Nanogeles poliméricos: una nueva alternativa para la administración de fármacos

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS FARMACÉUTICAS Revisión bibliográfica Nanogeles poliméricos: una nueva alternativa para la administración de fármacos Polymeric nanogels: a new alternative for drug delivery Oscar Escalona Rayo, David Quintanar Guerrero Laboratorio de Investigación y Posgrado en Tecnología Farmacéutica , División de Estudios de Posgrado, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México Resumen Los nanogeles son hidrogeles de tamaño submicrónico formados por polímeros reticulados. Presentan propiedades únicas como alto contenido de agua, estructura tridimensional, biocompatibilidad y la más importante su grado de hinchamiento que permite la liberación de fármacos mediante las condiciones ambientales externas al nanogel como por ejemplo; la temperatura y el pH. En ésta revisión se analiza el potencial, las ventajas y desventajas de los nanogeles como sistemas de administración de fármacos y macromoléculas, así como su capacidad para lograr una localización específica en los tejidos o células diana. También nos enfocaremos a describir las dos rutas de síntesis y preparación de los nanogeles: la reticulación de polímeros y la polimerización reticulación de monómeros. Finalmente, se revisan las técnicas más utilizadas para su caracterización: dispersión de luz, viscosimetría, microscopía y espectroscopía. Abstract The nanogels are cross-linked polymer particles of submicron size with unique properties like high water content, three-dimensional structure, biocompatibility and the most important, its swelling degree which permits drug release by external environmental conditions to the nanogel like for example; the temperature and pH. In this review we analyze the potential, advantages and disadvantages of nanogels as drug delivery systems and macromolecules, in particular to achieve a specific location in tissues or target cells. Also we will focus on describe the two synthetic routes and preparation of nanogels: cross-linking of polymers and cross-linking polymerization monomers. Finally, we review the most widely used techniques for its characterization: light scattering, viscometry microscopy and spectroscopy. Palabras clave: nanogeles, hinchamiento, sistemas de administración de fármacos, reticulación, polimerización. Key words: nanogels, swelling, drug delivery systems, cross-linked, polymerization. Correspondencia: Dr. David Quintanar Guerrero Laboratorio de Investigación y Posgrado en Tecnología Farmacéutica División de Estudios de Posgrado Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Universidad Nacional Autónoma de México Av. 1° de Mayo s/n, Cuautitlán Izcalli, Estado de México, C.P. 54743 Tel: 5623-2065. Fax: 5893-8675 E-mail: Fecha de recepción: 15 de enero de 2014 Fecha de recepción de modificaciones: 08 de agosto de 2014 Fecha de aceptación: 30 de septiembre de 2014 17 Rev Mex Cienc Farm 45 (3) 2014 Introducción Los nanomateriales poliméricos blandos tienen una amplia gama de aplicaciones tales como espumas, lubricantes, adhesivos, cauchos y geles, además son un tópico central dentro de la investigación interdisciplinaria en las áreas de física y química de polímeros, ciencia de los materiales, farmacia y medicina.1, 2 En los últimos años, se ha incrementado el interés por sistemas poliméricos de tamaño submicrónico. Algunos hidrogeles de tamaño en nanómetros denominados nanogeles son capaces de regular la liberación de fármacos en respuesta a estímulos externos de naturaleza física, química y biológica. Esta nanoestructura ofrece muchas características avanzadas como sistema de administración de fármacos (SAF), incluyendo simplicidad de formulación, estabilidad excepcional de la dispersión y almacenamiento en forma liofilizada para su posterior dispersión en medios acuosos, por citar algunas.3 El diseño de nanogeles poliméricos con nuevas propiedades representa un campo de constante interés para la industria farmacéutica y biomédica, debido a su estructura tridimensional, propiedades mecánicas, alto contenido de agua y biocompatibilidad, representan una excelente opción en: ingeniería de tejidos, agentes de diagnóstico, inmovilización celular, separación de biomoléculas o células, implantes biomédicos y como SAF.4-5 En esta revisión, se describen y se discuten los diferentes métodos de síntesis de nanogeles y su caracterización, así como la evolución reciente de éstos como nanovehículos de fármacos y otros agentes bioactivos con aplicaciones biológicas y biomédicas. Definición de términos Un gel es una red polimérica tridimensional reticulada capaz de absorber una gran cantidad de disolvente sin disolverse debido a los enlaces físicos o químicos formados entre sus cadenas.6-7 Si el disolvente es agua, el gel se denomina hidrogel. Los hidrogeles son redes tridimensionales reticuladas producidas por una reacción de uno o más monómeros o mediante la asociación de polímeros a través de puentes de hidrógeno o por interacciones electrostáticas. Los polímeros formadores de hidrogeles típicamente contienen grupos hidrofílicos tales como: -OH, -COOH, NH2, -CONH2, -CONH-, -SO3H. Así mismo, estos materiales existen en un estado entre sólido y líquido característico, que los diferencía de otros estados de la materia.1,5,8 Los hidrogeles se pueden clasificar de muchas maneras, las más utilizadas son las siguientes: 1) Por el tipo de enlaces. Los enlaces son importantes para mante18 ner la estructura de la red tridimensional y para prevenir la disolución de las cadenas hidrofílicas.9 Existen dos clases: a) Hidrogeles físicamente reticulados. Este tipo de hidrogeles dan lugar al concepto de hidrogeles reversibles, los cuales experimentan a una transición de su estructura tridimensional estable a una solución de polímero. Los enlaces entrecruzados se forman a partir de fuerzas de atracción no covalentes entre las cadenas poliméricas. Estas fuerzas son a menudo puentes de hidrógeno, interacciones hidrófobas y electrostáticas.10 b) Hidrogeles químicamente reticulados. Estos hidrogeles son generalmente más estables que los físicamente reticulados porque las reticulaciones se forman por enlaces covalentes. Las reticulaciones químicas son estructuras permanentes, a menos que se introduzcan intencionalmente enlaces químicos lábiles.9 2) Los hidrogeles también pueden ser clasificados como hidrogeles estímulo-sensibles y estimulo-no sensibles. Los hidrogeles estimulo-no sensibles, como su nombre lo indica, son materiales que simplemente se hinchan por la absorción de agua. Por otra parte, los hidrogeles estímulo-sensibles han sido denominados materiales "inteligentes" porque ante alteraciones sutiles del medio ambiente, tales como: la temperatura, pH, fuerza iónica, luz, campo eléctrico, y biomoléculas responden cambiando su grado de hinchamiento. La respuesta de los hidrogeles esta determinada por el tipo de monómero o polímero utilizado y/o cualquier post-modificación realizada.10 3) Hidrogeles por tipo de carga. Los grupos fu (...truncated)