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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA NUEVAS OPCIONES PARA LA ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICO FARMACEUTICO BIÓLOGO P R E S E N T A FERNANDO DE JESÚS IBÁÑEZ CÓRDOBA MÉXICO, D.F. 2010 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Jurado asignado: Presidente: Profesor MARÍA DEL SOCORRO ALPIZAR RAMOS Vocal: Profesor FRANCISCO GARCIA OLIVARES Secretario: Profesor RAUL LUGO VILLEGAS 1er sup.: Profesor franco IVAN ALEJANDRO FRANCO MORALES 2do sup. : Profesor ABRAHAM FAUSTINO VEGA Sitio donde se desarrolló el tema: Laboratorio de Tecnología Farmacéutica, Edificio A planta baja, Facultad de Química, UNAM Asesor del Tema: M. en C. MARÍA DEL SOCORRO ALPIZA RAMOS _______________ Sustentante: FERNANDO DE JESÚS IBÁÑEZ CÓRDOBA ____________________ Â[tç âÇt yâxÜét ÅÉàÜ|é Åöá ÑÉwxÜÉát Öâx xÄ ätÑÉÜ? Ät xÄxvàÜ|v|wtw ç Ät xÇxÜz•t tà™Å|vtM Ät äÉÄâÇàtwÊ TÄuxÜà X|Çáàx|Ç ;DKJL@DLHH< Agradecimientos A Dios, por la oportunidad que me dio de superarme, por los padres que eligió para mí, pero sobre todo, porque siempre está conmigo…. Gracias Señor Jesús. A la máxima casa de estudios, la Universidad Nacional Autónoma de México y a mi querida Facultad de Química, por ser mi segundo hogar, y por el orgullo que siento de haber pertenecido a esta institución. Digan lo que digan no solo la mejor de México, también de Iberoamérica. A mis Padres: Raymundo Ibáñez Sánchez y Marta Córdoba Lira; por estar conmigo en todo momento, por darme la vida, por cuidarme, educarme, darme la oportunidad de superarme, por sus desvelos, sus privaciones, su tiempo, gracias por ser mis papás. Este triunfo es de ustedes. Los Amo… A mi hermano Héctor Ibáñez Córdoba, por ser mi dolor de cabeza, mi compañero de juego, un gran amigo. Te quiero mucho brother. A mi abuelito que ya no está conmigo, gracias por haber sido un gran amigo y compañero de juego, por tus palabras, tus consejos, pero sobre todo por tu cariño incondicional. Te extraño abue. A mis abuelitas, por todo su cariño que desde pequeño me mostraron, las quiero mucho y siempre están en mi corazón. A mis tíos Héctor Córdoba, Esmeralda Córdoba y Benjamín Lira, por sus consejos, sus palabras, su enfoque, que en todo momento me guiaron en este camino. A mis tíos Aurelio Ibáñez, Lucila Ibáñez y Leticia Ibáñez, por su confianza, apoyo, y muy gratos ratos que me brindaron. A mis primos, por ser la parte más divertida de mi vida, por los buenos recuerdos, las travesuras y por todo lo que falta. Los quiero. A Lilian, por haber estado conmigo en este camino, que algunas veces pensábamos no tenia fin, por haberme levantado en los tropiezos, por los festejos, por estar aquí, por pensarme, por tus cuidados, por tu cariño, por ser parte de mi vida. El honor de haber crecido juntos en este camino fue mío…en hora buena al amor… A mis amigos; Ismael Palacios, José Luis Cruz, Edgar Vergara, Ariel, Ebel, Pablo (Lovenstain), Isabel (Ardilla), Marisol, Azul, Mode, Benjamín, Josselin, Jana y Ger, Ramplix, Claudia, Toto, Carlos Ibáñez, Daniel Regalado, Oswaldo, Susy, Lucerito, Claudia (Clos), Javier Galván, Fabiola, Leslie (Kitty), Moy, Anllely, Cesar, Laura, Eber, Brenda (Bombiux), Don Carlitos, Alan, Carolina Miranda, Liliana, Erika, Carmen, por los buenos momentos, los malos, los de estrés que fueron más, por su amistad, mil gracias, a darle átomos…. A todos mis Profesores, Gracias por todo lo recibido. A la M. en C. María del Socorro Alpizar Ramos, por el apoyo, en la realización de este proyecto, por su tiempo, y por ser una gran maestra en la Facultad. A los maestros; Raúl Lugo Villegas y Francisco García Olivares, por su tiempo en la revisión del trabajo, su apoyo y consejos. Muchas Gracias. ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO I. OBJETIVOS 1 1.1Objetivo general 2 1.2Objetivos particulares 2 CAPÍTULO II. INTRODUCCIÓN 3 CAPÍTULO III. GENERALIDADES 5 3.1 Historia de los medicamentos 6 3.2 Definición, y función de los medicamentos 10 3.3 Formas tradicionales para la administración del medicamento 10 3.3.1 Formas farmacéuticas de administración oral 11 3.3.1.1 Formas orales liquidas 11 3.3.1.2 Formas orales sólidas 12 3.3.1.2.1 Comprimidos (tabletas) 12 3.3.1.2.2 Cápsulas 15 3.3.2 Formas farmacéuticas de administración parenteral 17 3.3.3 Formas farmacéuticas de administración rectal 18 3.3.3.1 Supositorios 18 3.3.4 Formas farmacéuticas de administración tópica 19 3.3.5 Formas farmacéuticas de administración transdérmico 19 3.3.6 Formas farmacéuticas de administración sublingual 21 3.3.7 Formas farmacéuticas de administración inhalatoria 21 3.4 Ventajas y desventajas de las formas Farmacéuticas tradicionales 22 3.5 Sistemas de liberación de fármacos 25 3.5.1 Profármacos (PRODRUG) 26 3.5.2 Rutas de administración de fármacos 27 3.6 Sistemas de liberación de fármaco: vía pulmonar 29 3.6.1 Administración Pulmonar 31 3.6.2 Dispositivos de liberación Pulmonar 34 3.7 Sistemas de liberación de fármaco: vía Intradérmica 36 3.7.1 Dispositivos de liberación transdérmico 42 CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN 46 4.1 Sistemas de liberación de fármaco: vía ocular 48 4.1.1 Administración Ocular 48 4.1.2 Anatomía y fisiología del Ojo 48 4.1.2.1 Párpados y aparato lagrimal 49 4.1.2.2 Globo ocular 53 4.1.2.2.1 Capa fibrosa del globo ocular 54 4.1.2.2.2 Capa vascular del globo ocular 56 4.1.2.2.3 Capa interna del globo ocular 57 4.1.2.3 Vascularización de la órbita (Arterias y Venas) 59 4.1.3 Formas farmacéuticas más comúnmente usadas: vía ocular 60 4.1.3.1 Soluciones, y Suspensiones oculares 60 4.1.3.2 Ungüentos y geles oftálmicos 61 4.2 Liberación controlada de fármacos a nivel ocular 62 4.3 Formas farmacéuticas innovadoras: vía ocular 63 4.3.1 Insertos oculares 63 4.3.1.1 Escudo de la Cornea (Película de Colágeno) 66 4.3.1.2 Lentes de Contacto 67 4.3.2 Gel oftálmico 68 CAPÍTULO V. APLICACIÓN DE LOS NUEVOS SISTEMAS DE LIBERACIÓN 70 5.1 Sistemas de liberación de fármacos herbales 77 CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES 79 CAPÍTULO VII. REFERENCIAS 82 CAPÍTULO I CAPÍTULO I. OBJETIVOS Página 2 1.1 Objetivo general. Difundir las nuevas alternativas empleadas para la administración de fármacos. 