Las microagujas o parches de microagujas o parches de microarray son dispositivos médicos a escala micrométrica que se utilizan para administrar vacunas , medicamentos y otros agentes terapéuticos. [2] Si bien las microagujas se exploraron inicialmente para aplicaciones de administración transdérmica de medicamentos, su uso se ha extendido para la administración intraocular, vaginal, transungueal, cardíaca, vascular, gastrointestinal e intracoclear de medicamentos. [3] [4] [5] Las microagujas se construyen a través de varios métodos, que generalmente involucran procesos fotolitográficos o micromoldeo. [6] Estos métodos implican el grabado de una estructura microscópica en resina o silicio para moldear microagujas. Las microagujas están hechas de una variedad de materiales que van desde silicio , titanio , acero inoxidable y polímeros . [7] [1] Algunas microagujas están hechas de un medicamento que se administrará al cuerpo, pero tienen la forma de una aguja para que penetren en la piel. Las microagujas varían en tamaño, forma y función, pero todas se utilizan como una alternativa a otros métodos de administración, como la aguja hipodérmica convencional u otros aparatos de inyección . Las microagujas sensibles a estímulos son dispositivos avanzados que responden a desencadenantes ambientales como la temperatura, el pH o la luz para liberar agentes terapéuticos. [8]
Las microagujas se aplican generalmente a través de una sola aguja o de pequeños conjuntos. Los conjuntos utilizados son una colección de microagujas, que van desde unas pocas microagujas hasta varios cientos, unidas a un aplicador, a veces un parche u otro dispositivo de estampado sólido. Los conjuntos se aplican a la piel de los pacientes y se les da tiempo para permitir la administración eficaz de los medicamentos. Las microagujas son un método más fácil para los médicos, ya que requieren menos capacitación para su aplicación y porque no son tan peligrosas como otras agujas, lo que hace que la administración de medicamentos a los pacientes sea más segura y menos dolorosa, al tiempo que evita algunos de los inconvenientes de utilizar otras formas de administración de medicamentos , como el riesgo de infección, la producción de desechos peligrosos o el costo. [9]
Las microagujas se mencionaron por primera vez en un artículo de 1998 del grupo de investigación encabezado por Mark Prausnitz en el Instituto de Tecnología de Georgia que demostró que las microagujas podían penetrar la capa más superior ( estrato córneo ) de la piel humana y, por lo tanto, eran adecuadas para la administración transdérmica de agentes terapéuticos. [10] Las investigaciones posteriores sobre la administración de fármacos mediante microagujas han explorado las aplicaciones médicas y cosméticas de esta tecnología a través de su diseño. Este primer artículo buscó explorar la posibilidad de utilizar microagujas en el futuro para la vacunación. Desde entonces, los investigadores han estudiado la administración mediante microagujas de insulina , vacunas , antiinflamatorios y otros productos farmacéuticos. En dermatología, las microagujas se utilizan para el tratamiento de cicatrices con rodillos cutáneos. Como se mencionó anteriormente, las microagujas también se han explorado para la administración local dirigida de medicamentos en otros sitios de administración de medicamentos , como el gastrointestinal, ocular, vascular, etc., de los cuales, el ocular, vaginal y gastrointestinal han mostrado resultados cada vez más convincentes donde sirven como un sistema de administración de medicamentos localizado más eficiente, sin los inconvenientes de la exposición/toxicidad sistémica [11] [12] [13] .
El objetivo principal de cualquier diseño de microagujas es penetrar la capa más externa de la piel, el estrato córneo (10-15 μm). [14] Las microagujas son lo suficientemente largas como para atravesar el estrato córneo, pero no tanto como para estimular los nervios que se encuentran más profundamente en los tejidos y, por lo tanto, causan poco o ningún dolor. [10]
Las investigaciones han demostrado que existe un límite en el tipo de fármacos que pueden administrarse a través de la piel intacta. Solo los compuestos con un peso molecular relativamente bajo, como el alérgeno común níquel (130 Da ), [15] pueden penetrar la piel. Los compuestos que pesan más de 500 Da no pueden penetrar la piel. [14]
Desde su conceptualización en 1998, se han logrado varios avances en cuanto a la variedad de tipos de microagujas que se pueden fabricar. Los cinco tipos principales de microagujas son las sólidas, las huecas, las recubiertas, las solubles/disolubles y las formadoras de hidrogel. [2]
Este tipo de matriz está diseñada como un sistema de dos partes; la matriz de microagujas se aplica primero a la piel para crear pozos microscópicos lo suficientemente profundos como para penetrar la capa más externa de la piel, y luego se aplica el medicamento a través de un parche transdérmico . Los dermatólogos ya utilizan microagujas sólidas en la terapia de inducción de colágeno , un método que utiliza punciones repetidas de la piel con microagujas para inducir la expresión y deposición de las proteínas colágeno y elastina en la piel . [16]
Las microagujas huecas son similares a las microagujas sólidas en cuanto a su material. Contienen depósitos que liberan el fármaco directamente en el lugar de aplicación. Dado que la liberación del fármaco depende del caudal de la microaguja, existe la posibilidad de que este tipo de matriz se obstruya debido a una hinchazón excesiva o a un diseño defectuoso. [14] Este diseño también aumenta la probabilidad de que se doblen bajo la presión y, por lo tanto, no se liberen los fármacos.
