Mucoadhesión

Según la teoría DLVO , las partículas se mantienen en suspensión gracias a un equilibrio entre fuerzas atractivas y repulsivas. Esta teoría puede aplicarse a la adsorción de moléculas pequeñas, como polímeros mucoadhesivos, en superficies como las capas de moco. En general, las partículas experimentan fuerzas atractivas de van der Waals que favorecen la coagulación ; en el contexto de la adsorción , la partícula y las capas de moco se atraen de forma natural. Las fuerzas atractivas entre partículas aumentan al disminuir el tamaño de la partícula debido al incremento de la relación superficie-volumen. Esto aumenta la intensidad de las interacciones de van der Waals, por lo que las partículas más pequeñas deberían adsorberse más fácilmente en las membranas mucosas. ^{[ 1 ]}

La teoría DLVO también explica algunos de los desafíos que presenta el establecimiento de contacto entre partículas y capas de moco en la mucoadhesión debido a sus fuerzas repulsivas. Las superficies desarrollan una doble capa eléctrica si se encuentran en una solución que contiene iones, como ocurre en muchos sistemas corporales, lo que crea fuerzas repulsivas electrostáticas entre el adhesivo y la superficie. Los efectos estéricos también pueden dificultar la adsorción de partículas a las superficies. La entropía o el desorden de un sistema disminuye a medida que los mucoadhesivos poliméricos se adsorben a las superficies, lo que dificulta el establecimiento de contacto entre el adhesivo y la membrana. Los adhesivos con grandes grupos superficiales también experimentan una disminución de la entropía al acercarse a la superficie, lo que genera repulsión. ^{[ 1 ]}

La adsorción inicial de la molécula adhesiva también dependerá de la humectación entre el adhesivo y la membrana. Esto se puede describir mediante la ecuación de Young:

${\displaystyle {\cos(\theta )\;=\;{\frac {\gamma _{mg}\;-\gamma _{bm}\;}{\gamma _{bg}}}}}$

dónde${\displaystyle \gamma _{mg}}$es la tensión interfacial entre la membrana y el gas o el entorno corporal,${\displaystyle \gamma _{bm}}$es la tensión interfacial entre el bioadhesivo y la membrana,${\displaystyle \gamma _{bg}}$es la tensión interfacial entre el bioadhesivo y el entorno corporal, y${\displaystyle \theta }$es el ángulo de contacto del bioadhesivo sobre la membrana. El ángulo de contacto ideal es 0°, lo que significa que el bioadhesivo humedece perfectamente la membrana y se logra un buen contacto. Las tensiones interfaciales se pueden medir utilizando técnicas experimentales comunes, como la placa de Wilhelmy o el método del anillo de Du Noüy, para predecir si el adhesivo hará buen contacto con la membrana. ^{[ 11 ]}

La etapa de consolidación de la mucoadhesión implica el establecimiento de interacciones adhesivas para reforzar una adhesión fuerte o prolongada. Cuando hay humedad presente, los materiales mucoadhesivos se activan y el sistema se plastifica. ^{[ 10 ]} Este estímulo permite que las moléculas mucoadhesivas se separen y se liberen mientras proceden a unirse mediante débiles enlaces de van der Waals y enlaces de hidrógeno . ^{[ 10 ]} Los factores de consolidación son esenciales para la superficie cuando se expone a tensiones de desalojo significativas. ^{[ 1 ]} Existen múltiples teorías de mucoadhesión que explican la etapa de consolidación, las dos principales se centran en la interpenetración macromolecular y la deshidratación.

La teoría de la interpenetración macromolecular, también conocida como teoría de la difusión, establece que las moléculas mucoadhesivas y las glicoproteínas del moco interactúan entre sí mediante la interpenetración de sus cadenas y la formación de enlaces adhesivos secundarios semipermanentes. ^{[ 10 ]} Para que se cumpla la teoría de la interpenetración macromolecular, es necesario que el dispositivo mucoadhesivo posea características o propiedades que favorezcan tanto las interacciones químicas como mecánicas. ^{[ 10 ]} Las moléculas que pueden presentar propiedades mucoadhesivas son aquellas con grupos formadores de enlaces de hidrógeno, alto peso molecular, cadenas flexibles y propiedades tensioactivas. ^{[ 10 ]}

Se percibe que el aumento de la fuerza de adhesión está asociado con el grado de penetración de las cadenas poliméricas. ^{[ 10 ]} La literatura indica que el grado de penetración requerido para obtener enlaces bioadhesivos eficientes se encuentra en el rango de 0,2 a 0,5 μm. ^{[ 10 ]} La siguiente ecuación puede utilizarse para estimar el grado de penetración de las cadenas poliméricas y mucosas:

${\displaystyle {l={(t\times D_{b}})^{1/2}}}$

con${\displaystyle t}$como tiempo de contacto y${\displaystyle D_{b}}$como el coeficiente de difusión del material mucoadhesivo en el moco. ^{[ 10 ]} La fuerza de adhesión máxima se alcanza cuando la profundidad de penetración es aproximadamente igual al tamaño de la cadena polimérica. ^{[ 10 ]} Las propiedades de solubilidad mutua y similitud estructural mejorarán la unión mucoadhesiva. ^{[ 1 ]}

La teoría de la deshidratación explica por qué la mucoadhesión puede surgir rápidamente. Cuando dos geles capaces de gelificar rápidamente en un medio acuoso entran en contacto, se produce un movimiento entre ellos hasta alcanzar el equilibrio. ^{[ 1 ]} Los geles con una fuerte afinidad por el agua presentan altas presiones osmóticas y grandes fuerzas de hinchamiento. ^{[ 1 ]} La diferencia de presión osmótica al entrar en contacto estos geles con los geles mucosos atrae agua hacia la formulación y deshidrata rápidamente el gel mucoso, lo que provoca la mezcla y consolidación hasta alcanzar el equilibrio. ^{[ 12 ]}

Esta mezcla de formulación y moco puede aumentar el tiempo de contacto con la membrana mucosa, lo que conduce a la consolidación de la unión adhesiva. ^{[ 12 ]} Sin embargo, la teoría de la deshidratación no se aplica a formulaciones sólidas ni a formas altamente hidratadas. ^{[ 1 ]}

Los comprimidos son pequeñas dosis sólidas adecuadas para el uso de recubrimientos mucoadhesivos. El recubrimiento puede formularse para adherirse a una mucosa específica, lo que permite tanto la administración sistémica como la local dirigida. Los comprimidos generalmente se toman por vía enteral, ya que su tamaño y rigidez dificultan el cumplimiento del tratamiento por parte del paciente cuando se administran por otras vías. ^{[ 10 ]}

En general, los parches constan de tres capas distintas que contribuyen a la liberación del medicamento y la controlan. La capa exterior impermeable controla la dirección de la liberación y reduce la pérdida del fármaco fuera del punto de contacto. También protege las demás capas y actúa como soporte mecánico. La capa intermedia, que actúa como depósito, contiene el fármaco y está diseñada para proporcionar la dosis especificada. La capa interior final consiste en el adhesivo mucoadhesivo, que permite que el parche se adhiera a la mucosa. ^{[ 10 ]}

Las cremas son formas farmacéuticas semisólidas particularmente eficaces para la aplicación mucosa debido a su facilidad de aplicación y comodidad para el paciente. Si bien las cremas tradicionales a base de agua suelen presentar fugas rápidas y tiempos de permanencia cortos, las formulaciones mucoadhesivas modernas incorporan polímeros especializados para mejorar la adhesión a la superficie mucosa. ^{[ 14 ]}

Un avance significativo en este campo es el desarrollo de bases autoemulsionantes anhidras (sin agua) ^{[ 15 ]} . Estas bases se mantienen estables durante el almacenamiento, pero se transforman en una emulsión mucoadhesiva al entrar en contacto con fluidos fisiológicos. Este mecanismo reduce significativamente las fugas y prolonga el tiempo de contacto del fármaco con el tejido, lo que las hace ideales para la administración vaginal o bucal. Además, los sistemas anhidros pueden incorporar una gama más amplia de principios activos farmacéuticos (API) tanto hidrófilos como lipofílicos, a la vez que ofrecen una mayor estabilidad química en comparación con las cremas acuosas tradicionales.

Como dosificación líquida o semisólida, los geles se utilizan habitualmente cuando una forma sólida afectaría la comodidad del paciente. Sin embargo, los geles convencionales presentan una baja retención. Esto provoca pérdidas impredecibles del fármaco, ya que la dosificación no sólida no puede mantenerse en el sitio de administración. Los mucoadhesivos aumentan la retención al incrementar dinámicamente la viscosidad del gel tras su aplicación. Esto permite que el gel administre eficazmente el fármaco en el sitio de aplicación, manteniendo la comodidad del paciente. ^{[ 10 ]}

Estas formas farmacéuticas se utilizan comúnmente para administrar fármacos en el ojo y la cavidad nasal. A menudo incluyen polímeros mucoadhesivos para mejorar la retención en superficies mucosas dinámicas. Algunas formulaciones avanzadas de colirios también pueden pasar de un líquido a un gel (los llamados sistemas de gelificación in situ) tras la administración del fármaco. Por ejemplo, las soluciones gelificantes que contienen Pluronics podrían utilizarse para mejorar la eficacia de los colirios y proporcionar una mejor retención en las superficies oculares. ^{[ 16 ]}