Un parche dérmico o parche cutáneo es un parche adhesivo medicado que se coloca sobre la piel humana para administrar un medicamento en la piel. Esto contrasta con un parche transdérmico , que administra el medicamento a través de la piel hasta el torrente sanguíneo .
En 2016, se publicó un estudio de la Universidad de Nottingham que describe la primera seda de araña sintética que es funcionalmente idéntica a la seda de araña hilada naturalmente. Utilizando un análogo de metionina no natural, L-azidohomoalanina (L-Aha) y células de E-Coli modificadas genéticamente, se produjeron proteínas autoensambladas en las condiciones necesarias para crear el filamento. Estas condiciones habían sido investigadas años antes por J. Johansson y sus compañeros de trabajo que estudiaban la producción de proteínas de la seda de araña. Las proteínas utilizadas en el estudio son una versión miniaturizada de los monómeros de seda que se encuentran en la naturaleza y que se comportan de la misma manera; debido a las modificaciones, pudieron expresar regiones funcionalizadas de la proteína 4RepCT, que es una proteína de seda dragalina recombinante autoensamblada, derivada de la araña de tela de vivero a lo largo del eje del filamento. [3]
Los métodos de funcionalización de la proteína 4RepCT han tenido éxito, pero no en la forma de producir de manera confiable una funcionalización de proteína estable en entornos biológicos que también pueda ajustarse y modificarse. La fusión genética de secuencias peptídicas funcionales con genes de la seda y la conjugación química de moléculas funcionales en cadenas laterales de aminoácidos son los dos únicos métodos actualmente conocidos para lograr una proteína 4RepCT funcionalizada con funcionalidad ajustable. El primer enfoque tiene la ventaja de que se minimiza la manipulación postraduccional de la seda. Desafortunadamente, la manipulación genética es un desafío debido al alto contenido de GC (guanina-citosina) del gen que conduce a errores de transcripción. Este método también limita la prevalencia de sitios de unión funcionales a un único sitio de unión a ligando por proteína de seda 4RepCT de 25 kDa. Se pueden utilizar proteínas adaptadoras grandes, como los anticuerpos, para mostrar más sitios de unión, pero no se considera una solución factible. Se ha demostrado que este método produce proteínas 4RepCT que tienen una mayor adhesión celular que las proteínas espidroína naturales y tienen propiedades antimicrobianas variadas. El segundo método, la modificación química de las proteínas de la seda, debería dar como resultado la unión covalente de varias copias de una amplia gama de ligandos orgánicos y organometálicos utilizando conectores robustos o sensibles según la aplicación. El desafío con este método es que es difícil hacer que la modificación de la proteína 4RepCT sea específica del sitio. La focalización en un sitio específico requiere que los residuos también se modifiquen para que sean accesibles y químicamente bioortogonales al resto de la proteína de la seda. Los residuos de citosina se utilizan comúnmente para este tipo de conjugación mediante una adición de Michael, pero tienden a sufrir reacciones de intercambio que los hacen inestables durante períodos prolongados en un entorno biológico. Estos dos métodos están bastante desactualizados, pero han sido útiles para validar el hecho de que 4RepCT se puede ajustar en áreas importantes de adhesión celular, potencia antimicrobiana y el tipo de molécula o fármaco adherido a él. [3]
Posteriormente, los grupos funcionales azida se conjugaron con el terminal N de una proteína de seda de dragalina mediante acoplamiento EDC/NHS, produciendo películas conjugadas con glicopolímero con adhesión celular mejorada y quimeras de ADN-seda con microarquitecturas controlables. Armados con esto, los investigadores de este estudio investigaron la incorporación de 3 residuos de L-Aha en 4RepCT, produciendo . Las cadenas laterales de azida de L-Aha permiten una conjugación altamente específica y eficiente de sitio específico con muchas moléculas funcionales diferentes mediante la ligadura de Staudinger con reactivos de fosfina y la cicloadición de azida-alquino catalizada por cobre (I) ( CuAAC ) o azida promovida por cepa. Cicloadición de alquinos ( SPAAC ) en reacciones de clic. [3]
CuAAC y SPAAC son reacciones de clic comunes que a menudo son intercambiables en la química de clic. Es bien sabido que el Cu(I) intracelular es citotóxico, lo que significa que el CuAAC no es tan común como las reacciones de clic de SPAAC para investigaciones que conduzcan a aplicaciones in vivo. Los investigadores de este estudio decidieron utilizar CuAAC, a pesar del propósito de esta investigación de tener aplicaciones in vivo, por varias razones. En primer lugar, la probabilidad de que el cobre quede unido a la proteína es baja debido a la presencia de sólo 2 residuos de ácido glutámico y ningún residuo de histidina (dos residuos con una alta afinidad por el Cu(I)). Estos residuos están presentes en la tiorredoxina; que es el compañero de fusión solubilizante conjugado con la proteína 4RepCT durante la síntesis. Sin