1.2 Objetivos particulares. Presentar las ventajas que existen en los Nuevos sistemas de Liberación modificada de Fármacos a nivel Ocular, Dérmico, y Pulmonar. Profundizar en los nuevos sistemas para la administración de fármacos vía ocular. Mostrar la importanciade mejorar las formas de dosificación convencionales para obtener formulaciones con mayor eficiencia y eficacia. CAPÍTULO II CAPÍTULO II. INTRODUCCIÓN Página 4 Actualmente, gracias a los avances tecnológicos y de la investigación farmacéutica, es posible contar con nuevas alternativas para la administración de fármacos. Obteniendo mejores resultados en la acción terapéutica, mejor biodisponibilidad, disminuyendo la citotoxicidad que causan algunos fármacos contrarrestando con esto los efectos secundarios. El órgano más difícil, de mantener las concentraciones farmacéuticas adecuadas para la acción terapéutica es el ojo. Este órgano, al contar con una serie de mecanismos de defensas, como son; la acción mecánica por los parpados y el movimiento de la órbita ocular y el lavado continuo, evita la inclusión de partículas extrañas haciendo que la medicación ya sea de colirios, ungüentos o pomadas sea en la mayoría de los casos inútil. En promedio es eliminado el 75% de un fármaco oftálmico. Trayendo como consecuencia el padecimiento de efectos secundarios, ya que la porción eliminada sufre efecto de primer paso. El presente trabajo, consta de una recopilación bibliografía enfocada en las nuevas alternativas que existen para la aplicación de fármacos oftálmicos. Se hace mención de nuevos dispositivos para la aplicación de fármacos, a nivel transdermico y pulmonar, y una comparación entre las formas convencionales de medicación, mencionando sus ventajas y desventajas. CAPÍTULO III CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 6 3.1 Historia de los medicamentos. Entre las diversas características únicas del homo sapiens está nuestra propensión a tratar las dolencias, físicas y mentales, con medicamentos. Las evidencias arqueológicas indican que este impulso de aliviar una enfermedad es tan viejo como la búsqueda de la humanidad de otras herramientas (1). Desde el pasado más lejano de la humanidad, la farmacia ha formado parte de la vida cotidiana. Las excavaciones de algunos de los asentamientos más antiguos de la humanidad, como el de Shanidar (floreció hacia el 30.000 a.C.), avalan el argumento de que los pueblos prehistóricos recogían plantas con propósitos medicinales. Por medio de la prueba y el error, aumento el conocimiento popular acerca de las propiedades curativas de ciertas sustancias naturales (1). Cuando los curanderos del Shanidar o de algún otro asentamiento prehistórico abordaban una enfermedad la ubicaban dentro del contexto de su comprensión general del mundo a su alrededor, que estaba lleno de espíritus buenos y malos. Los pueblos primitivos explicaban las enfermedades en términos sobrenaturales (1). Las pociones de cura mágicas eran parte de la tarea del chaman. Por lo general a cargo de todas o de la mayor parte de las cosas sobrenaturales en la tribu, el chamán diagnosticaba y trataba muchas enfermedades graves y crónicas. Elaboraba los remedios necesarios para protegerse de la influencia de los conjuros de los espíritus maléficos. Las sustancias de las pociones curativas, vinculadas durante miles de años con el mundo sobrenatural, continúan ocupando un lugar especial y ejerciendo cierta fascinación para todos (1). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 7 Así los orígenes primitivos han quedado una doble herencia que considera a los fármacos como simples herramientas y como sustancias especiales con poderes casi sobrenaturales. Sin embargo no debe quitarse importancia al descubrimiento de que ciertas sustancias naturales pueden aliviar el sufrimiento de la existencia humana. Para prosperar, el tratamiento médico racional necesitaba de las herramientas que proporcionarían las culturas establecidas, como la escritura, los sistemas de intercambios y los pesos y medidas. Sin estas herramientas más avanzadas, como lo demostraron pueblos primitivos contemporáneos, como los Tasaday, las prácticas farmacéuticas dejaron de progresar (1). Cuando surgieron los asentamientos organizados en los grandes valles fértiles de los ríos Nilo, Tigris y Éufrates, Hoang-Ho (amarillo) y Yang- Tse-Kiang (azul) e Indo, se produjeron cambios que influyeron en forma gradual en los conceptos de enfermedad y curación. Estos cambios son evidentes entre los restos de las grandes civilizaciones de la Mesopotamia y Egipto del segundo milenio a.C., en cuyo caso las tablas de arcilla y los papiros documentan los comienzos del uso racional de los fármacos en Occidente (1). Para los babilonios, la atención médica era brindada por dos clases de profesionales: el asipu (curandero mágico) y el asu (curandero empírico). El asipu se confiaba más intensamente en los hechizos y utilizaba piedras mágicas mucho más que sustancias vegetales; por otra parte, el asu recurría a gran cantidad de drogas y las manipulaba en diversas formas de dosificación o preparados, todavía básicos hoy en día, como los supositorios, las píldoras, los lavajes, los enemas y las pomadas (1). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 8 Los extensos documentos que perduraron acerca de la práctica médica en Egipto demuestran una mayor sofisticación farmacéutica, con más preparados compuestos a partir de fórmulas más detalladas (1). En los documentos más antiguos de la antigua Grecia se halla un concepto mixto similar de droga o pharmakon, palabra que significaba hechizo, remedio, o veneno (1). La mayoría de los medicamentos griegos se preparaban a partir de plantas el primer estudio importante sobre las plantas en occidente fue llevado acabo por un discípulo de Aristóteles, Teofrasto (ca. 370-285 a.C.) (1). En el siglo VI gracias a las conquistas árabes que tuvieron en enormes áreas del Cercano Oriente y África y el este de Europa, en Gondeshapur, los escritos griegos fueron traducidos al árabe. En primer momento, los árabes respetaban la autoridad de los escritos médicos griegos, en especial los de Galeno y Dioscórides. Pero a medida que aumento su refinamiento, los escritos de médicos islámicos como Rhazés (860-932) y Avicesa (980-1037) se sumaron a los de los griegos. Los médicos árabes rechazaron la vieja idea de que los medicamentos con feo gusto actuaban mejor. En cambio, dedicaron gran esfuerzo a hacer sus fórmulas agradables y apetitosas, por medio de la plateadura y doradura de las píldoras y el uso de jarabes (1). Estos nuevos medicamentos, más refinados, requerían una preparación compleja, y en la cosmopolita ciudad de Bagdad del siglo IX este trabajo fue llevado a cabo por especialistas: los antepasados de los farmacéuticos actuales (1). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 9 Una serie de sucesos sociales en el Renacimiento, caída de imperios, descubrimientos de nuevas tierras y enfermedades como la sífilis que hizo estragos en Europa, propicio una revolución de ideas (1). Había llegado el momento de desechar los viejos conceptos de Galeno sobre las enfermedades y los medicamentos (1). Estaban llegando nuevos fármacos de tierras lejanas, las cuales eran desconocidas (1). Nacido en 1943, Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim con seudónimo de Paracelso. Declarado enemigo de los médicos educados en universidades. Criticó duramente a quienes practicaban la farmacia, si bien su apoyo a los medicamentos químicamente preparados incito el crecimiento de la ciencia farmacéutica moderna. Los procesos químicos, en especial la destilación, facultaron a los seguidores de Paracelso a aislar los principios curativos de las drogas: “su quintaesencia”. Aquí se produjo un gran salto en la historia de la farmacia: la preparación de los medicamentos. Se adoptó una herramienta nacientede la ciencia, la química, para elaborar una de las más antiguas herramientas de la humanidad: los fármacos (1). Figura 1; Historia de los medicamentos. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 10 3.2 Definición, y función de los medicamentos La Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos (FEUM) en su novena edición, y la Norma Oficial Mexicana 059-SSA1-2006 “Buenas prácticas de fabricación para establecimientos de la industria químico farmacéutica dedicados a la fabricación de medicamentos” definen Medicamento: a toda sustancia o mezcla de sustancias de origen natural o sintético que tenga efecto terapéutico, preventivo o rehabilitatorio, que se presente en forma farmacéutica y se identifique como tal por su actividad farmacológica, características físicas, químicas y biológicas (2) (3). Su función está destinada al diagnóstico, mitigación, tratamiento, cura, o prevención de enfermedades en el hombre o en otros animales. Con el fin de poder brindar salud y calidad de vida. 3.3 Formas tradicionales para la administración del medicamento Las formas tradicionales para administrar el medicamento que existen en el mercado así como las vías más comunes de administración comprenden en; oral, parenteral, rectal, tópica, transdérmico, sublingual, e inhalatoria. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 11 3.3.1 Formas farmacéuticas de administración oral La vía oral constituye la más utilizada de administración de fármacos. En la administración de medicamentos por esta vía, la forma galénica, los excipientes y las condiciones de fabricación desempeñan un importante papel en relación con la liberación del principio activo en la luz del tubo digestivo y también en lo relativo a la velocidad de absorción en el organismo. Las formas de administración oral se subdividen, en función de su estado físico, en líquidas y sólidas. 3.3.1.1 Formas orales liquidas Los líquidos para administración oral son habitualmente soluciones, emulsiones o suspensiones que contienen uno o más principios activos disueltos en un vehículo apropiado. Los vehículos pueden ser: Acuosos: sirven para disolver principios activos hidrosolubles. Los más comunes son los jarabes (que contienen una alta concentración de azúcar) (4). Mucílagos: líquidos viscosos resultantes de la dispersión de sustancias de goma (goma arábiga, tragacanto, agar, metilcelulosa) en agua. Se usan, sobre todo, para preparar suspensiones y emulsiones (4). Hidroalcohólicas: los elixires son soluciones hidroalcohólicas (25% alcohol) edulcoradas utilizadas para disolver sustancias solubles en agua y alcohol (4). Estas formas líquidas pueden contener también sustancias auxiliares para la conservación, estabilidad o el enmascaramiento del sabor del CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 12 preparado farmacéutico (conservantes antimicrobianos, antioxidantes, tampones, solubilizantes, estabilizantes, aromatizantes, edulcorantes y colorantes autorizados) (4). Las formas farmacéuticas líquidas para administración oral más usuales son: jarabe (solución), elixir (solución), suspensión, suspensión extemporánea (aquella que, por su poca estabilidad, se prepara en el momento de ser administrada), gotas (principio activo concentrado), viales bebibles y tisanas (baja concentración de principios activos). 3.3.1.2 Formas orales sólidas Las formas orales solidas más comúnmente utilizadas para la administración del fármaco se clasifican en; comprimidos (tabletas) y cápsulas. 3.3.1.2.1 Comprimidos (tabletas) Formas farmacéuticas sólidas que contienen, en cada unidad, uno o varios principios activos. Se obtienen aglomerando, por compresión, un volumen constante de partículas. Se administran generalmente por deglución, aunque algunos de ellos deben disolverse previamente en agua (p. e. comprimidos efervescentes) o bien deben permanecer en la cavidad bucal con el fin de ejercer una acción local sobre la mucosa. Existen otros tipos de comprimidos que van a administrarse por una vía diferente a la entérica (4). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 13 Entre ellos se encuentran aquellos que, vía sublingual, van a permitir el tránsito directo del principio activo a la circulación sistémica. También existen comprimidos destinados a situarse en otras cavidades naturales del organismo, e incluso subcutáneamente (implantes). Todos estos comprimidos tendrán unas exigencias específicas, dependientes de su vía de administración (4). Los comprimidos destinados a la administración oral pueden clasificarse en: Comprimidos no recubiertos: Obtenidos por simple compresión. Están compuestos por el fármaco y los excipientes (diluyentes, aglutinantes, disgregantes, lubricantes). Capas múltiples: obtenidos por múltiples compresiones con lo que se obtienen varios núcleos superpuestos, con distinta compactación en cada uno de ellos. Este tipo de comprimidos se utiliza para administrar dos o más fármacos incompatibles entre sí, o bien para obtener una acción más prolongada de uno de ellos. Otras veces, se pretende administrar un solo fármaco, pero compactados en núcleos concéntricos de diferente velocidad de liberación. Recubiertos: El recubrimiento puede ser de azúcar o de un polímero que se rompe al llegar al estómago. Sirven para proteger al fármaco de la humedad y del aire, así como para enmascarar sabores y olores desagradables. Con cubierta gastrorresistente o entérica: Resisten las secreciones ácidas del estómago, disgregándose finalmente en el intestino delgado. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 14 Se emplean para proteger fármacos que se alteran por los jugos gástricos o para proteger a la mucosa gástrica de fármacos irritantes. Liberación controlada: Son sistemas que ejercen un control sobre la liberación del principio activo en el organismo, bien de tipo espacial controlando el lugar de liberación (p. e. los sistemas flotantes o mucoadhesivos), se pretende liberar el fármaco al organismo de una forma planificada y a una velocidad controlada. Existen diversos sistemas que permiten la liberación temporal controlada del fármaco, el más popular es el llamado sistema OROS o “Microbomba osmótica”. Este sistema está constituido por un reservorio que contiene el fármaco, formado por un núcleo sólido con capacidad osmótica. Rodeando el reservorio existe una membrana semipermeable que permite el paso del agua procedente del exterior del sistema. Cuando el comprimido entra en contacto con el jugo gastrointestinal, la penetración del agua produce la disolución del núcleo osmótico y la salida del medicamento por un orificio o zona de liberación. El tamaño del poro de la membrana semipermeable va a condicionar la mayor o menor entrada de agua y, por tanto, la velocidad de liberación del principio activo. Efervescentes: Se obtienen por compresión de un granulado de sales efervescentes, generalmente un ácido (ácido cítrico) y una base (bicarbonato sódico). Estas sustancias, en contacto con el agua, originan anhídrido carbónico que va descomponiendo la masa del comprimido y liberando el principio activo. Se suele emplear para administrar analgésicos (aspirina efervescente), preparados antigripales y sales de calcio y potasio. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 15 Bucales: Son comprimidos destinados a disolverse íntegramente en la boca, con objeto de ejercer una acción local sobre la mucosa. Se administran así fármacos antifúngicos (anfotericina B), antisépticos (clorhexidina), antiinflamatorios (succinato de hidrocortisona) o sialagogos (clorato potásico). 3.3.1.2.2 Cápsulas Las cápsulas son preparaciones de consistencia sólida formadas por un receptáculo duro o blando, de forma y capacidad variable, que contienenuna unidad posológica de medicamento (contenido). En la mayoría de los casos la base del receptáculo suele ser de gelatina aunque, en ciertos casos, se añaden sustancias como glicerol o sorbitol para ajustar la consistencia. El contenido puede ser de consistencia sólida, líquida o espesa y está constituido por uno o más principios activos, acompañados o no de excipientes. El contenido no debe provocar el deterioro del receptáculo, el cual se alterará por la acción de los jugos digestivos, produciéndose la liberación del contenido (a excepción de las capsulas de cubierta gastro resistente) (4). En la mayoría de los casos, las cápsulas se destinan a la administración oral, distinguiéndose las siguientes categorías: Cápsulas duras: formadas por la cabeza y cuerpo (2 medias cápsulas cilíndricas) que se cierran por ensamblado de ambas (Fig.2A). Cápsulas blandas: receptáculo de una sola pieza; resultan interesantes para administrar líquidos oleosos (p. e. vitaminas liposolubles) (Fig.2B). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 16 A B Figura 2: (A) Ejemplo de capsula de gelatina Dura; se ve claramente cabeza y cuerpo que conforman receptáculo. 2(B) Ejemplo de capsula de Gelatina Blanda; Pueden ser dosificados con sustancias liquidas en comparación con las capsulas duras que no podría ser. Cápsulas de cubierta gastro resistente: se obtienen recubriendo cápsulas duras o blandas con una película gastro resistente, o bien rellenando las cápsulas con granulados o partículas recubiertas con una película resistente a los jugos gástricos. Cápsulas de liberación modificada: cápsulas duras o blandas cuyo proceso de fabricación, o bien su contenido y/o recubrimiento, integran en su composición sustancias auxiliares destinadas a modificar la velocidad o el lugar de liberación del o los principios activos (Fig. 3). Figura 3: Esquema de liberación de una capsula de liberación modificada. Con criterios de fabricación y composición totalmente distintos existen también cápsulas para administrar por vías distintas a la oral: cápsulas vaginales y rectales. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 17 3.3.2 Formas farmacéuticas de administración parenteral Los preparados para administración parenteral son formulaciones estériles destinadas a ser inyectadas o implantadas en el cuerpo humano (1) (4). A continuación se enumeran cinco de las más representativas: Soluciones inyectables: Son preparaciones del principio activo disuelto (solución), emulsionado (emulsión) o disperso (dispersión) en agua o en un líquido no acuoso apropiado. Preparaciones para diluir previamente a la administración parenteral: Soluciones concentradas y estériles destinadas a ser inyectadas o administradas por perfusión tras ser diluidas en un líquido apropiado antes de su administración. Preparaciones inyectables para perfusión: Son soluciones acuosas o emulsiones de fase externa acuosa, exentas de pirógenos, estériles y, en la medida de lo posible, isotónicas con respecto a la sangre. Polvo para preparaciones inyectables extemporáneas: Sustancias sólidas estériles, dosificadas y acondicionadas en recipientes definidos que, rápidamente tras agitación, en presencia de un volumen prescrito de líquido estéril apropiado, dan lugar a soluciones prácticamente límpidas, exentas de partículas, o bien a suspensiones uniformes. Las tres vías principales para administración de preparaciones inyectables son intravenosa (IV), subcutánea (SC) intramuscular (IM). Otras vías parenterales de uso menos frecuente son la intradérmica, la CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 18 intratecal, epidural, intraósea, intraarticular, intraarterial, intracardiaca (1). 