Ludwig Weimann – info@ultra-sonictechnologies.com
Ultra-Sonic Technologies, LLC
650 Industrial Park Rd
St. Albans, VT 05478, USA
Junru Wu
Department of Physics,
University of Vermont,
Burlington, VT 05405, USA
Version popular de comunicacion 4aBB2
Presentacion 5 de Diciembre de 2002
Primer Pan-Americano/Ibero Sesion Acustica, Cancun, Mexico
La forma mas conveniente de tomar medicamentos para los seres humanos es via oral y el medio mas efectivo lo constituye la inyeccion. Medicarse por via oral es el modo mas comun, conveniente y sin dolor. Sin embargo, frecuentemente esta forma de medicacion trae consigo efectos segundarios tales como, irritacion del estomago y la perdida de eficacia causada por el metabolismo en el higado. Por otro lado, la inyeccion como otro medio de medicacion resulta doloroso e inconveniente ya que generalmente es realizado en un establecimiento medico.
La aplicacion de medicamentos a traves de la piel en forma de parchos ofrece una alternativa como un medio sin dolor. El medicamento puede ser administrado y dosificado por varios dias por medio de un parcho aplicado en la piel. Sin embargo, hay un problema con este modo de medicacion y es que la primera capa de la piel conocida como Stratum Corneum presenta resistencia a la invasion de material extrao. Ciertas drogas son eficaces al penetrar la piel. Nicotina, Nitroglicerina, Estrogeno, Escopolamina y Fentanyl son algunas de las drogas que pueden ser administradas efectivamente a traves de la piel por medio de parchos. Esto es posible ya que estas drogas estan constituidas por pequeas moleculas que son muy potentes en pequeas dosis de 0.1 mg a 15 mg por dia. Muchas otras drogas puede ser administradas unicamente si son ayudadadas por un sistema de mejoramiento adicional que las obligue a pasar a traves de la piel.
En este articulo describimos los resultatos obtenidos en el transporte de poli-1-lizinas de alto peso molecular a traves de la piel. Este procedimiento fue mejorado por el uso de ultrasonido a una frecuencia de de 20 kHz. Los experimentos fueron realizados en piel de cadaveres usando un modificado aparato de difusion Franz. Poli-l-lizinas con peso molecular de 2.5 kDa hasta 51 kDa fueron usadas como modelos de drogas constituidas por moleculas grandes.(Por ejemplo, Erithropoietina and Insulina tienen pesos moleculares de 48 kDa y 6 kDa respectivamente). La cantidad total de 51 kDa poli-l-lizina transportada atraves de la piel aumento exponencialmente con el tiempo cuando 20 kHz ultrasonido de intesidad 19 W/cm2 fue aplicado.
Interesantemente, el transporte de las moleculas grandes a traves de la piel fue observado unicamente durante los periodos de tiempo en que el ultrasonido estuvo encendido. Cuando el ultrasonido fue apagado no se observo mas transferencia de moleculas atraves de piel. Estos resultados sugieren que la aplicacion continua del ultrasonido es necesaria para mover grandes moleculas atraves de la piel.
En el segundo experimento hemos medido el transporte de micro-particulas atraves de la piel para poder diterminar los cambios estructurales en la piel despues de haber sido expuesta a 20 kHz ultrasonido. Solamente micro-particulas de 1-25 m fueron transportadas a traves de la piel. Esto sugiere que 20 kHz ultrasonido produjeron pasajes en la piel no mayores que 25 mm de diametro.
Imagen de seccion cruzada de la piel (1.5 µm de grueso) a traves de microscopio confocal, despues de ser expuesta a 20 kHz ultrasonido en presencia de 1 mm micro-particulas fluorescentes en suspension aquosa. Las micro- particulas mostradas en rojo son visibles en la dermis. (La escala representa 100 µm)
Fotografia tomada a traves de microscopico confocal muestra una seccion cruzada de la piel expuesta a 20 kHz ultrasonido en presencia de suspencion aquosa de 1 mm micro-particulas fluorescentes. Aqui se puede observar que las micro-particulas mostradas en rojo son difundidas en la piel e incrustadas dentro de las capas de piel. Dado que no hubo indicacion de orificios atraves de la piel, se supone que micro-pasajes transitorios fueron generados en la piel durante la exposicion a 20 kHz ultrasonido.
Los resultados de nuestro experimento indican que el uso de 20 kHz ultrasonido es un sistema de ayuda muy eficiente para lograr el paso de grandes moleculas atraves de la piel. El pasaje de micro-particulas no mas grande que 25 mm sugiere que la aplicacion de 20 kHz ultrasonido puede generar micro-poros en la stratum corneum y micro-pasajes temporales en la capa interna de la piel, epidermis. La generacion de estos poros facilitara el transporte de moleculas grandes y micro-particulas a traves de la piel
Los resultados de nuestras investigaciones tambien sugieren que la aplicacion de 20 kHz ultrasonido hara posible el paso a traves de la piel de drogas tales como, drogas proteicas, drogas anti-tumores y vacunas de DNA, las cuales actualmente pueden ser transportadas solamente por el inconveniente medio de IV.
El descubrimiento de que micro-particulas pueden ser transportadas a traves de la piel en presencia de 20 kHz ultrasonido sugiere que ahora sera possible el uso de micro-particulas con medicamentos encapsulados como “transporte de medicamentos” para ser entregadas a traves de la piel con ayuda de ultrasonido. Dependiendo de la quimica de las micro-particulas el medicamento sera liberado gradualmente desde las micro-particulas en la piel y absorbido sistematicamente a traves del sistema vascular de la piel.
Concluimos, que posteriores ajustes de los parametros del ultrasonido proveeran una real posibilidad para la aplicacion de medicamentos por medio de ultrasonido convirtiendose en una forma mas segura y sin dolor que el uso de la aguja.