Aplicaciones farmacéuticas de aluminosilicatos mesoporososestudios de arcillas fibrosas (sepiolita y palygorskita) en geles con agua mineromedicinal

Abstract

Los aluminosilicatos son un amplio grupo de materiales mesoporosos en los que se incluyen tanto sustancias naturales como sintéticas y que presentan numerosas aplicaciones, muchas de ellas derivadas de sus características superficiales, y en particular de su porosidad y elevada superficie específica. Entre estos materiales, ocupan un lugar relevante los de origen natural, incluyendo, entre otros, las zeolitas naturales y algunos minerales de la arcilla. En nuestro caso, los aluminosilicatos de estudio pertenecen a las denominadas “arcillas especiales”, concretamente a las arcillas fibrosas, que son usadas como excipientes. En concreto, estas arcillas fibrosas son usadas en la formulación de hidrogeles de administración tópica empleados en distintos tratamientos. Un tipo particular de estos hidrogeles inorgánicos son aquellos en los que el agua es mineromedicinal. Las acciones bioquímicas de estos hidrogeles con aguas mineromedicinales dependerán de la cantidad y velocidad con que los componentes disueltos penetran y/o permean a través de la piel. Los estudios centrados en la presencia de iones metálicos susceptibles de tener efectos biológicos (positivos o negativos) cuando se aplican estos geles son escasos y hasta la fecha poco concluyentes. Paralelamente, los materiales inorgánicos han demostrado ser útiles en el tratamiento de heridas de difícil curación. Con estas premisas, el objetivo general de la tesis fue diseñar sistemas de tipo hidrogel constituidos por arcillas fibrosas y agua mineromedicinal destinados a su aplicación en heridas de difícil curación. En primer lugar, se hizo una profunda revisión del empleo de las arcillas especiales en sistemas de liberación modificada, con especial atención en formas farmacéuticas tópicas. Asimismo, se revisó el potencial de estos materiales inorgánicos en la curación de heridas. Se puso a punto la metodología específica necesaria para establecer la estabilidad, seguridad y eficacia de hidrogeles inorgánicos, así como para evaluar específicamente los efectos en heridas.De esta forma, se diseñaron hidrogeles preparados con dos aguas mineromedicinales y dos arcillas fibrosas (sepiolita y palygorskita). Tanto los excipientes como los hidrogeles fueron ampliamente caracterizados empleando difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, análisis térmicos, espectroscopía infrarroja, microscopia electrónica, estudios reológicos y ensayos específicos de velocidad de enfriamiento. Especial atención se prestó a la pureza de las arcillas (identidad, pureza y riqueza del excipiente empleado) y al comportamiento reológico y estabilidad de las formulaciones semisólidas. Conocidos estos parámetros técnicos, se estudió la biocompatibilidad in vitro de los hidrogeles, así como la actividad in vitro de los hidrogeles en la curación de heridas empleando cultivos celulares de fibroblastos y ensayos de cierre de heridas.Algunas formulaciones demostraron una alta eficacia terapéutica, por lo que se profundizó en el estudio de los mecanismos implicados en estos efectos. En concreto se llevaron a cabo estudios de liberación de elementos presentes en los hidrogeles mediante celdas de Franz, evaluando tanto los potenciales efectos adversos asociados a determinados componentes como aquellos que permiten explicar la actividad terapéutica sobre la piel, y más concretamente sobre la curación de heridas. La cuantificación de los elementos liberados se hizo mediante espectrometría de plasma de acoplamiento inductivo (ICP), tanto óptico como de masas, alcanzando sensibilidades de partes por trillón. Los resultados del estudio realizado permiten concluir que formulaciones de tipo hidrogel constituidas por arcillas de elevada pureza y agua mineromedicinal muestran efectos terapéuticos relevantes en la curación de heridas, determinados por la presencia de elementos químicos que son liberados desde el hidrogel a la piel. En particular, el calcio, sodio, potasio y magnesio en determinadas concentraciones favorecen la proliferación y movilidad de fibroblastos. Otros elementos como el zinc en determinada proporción con el calcio presentaban efectos proliferativos. La seguridad de las formulaciones fue evaluada para asegurar la ausencia de liberación de elementos que pueden comprometer el empleo, tales como metales pesados, que están de forma natural en los componentes de los hidrogeles inorgánicos estudiados.