3.3.3 Formas farmacéuticas de administración rectal Dentro de estas formas de administración farmacéutica destacan los supositorios, no obstante también existe alternativas como son: capsulas, soluciones, dispersiones y pomadas rectales. 3.3.3.1 Supositorios Persiguiendo una acción mecánica, local o sistémica, los supositorios son preparados de consistencia sólida y forma cónica y redondeada en un extremo. Tienen una longitud de 3-4 cm y un peso de entre 1-3 g. Cada unidad incluye uno o varios principios activos, incorporados en un excipiente que no debe ser irritante, el cual debe tener un punto de fusión inferior a 37ºC (1). Los excipientes de esta forma farmacéutica pueden clasificarse en dos categorías principales: Triglicéridos (excipiente lipófilo). Son los más utilizados; entre ellos se encuentran la manteca de cacao, los glicéridos semi- sintéticos y los aceites polioxietilenados saturados. Excipientes hidrosolubles: polietilenglicoles (PEG). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 19 3.3.4 Formas farmacéuticas de administración tópica Esta vía, utiliza la piel y las mucosas para la administración del fármaco, buscando fundamentalmente el efecto a nivel local, no interesando la absorción de los principios activos (4). Entre las principales formas farmacéuticas de aplicación tópica se encuentran; formas liquidas, semisólidas, y sólidas. Entre las formas liquidas, destacan los colirios, el cual es una preparación farmacéutica en el que el fármaco suele estar en solución o suspensión acuosa u oleosa para ser aplicada en forma de gotas, en el fondo del saco conjuntival. Los colirios suelen ser indoloros, no irritantes, estériles e isotónicos (1). Entre las formas semisólidas de aplicación tópica, se encuentran todos los ungüentos, pomadas, cremas y gel. Entre las formas solidas se hayan los polvos dérmicos, óvulos, y capsulas vaginales. 3.3.5 Formas farmacéuticas de administración transdérmico Hasta hace poco, la piel sólo era considerada una zona de aplicación de fármacos de acción local. La aparición de intoxicaciones por sustancias de administración tópica puso de manifiesto el interés de utilizar fármacos que, atravesando la piel, produzcan una acción sistémica (vía percutánea). Así, cada vez son más los fármacos que, administrados tópicamente mediante distintos dispositivos (oclusión, CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 20 sistemas transdérmico, etc.), son capaces de proporcionar niveles sistémicos suficientemente altos como para lograr efectos analgésicos, antihipertensivos, antianginoso o de sustitución hormonal (4). Los sistemas transdérmico son formas de dosificación ideados para conseguir el aporte percutáneo de principios activos a una velocidad programada, o durante un periodo de tiempo establecido (1). Existen varios tipos de sistemas transdérmico, entre los que se encuentran: El parche transdérmico. Los componentes básicos de los dos tipos de parches que existen en el mercado farmacéutico (tipo reservorio y tipo matriciales) consisten en: a) una lámina protectora externa, b) un depósito con el principio activo y c) una membrana microporosa que permite la liberación continúa del fármaco que se encuentra en su interior mediante un mecanismo de difusión pasiva. Estos parches proporcionan niveles plasmáticos terapéuticos constantes del fármaco, siempre que la piel permanezca intacta. La liberación del fármaco desde el parche se realiza durante un periodo de tiempo que fluctúa entre 24 horas y una semana (4). La iontoforesis es una técnica reciente, aún en fase de desarrollo. Consiste en la colocación sobre la piel de dos electrodos que, por su orientación, hacen que un fármaco cargado, atraviese la piel a favor de un gradiente eléctrico al ser atraído por una carga distinta a la suya. De esta manera pueden ser administrados por vía percutánea fármacos antiinflamatorios cargados e incluso péptidos y proteínas como vasopresina e insulina, al ser fácilmente ionizables (4). CAPÍTULO III. GENERALIDADESPágina 21 3.3.6 Formas farmacéuticas de administración sublingual Normalmente, se utilizan comprimidos que se disuelven debajo de la lengua. La mucosa sublingual ofrece una superficie de absorción pequeña, aunque muy vascularizada (1). Esta mucosa es exclusivamente permeable al paso de sustancias no iónicas, muy liposolubles. Por tanto, solo pueden administrarse por esta vía fármacos que sean lo suficientemente potentes como para que, tras el paso de unas pocas moléculas a la circulación sistémica, se logre un efecto terapéutico (p. e. nitratos, hipotensores como nifedipino, ciertas hormonas como la oxitocina, etc.) (1). 3.3.7 Formas farmacéuticas de administración inhalatoria Existen distintos dispositivos para la administración de principios activos por vía inhalatoria como los: aerosoles, nebulizadores e inhaladores. Los aerosoles son dispositivos que contienen soluciones o suspensiones de un principio activo, envasadas en un sistema a presión de manera que, al accionar la válvula, se produce la liberación del principio activo impulsado gracias a un agente propelente (4). Los nebulizadores son dispositivos que al hacer pasar una corriente de aire generan partículas uniformes y muy finas del principio activo (líquido) en un gas. Este sistema permite que el fármaco penetre más profundamente en las vías aéreas (4). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 22 Los inhaladores de polvo seco, a partir del medicamento en estado sólido, se liberan partículas suficientemente pequeñas. 