Els fotofàrmacs són compostos que sʼactiven quan són irradiats per un feix de llum -dirigit mitjançant una fibra òptica- i generen així un efecte terapèutic de manera controlada i local sobre els teixits diana. Ara, un equip científic ha impulsat un nou avenç en el camp de la fotofarmacologia amb el disseny del primer dispositiu sense fil capaç d’activar un fotofàrmac per control remot i fer que tingui un efecte terapèutic sobre òrgans concrets. El nou dispositiu ha demostrat la seva eficàcia en el tractament del dolor en un estudi amb una molècula fotosensible derivada de la morfina, un dels opiacis més emprats per la seva gran capacitat analgèsica.

El treball, dut a terme en models animals, obre noves perspectives per al disseny de tractaments analgèsics més segurs, eficaços i personalitzables -especialment en el context del dolor crònic-, i sense causar els efectes adversos derivats de l’ús d’opiacis (addicció, dependència…). Aquesta innovació en farmacologia l’anuncia un article publicat a la revista Biosensors and Bioelectronics, que té com a principals autors al Dr. Francisco Ciruela, líder del grup de recerca en Neurofarmacologia i dolor de l’IDIBELL, catedràtic de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la UB i membre de l’Institut de Neurociències (UBNeuro), i els experts John Rogers, de la Universitat de Northwestern (Estats Units), Amadeu Llebaria, de l’Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC) i Jordi Hernando, de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

 

Fotofarmacologia: el poder de la llum

Els fotofàrmacs són compostos químics inactius fins que són activats amb llum d’una longitud d’ona concreta. Gràcies a això, poden actuar amb més precisió espacial i temporal, i sense generar efectes adversos significatius en lʼorganisme.

A l’estudi, l’equip va avaluar els efectes de la nova tecnologia sense fils en el tractament del dolor mitjançant l’ús de la morfina fotolàbil (pc-Mor), que promou l’alliberament de la morfina activa en òrgans i teixits afectats pel dolor i sense causar efectes secundaris.

“La morfina fotolàbil és una molècula modificada químicament per inactivar temporalment la seva funció analgèsica. Aquesta inactivació s’aconsegueix mitjançant l’addició d’un grup de cumarina que s’uneix covalentment a la morfina a través d’un enllaç fotosensible. Aquest enllaç bloqueja el domini de la morfina que és responsable de la seva interacció amb els receptors opiacis”, detalla Francisco Ciruela. “Quan el teixit diana s’irradia amb llum de 405 nanòmetres de longitud d’ona, l’enllaç fotosensible es trenca i s’allibera la morfina activa en el punt on ha d’actuar. Això permet una acció farmacològica precisa en l’espai i el temps, és a dir, actua només on i quan es necessita”, explica l’expert.

 

El mateix efecte que la morfina administrada de manera habitual

Segons les conclusions de l’estudi, l’efecte analgèsic de la morfina alliberada localment a la medul·la amb el fotodispositiu va ser comparable al de la morfina administrada per via sistèmica.

“Ara bé, la diferència destacada va ser l’absència dels efectes adversos característics dels opiacis, com la tolerància a l’efecte analgèsic, el restrenyiment, la dependència o l’addicció», subratlla el Dr. Ciruela. «Superar la potencial dependència i els efectes secundaris associats als opiacis ha estat una de les principals motivacions de la nova aproximació fotofarmacològica”.

Per dur a terme la recerca, l’equip va implantar a models animals un dispositiu de dimensions mil·limètriques que incorpora un micro-LED com a font de llum per activar la morfina fotolàbil a la medul·la espinal i induir els efectes analgèsics. Aquesta configuració permet activar el micro-LED de manera programable i modulable per induir el fotoalliberament local de morfina només a la regió irradiada.

El dispositiu integra una mini antena de radiofreqüència que rep energia de manera inhalàmbrica -sense fils ni cablejat- mitjançant tecnologia NFC (comunicació de camp proper) per encendre el micro-LED. Un cop implantat en els models animals, el dispositiu facilita el lliure desplaçament per l’entorn i elimina les barreres físiques que podrien alterar l’eficàcia terapèutica del fotofàrmac. El sistema també permet regular la intensitat i freqüència de la llum irradiada per millorar el control de les dosis lumíniques i l’efecte farmacològic segons les necessitats terapèutiques.

