La química Click-to-Release hace que las bombas de iones sean adecuadas para fármacos de gran tamaño
Fármacos en el lugar adecuado, en el momento oportuno: tratamiento localizado del cáncer en lugar de sistémico
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¿Cómo puede liberarse o activarse un fármaco exactamente donde y cuando se necesita en el organismo? En muchos tratamientos, sobre todo en la terapia del cáncer, lo ideal sería que el compuesto activo actuara sólo en un lugar concreto. Sin embargo, en la práctica, los fármacos se distribuyen por todo el cuerpo: la enfermedad es local, pero la terapia es sistémica, con escaso control espacial o temporal.
De izquierda a derecha: Hannes Mikula, Johannes Bintinger, Nikolaus Poremba, Andreas Löffler, Patrick Keppel, Sebastian Hecko, Marle E. J. Vleugels
© TU Wien / Barbara Sohr
Investigadores de la Universidad Técnica de Viena han dado un importante paso tecnológico al combinar bombas electrónicas de iones con la llamada química "click-to-release". Las bombas de iones pueden liberar pequeñas moléculas cargadas a demanda con gran precisión, pero hasta ahora se limitaban a compuestos relativamente pequeños. El nuevo enfoque supera esta limitación: en lugar de transportar el fármaco en sí, se suministran pequeñas "tijeras químicas" que liberan fármacos previamente inmovilizados directamente en el lugar de destino. Esto permite, por primera vez, el control electrónico preciso de la liberación de fármacos para una gama mucho más amplia de terapias. Ya se han solicitado varias patentes y la tecnología "iontronic click-to-release" se ha publicado en la revista Nature Communications.
Bombas de iones: liberación de moléculas con sólo pulsar un botón
"Cuando un medicamento se toma por vía oral o se inyecta, se distribuye por todo el cuerpo. Sólo una pequeña fracción, aproximadamente una millonésima parte, llega al lugar donde realmente se necesita, por ejemplo a las células tumorales", explica Johannes Bintinger, del Instituto de Química Sintética Aplicada de la Universidad Técnica de Viena, que dirigió el proyecto.
Las bombas de iones, desarrolladas originalmente en la Universidad sueca de Linköping, ofrecen una solución. Se trata de pequeños dispositivos electrónicos que se implantan directamente en el cuerpo. Dentro del dispositivo, una membrana selectiva de iones y un potencial eléctrico aplicado permiten transportar y liberar moléculas cargadas de forma controlada y con resolución temporal, directamente en el lugar del implante. De este modo, la liberación de sustancias puede controlarse con precisión pulsando un botón.
"Sin embargo, existe una limitación fundamental", explica Sebastian Hecko (TU Wien), primer autor del estudio. "Las bombas de iones no sirven para todas las moléculas. Sólo pueden liberar compuestos cargados eléctricamente por debajo de cierto tamaño".
Esto excluye muchos fármacos importantes, sobre todo biomoléculas grandes como las proteínas, que son demasiado voluminosas para atravesar la membrana. "Aquí es donde entra en juego la segunda parte de nuestra investigación", dice Johannes Bintinger: "la química click-to-release".
Click-to-release: activación precisa en el lugar de destino
La química click-to-release es un concepto de la química bioortogonal. Se refiere a reacciones altamente selectivas entre socios moleculares específicamente diseñados que se producen sin interferir con otras moléculas del organismo.
En este enfoque, las moléculas de fármaco se unen a un depósito local mediante enlaces químicos escindibles y permanecen inmovilizadas. "Sólo una molécula desencadenante adecuada puede romper esta unión y liberar el fármaco en el lugar deseado. Este es exactamente el principio que combinamos con la bomba de iones: en lugar de transportar el fármaco en sí, suministramos una pequeña molécula desencadenante que escinde selectivamente los conjugados de fármacos inmovilizados localmente. Esto permite un control preciso tanto del momento como de la dosis de liberación del fármaco", explica Hannes Mikula (TU Wien).
"Hemos podido demostrar que las bombas de iones pueden utilizarse para controlar electrónicamente la liberación de estas moléculas activadoras con gran precisión", afirma Sebastian Hecko. "Esto nos permite determinar exactamente cuándo y cuánto fármaco se libera en el lugar objetivo. De este modo, hemos integrado funcionalmente dos tecnologías complementarias y combinado sus respectivos puntos fuertes."
Terapia local dirigida en lugar de exposición sistémica
Dado que los fármacos se activan exactamente donde se necesitan, pueden bastar dosis significativamente menores, lo que reduce enormemente los efectos secundarios. Esto es especialmente relevante para los pacientes con enfermedades localizadas, que a menudo siguen recibiendo terapias sistémicas como la quimioterapia.
"Una sola gota puede contener una cantidad de medicamento muy superior a la necesaria para varias semanas de tratamiento contra el cáncer", explica Johannes Bintinger. "Al mismo tiempo, la bomba de iones controlada electrónicamente permite regular con precisión la liberación del fármaco. Algunos fármacos son más eficaces si se administran a una hora concreta del día. Con una bomba de iones, esto es sencillo, mientras que con los métodos convencionales, como píldoras o infusiones, es prácticamente imposible."
El estudio, realizado por investigadores de la Universidad Técnica de Viena, la Universidad de Linköping y la Universidad Médica de Graz, demuestra mediante experimentos con células vivas que el nuevo método es muy preciso y fiable. Ahora se prevén nuevos estudios para avanzar en la aplicación clínica de la tecnología. "Hay muchas aplicaciones médicas potenciales", afirma Johannes Bintinger. "Nuestro objetivo es traducir esta tecnología en soluciones terapéuticas concretas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Hecko, S., Vleugels, M. E., Bayer, C., Byun, D., Hörberg, M. E., Poremba, N., ... & Bintinger, J. (2026). Iontronic click-to-release enables electrically controlled delivery of drugs and biomolecules beyond charge and size limitations. Nature Communications.
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