Células enzimáticas de biocombustible para liberación controlada y autónoma de fármacos

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Ciencias de los materiales
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los sistemas de administración de fármacos autónomos son cruciales para las aplicaciones clínicas, ya que reducen la dependencia de fuentes de energía externas.
• Los polímeros conductores (PC) ofrecen una plataforma prometedora para integrar las funcionalidades de liberación de fármacos con la generación de energía.
• Las células de biocombustible enzimático (EBFC) pueden proporcionar una fuente de energía interna sostenible para dichos dispositivos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar un sistema de administración de fármacos autónomo que utilice polímeros conductores y células de biocombustible enzimáticas.
• Para lograr la liberación controlada de compuestos de fármacos modelo desencadenados por la descarga eléctrica del EBFC.
• Evaluar la administración in situ del fármaco y la absorción celular de los compuestos liberados.

Principales métodos:

• Fabricación de EBFCs de glucosa/O2 mediados por polímeros redox de osmio con una capa de fármaco CP integrada en el cátodo.
• La descarga de los EBFC en presencia de glucosa y dioxígeno para desencadenar la liberación de fármacos.
• Incorporación y liberación controlada de compuestos modelo: ibuprofeno (IBU), fluoresceína (FLU) y 4',6-diamidino-2-fenilindole (DAPI).
• Estudios de liberación in situ y absorción celular con DAPI en las células del epitelio pigmentario de la retina (RPE).

Principales resultados:

• Liberación rápida de compuestos de fármacos modelo en la descarga de EBFC, con una liberación mínima en circuito abierto.
• Se ha demostrado la liberación controlada y ex situ de IBU, FLU y DAPI.
• Liberación in situ exitosa de DAPI en medios de cultivo celular y su posterior incorporación a las células RPE.
• Prueba de concepto para un mecanismo de liberación de drogas autoalimentado y sensible.

Conclusiones:

• El sistema desarrollado representa una nueva plataforma de administración de fármacos autónoma basada en polímeros conductores y EBFC.
• Esta tecnología permite la liberación controlada de fármacos provocada por la actividad de las pilas de combustible biológico.
• Los hallazgos apoyan la aplicación potencial de este sistema en futuros dispositivos de administración de fármacos implantables.