Al igual que las microagujas sólidas, las microagujas recubiertas suelen estar diseñadas a partir de polímeros o metales. En este método, el medicamento se aplica directamente al conjunto de microagujas en lugar de aplicarse a través de otros parches o aplicadores. Las microagujas recubiertas suelen estar cubiertas de otros surfactantes o agentes espesantes para garantizar que el medicamento se administre correctamente. [14] Algunos de los productos químicos utilizados en las microagujas recubiertas son irritantes conocidos. Si bien existe el riesgo de inflamación local en el área donde estaba el conjunto, este se puede quitar de inmediato sin dañar al paciente.
En una adaptación más reciente del diseño de microagujas, las microagujas solubles encapsulan el fármaco en un polímero no tóxico que se disuelve una vez dentro de la piel. [1] Este polímero permitiría que el fármaco se administrara a través de la piel y se pudiera descomponer una vez dentro del cuerpo. Las compañías farmacéuticas y los investigadores han comenzado a estudiar e implementar polímeros como la fibroína , una proteína a base de seda que se puede moldear en estructuras como microagujas y disolverse una vez en el cuerpo. [17]
En las microagujas formadoras de hidrogel, los medicamentos están envueltos en un polímero. Las microagujas pueden penetrar el estrato córneo y extraer líquido intersticial, lo que provoca la hinchazón del polímero. Los medicamentos entran en la piel desde la matriz hinchada.
El uso de microagujas tiene muchas ventajas, siendo la más destacada la mejora de la comodidad de los pacientes. La fobia a las agujas puede afectar tanto a adultos como a niños y, en ocasiones, puede provocar desmayos. El beneficio de los conjuntos de microagujas es que reducen la ansiedad que sienten los pacientes cuando se enfrentan a una aguja hipodérmica. Además de mejorar la comodidad psicológica y emocional, se ha demostrado que las microagujas son sustancialmente menos dolorosas que las inyecciones convencionales. [14] Algunos estudios registraron las opiniones de los niños sobre la toma de muestras de sangre con microagujas y descubrieron que los pacientes estaban más dispuestos cuando se les indicaba que se trataba de un procedimiento menos doloroso que la toma de muestras tradicional con agujas. Las microagujas también son beneficiosas para los médicos, ya que producen menos residuos peligrosos que las agujas y, en general, son más fáciles de usar. Las microagujas también son menos costosas que las agujas, ya que requieren menos material y el material utilizado es más barato que los materiales de las agujas hipodérmicas.
Las microagujas representan una nueva oportunidad para la atención médica en el hogar y en la comunidad. Uno de los mayores inconvenientes de las agujas tradicionales es el desperdicio peligroso que producen, lo que hace que su eliminación sea una preocupación seria para los médicos y los hospitales. Para los pacientes que requieren la administración regular de medicamentos en el hogar, la eliminación puede convertirse en un problema ambiental si las agujas se tiran a la basura. Las microagujas disolubles o hinchables brindarían a quienes tienen una capacidad limitada para buscar atención hospitalaria la posibilidad de administrar medicamentos de manera segura en la comodidad de sus hogares, aunque la eliminación de microagujas sólidas o huecas aún podría representar un riesgo de infección por patógenos transmitidos por la sangre o por pinchazos de aguja . [1]
Otro beneficio de las microagujas es que tienen menores tasas de invasión microbiana en los sitios de aplicación. [1] [14] Los métodos de inyección tradicionales pueden dejar heridas punzantes hasta 48 horas después del tratamiento. Esto deja una gran ventana de oportunidad para que las bacterias dañinas entren en la piel. Las microagujas solo dañan la piel a una profundidad de 10 a 15 μm, lo que dificulta que las bacterias entren en el torrente sanguíneo y deja al cuerpo con una herida más pequeña para reparar. [6] Se requieren más investigaciones para determinar los tipos de bacterias capaces de atravesar el sitio de punción poco profundo de las microagujas.
Existen algunas preocupaciones sobre cómo los médicos pueden estar seguros de que todo el medicamento o la vacuna ha penetrado en la piel cuando se aplican las microagujas. Tanto las microagujas huecas como las recubiertas presentan el riesgo de que el medicamento no penetre correctamente en la piel y no sea eficaz. Ambos tipos de microagujas pueden tener fugas [18] [14] sobre la piel de una persona, ya sea por daños en la microaguja o por una aplicación incorrecta por parte del médico. Por eso es esencial que los médicos reciban formación sobre cómo aplicar correctamente las microagujas.
Otra preocupación es que las microagujas aplicadas incorrectamente podrían dejar material extraño en el cuerpo. Aunque existe un menor riesgo de infección asociado con las microagujas, las microagujas son más frágiles que una aguja hipodérmica típica debido a su pequeño tamaño y, por lo tanto, tienen la posibilidad de romperse y permanecer en la piel. Algunos de los materiales utilizados para construir las microagujas, como el titanio, no pueden ser absorbidos por el cuerpo y cualquier fragmento de las agujas causaría irritación.
Existe una cantidad limitada de literatura disponible sobre el tema de la administración de fármacos mediante microagujas, ya que la investigación actual aún está explorando cómo fabricar agujas efectivas. En términos de diseño y fabricación, la baja carga de fármaco es una barrera clave para llegar a las clínicas [19] .