3.4 Ventajas y desventajas de las formas farmacéuticas tradicionales La administración de fármacos por vía oral, en el caso de los sólidos tiene una serie de ventajas, como son: exactitud en la dosis, fácil administración (ya que no se necesita personal profesional para administrarlo), fácil transporte, fácil identificación (Existen tabletas que presentan características particulares), costos de fabricación relativamente bajos. Las formas liquidas comparte algunas ventajas con las solidas como la fácil administración y una dosificación flexible. Son; atractivas (color, sabor y grado de dulzura), mayor biodisponibilidad que las formas farmacéuticas sólidas, primera opción a gargantas rebeldes, se pueden administrar varios fármacos en forma simultánea, eficaz para fármacos delicuescentes e higroscópicos. Existe también una serie de desventajas que hacen en ocasiones que la vía oral no sea una vía de administración adecuada, ya que: no se puede administrar a pacientes en estado inconsciente, las formas liquidas tienen mayor vulnerabilidad de contaminación, el pH ácido y las enzimas proteolíticas pueden llegar a destruir el principio activo antes de que alcance su lugar de acción. Además, algunos fármacos pueden ser irritantes de las mucosas, originando efectos secundarios y el consiguiente incumplimiento terapéutico. Por otra parte, muchos fármacos administrados por vía oral sufren un importante metabolismo CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 23 hepático (Efecto de Primer Paso), lo que limita sustancialmente su administración por esta vía. En la vía de administración parenteral las ventajas y desventajas son: La vía intravenosa: Proporciona un efecto rápido del fármaco y una dosificación precisa, sin problemas de biodisponibilidad. Puede presentar, no obstante, graves inconvenientes, como la aparición de tromboflebitis (por productos irritantes, inyección demasiado rápida o precipitación en la disolución), así como problemas de incompatibilidades entre dos principios activos administrados conjuntamente en la misma vía (1). La vía intramuscular: Se utiliza para fármacos no absorbibles por vía oral o ante la imposibilidad de administración del fármaco al paciente por otra vía. Numerosos factores van a influir en la biodisponibilidad del fármaco por vía IM (vascularización de la zona de inyección, grado de ionización y liposolubilidad del fármaco, volumen de inyección, etc.) (1). La vía subcutánea: De características similares a la anterior pero al ser una zona menos vascularizada, la velocidad de absorción es mucho menor. Sin embargo, dicha velocidad puede ser incrementada por distintos medios (p. e. dando un masaje), o también disminuida (p. e. utilizando un vasoconstrictor como la adrenalina junto a un anestésico local). Esta vía es muy utilizada para la administración de insulina (1). La vía rectal puede utilizarse para conseguir efectos locales o sistémicos. En este último caso, sólo se debe considerar como una alternativa a la vía oral cuando ésta no pueda utilizarse, ya que la absorción por el recto es irregular, incompleta y además muchos CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 24 fármacos producen irritación de la mucosa rectal. Uno de los pocos ejemplos en los que esta forma farmacéutica tiene una indicación preferente es el tratamiento de las crisis convulsivas en niños pequeños (diacepam) (1). La principal desventaja que tiene en común estas vías de administración, es que debe de ser aplicado por un profesional, y suele ser muy doloroso e incómodo, lo cual provoca una fobia al tratamiento. En la vía de administración Tópica, las ventajas y desventajas se pueden resumir en: Cutánea: Además de la acción local, puede conllevar la absorción sistémica del fármaco lo que depende, en gran medida, del estado de la piel (las lesiones aumentan la absorción). La absorción es menor en las zonas de mayor estrato córneo (1). Ocular: Puede llevar pareja la absorción sistémica a través del saco lacrimal. Por esta vía pueden administrarse preparados en suspensión o solución acuosa o bien en forma de pomadas. A mayor viscosidad, mayor eficacia para prolongar el tiempo de contacto entre la piel y el principio activo. Los productos a administrar por esta vía deben mantener las condiciones de esterilidad con las que fueron dispensados por lo que, una vez abiertos, no deben ser reutilizados más allá de los primeros 7 días. Al igual que el medicamento no es aprovechado, ya que la región ocular se encuentra en constante limpieza (5). En la administración transdérmica, los parches transdérmicos tienen la ventaja de evitar la inactivación por enzimas digestivos y el efecto del primer paso hepático. Esta forma farmacéutica proporciona niveles CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 25 plasmáticos estables y un mejor cumplimiento terapéutico por parte del paciente. Estos sistemas reducen los efectos secundarios y permiten el uso adecuado de sustancias de vida media corta. Sin embargo, también presentan inconvenientes como es el hecho de que, debido a la lenta difusión del principio activo, se tarda un cierto tiempo hasta que se alcanza en plasma el estado de equilibrio estacionario. Por ello, solo se deben utilizar para tratar a pacientes crónicos. Otro de los inconvenientes es que los sistemas transdérmicos solo son útiles para un número limitado de fármacos (aquellos liposolubles y de peso molecular relativamente pequeño, capaces de pasar a través del estrato corneo) (4). La vía de administración sublingual se recomienda para conseguir una acción terapéutica rápida de fármacos que, reuniendo las características anteriores, no puedan administrarse por vía oral por alguna de las siguientes razones: Posean un alto grado de metabolización hepática Se degraden por el jugo gástrico No sean absorbidos por vía oral. 3.5 Sistemas de liberación de fármacos Un sistema de liberación de fármaco es una formulación o un dispositivo seguro que lleva un agente terapéutico a un sitio especifico del cuerpo a una frecuencia determinada, para lograr una concentración efectiva en el sitio de acción del fármaco. Un sistema de liberación de fármaco es usado como transportador, distribuidor, o transportadorde CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 26 fármaco dentro y en todas partes del cuerpo. Un sistema de liberación de fármaco puede ser utilizado para liberar fármaco(s) a una parte deseada del cuerpo, órgano, tejido, células específicas, organelos intracelulares y/o proveer (6). 