programar la forma y el tamaño de los objetos deseados utilizando la forma exacta de las placas triangulares. Hoy en día, este método tiene la capacidad de producir objetos con hasta 180 subunidades y lograr rendimientos de hasta el 95% en la captura de virus.

“Incluso una simple media cáscara del tamaño adecuado muestra una reducción medible de la actividad del virus”, dice Hendrik Dietz, uno de los líderes de este proceso. “Si ponemos cinco sitios de unión para el virus en el interior, por ejemplo anticuerpos adecuados, ya podemos bloquear el virus en un 80 por ciento, si incorporamos más, logramos el bloqueo completo”, aseguró el investigador en un comunicado oficial.

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Nuevo chip evalúa el riesgo de daño vascular en personas con diabetes

Este chip creado por un equipo multidisciplinar de científicos de Asia y Estados Unidos analiza el riesgo vascular en personas con diabetes con una muestra de sangre

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Un equipo de científicos internacionales de la Universidad Tecnológica de Nanyang -NTU (Singapur), el Hospital Tan Tock Seng (TTSH) de Singapur y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos ha desarrollado un método sencillo para extraer diminutas partículas biológicas de la sangre de una persona y utilizarlas como biomarcadores para evaluar la salud de sus vasos sanguíneos, sobre todo si se trata de personas con diabetes.

Los biomarcadores son partículas a nanoescala llamadas vesículas extracelulares (VE) que son liberadas por células específicas en el torrente sanguíneo. Su función es transportar biomateriales, como proteínas y ácidos nucleicos, de una célula a otra. En un artículo publicado en junio de 2021 en Royal Society of Chemistry – Lab on a Chip, el equipo demostró que las muestras de sangre de varios pacientes con diabetes severa tenían una cantidad anormalmente alta de EV circulante, secretadas por las células inmunes y plaquetarias (entre 10 y 50 veces más), en comparación con otros pacientes con la misma enfermedad.

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Los investigadores descubrieron en experimentos de laboratorio que cuando estas VE se añadían a las células vasculares, inducían niveles más altos de marcadores de inflamación vascular. Los resultados obtenidos sugieren que los individuos diabéticos con altos niveles de vesículas extracelulares en la sangre podrían tener un mayor riesgo de desarrollar complicaciones vasculares a largo plazo.

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¿Cómo funciona este chip para pacientes con diabetes?

En su artículo de investigación, el equipo multidisciplinar explica cómo su prototipo de “laboratorio en un chip” puede separar automáticamente las VE de las muestras de sangre en una hora, aproximadamente una quinta parte del tiempo habitual que se necesita con los métodos de centrifugación convencionales. Las muestras fueron tomadas de pacientes con y sin diabetes.

El chip de microfluidos, denominado “ExoDFF” (Exosome isolation using Dean Flow Fractionation), envía primero una muestra de sangre a través de un canal en forma de espiral a gran velocidad. Luego, sobre la base de los efectos centrífugos e inerciales -el movimiento del fluido y las fuerzas hidrodinámicas que actúan sobre las partículas en el fluido-, las células sanguíneas más grandes se desprenden en una dirección, mientras que las EV más pequeñas fluyen más rápido y se dirigen a una salida diferente para su recogida.

La actual referencia mundial para separar las VE de la sangre mediante ultracentrifugación requiere mucho tiempo (hasta cinco horas) y captura muy pocas VE de la muestra de sangre. También es laborioso y no está estandarizado, ya que los distintos laboratorios tienen protocolos diferentes para extraer y purificar las vesículas.

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En comparación, el uso del chip permite combinar el proceso de separación y enriquecimiento de las VE en un solo paso y no requiere conocimientos especializados, dijo el profesor adjunto Hou, también profesor de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de la NTU.

De acuerdo con los expertos, se necesitan métodos para clasificar el riesgo potencial de los pacientes con diabetes y otros de alto riesgo mucho antes de que se produzcan daños importantes en las arterias, para así poder instituir métodos preventivos. Esta innovación tiene el potencial de detectar el riesgo de forma temprana para que los métodos preventivos puedan ayudar a limitar la progresión del daño a los vasos sanguíneos

Actualmente, el chip de separación de VE puede procesar hasta 5 ml de sangre en una hora. Dado que el diseño de ExoDFF es escalable, de bajo coste (la fabricación de cada chip costará solo unos pocos dólares) y no requiere ningún producto químico, puede diseñarse para procesar mayores volúmenes de muestras o adaptarse para su uso en la fabricación de terapias basadas en células o EV, como la terapia con células madre.

“Esta innovación es especialmente beneficiosa, ya que coincide con el desarrollo de nuevos agentes antiinflamatorios como el canakinumab, que tiene el potencial de prevenir las enfermedades cardiovasculares en estos pacientes, así como otros medicamentos específicos para la diabetes, como los inhibidores de SGLT2, que pueden proporcionar ciertos efectos protectores para el corazón”, señalan los autores, quienes añaden: “El dispositivo también puede utilizarse para evaluar el efecto de los tratamientos en las arterias”.

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