Materiales biomédicos · Revisión bibliográfica

Liberación de fármacos mediante electrohilado y membranas de disolución rápida: formas farmacéuticas, estructuras y avances de la investigación

Aunque se trata igualmente de membranas de fibra que contienen fármacos, algunas deben desintegrarse rápidamente tras entrar en contacto con una pequeña cantidad de líquido, mientras que otras deben permanecer en el lugar y liberar el fármaco de forma continua. El electrohilado permite ajustar el estado del fármaco dentro del polímero y modificar la interfaz de contacto y las vías de liberación mediante estructuras de núcleo-capa, bicapas y compuestos. El punto de partida del desarrollo consiste en especificar dónde debe liberarse el fármaco, durante cuánto tiempo y qué dosis debe contener cada membrana.

Elaborado por TONGLI6 estudios representativos

Este artículo selecciona 6 estudios originales de equipos multicéntricos de China, Reino Unido, Italia y otras regiones de Europa y América para analizar las fibras de disolución rápida, los sistemas de liberación prolongada y los parches bucales adhesivos. El texto se centra en las formas farmacéuticas y los procesos de preparación; los distintos fármacos, vías de administración y criterios de evaluación se describen por separado, y los resultados de disolución in vitro no se interpretan como eficacia clínica.

01Distinguir primero entre las membranas de disolución rápida, las fibras de liberación prolongada y los parches locales

Las membranas de fibra utilizadas en la liberación de fármacos no constituyen una forma farmacéutica fija. El estudio de las membranas orodispersables se centra en la desintegración, la disolución y la dosis por unidad de superficie; el de las fibras de liberación prolongada, en la difusión del fármaco dentro del sustrato y la continuidad de su liberación; los parches adhesivos, además, deben mantener el contacto con superficies tisulares húmedas y móviles. Pueden emplearse equipos similares, pero no pueden aplicarse los mismos objetivos de evaluación.1,2,3,4,5

Estructura y criterios de evaluación de la liberación de fármacos y las membranas de disolución rápida
Línea de investigaciónFunciones asumidas por la capa de fibraEvaluación clave
Membranas orodispersables y de disolución rápidaDispersar el fármaco y formar láminas fácilmente humectablesDesintegración, disolución, estado sólido del fármaco y uniformidad del contenido 1,2
Fibras de liberación prolongada o membranas de núcleo-capaRegular la liberación mediante el sustrato y la capa de recubrimientoLiberación inicial en ráfaga, curva de liberación y estabilidad estructural 3,4
Parches adhesivos oralesMantener el contacto local y controlar la dirección de la administraciónPermanencia, adhesión, liberación local y biocompatibilidad 5,6

Que una membrana se disuelva rápidamente en agua no significa que todo el fármaco se haya disuelto; que el fármaco se disuelva con rapidez tampoco implica directamente una mayor absorción in vivo ni una mejora de la eficacia. Por ello, durante el desarrollo conviene definir por separado la desintegración de la membrana, la liberación del fármaco y el efecto in vivo, y decidir a continuación qué estructura se necesita.1,2

02Cómo influyen el polímero y la estructura de la fibra en la administración

Materiales hidrófilos formadores de fibras, como la polivinilpirrolidona (PVP) y el pullulano, se emplean en membranas de disolución rápida; sistemas como la etilcelulosa y la zeína se utilizan para explorar una liberación más lenta del fármaco. La compatibilidad entre el fármaco y el polímero, la carga de fármaco y el proceso de eliminación del disolvente influyen en el estado sólido final y en el comportamiento de disolución.1,2,3,4

En las fibras mezcladas se comprueba si el fármaco se dispersa de manera uniforme

El hilado por mezcla permite formar fibras que contienen tanto el fármaco como el polímero, pero sigue siendo necesario confirmar la distribución del fármaco y su estado sólido mediante ensayos de contenido, análisis térmico o difracción. Que las fibras presenten un aspecto continuo no garantiza que la dosis sea uniforme en todas las zonas; el estado amorfo también debe volver a verificarse tras el almacenamiento.1,4

