Científicos del departamento de Física Aplicada de la Universidad de Granada (UGR) han perfeccionado las propiedades de la espuma que se utiliza para el tratamiento de varices, logrando un mejor transporte de los fármacos.Los investigadores han comprobado el efecto positivo que tienen sobre las propiedades de la espuma dos compuestos bioactivos: el ácido hialurónico y el pluronic F68, un polímero biocompatible usado como solubilizador y agente espumante en formulaciones farmacéuticas.

Investigadores de la UGR que han participado en el estudio, de izquieda a derecha y de arriba a abajo : YanYang, Julia Maldonado-Valderrama, Teresa Del Castillo, Fernando Selles Galiana, Miguel Cabrerizo, Juan Antonio Holgado Y María José Gálvez.

El uso de sistemas biotecnológicos permite transportar, dirigir y liberar fármacos de manera controlada en el sitio de acción.  Estos sistemas proporcionan un vehículo de transporte para medicamentos que presentan baja solubilidad en agua y/o les ayudan a superar diferentes barreras biológicas y así, alcanzar su objetivo. Las espumas constituyen un ejemplo de sistema transportador que se usa en la industria farmacéutica, especialmente para aplicaciones tópicas.

Las espumas transportan el fármaco en la superficie de las burbujas. Por ello, comprender las propiedades superficiales de las espumas puede ser de gran ayuda para obtener mejores resultados. Esto es lo que llevó al cirujano cardiovascular Fernando Selles Galiana a visitar el departamento de Física Aplicada de la Universidad de Granada, con el objetivo de mejorar las propiedades de la espuma.

Las varices se producen debido a un mal funcionamiento de las válvulas que conducen la circulación sanguínea. Cuando la circulación de la sangre no es la adecuada, la sangre se acumula en los vasos sanguíneos, los cuales se dilatan y pueden llegar a romperse dando lugar a arañas vasculares o varices. Dependiendo del tamaño de la variz existen diversos tratamientos médicos. Uno de ellos, es la escleroterapia, que consiste en la inyección de un agente esclerosante, directamente en la vena dañada. El polidocanol es un medicamento esclerosante muy utilizado y aceptado para el tratamiento de varices, que destruye las paredes de los vasos de las varices afectadas, ocluyéndolas de forma permanente.

Esquema de una vena varicosa en la que se inyecta espuma esclerosante. Detalle de la composición de las burbujas en el que se aprecia que el polidocanol se queda en la superficie y los aditivos se disponen debajo.

“Cuando se inyecta en forma líquida, el agente esclerosante se diluye en la sangre disminuyendo así la concentración de medicamento que llega a la vena dañada. Sin embargo, cuando se inyecta en forma de espuma, ésta ocupa toda la vena desplazando a la sangre. El medicamento, que se localiza en la superficie de las burbujas, entra en contacto directo con las paredes venosas y la concentración de agente esclerosante se mantiene intacta”, explica Julia Maldonado Valderrama, investigadora de la UGR que ha dirigido este trabajo, que se publica en la revista Pharmaceutics.

Eficacia del tratamiento

Así pues, la eficacia del tratamiento con espuma esclerosante depende, en última instancia, de las propiedades de la espuma formada con el medicamento (polidocanol). Una espuma compuesta por burbujas muy grandes contiene alta concentración de aire y poca superficie para transportar el medicamento. Por el contrario, una espuma formada por burbujas pequeñas contiene menos aire y mayor cantidad de superficie en la que se localiza el medicamento, aumentando así la concentración de agente esclerosante en el sitio de acción. Por otro lado, es preciso controlar el tamaño de la burbuja que debe mantenerse alrededor de la micra (μm=10-6 m) para evitar que se solubilice en el torrente sanguíneo. También, es necesario controlar la estabilidad de la espuma de forma que esta se mantenga estable y no se diluya y disemine en la sangre, lo que podría provocar complicaciones médicas.

Desde que se implantó la técnica de la espuma esclerosante, ésta se ha ido mejorando desde diversos aspectos. “Las propiedades de la espuma se pueden modificar alterando, por un lado, la metodología de producción de la espuma y por otro lado, alterando la formulación de la disolución esclerosante”, apunta Maldonado.

Dispositivo para fabricar la espuma

Con respecto a la metodología, en este trabajo se ha implementado un dispositivo automático para fabricar la espuma. Consiste en dos jeringas enfrentadas en las que se introduce la disolución esclerosante y el gas, y se mueven de forma automática. Este sistema ha sido diseñado en la Universidad de Granada y manufacturado por la Spin off de la UGR Producciones Científicas y Técnicas S.L. (Gójar, Granada).

Imágenes al microscopio óptico de muestras de espuma formada por Polidocanol, Polidocanol+Acido Hialurónico y Polidocanol+Pluronic F68. Se observa a simple vista que el acido hialurónico reduce ligeramente el diámetro de las burbujas con respecto al polidocanol.

Con respecto a la formulación, en este trabajo se ha probado el efecto sobre las propiedades de la espuma de dos compuestos bioactivos con distinta funcionalidad: el ácido hialurónico y el pluronic F68. El ácido hialurónico es un polisacárido que se encuentra de forma natural en articulaciones, cartílagos y piel. Dota a la disolución de una mayor viscosidad lo que aporta estabilidad a la espuma. El pluronic F68 es un polímero biocompatible usado como solubilizador y agente espumante en formulaciones farmacéuticas.

Imágenes de microscopía

“Los resultados obtenidos muestran que al añadir ácido hialurónico, se duplica la estabilidad de la espuma esclerosante. Además, el ácido hialurónico reduce el tamaño de las burbujas lo cual aumenta la cantidad de superficie y por tanto, la concentración de medicamento en la vena varicosa. El otro aditivo, el pluronic F68, no disminuye el tamaño de burbuja, pero tiene un efecto considerable en la espuma esclerosante cuadruplicando su estabilidad”, señala la investigadora de la UGR.

A continuación, la aplicación de técnicas experimentales de ciencia de superficie, demuestran que los dos aditivos se disponen debajo del polidocanol en las burbujas. De esta forma, el medicamento queda anclado en la superficie de las burbujas, manteniendo la funcionalidad de la espuma esclerosante.

Graficas de estabilidad

Los resultados publicados en este estudio muestran que, más allá de la estabilidad de las formulaciones de espuma, es la composición superficial de las burbujas la que modula la acción esclerosante del medicamento. “Los principios físicos que se evalúan en este trabajo constituyen una guía genérica para evaluar la influencia de diversos factores en las propiedades de espumas, permitiendo así el diseño controlado de espumas como sistemas biotecnológicos transportadores de fármacos”, concluye la autora.

Referencia bibliográfica: Effect of Hyaluronic Acid and Pluronic-F68 on the Surface Properties of Foam as a Delivery System for Polidocanol in Sclerotherapy. Teresa del Castillo-Santaella, Yan Yang, Inmaculada Martínez-González,María José Gálvez-Ruiz, Miguel Ángel Cabrerizo-Vílchez, Juan Antonio Holgado-Terriza,Fernando Selles-Galiana and Julia Maldonado-Valderrama. Pharmaceutics, 2020 Oct 30;12(11):1039. doi: 10.3390/pharmaceutics12111039.