Materiales nanoporosos de carbón como portadores en la adsorción y liberación controlada de cefalexina

Abstract

Los sistemas de liberación controlada de fármacos (SLC) son una alternativa a los sistemas de administración convencional, que permiten mejorar la eficiencia terapéutica y minimizar los efectos secundarios de los fármacos en los pacientes [1]. Los SLC requieren de un portador que sea capaz de almacenar el fármaco en su estructura y luego transportarlo y liberarlo de forma controlada en un sitio específico del organismo [2]. En este sentido, el desarrollo de portadores con alta capacidad de adsorción y un buen desempeño en la entrega de los fármacos, representa una necesidad urgente dentro de este campo. Existen diferentes portadores basados en nanoestructuras que han sido empleados para estos propósitos. Algunos ejemplos son las sílices mesoporosas, arcillas, zeolitas y MOF, entre otros. Sin embargo, algunos de estos materiales presentan ciertas desventajas en cuanto a baja capacidad de adsorción, poca estabilidad o baja biocompatibilidad [3]. Por lo tanto, es de gran interés la búsqueda de otros materiales que permitan mejorar las limitaciones de los portadores existentes y que además presenten otras características distintivas. Una alternativa prometedora son los materiales nanoporosos de carbón (MNC) que poseen propiedades interesantes tales como: (i) resistencia a la variación del pH y la temperatura, que le confiere estabilidad al material durante su exposición a diferentes medios de pH fisiológico, (ii) biocompatibilidad ante células estomacales e intestinales, (iii) composición carbonosa que incluye una hibridación sp2 y (iv) propiedades texturales como alta superficie específica (~1000 m2 g-1), distribución estrecha del tamaño de poros, presencia de microporos y mesoporos interconectados (1.5 - 4.5 nm) que permiten tener alta capacidad de adsorción del fármaco y posteriormente una liberación controlada por su estructura porosa altamente ordenada [4]. Adicionalmente, una ventaja importante de los MNC es que su morfología puede ser diseñada a medida y presentarse en forma estética, de hilos, varillas sólidas o huecos, entre otros. De esta manera, el tipo de morfología en los MNC podría presentar diferentes comportamientos en cuanto a la capacidad de adsorción y liberación de los fármacos. El objetivo de este trabajo fue sintetizar a través del método de nanocasting [5] dos MNC con diferentes tipos de morfologías, uno en forma de varillas sólidas y otro en forma de varillas huecas, denominados CMK-3 y CMK-5, respectivamente. Posteriormente, las propiedades de ambos materiales fueron estudiadas mediante adsorción-desorción de N2 a 77 K, ATG, Raman, FTIR y SEM. Estos MNC fueron utilizados como portadores en la adsorción de cefalexina (fármaco modelo). Las pruebas de adsorción se realizaron a una concentración de cefalexina de 1 mg mL-1, pH 6 y 30 °C durante 8 h. Estos materiales también fueron caracterizados con las técnicas previamente mencionadas, a través de las cuales se verificó la presencia del fármaco adsorbido. Finalmente, con los dos portadores (CMK-3 y CMK-5), se realizaron las pruebas de liberación controlada de cefalexina por vía oral a pH gástrico (1.2) e intestinal (6.8). La cefalexina adsorbida y liberada fue medida mediante UV-Vis a 257 y 262 nm para pH 1.2 y 6.8, respectivamente.