Futuro de la nanotecnología en tratamientos oculares

Las enfermedades oculares afectan la visión y calidad de vida de las personas. Se estima que al menos 285 millones de personas sufren discapacidad visual[1]. A pesar de los intentos por desarrollar nuevas terapias oculares en las últimas décadas, la administración de medicamentos vía oftálmica sigue siendo uno de los mayores inconvenientes, puesto que el ojo presenta distintas estructuras que actúan como barreras ante agentes externos[2].

En consecuencia, el desarrollo de la nanotecnología en los últimos años, representa una alternativa eficaz en terapias oftálmicas, ya que los nanomateriales tienen el tamaño adecuado para acceder a estructuras antes  inaccesibles del ojo[2, 3].

La nanotecnología en tratamientos oculares ha emergido en las últimas décadas a través del desarrollo de nanomateriales como agentes antibacterianos alternativos [4].

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De acuerdo con los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés), aproximadamente un millón de personas en Estados Unidos desarrollan infecciones oculares del tipo queratitis cada año[5], con una incidencia de 11 a 28 por 100,000 habitantes/año. Sin embargo, en México hasta la fecha no hay reportes de su epidemiología[6, 7].

La queratitis infecciosa se encuentra dentro de las primeras cuatros causas de ceguera en el mundo[8] y es causada por la proliferación de bacterias, hongos, virus y/o parásitos[5]. La infección ocasiona inflamación  de córnea y de no ser atendida, puede desencadenar pérdida de la visión[4].

En 2017, se desarrollaron en China partículas de carbono de diminuto tamaño, llamadas puntos cuánticos. Dichas estructuras fueron utilizadas como tratamiento en animales con queratitis, en donde fueron capaces de destruir células bacterianas resistentes a antibióticos sin causar daño en tejidos animales[4]. Este tratamiento es una potencial alternativa para combatir queratitis bacteriana mediante su incorporación en gotas oftálmicas [4].

Por otro lado, el glaucoma es la primera causa de ceguera irreversible en el mundo. Cifras actuales de la Organización Mundial de la Salud indican que hay cerca de 4.5 millones de ciegos a consecuencia de la enfermedad y se calcula que la cifra aumente a 11.2 millones para 2020[9]. Se estima que en México hay cerca de 1.5 millones de personas afectadas por la enfermedad y 50 mil casos de ceguera a consecuencia de esta[10].

Debido  a la alta incidencia de glaucoma en el mundo, en 2017, investigadores japoneses desarrollaron un sistema de nano-gotas para ojos conformado por nanopartículas de colesterol (pro-fármaco) y brinzolamida (compuesto activo utilizado para el tratamiento de glaucoma)[11]. En su investigación, demostraron que las nanopartículas de brinzolamida presentan mayor penetración en el ojo, comparado con el tratamiento comercialmente disponible, sin presentar toxicidad[11]. Con dichos resultados, se espera que las nano-gotas tengan aplicación como la siguiente generación de tratamientos oftálmicos[12].

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Foto: Shutterstock

Recientemente, en este año se desarrolló otro sistema de nano-gotas en Israel, con el potencial de ser una alternativa a las gafas, lentes de contacto y corrección con láser[13]. Estas nano-gotas consiguen su efecto óptico y corrección de la vista, al modificar de manera local el índice refractivo de la córnea y cambiar la trayectoria de la luz que pasa a través de ella. La corrección óptica es ajustada a través de un patrón óptico que se estampa en la superficie del epitelio corneal con un láser[13]. La forma del patrón óptico puede ser ajustado para corregir la miopía, hipermetropía o presbiopía. La impresión con láser sólo toma unos milisegundos y permite que la incorporación y activación de las nanopartículas en el patrón óptico. Se espera que el dispositivo láser pueda ser conectado a un Smartphone y sea capaz de imprimir el patrón óptico mediante una serie de pulsos a alta velocidad, sin causar ningún dolor[13].

Actualmente, esta tecnología ya se encuentra patentada por la compañía Birad-Research and Development y se espera que pueda ser incorporada en productos comerciales en los próximos años. Por su parte, futuros experimentos en roedores determinarán la duración del efecto de las nano-gotas. Mientras que experimentos ex vivo realizados en cerdos han demostrado corregir las tres dioptrías de miopía y presbiopía[13].


Referencias

  1. Pascolini, D. and S.P. Mariotti, Global estimates of visual impairment: 2010. British Journal of Ophthalmology, 2012. 96(5): p. 614-618.
  2. Weng, Y., et al., Nanotechnology-based strategies for treatment of ocular disease. Acta pharmaceutica sinica B, 2017. 7(3): p. 281-291.
  3. Baba, K., et al., A method for enhancing the ocular penetration of eye drops using nanoparticles of hydrolyzable dye. Journal of controlled release, 2011. 153(3): p. 278-287.
  4. Jian, H.-J., et al., Super-cationic carbon quantum dots synthesized from spermidine as an eye drop formulation for topical treatment of bacterial keratitis. ACS nano, 2017. 11(7): p. 6703-6716.
  5. Collier, S.A., et al., Estimated burden of keratitis–United States, 2010. MMWR. Morbidity and mortality weekly report, 2014. 63(45): p. 1027-1030.
  6. Hernández-Camarena, J.C., et al., Queratitis infecciosas: tendencias microbiológicas y sensibilidad a antibióticos. Primer reporte anual del Grupo de Estudio de Microbiología Ocular del Instituto de Oftalmología “Conde de Valenciana”. Revista Mexicana de Oftalmologia, 2012. 86: p. 3213-22.
  7. Castellanos-Franco, T., et al., Queratitis infecciosas en el Hospital Civil de Guadalajara Fray Antonio Alcalde/Infectious keratitis at the Hospital Civil de Guadalajara Fray Antonio Alcalde. Revista Medica MD, 2017. 9(1): p. 57-62.
  8. O’Brien, K.S., et al., Microbial keratitis: a community eye health approach. Community eye health, 2015. 28(89): p. 1.
  9. WHO. Blindness and vision impairment prevention. 2010 
  10. Federación Mexicada de Diabetes, A.C., ¿Qué es el glaucoma? 2010.
  11. Ikuta, Y., et al., Creation of nano eye-drops and effective drug delivery to the interior of the eye. Scientific reports, 2017. 7: p. 44229.
  12. Ali, Y. and K. Lehmussaari, Industrial perspective in ocular drug delivery. Advanced drug delivery reviews, 2006. 58(11): p. 1258-1268.
  13. University, B.-I. Bar-Ilan University Researchers Invent Nano-Drops That Improve Nearsightedness and Farsightedness. 2018.
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