Sistemas de hidrogeles de estímulo-respuesta basados en polivinil alcohol, poli(vinil metil éter-alt-ácido maleico), poli(vinil metil éter) y nanotubos de carbono para la liberación controlada de fármacos

Abstract

La utilización de sistemas de hidrogeles que responden a estímulos, como vehículos para la liberación controlada de fármacos es una línea de investigación que ha sido de interés dentro del campo biomédico, debido a la estructura y propiedades fisicoquímicas que presentan. El desarrollo de estos sistemas multifuncionales comprende la síntesis de matrices altamente porosas a partir de polímeros con grupos funcionales que pueden unirse entre sí y a su vez, su desempeño como materiales sensibles a estímulos como pH y temperatura. Además, es posible adicionar nanoestructuras para potenciar las propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, entre otras. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de hidrogeles compuestos basados en poli(vinil alcohol) (PVA), poli(vinil metil éter-alt-ácido maleico) (COP), poli(vinil metil éter) (PVME) y nanotubos de carbono de pared múltiple funcionalizados (MNTC-f) como sistemas con respuesta a estímulos para la liberación controlada de fármacos. Los hidrogeles fueron fabricados mediante métodos de síntesis libres de solventes, reticulantes o entrecruzantes tóxicos, lo que ofrece una ventaja para aplicaciones biomédicas. Se desarrolló una red semi-interpenetrada (s-IPN) basada en el atrapamiento de cadenas lineales del polímero termosensible PVME dentro de una estructura reticulada de PVA y COP mediante un proceso de autoclave. La s-IPN mostró un comportamiento dual de sensibilidad al pH y temperatura atribuido a los grupos laterales ionizables del COP y al comportamiento LCST del PVME, respectivamente. Esto, permitió llevar a cabo una liberación sostenida del fármaco 5-FU hasta 5 h a 37 °C, en diferentes condiciones de pH. Adicionalmente, se preparó un sistema de hidrogel nanocompuesto basado principalmente en el entrecruzamiento físico del PVA con la combinación de COP, PVME y MNTC-f, mediante el proceso de congelamiento/descongelamiento. Este sistema presenta propiedades fisicoquímicas favorables permitiendo la eficiencia de liberación de 5-FU e ibuprofeno por efecto fototérmico con radiación en el infrarrojo cercano (NIR, por sus siglas en inglés). Los sistemas de hidrogeles estímulo-respuesta estudiados en este trabajo, presentan propiedades fisicoquímicas con ventajas para una variedad de aplicaciones farmacéuticas y biomédicas, en particular, para la liberación controlada de fármacos.