3.5.1 Profármacos (PRODRUG) Un profármaco es una forma que permanece inactiva durante su liberación a través de las membranas biológicas o hasta que llega al sitio de acción. En otras palabras un profarmaco es un precursor inactivo de un fármaco (5). Dos clases de Profármacos son generalmente usados. Los primeros son conocidos como Profármacos clásicos, los cuales se someten a una reconversión para la activación del fármaco dentro de la célula. La reconversión típicamente ocurre por la ruptura de un enlace químico entre el grupo “pro” y la fracción del fármaco. Los Profármacos clásicos han recibido la mayor atención en investigación y desarrollo así como comercialmente que ningún otro tipo de Profármaco. En contraste con el segundo tipo de Profármaco que usualmente implica la combinación de dos o más substancias. Bajo condiciones específicas intracelulares estas substancias reaccionan para activar el fármaco (6). Un tercer tipo de profarmaco, un sistema de liberación de fármaco (drug delivery system DDS). Ha sido desarrollado en las últimas dos décadas. Los DDSs usualmente incluyen tres componentes: 1) Fármaco, 2) Un reservorio “a targeting moiety” y 3) un acarreador. El acarreador se une a los componentes del DDS y altera las propiedades fisicoquímicas (por ejemplo la solubilidad) del complejo. El fármaco es el componente CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 27 activo que proporciona el tratamiento. El “targeting moiety”, aumenta sustancialmente la internalización del componente activo específicamente dentro de las células diana, potenciando la actividad específica del fármaco mientras que decrece los efectos adversos sobre la salud de los tejidos (7) (8). Los DDS tienen dos principales funciones: 1) prevén la degradación del componente activo, para reducir su aclaramiento corporal total, y mantienen esta actividad durante el transporte al sitio de acción, 2) la liberación del fármaco o fármacos dentro del DDS a las células diana. Con este fin el fármaco es unido a un DDS por medio de un espacio biodegradable, o en la totalidad del DDS el cual sea biodegradable en el ambiente del órgano o celular. Un ejemplo de un “spacer” biodegradable es el tetrapéptido Gly-Phe-Leu-Gly, que es desdoblada por la catepsina B en el compartimiento lisosomal de las células (9-13). 3.5.2 Rutas de administración de fármacos Los fármacos pueden ser liberados localmente al órgano blanco, o tejido fuera de la circulación sistémica. Este tipo de liberación de fármaco es usualmente referido como local o tópico. En contraste, los fármacos pueden ser liberados a todo el cuerpo vía circulación sanguínea general. Este tipo de liberación de fármaco es usualmente referido como una liberación de fármaco sistémico. Cada tipo de suministro de medicamentos, se puede lograr a través de diferentes vías de administración. Algunos fármacos solo pueden ser liberados en rutas específicas o no pueden ser administrados por una ruta determinada. Por ejemplo, los fármacos que son rápidamente inactivados por bajo pH, no pueden ser liberados por vía gastrointestinal CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 28 debido a las condiciones acidas que existen en el estómago. El uso de sistemas de liberación de fármacos ayuda a evitar la prematura degradación de fármaco. Con frecuencia se diseñan diferentes sistemas que pueden ser administrados por diferentes rutas de liberación para un mismo fármaco (6). En algunos casos la selección de la ruta de administración para un determinado fármaco, se rige por las necesidades de inicio y duración del efecto farmacológico, confiabilidad, malestar, conformidad del paciente, etcétera (6). A continuación se muestra dos ejemplos de sistemas de liberación de fármaco en dos importantes órganos del cuerpo humano Pulmón y Piel profundizando en el capítulo posterior a nivel ocular. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 29 3.6 Sistemas de liberación de fármaco: vía pulmonar La administración pulmonar se ha utilizado durante muchos años para el tratamiento local de enfermedades pulmonares. Más recientemente, la absorción sistémica de fármacos ha sido investigada, por ejemplo para el tratamiento de la diabetes mellitus y aliviar el dolor. Además, las áreas principales de la investigación pulmonar tienen como objeto el asma, fibrosis quística, cáncer de pulmón y tuberculosis (6). Los pulmones son órganos vitales de la respiración. Su función principal es oxigenar la sangre poniendo al aire inspirado en estrecha relación con la sangre venosa de los capilares pulmonares. Los pulmones sanos, son ligeros, blandos y esponjosos, y ocupan por completo las cavidades pulmonares. También son elásticos y se retraen alrededor de un tercio de su tamaño cuando se abre la cavidad torácica (6). Cada pulmón tiene; un vértice, una base, dos o tres lóbulos, tres caras (costal, mediastínica y diafragmática) y tres bordes (anterior, inferior y posterior) (14). Desde su inicio en la laringe, las paredes de las vías respiratorias están sostenidas por anillos de cartílago hialino en forma de herradura o de C (14). La vía respiratoria sublaríngea constituye el árbol traqueobronqueal. La tráquea está situada dentro del mediastino superior y constituye el tronco del árbol. Se divide a nivel del plano transverso del tórax (o ángulo del esternón) en bronquios principales, uno para cada pulmón, que pasan inferolateralmente para entrar en los pulmones por los hilios. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 30 El bronquio principal derecho es más ancho y corto, y discurre más vertical, que el bronquio principal izquierdo cuando pasa directamente hacia el hilio pulmonar (14). El bronquio principal izquierdo discurre inferolateralmente, inferior al arco de la aorta y anterior al esófago y la aorta torácica, para alcanzar el hilio pulmonar (14). Dentro de los pulmones, las ramas bronquiales se ramifican de manera constante para formar el árbol traqueobronquial (14). Cada pulmón tiene una arteria pulmonar que lo irriga y dos venas pulmonares que drenan la sangre procedente de él (14). En la figura 4 se muestra la anatomía de los pulmones. Figura 4; Anatomía de los pulmones CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 31 La liberación de fármacos vía absorción de mucosas es accesible en ciertas cavidades del cuerpo tales como: cavidad bucal, cavidad nasal, cavidad ocular, sublingual, rectal y mucosa vaginal. Ofrece distintas ventajas sobre la vía de administración peroral de la liberación sistemática del fármaco. La principal ventaja del uso de estas rutas es que ellos evitan el efecto de primer paso del fármaco y el aclaramiento del fármaco (6). El tracto respiratorio que incluye la mucosa nasal, faringe, tráquea, bronquios, bronquiolos, alveolos, tiene una larga superficie de mucosa para la absorción del fármaco. El uso de esta enorme superficie para liberar el fármaco proporciona una mejor vía comparada con la administración parenteral (6). J.S. Patton (chemtec. 