Las estructuras de núcleo-capa y bicapa se centran en las vías de liberación

La estructura de núcleo-capa permite que la capa de recubrimiento participe en el control de la difusión del fármaco hacia el exterior, mientras que en los parches de bicapa pueden diseñarse por separado la capa adhesiva y el respaldo. El valor del proceso reside aquí en la segmentación espacial; para determinar si realmente modifica la liberación, es necesario contar con los resultados de las pruebas realizadas sobre la muestra completa.3,4,5

03Cómo conecta el estudio de las fibras de disolución rápida el estado del fármaco con la fabricación a gran escala

En su estudio del año 2021, Geng y otros investigaron fibras de ketoprofeno PVP/. Mediante el ajuste del proceso y del método de recolección, aumentaron el caudal de solución de 1 a 20 mL/h, y compararon simultáneamente la morfología, el estado sólido y la disolución in vitro. Las muestras con una carga farmacéutica más baja pudieron desintegrarse rápidamente y mejoraron la disolución en esas condiciones; sin embargo, al incrementar la carga, esta ventaja dejó de mantenerse. Esto indica que la interacción entre la estructura de la fibra y el sustrato hidrófilo depende de las condiciones de formulación, por lo que no basta con buscar proporciones más altas de fármaco.1

En el año 2023, Ravasi y otros utilizaron agua como disolvente y poliprolactano como polímero formador de fibras para preparar membranas fibrosas orodispersables que contenían sildenafilo. Compararon la reología de la solución, las condiciones de hilado, el contenido de fármaco y el estado sólido, y evaluaron la desintegración de las membranas obtenidas frente a otros métodos de fabricación. Se trata de un estudio de viabilidad farmacéutica centrado en formas orodispersables que, aunque responde a las necesidades pediátricas, no constituye por ello evidencia de eficacia en pacientes infantiles.2

04Las fibras de liberación sostenida regulan la liberación mediante una capa de recubrimiento y el sustrato.

En el año 2013, Yu y otros utilizaron electrohilado coaxial mejorado para formar una capa delgada sin fármaco sobre la superficie de fibras de prolamina de maíz que contenían ketoprofeno. El artículo observó que se inhibió la liberación inicial en pico y, en sus condiciones in vitro, obtuvo una liberación casi lineal durante aproximadamente 16 horas. Este resultado refleja la función de la capa de recubrimiento superficial, pero la «liberación lineal in vitro» no debe reescribirse directamente como administración a velocidad constante in vivo.3

En el año 2023, Geng y Williams estudiaron fibras de etilcelulosa que contenían captopril, compararon estructuras monaxiales y coaxiales y examinaron su preparación a mayor escala. Las fibras núcleo-capa mostraron una liberación inicial en pico más débil en solución gástrica simulada, y las muestras permanecieron flotantes en dicho medio. La observación de flotación pertenece a experimentos in vitro y, por sí sola, no permite concluir que el tiempo de retención en el estómago humano ni la eficacia farmacológica hayan mejorado.4

Ambos trabajos demuestran conjuntamente que el control de la liberación depende tanto de la selección del polímero como de la ubicación del fármaco. Al comparar muestras, deben fijarse o registrarse la cantidad de fármaco, el medio, la temperatura y las condiciones de muestreo, de modo que las diferencias entre las curvas puedan asociarse a cambios estructurales, en lugar de resumir todas las formulaciones con la etiqueta «liberación sostenida».3,4

05El parche adhesivo combina el contacto localizado con una estructura de doble capa.