 

Noves fronteres de la fotofarmacologia sense fils

Més enllà del tractament contra el dolor, el nou protocol de fotofarmacologia sense fils també podria aplicar-se en diverses patologies. En especial, en el tractament personalitzat de malalties cròniques que requereixen una actuació farmacològica molt precisa o que impliquen riscos associats a efectes adversos sistèmics.

“En el cas de l’epilèpsia, l’alliberament local de fàrmacs anticonvulsius en regions específiques del cervell podria permetre el control de les crisis sense afectar la resta del sistema nerviós central, evitant així la sedació i altres efectes secundaris generals”, indica el Dr. Ciruela. “En malalties neurodegeneratives, com el Parkinson, es podria utilitzar el fotolliberament local de fàrmacs dopaminèrgics o d’altres moduladors per millorar els símptomes motors de manera focal i segura. En trastorns psiquiàtrics, com l’esquizofrènia, l’activació amb llum d’antipsicòtics en àrees cerebrals específiques podria augmentar l’eficàcia terapèutica, reduir els efectes adversos i millorar l’adherència del pacient al tractament”.

En la lluita contra el càncer, el fotoalliberament de quimioteràpics directament a l’entorn tumoral podria ser una estratègia que permetria garantir una elevada concentració local del fàrmac i una menor toxicitat sistèmica.

En el futur, la recerca clínica en fotofarmacologia afrontarà reptes com ara avaluar la biodisponibilitat, l’estabilitat química i la seguretat dels productes derivats de la fotòlisi. Des del vessant tecnològic, el desenvolupament i la validació de dispositius implantables planteja diversos desafiaments, com la biocompatibilitat, la durabilitat, la miniaturització, la gestió energètica i la seva integració funcional al cos humà. “Des d’una perspectiva reguladora, aquesta tecnologia requerirà també una regulació específica per a productes combinats, ja que integra un fàrmac amb un dispositiu mèdic, fet que complica el procés d’aprovació i supervisió clínica”, conclou l’expert.

 

 

 

Sobre l’IDIBELL

L’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca creat el 2004 i especialitzat en càncer, neurociència, medicina translacional i medicina regenerativa. Compta amb un equip de més de 1.500 professionals que, des de 73 grups de recerca, publiquen més de 1.400 articles científics a l’any. L´IDIBELL està participat per l´Hospital Universitari de Bellvitge i l´Hospital de Viladecans de l´Institut Català de la Salut, l´Institut Català d´Oncologia, la Universitat de Barcelona i l´Ajuntament de L´Hospitalet de Llobregat.

IDIBELL és membre del Campus d´Excel·lència Internacional de la Universitat de Barcelona HUBc i forma part de la institució CERCA de la Generalitat de Catalunya. L’any 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres de recerca espanyols acreditats com a institut de recerca sanitària per l’Institut de Salut Carlos III. A més, forma part del programa HR Excellence in Research de la Unió Europea i és membre d’EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, l’IDIBELL és un Centre Acreditat de la Fundació Científica AECC (FCAECC).

 

Sobre la Universitat de Barcelona 

Fundada el 1450, la Universitat de Barcelona és la principal universitat pública de Catalunya i una de les institucions d’educació superior més prestigioses de l’Estat. La UB és l’única universitat de l’Estat espanyol que forma part de la Lliga d’Universitats Europees de Recerca (LERU), una associació que agrupa els 23 centres universitaris de recerca més importants del continent. Segons el Center for World University Rankings (CWUR), la UB se situa entre les 150 millors universitats del món i, segons The Times Higher Education, la UB forma part de les 25 millors del món amb més de 400 anys d’història.

La Universitat de Barcelona disposa d’una gran oferta formativa, que abasta 73 graus, 158 màsters universitaris oficials i 48 programes de doctorat (curs 2020-2021). Té més de 41.000 estudiants de grau i 19.000 de màster, postgrau i doctorat. Un 15 % dels estudiants són internacionals, de 137 nacionalitats diferents.

Com a institució pública, la UB, centrada en l’excel·lència acadèmica, està compromesa a continuar dotant les properes generacions de ciutadans —professionals, investigadors, emprenedors, líders— amb la capacitat de treballar al màxim nivell en qualsevol lloc del món.