Identificación y Modelación de la Fenomenología Involucrada en el Mecanismo de Liberación de Ampicilina Desde una Membrana Biodegradable

Abstract

Un sistema de administración de drogas es un dispositivo que administra de forma terapéutica algún medicamento. Entre los más conocidos y tradicionales están las cápsulas e inyecciones, pero en las últimas décadas, dado el intenso crecimiento de la industria farmacéutica, estos sistemas han sufrido una gran evolución, llegando al extremo de fabricarse dispositivos poliméricos capaces de suministrar de forma permanente y controlada algún fármaco.

Estos productos se conocen como sistemas de liberación controlada y un ejemplo especial de ellos es una membrana de ácido poli-láctico cargada homogéneamente de ampicilina. Este sistema se desarrolló en 1986 sin considerar una etapa previa de diseño, la que actualmente se considera fundamental en los mecanismos de liberación controlada.

El objetivo de este trabajo es identificar los fenómenos, ya sean de transferencia de masa y/o reacciones químicas, involucrados en el mecanismo de liberación de ampicilina desde la membrana de ácido poli-láctico, y proponer además un modelo fenomenológico que describa dicho mecanismo, como un paso inicial en la conformación de una etapa de diseño.

Para esto, se prepararon membranas cuadradas de 1cm2 y de tres espesores diferentes (0,05, 0,1 y 0,33 mm), cargadas con 0,68 mg de ampicilina, mediante el método solvent cast. Luego se monitoreo la liberación de ampicilina al sumergir las membranas en un volumen de buffer fosfato 0,1M a pH 7 y 37ºC simulando las condiciones fisiológicas dentro del cuerpo. A partir de las muestras recolectadas, se midió la concentración de ampicilina en ellas usando un sistema HPLC de fase reversa. De esta forma se recolectaron datos experimentales que se usaron para entrenar el modelo y estimar sus parámetros. Paralelamente, el modelo se formuló a raíz de una intensa búsqueda bibliográfica que permitió identificar un gran rango de fenómenos físico y químicos involucrados en el mecanismo de liberación.

El resultado final fue la propuesta de un modelo matemático fenomenológico que describe la liberación de ampicilina. Éste consideró finalmente cuatro fenómenos: difusión de ampicilina dentro de la membrana y en la solución, degradación de ampicilina en solución y la disolución de ampicilina dentro de la membrana restringida por su límite de solubilidad. Además, posee dos parámetros: un coeficiente de masa global K y la constante cinética de la reacción de degradación kobs. Los valores estimados para estos parámetros son: K [cm/h] = 9,2x10-3 (0,05 mm), 6,6x10-3 (0,1 mm) y 9,96x10-5 (0,33mm),y kobs [1/h] = 4,4x10-3.

El modelo desarrollado podría ser útil para simular la liberación desde las membranas de 0,05 mm, pero su capacidad predictiva se ve restringida para las membranas de mayor espesor, lo que sugiere que la estructura del modelo podría ser analizada y mejorada en estudios posteriores.