En el año 2018, Colley y otros estudiaron parches adhesivos de doble capa fabricados por electrohilado para administrar propionato de clobetasona a la mucosa oral. El estudio incluyó evaluaciones de materiales y células, la liberación en mucosa oral bioingenierizada y en mucosa porcina ex vivo, así como la adhesión y administración en modelos animales; también se realizaron observaciones de viabilidad humana sobre la permanencia y aceptabilidad del parche.5

La lección de este estudio es diseñar por separado la interfaz de contacto con el paciente y el respaldo externo, evitando evaluar los materiales únicamente en recipientes de disolución estáticos. La aceptabilidad humana aborda cuestiones como la facilidad de uso y el tiempo de permanencia del parche, que constituyen un nivel de evidencia distinto al de si el parche medicado puede mejorar los desenlaces de la enfermedad.5

En proyectos de administración localizada en la cavidad oral, el diseño de la muestra debe considerar simultáneamente la posición de adhesión, las condiciones salivales, el desprendimiento causado por el movimiento y el lado hacia el cual se libera el fármaco. Las diferentes zonas de la mucosa y los modos de empleo deben validarse por separado; los resultados de los parches orales no pueden extrapolarse directamente a la administración transdérmica, oftálmica o implantable.

06Los estudios clínicos deben corresponderse con un fármaco y una forma farmacéutica específicos.

En el año 2022, Brennan y otros publicaron un estudio aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo de fase II sobre parches adhesivos que contenían clobetasona para el liquen plano oral erosivo, en el que se incluyeron 138 pacientes de Europa, Canadá y Estados Unidos. El artículo describe que el parche de doble capa se basó técnicamente en trabajos previos como Colley, estudió los cambios en la superficie total de las úlceras y otros indicadores, como el dolor, durante 4 semanas, e informó de mejoras de grupos de dosis específicos frente al placebo.5,6

Esto proporciona un ejemplo de estudio humano sobre una dirección específica de administración adhesiva, pero no puede considerarse una prueba de eficacia para todas las membranas electrohiladas medicadas, ni utilizarse para inferir el estado actual de comercialización o venta. La disolución in vitro de las membranas orales disolvibles, la aceptabilidad del uso de parches sin fármaco y los desenlaces en pacientes con parches medicados deben presentarse por separado en la revisión y en el diseño de las muestras.1,2,5,6

07De la exploración de formulaciones a muestras de membranas medicadas reproducibles.

Primero, definir la dosis y la unidad de la muestra.

Al desarrollar una membrana delgada, debe especificarse si la unidad de evaluación es por unidad de área, por pieza o por uso, y relacionar el espesor de la membrana, la densidad superficial y la carga de fármaco con las mediciones reales del principio activo. El muestreo en diferentes puntos puede ayudar a determinar la uniformidad de la deposición, y la dosis tras el recorte debe confirmarse por separado.

Seleccionar el método de suministro de líquido y de recogida en función del objetivo de liberación.

Las membranas mezcladas de humectación rápida y las fibras de liberación sostenida núcleo-capa presentan requisitos distintos de suministro de líquido, recogida y secado. La estructura coaxial requiere controlar por separado los caudales del núcleo y de la capa, mientras que el parche de doble capa exige registrar el orden de deposición y el tratamiento del respaldo. La discusión sobre el equipamiento debe partir de estos objetivos estructurales, en lugar de especificar primero un tipo determinado de boquilla.1,3,4,5

Comparar las prestaciones antes y después del escalado bajo las mismas condiciones.

Tras aumentar el suministro de líquido o el ancho de banda, deben verificarse la morfología de las fibras, el estado sólido, la distribución del contenido, los disolventes residuales, la desintegración y la liberación. La protección contra la humedad del envase, así como la cristalización o los cambios en la liberación durante el almacenamiento, también deben incluirse en el estudio farmacéutico. El equipamiento proporciona control del proceso y capacidad de preparación de muestras, pero no sustituye la evaluación de la calidad del medicamento ni la clínica.1,2,4

08Problemas habituales en el desarrollo de la administración de fármacos y las membranas de disolución rápida.

¿Son lo mismo las membranas orales disolvibles y los parches adhesivos orales?

