La nanomedicina utiliza las herramientas de la nanotecnología (es decir, nanopartículas y nanobots biocompatibles) para administrar fármacos, diagnosticar enfermedades y obtener imágenes in vivo. La nanotecnología ha mejorado la administración de fármacos al dirigirse a órganos específicos para optimizar los perfiles de eficacia y seguridad de los fármacos individuales. El tamaño de las nanopartículas (que generalmente varía de 1 a 100 nm), la forma y la estructura química de la superficie son factores importantes que contribuyen a su farmacocinética, incluido el grado de absorción, biodisponibilidad, captación celular, biodistribución, y depuración [1, 2, 3]).
La mayoría de las nanomedicinas se administran por vía oral o intravenosa y logran sus efectos a través de la señalización pasiva, que se basa en la acumulación inespecífica en los tejidos, incluidos los tumores (2). Los liposomas fueron las primeras nanomedicinas y siguen siendo una de las nanopartículas más exitosas conjugadas con agentes quimioterápicos, como la doxorrubicina y el irinotecán, para mejorar su biodistribución (2, 4).
Las nanopartículas poliméricas (p. ej., peg-filgrastim) aumentan la semivida y la biodisponibilidad de un fármaco y se han utilizado en aplicaciones de liberación controlada. Las micelas se utilizan para encapsular fármacos poco solubles en agua (p. ej., estradiol) para mejorar su disolución en solución acuosa y, por lo tanto, su absorción.
Los nanocristales están compuestos solo por el fármaco en una escala nanométrica (p. ej., sirolimús), que aumenta la superficie para la disolución y la solubilidad. Con el creciente interés en los fármacos basados en nanomedicina, la farmacocinética y la farmacodinámica deben evaluarse en forma estrecha para optimizar la administración del fármaco al sitio de destino y minimizar los efectos adversos, ya que las nanopartículas están diseñadas para ser duraderas, con excreción mínima dentro de los órganos.
El modelado de la farmacocinética basada en la fisiología es una poderosa herramienta matemática para cuantificar los procesos cinéticos de absorción, distribución, metabolismo y excreción, en particular la distribución del fármaco en órganos y tejidos; esta herramienta ofrece una utilidad significativa para comprender los mecanismos implicados en la farmacocinética de la nanomedicina y las fuentes de variabilidad. Puede haber una variabilidad significativa en la distribución de las nanopartículas en ciertos órganos como el hígado, el bazo y los pulmones debido a las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas, como el tamaño y el material (5). Cuando se aplica con modelos farmacodinámicos que evalúan los efectos farmacológicos en los tejidos diana, el modelado de farmacocinética basado en la fisiología puede predecir la eficacia y la toxicidad mientras limita el uso de modelos animales.
(Véase también Generalidades sobre la farmacocinética).
Referencias
1. Astruc D: Introduction to nanomedicine. Molecules 21(1):E4, 2015. doi: 10.3390/molecules21010004
2. Bobo D, Robinson KJ, Islam J, et al: Nanoparticle-based medicines: A review of FDA-approved materials and clinical trials to date. Pharmaceutical Research 33(10):2373–2387, 2016. doi: 10.1007/s11095-016-1958-5
3. Abdelbaky SB, Ibrahim MT, Samy H, et al: Cancer immunotherapy from biology to nanomedicine. J Controlled Release 336(10):410-432. doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.06.025
4. Allen TM, Cullis PR: Liposomal drug delivery systems: From concept to clinical applications. Adv Drug Deliv Rev 65(1):36-48, 2013. doi: 10.1016/j.addr.2012.09.037
5. Kumar M, Kulkarni P, Liu S, Chemuturi N, Shah DK: Nanoparticle biodistribution coefficients: A quantitative approach for understanding the tissue distribution of nanoparticles. Adv Drug Deliv Rev 194:114708, 2023. doi:10.1016/j.addr.2023.114708
