Las microagujas , los parches de microagujas o los parches de microarrays 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 de medicamentos intraocular, vaginal, transungueal, cardíaca, vascular, gastrointestinal e intracoclear. [3] [4] [5] Las microagujas se construyen mediante varios métodos, que generalmente implican procesos fotolitográficos o micromoldeo. [6] Estos métodos implican grabar estructuras microscópicas 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 administra 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 alternativa a otros métodos de administración, como la aguja hipodérmica convencional u otros aparatos de inyección .
Las microagujas generalmente se aplican incluso con una sola aguja o con series pequeñas. Las matrices utilizadas 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. Las matrices se aplican a la piel de los pacientes y se les da tiempo para permitir la administración eficaz de los fármacos. Las microagujas son un método más fácil para los médicos porque 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 y, al mismo tiempo, evita algunos de los inconvenientes del uso de otras formas de administración de medicamentos. , como el riesgo de infección, la producción de residuos peligrosos o el costo.
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 superior ( estrato córneo ) de la piel humana y, por lo tanto, eran adecuadas para la administración transdérmica de agentes terapéuticos. . [8] Investigaciones posteriores sobre la administración de fármacos con microagujas han explorado las aplicaciones médicas y cosméticas de esta tecnología a través de su diseño. Este primer artículo buscaba explorar la posibilidad de utilizar microagujas en el futuro para la vacunación. Desde entonces, los investigadores han estudiado la administración de insulina , vacunas , antiinflamatorios y otros productos farmacéuticos con microagujas. En dermatología, las microagujas se utilizan para el tratamiento de cicatrices con rodillos cutáneos.
El objetivo principal de cualquier diseño de microagujas es penetrar la capa más externa de la piel, el estrato córneo (10-15 μm). [9] Las microagujas son lo suficientemente largas para cruzar el estrato córneo, pero no tan largas como para estimular los nervios que se encuentran más profundamente en los tejidos y, por lo tanto, causan poco o ningún dolor. [8]
Las investigaciones han demostrado que existe un límite en el tipo de medicamentos que pueden administrarse a través de la piel intacta. Sólo los compuestos con un peso molecular relativamente bajo, como el alérgeno común níquel (130 Da ), [10] pueden penetrar en la piel. Los compuestos que pesan más de 500 Da no pueden penetrar la piel. [9]
Desde su conceptualización en 1998, se han realizado varios avances en cuanto a la variedad de tipos de microagujas que se pueden fabricar. Los cinco tipos principales de microagujas son sólidas, huecas, recubiertas, solubles/disolventes y 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 el fármaco se aplica mediante 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 el depósito de las proteínas colágeno y elastina en la piel . [11]
Las microagujas huecas son similares en material a las microagujas sólidas. Contienen reservorios que entregan el medicamento directamente al sitio. Dado que la administración 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 un diseño defectuoso. [9] Este diseño también aumenta la probabilidad de doblarse bajo la presión y, por lo tanto, no administrar ningún fármaco.
Al igual que las microagujas sólidas, las microagujas recubiertas suelen estar diseñadas a partir de polímeros o metales. En este método, el fármaco se aplica directamente a la matriz de microagujas en lugar de aplicarse a través de otros parches o aplicadores. Las microagujas recubiertas suelen estar cubiertas con otros tensioactivos o agentes espesantes para garantizar que el fármaco se administre correctamente. [9] Algunos de los productos químicos utilizados en las microagujas recubiertas son irritantes conocidos. Si bien existe riesgo de inflamación local en el área donde estaba la matriz, ésta se puede retirar inmediatamente 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 llegue a la piel y podría descomponerse una vez dentro del cuerpo. Las empresas farmacéuticas y los investigadores han comenzado a estudiar e implementar polímeros como la fibroína , una proteína a base de seda que puede moldearse en estructuras como microagujas y disolverse una vez en el cuerpo. [12]
En las microagujas formadoras de hidrogel, los medicamentos están encerrados en un polímero. Las microagujas pueden penetrar el estrato córneo y aspirar líquido intersticial, lo que provoca la hinchazón del polímero. Las drogas ingresan a la piel desde la matriz hinchada.
El uso de microagujas tiene muchas ventajas, la más destacada es la mayor 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 las matrices 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. [9] Algunos estudios registraron las opiniones de los niños sobre la toma de muestras de sangre con microagujas y encontraron que los pacientes estaban más dispuestos cuando se les pedía un procedimiento menos doloroso que el muestreo tradicional con agujas. Las microagujas también son beneficiosas para los médicos, ya que producen desechos menos 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 el de las agujas hipodérmicas.
Las microagujas presentan una nueva oportunidad para la atención sanitaria domiciliaria y comunitaria. Uno de los mayores inconvenientes de las agujas tradicionales son los residuos peligrosos que producen, lo que hace que su eliminación sea una grave preocupación para los médicos y hospitales. Para los pacientes que requieren la administración regular de medicamentos en el hogar, su eliminación puede convertirse en una preocupación ambiental si las agujas se tiran a la basura. Las microagujas solubles o hinchables proporcionarían a quienes tienen una capacidad limitada para buscar atención hospitalaria la capacidad de administrar medicamentos de forma segura en la comodidad de sus hogares, aunque la eliminación de microagujas sólidas o huecas aún podría representar un pinchazo o una infección por patógenos transmitidos por la sangre. riesgo. [1]
Otro beneficio de las microagujas es su menor tasa de invasión microbiana en los lugares de entrega. [1] [9] Los métodos de inyección tradicionales pueden dejar heridas punzantes hasta 48 horas después del tratamiento. Esto deja una gran ventana de oportunidad para que 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 ingresen al torrente sanguíneo y le dan al cuerpo una herida más pequeña que 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 entrado en la piel cuando se aplican las microagujas. Tanto las microagujas huecas como las recubiertas presentan el riesgo de que el fármaco no entre correctamente en la piel y no sea eficaz. Ambos tipos de microagujas pueden filtrarse [13] [9] a la piel de una persona ya sea por daño de la microaguja o por una aplicación incorrecta por parte del médico. Por eso es esencial que los médicos estén capacitados para aplicar correctamente las matrices.
Otra preocupación es que las matrices aplicadas incorrectamente podrían dejar material extraño en el cuerpo. Aunque existe un menor riesgo de infección asociado con las microagujas, las matrices 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. Parte del material utilizado para construir las microagujas, como el titanio, no puede ser absorbido por el cuerpo y cualquier fragmento de las agujas provocaría irritación.
Hay una cantidad limitada de literatura disponible sobre el tema de la administración de fármacos con microagujas, ya que la investigación actual todavía está explorando cómo fabricar agujas efectivas.