Ambos pueden tener usos diferentes. Las primeras suelen centrarse en la desintegración y la liberación rápidas del fármaco, mientras que los segundos se centran en la permanencia localizada y la vía de administración; la estructura y los ensayos deben elegirse según el objetivo previsto.2,5

¿Un fármaco amorfo garantiza necesariamente una mejor disolución?

No puede decidirse únicamente a partir del estado sólido. La carga de fármaco, el polímero, el medio y el estado de almacenamiento influyen en los resultados; el estudio sobre ketoprofeno de PVP/ ya mostró diferencias debidas a variaciones en la carga de fármaco.1

¿Un suministro de veinte mililitros por hora equivale a haber completado ya la producción a gran escala?

Esto indica que el estudio de escalado del suministro de líquido en un sistema concreto debe combinarse con la verificación de la capacidad de producción final mediante el contenido sólido, la recogida eficaz, el rendimiento del recorte, la consistencia de la calidad y el funcionamiento continuo.1,4

Referencias

A continuación se presentan los estudios originales utilizados en este documento. TONGLI los ha resumido de forma independiente a partir de la bibliografía y no reproduce los gráficos ni las tablas originales; los autores e instituciones enumerados no constituyen casos de clientes de TONGLI. El alcance de interpretación y la fase de validación de cada conclusión deben entenderse conforme al texto principal y a los trabajos originales.

Las referencias bibliográficas conservan el idioma original para facilitar su consulta.

  1. Geng Y, Zhou F, Williams GR. Developing and scaling up fast-dissolving electrospun formulations based on poly(vinylpyrrolidone) and ketoprofen. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2021, 61:102138.

    DOI:10.1016/j.jddst.2020.102138 ↗

    Alcance de la lectura: extracción completa del original local PDF, incluyendo la página de inicio, las conclusiones y los registros de verificación previos.

  2. Ravasi E, Melocchi A, Arrigoni A, et al. Electrospinning of pullulan-based orodispersible films containing sildenafil. International Journal of Pharmaceutics, 2023, 643:123258.

    DOI:10.1016/j.ijpharm.2023.123258 ↗

    Alcance de la lectura: página de inicio y resumen del original local PDF; verificación del resumen de la editorial.

  3. Yu DG, Chian W, Wang X, et al. Linear drug release membrane prepared by a modified coaxial electrospinning process. Journal of Membrane Science, 2013, 428:150–156.

    DOI:10.1016/j.memsci.2012.09.062 ↗

    Alcance de la lectura: página de inicio y resumen del original local PDF; publicación en línea en 2012 y en la edición impresa de 2013.

  4. Geng Y, Williams GR. Developing and scaling up captopril-loaded electrospun ethyl cellulose fibers for sustained-release floating drug delivery. International Journal of Pharmaceutics, 2023, 648:123557.

    DOI:10.1016/j.ijpharm.2023.123557 ↗

    Alcance de la lectura: página de inicio y resumen del original local PDF.

  5. Colley HE, Said Z, Santocildes-Romero ME, et al. Pre-clinical evaluation of novel mucoadhesive bilayer patches for local delivery of clobetasol-17-propionate to the oral mucosa. Biomaterials, 2018, 178:134–146.

    DOI:10.1016/j.biomaterials.2018.06.009 ↗

    Alcance de la lectura: resumen y datos bibliográficos del estudio original PubMed; acceso público al texto completo proporcionado por la institución del autor.

  6. Brennan MT, Madsen LS, Saunders DP, et al. Efficacy and safety of a novel mucoadhesive clobetasol patch for treatment of erosive oral lichen planus: A phase 2 randomized clinical trial. Journal of Oral Pathology & Medicine, 2022, 51(1):86–97.

    DOI:10.1111/jop.13270 ↗

    Alcance de la lectura: resumen y metodología del texto original de la editorial; los trabajos técnicos previos constituyen su referencia 14; año de publicación oficial 2022.

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