embargo, esto no causa problemas ya que la tiorredoxina se elimina para desencadenar la reacción de autoensamblaje con trombina que da como resultado la formación de fibras. Esta eliminación de la tioredoxina cargada de Cu (I) elimina prácticamente todo el cobre de la estructura de la seda. Los investigadores también, a través de un tampón que contenía EDTA y utilizando THPTA (que estabiliza los iones de cobre), enjuagaron las fibras, lo que resultó en una mayor eliminación de Cu (I), dejando un rastro de <0,1 % en peso de iones de cobre. En segundo lugar, CuAAC supera a SPAAC en reacciones de clic donde están presentes proteínas con un alto contenido de citosina, como 4RepCT. El proceso SPAAC, en presencia de proteínas como 4RepCT, a menudo creará "clics" en sitios fuera del objetivo, lo que provocará que el ligando se conjugue con la parte incorrecta de la proteína y haga que la proteína sea esencialmente inútil. Para maximizar el número de sitios funcionales a lo largo de la fibra, se prefiere CuAAC. [3] [4]
Este estudio demostró la conjugación mediada por CuAAC con dos fluoróforos diferentes y el antibiótico levofloxacina, mostrando el potencial de las proteínas de seda de araña recombinantes funcionalizadas covalentemente como biomateriales con propiedades mejoradas. Los investigadores pudieron conjugar con éxito con fluoróforos de alquino, lo que demuestra que la proteína se puede funcionalizar a través de un grupo azida mientras se conjuga con el eje de la fibra de seda. Sus resultados mostraron no sólo una intensa fluorescencia uniforme a lo largo del eje de la fibra, sino también una intensa fluorescencia compuesta uniforme cuando la fibra estaba decorada con dos fluoróforos diferentes en una proporción de 1:1. [3]
Para demostrar que el grupo azida funcional podía decorarse con una molécula clínicamente relevante, los investigadores intentaron decorar la fibra con éter glicidilpropargílico (un conector lábil al ácido) y le unieron levofloxacino (un antibiótico dirigido a grampositivos) mediante un enlace éster. entre los grupos carboxilato de epóxido respectivamente. Realizaron un ensayo de zona de inhibición con fibras de seda funcionalizadas contra la bacteria E. Coli NCTC 12242 donde cada nivel de factor contenía medio LB. Sus resultados mostraron una funcionalización exitosa de la fibra decorada con levofloxacina que mantuvo una persistencia antibiótica en un radio de 3,5 cm durante 120 horas y una densidad celular ~50% de otros niveles de factor (solo medio LB, seda no funcionalizada y seda dopada con levofloxacina) con p ≤ 0,01. Se logró una liberación máxima sostenida de levofloxacino a partir de la fibra de 5 días. [3]
La seda de araña es uno de los primeros parches dérmicos conocidos. Utilizado principalmente para vendar heridas, el adhesivo glicoproteico que se encuentra en la seda de la espiral de captura, así como la estructura proteica de la propia fibra, tiene suaves propiedades antibacterianas. La seda, actuando como antiséptico local, redujo la tasa de sepsis y enfermedades crónicas. Las propiedades viscoelásticas de la seda y su alta resistencia a la tracción y dureza ayudaron a la curación de heridas de una manera similar a la cinta quirúrgica.
A pesar de su superioridad sobre los métodos actuales de cuidado de heridas de gran superficie (envolturas de gasa, tratamientos con vinagre de miel y antibióticos sistémicos) y los usos populares de parches dérmicos, la seda de araña no ha encontrado su camino en la práctica clínica. Históricamente, la razón principal de esto es la dificultad de cultivar y cosechar la seda. A diferencia de los gusanos de seda, que hilan seda para varias condiciones fáciles de replicar, las arañas hilan seda para propósitos específicos, como atrapar presas, difíciles de replicar en condiciones de laboratorio. Además, las arañas generalmente tienden a ser caníbales, por lo que reproducir un número suficiente resulta difícil. La sedación forzada produce sedas inadecuadas. Los casos de uso propuestos más populares para aplicaciones dérmicas son:
Las investigaciones muestran que la seda de los gusanos de seda no posee ninguna característica antibiótica inherente, propiedades mecánicas que imitan biológicamente y puede causar reacciones alérgicas respiratorias fatales en algunas personas. [5]
Un estudio de 2020 encontró que las proteínas de seda de araña producidas de forma recombinante se autoensamblan en la interfaz líquido-aire de una solución permanente, formando membranas permeables a las proteínas, súper fuertes y ultra flexibles. El autoensamblaje no forzado crea una membrana nanofibrilar que favorece el crecimiento celular. Una capa confluente de células de la piel humana se forma en tres días y sería adecuada para su administración directa a un paciente. [6]
Como la seda de los gusanos de seda es potencialmente fatal para los humanos cuando entra en contacto con la vasculatura, no existe una aplicación aprobada para un parche dérmico o un parche dérmico similar a la seda de los gusanos de seda.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: DOI inactivo a partir de enero de 2024 ( enlace )