¿Miedo a las agujas? Una bocanada de gas podría algún día entregar su vacuna

Yalini Wijesundara miró fijamente la pistola de aire que se encontraba en su laboratorio.

El director de su laboratorio, Jeremiah Gassensmith, lo había construido en un impulso de aburrimiento inducido por la pandemia, tirando sal de mesa alrededor de la oficina de su casa. Una vez que terminó el bloqueo, lo llevó a su laboratorio de bioquímica y le pidió a Wijesundara que encontrara un propósito de investigación para él.

Wijesundara, entonces estudiante de posgrado de primer año en la Universidad de Texas en Dallas, acababa de mudarse a Texas desde Sri Lanka. Se sentía como un pez fuera del agua, todavía averiguando cómo funcionaba el laboratorio. Tómese su tiempo, le dijo Gassensmith. Lo resolverás.

Dos años después, Wijesundara descifró el código. Le dio nueva vida a la vieja pistola de aire de Gassensmith, creando un sistema para administrar vacunas con una bocanada de gas. Es menos doloroso que las vacunas con aguja tradicionales, dijo Wijesundara, comparable a ser alcanzado por una bala Nerf. La investigación fue publicada en la revista Chemical Science el año pasado.

Hay un largo camino por recorrer antes de que las personas puedan recibir vacunas contra los gases, pero Wijesundara y Gassensmith están comprometidos a crear una forma menos aterradora de administrar medicamentos que salvan vidas.

"Necesitamos hacer avanzar el campo en nuestra capacidad de hacer que la vacunación sea lo menos dolorosa... posible", dijo Gassensmith.

Tinkertoys y química

Antes de mudarse a Texas, Wijesundara estudió estructuras metalorgánicas, o MOF, en la Universidad de Peradeniya en Sri Lanka. Los MOF son iones metálicos y moléculas orgánicas parecidas a palos que, como Tinkertoys, se unen para construir jaulas complejas. Estas jaulas pueden contener gases, proteínas e incluso ADN. Al seleccionar un programa de doctorado, Wijesundara vio que el laboratorio de química de Gassensmith en la UTD diseñó "jaulas" de MOF para contener vacunas estables en polvo. Fue un ajuste perfecto.

Teniendo en cuenta la pistola de aire, Wijesundara se preguntó si podría impulsar las vacunas en polvo hacia las personas.

Se sumergió en la historia de las vacunas y descubrió que los inyectores de vacunas de alta presión se hicieron populares en la década de 1950. Estos inyectores usaban una corriente de líquido de alta velocidad para impulsar las vacunas a través de la piel. Estos inyectores de líquido no solo eran dolorosos, sino que los fluidos corporales también podían salpicar las boquillas de los inyectores, promoviendo la propagación de enfermedades como la hepatitis B y C.

"[Me di cuenta] de que podemos resolver ese problema", dijo Wijesundara, "porque estamos usando una [vacuna] sólida que no tiene problemas de retorno por pulverización".

Una 'pequeña bala terapéutica'

Wijesundara descubrió la presión y la distancia ideales de la piel para impulsar una vacuna con la pistola de aire, que modificó para crear el "MOF-jet". Usó un MOF que contiene zinc, un mineral que se encuentra en todo el cuerpo, para llevar la vacuna. También modificó la boquilla de la pistola para contener la vacuna hasta la inyección.

Con solo presionar un botón, la válvula del MOF-jet se abre y se cierra rápidamente, disparando una "bala" de vacuna dentro de una jaula de zinc. Una vez que la jaula entra en la piel, las sales en los fluidos de nuestra piel separan la jaula y liberan la vacuna.

Wijesundara y Gassensmith probaron el MOF-jet en células vegetales y ratones con una proteína comúnmente utilizada en experimentos con vacunas.

Durante las pruebas, Wijesundara y Gassensmith descubrieron otra propiedad útil del MOF-jet. Cuando la vacuna se propulsó a través de la piel utilizando un gas ácido como el dióxido de carbono, la jaula de zinc se disolvió rápidamente y liberó su contenido durante 24 horas. Pero cuando usaron un gas más neutral como el aire, la jaula se descompuso lentamente durante una o dos semanas.

"Puede controlar de manera efectiva si desea o no el medicamento en este momento, o si desea que el medicamento se libere lentamente durante un período de tiempo", dijo Gassensmith.

Muchos equipos de investigación están explorando nuevas formas de administrar medicamentos y vacunas, según Tim Corcoran, profesor asociado de bioingeniería en el Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh. Los parches transdérmicos que pueden transferir medicamentos a través de la piel y las "microagujas" ultrafinas son dos métodos que se están estudiando.

Aunque la investigación de Wijesundara y Gassensmith se encuentra en las primeras etapas, Corcoran dijo que el diseño de las partículas MOF y la liberación programada de su contenido agrega algo nuevo al campo.

"El concepto de poder controlar realmente la pequeña bala terapéutica y hacer que haga exactamente lo que quieres, es realmente la novedad aquí", dijo Corcoran, que no participó en la investigación.

Futuro sin agujas

Gassensmith dijo que el MOF-jet podría usarse para inyectar vacunas contra la gripe y el COVID-19, así como algunos medicamentos para la diabetes y vacunas contra las alergias. El MOF-jet no podía inyectar medicamentos que deben funcionar de inmediato, como los medicamentos de la sala de emergencias.

Está muy lejos de ser utilizado en el consultorio del médico y aún no se ha probado en humanos, aparte de que Gassensmith lo probó en el laboratorio. Wijesundara y Gassensmith también necesitan convertir el prototipo tosco en un dispositivo fácil de usar.

"Parece algo que encontrarías en un taller de automóviles, no algo en el consultorio del médico", dijo Gassensmith.

Wijesundara está explorando si el MOF-jet podría ofrecer tratamientos para un tipo de cáncer de piel llamado melanoma. Los MOF podrían distribuir los tratamientos de manera más uniforme por todo el cuerpo en comparación con una aguja, y los médicos podrían cronometrar la liberación de los medicamentos.

Los primeros días de trabajo en este proyecto fueron desafiantes, recordó Wijesundara. Habiendo encontrado un propósito para la pistola de aire misteriosa, ella y su laboratorio están dando pasos hacia un futuro sin agujas.