
Estudios iniciales en gel. Crédito: la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41586-024-07580-0
Los científicos han desarrollado un nuevo método para almacenar y administrar terapias proteicas críticas sin necesidad de refrigeradores o congeladores.
Avances publicados en la revista. la naturalezaEl almacenamiento en frío puede mejorar significativamente el acceso a medicamentos esenciales a base de proteínas en los países en desarrollo que carecen de infraestructura, contribuyendo a los esfuerzos para diagnosticar y tratar a más personas con problemas de salud graves.
Investigadores de las universidades de Manchester, Glasgow y Warwick han diseñado un hidrogel -compuesto mayoritariamente de agua- que estabiliza las proteínas, protegiendo sus propiedades y su funcionamiento a temperaturas superiores a 50°C.
La tecnología mantiene las proteínas tan estables que pueden enviarse por correo sin pérdida de eficacia, lo que abre nuevas posibilidades para formas más asequibles y que consumen menos energía de suministrar terapias importantes a pacientes y clínicas.
Las terapias con proteínas se utilizan para tratar una variedad de afecciones, desde el cáncer hasta la diabetes y, más recientemente, para tratar la obesidad, y desempeñan un papel importante en la medicina y la biotecnología modernas. Sin embargo, mantenerlos estables y seguros para su almacenamiento y transporte es un desafío. Deben enfriarse para evitar cualquier degradación, utilizar cantidades significativas de energía y limitar la distribución equitativa en los países en desarrollo.
Los medicamentos suelen contener aditivos (llamados excipientes) que deben ser seguros para el medicamento y limitar las opciones de sustancias para sus destinatarios.
Los hallazgos podrían tener implicaciones importantes para las industrias farmacéutica y de diagnóstico.
Dave Adams, profesor de la Facultad de Química de la Universidad de Glasgow, es uno de los autores correspondientes del artículo. Dijo: «En los primeros días del lanzamiento de la vacuna COVID, los medios de comunicación prestaron mucha atención a los desafíos del transporte y almacenamiento de las vacunas y luego a cómo el personal médico tenía que competir para llevarlas rápidamente a los brazos de las personas. Meltdown.
«La tecnología que desarrollamos marca un avance significativo en la superación de los desafíos de la ‘cadena de frío’ existente para administrar proteínas terapéuticas a los pacientes. Los resultados de nuestras pruebas son muy alentadores y superan las capacidades de las técnicas actuales de almacenamiento de hidrogel para resistir el calor y la vibración. ayudará a crear sistemas de entrega más robustos en el futuro, que requieren menos manipulación cuidadosa y control de temperatura.
El hidrogel está construido a partir de un material llamado gelificante de bajo peso molecular (LMWG), que forma una red tridimensional de fibras largas y rígidas. Cuando se añaden proteínas al hidrogel, quedan atrapadas en los espacios entre las fibras, donde no pueden mezclarse ni agregarse, un proceso que limita o previene su eficacia como fármacos.

El dextrano se encapsula en CaCl y se libera.2-LMWG reticulados. Crédito: la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41586-024-07580-0
Las propiedades mecánicas únicas de la red de fibras del gel garantizan una fácil liberación de proteína pura, aunque sea rígida. Cuando el gel que almacena proteínas se recoge en una jeringa normal equipada con un filtro especial, empujar el émbolo hacia abajo proporciona suficiente presión para romper la red de fibras y liberar la proteína. Luego, la proteína pasa pura a través del filtro y sale por la punta de la jeringa junto con el material tampón, dejando un gel.
«Nuestro avance permite que las proteínas se almacenen y entreguen a temperatura ambiente, sin aditivos, lo que es una perspectiva realmente interesante», afirma el profesor Matthew Gibson.
En el artículo, los investigadores muestran cómo funciona el hidrogel para almacenar dos proteínas valiosas: la insulina, utilizada para tratar la diabetes, y la beta-galactosidasa, una enzima con numerosas aplicaciones en biotecnología y ciencias de la vida.
En general, la insulina debe mantenerse fría y estable, ya que el calor o las sacudidas pueden impedir que sea un tratamiento eficaz. El equipo probó la eficacia de su suspensión de hidrogel para insulina calentando las muestras a 25 °C y girándolas a 600 revoluciones por minuto, una prueba de esfuerzo que supera cualquier escenario del mundo real. Una vez completadas las pruebas, el equipo pudo recuperar la cantidad total de insulina del hidrogel, lo que demuestra que estaba protegido de su trato rudo.
Luego, el equipo probó muestras de beta-galactosidasa en el hidrogel, que se almacenaron durante siete días a 50°C, un nivel de calor muy superior a cualquier temperatura realista para el transporte en el mundo real. El equipo descubrió que después de extraer la enzima del hidrogel, conservaba el 97% de su actividad en comparación con una muestra fresca almacenada a temperatura normal.
En una tercera prueba, el equipo publicó muestras de proteínas suspendidas en hidrogel, donde pasaron dos días en tránsito entre ubicaciones. Después de que la muestra llegó a su destino, el análisis del equipo mostró que las estructuras de los geles permanecían intactas y se impedía por completo que las proteínas se agregaran.
Gibson, profesor de la Universidad de Manchester, es el otro autor correspondiente del artículo. Dijo: «La entrega y el almacenamiento de proteínas es fundamental para muchas áreas de la biotecnología, el diagnóstico y las terapias. Recientemente, los hidrogeles se pueden usar para prevenir la agregación de proteínas, lo que permite almacenarlas a temperatura ambiente o calentarlas».
«Sin embargo, no siempre es fácil separar los componentes del hidrogel de las proteínas o demostrar que son seguros para consumir. Nuestro avance supera esta barrera y nos permite almacenar y entregar proteínas a temperatura ambiente sin aditivos, lo cual es una perspectiva realmente emocionante. «.
El equipo ahora está explorando oportunidades comerciales para esta tecnología pendiente de patente y demostrando aún más su aplicación.
Investigadores de la Universidad de East Anglia y Diamond Light Source Ltd también contribuyeron a la investigación.
Más información:
Dave Adams, Liberación mecanicista de proteínas homogéneas de geles supramoleculares, la naturaleza (2024) DOI: 10.1038/s41586-024-07580-0. www.nature.com/articles/s41586-024-07580-0
Proporcionado por la Universidad de Manchester.
referencia: Los científicos desarrollan un enfoque de almacenamiento sin refrigerador para medicamentos clave (2024, 17 de julio) Consultado el 18 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-scientists-fridge-free-storage-approach.html
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