Parche inteligente detecta fentanilo y administra ayuda automática ante sobredosis

Las sobredosis de fentanilo pueden causar depresión respiratoria rápida y la muerte, y a menudo ocurren cuando no hay nadie que pueda responder. La reversión actual depende de la administración oportuna de naloxona, que no siempre está disponible ni es factible durante el uso en solitario. Las sobredosis accidentales también pueden ocurrir durante un tratamiento legítimo del dolor cuando se confunden las dosis. Para ayudar a abordar este desafío, investigadores han desarrollado un parche portátil de microagujas que detecta fentanilo en el cuerpo y libera naloxona automáticamente.

El parche iNal fue desarrollado por un equipo del Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos de Virginia Tech, que abarca la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida y la Facultad de Ingeniería. El trabajo, publicado en Advanced Science, propone una reversión autónoma de los opioides en circuito cerrado para la reducción de daños. El objetivo es permitir el rescate sin depender de un transeúnte.

El parche integra un conjunto de 121 microagujas diseñadas para penetrar solo hasta el líquido intersticial debajo de la piel, minimizando al mismo tiempo el daño tisular. Dentro del parche, nanopartículas porosas de sílice están cargadas con naloxona, un antagonista de los receptores opioides. Puertas moleculares sensibles al fentanilo tapan los poros de las nanopartículas.

Cuando el fentanilo entra en contacto con el sensor, las puertas se abren para liberar naloxona en proporción a la concentración detectada. Como solo una fracción de los poros se abre con cada evento, el sistema conserva una reserva para respuestas repetidas.

En pruebas de laboratorio, la exposición al fentanilo desencadenó la liberación de naloxona en cuestión de minutos. La cantidad liberada aumentó a medida que crecían las concentraciones de fentanilo, y el sistema mantuvo una administración sensible durante hasta 24 horas. Estos hallazgos respaldaron el avance a la evaluación in vivo.

En estudios con ratones, el parche liberó más naloxona a medida que aumentaban las dosis de fentanilo y siguió respondiendo durante al menos tres exposiciones separadas al fentanilo. Los animales tratados con el parche mostraron muchos menos síntomas inducidos por opioides que los controles no tratados. El equipo no observó signos significativos de irritación ni otros efectos adversos atribuibles al parche. Se necesita más investigación para evaluar la durabilidad a lo largo del tiempo, el rendimiento en distintos tipos de piel y en condiciones del mundo real, y la respuesta a diferentes opioides.

El proyecto comenzó en 2022 e incluyó colaboradores de ingeniería de sistemas biológicos, la Facultad de Ciencias de Virginia Tech, la Escuela de Neurociencia, la Universidad de Wisconsin-Madison, la Universidad de California, Riverside, y la Universidad de Sídney. Se ha presentado una solicitud de patente y se están realizando esfuerzos para llevar la tecnología hacia el desarrollo de un producto. La química subyacente podría adaptarse para reconocer otros opioides o administrar antagonistas alternativos.

“En situaciones generales en las que hay una sobredosis, necesitamos que haya alguien allí para salvarte. En este caso, no necesitamos a un testigo porque estamos protegidos todo el tiempo”, dijo Wujin Sun, profesor asistente de ingeniería de sistemas biológicos en Virginia Tech.

“El momento más emocionante vino de los estudios en animales. Ver cómo el parche respondía a la exposición al fentanilo y revertía eficazmente los efectos inducidos por opioides nos mostró que la tecnología podría funcionar potencialmente más allá del laboratorio”, dijo Penghui Zhao, instructor visitante en la Academia de Ciencia Integrada de Virginia Tech.

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Virginia Tech College of Science