27,34, 1997) dijo que “debe aprovecharse la ventaja que ofrece la habilidad del cuerpo para transferir moléculas grandes a través de los pulmones”. Esta ruta de administración es ampliamente utilizada para el tratamiento de afecciones pulmonares y para la liberación del fármaco a órganos blancos aledaños por medio del sistema circulatorio (6). 3.6.1 Administración Pulmonar El tracto respiratorio tiene una largasuperficie por lo tanto se puede utilizar para la liberación local y sistémica del fármaco. La superficie se incrementa a partir de la región exterior (nasofaringe) al tracto bronquial y regiones pulmonares las cuales consisten de bronquíolos y alveolos. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 32 Uno de los ejemplos más viejos de administración de fármacos a nivel pulmonar para liberación sistémica es la anestesia inhalada. Una creciente variedad de fármacos están siendo administrados por esta ruta para obtener un efecto directo sobre los tejidos blancos del sistema respiratorio, entre ellos se encuentran: los β-agonistas, corticosteroides, estabilizadores de los mastocitos, antibióticos antifúngicos y agentes antivirales (6). La ruta pulmonar ha sido usada por décadas para administrar fármacos para el tratamiento del asma y otras enfermedades parecidas. Recientemente, esta ruta ha recibido mayor atención por la liberación sistémica del fármaco. El comienzo de la acción seguida de la administración del fármaco es muy rápida comparable con la ruta de administración intravenosa. Los pulmones son un sitio atractivo para la liberación de proteínas y péptidos. Ellos ofrecen una superficie larga (70 m2) para la absorción sistémica del fármaco en comparación con otras rutas no tradicionales como son la bucal, sublingual, nasal, rectal y cavidad vaginal (6). El principal desafío para esta ruta es la falta de reproducibilidad en el sitio en el que se deposita el fármaco. La velocidad de absorción del fármaco varía en las diferentes regiones del pulmón debido a la variabilidad del grosor que recubre epitelial en el árbol bronquial (6). El mecanismo de acción de las partículas depende varios factores: el régimen de inhalación y tamaño de partícula, carga, densidad y propiedades higroscópicas CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 33 El tamaño de las partículas sólidas o de las gotas de líquido en aerosoles mide de 1 a 10nm y es expresada con el diámetro aerodinámico donde ρ es la densidad de la partícula y d es el diámetro observado, generalmente la partícula es liberada vía inhalación bucal, pasando por alto la cavidad de la nasofaringe. Sin embargo, el total retenido de partículas solamente es el 50% de la dosis administrada (6). El desafío clave para la liberación del fármaco por vía pulmonar es proporcionar la profunda penetración del fármaco dentro del pulmón hasta el alveolo. Como los pulmones son órganos que están en contacto directamente con el ambiente están dotados de un sofisticado sistema de defensa que protege al cuerpo de la penetración de partículas exógenas algunas infecciones, agentes irritantes, etcétera, mientras permite el intercambio de gases. Las vías aéreas superiores proveen de un mecanismo de filtración que retiene partículas con un tamaño mayor a 10 µm, por lo tanto, aquellos fármacos que tengan tamaños de partícula mayores a 10 µm solo pueden ser administrados por vía oral y nasal (5). Aquellas partículas con tamaños de 5 a 10 µm son atrapadas en una envoltura mucosa y conducidas por las vías aéreas superiores hacia la cavidad craneal por movimiento ciliar (cabe recordar que el movimiento ciliar solo es en dirección al cerebro). A nivel de la laringe estas partículas son ingeridas o expectoradas (6). Partículas pequeñas con un diámetro aerodinámico menor que 2 µm pueden penetrar las vías áreas bajas (regiones bronquial y alveolar) y CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 34 pueden ser fagocitadas por los macrófagos alveolares. Por lo tanto, se puede usar un tamaño submicronizado en sistemas de liberación de fármacos en las vías áreas bajas, alvéolos y circulación sistémica a través de la barrera alvéolo capilar. Los gases solubles en agua son disipados en las vías aéreas superiores mientras los gases son difundidos en los pulmones donde causan un gran daño (6). Las partículas inhaladas pueden ser transportadas de una región a otra por el tracto respiratorio. La duración de la actividad terapéutica local es una función compleja debido a la disposición de partícula, espacio mucociliar, disolución o liberación del fármaco (aerosoles líquidos), absorción, y la cinética de liberación del fármaco (6). 3.6.2 Dispositivos de liberación Pulmonar Nanopartículas bioadhesivas de ácido poliacrílico son un ejemplo de un novedoso sistema de liberación de fármaco designado a la liberación del fármaco en mucosa (15). Estas nanopartículas fueron sintetizadas usando un proceso de polimerización de microemulsión inversa. Tienen un estrecho rango de tamaño, un promedio de aproximadamente 50nm, y son estables en buffer. Las partículas fueron aisladas y liofilizadas en forma de polvo seco, y fueron resuspendidas como partículas individuales en buffer. El fármaco malato de timolol fue cargado dentro de las nanopartículas, y cuando el fármaco cargado fue dispersado en una solución de buffer de fosfatos, el fármaco fue liberado durante varias horas (15). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 35 Otra nueva variante de una formulación de liberación de fármaco mucoadhesivo el cual está basado en complejos de enlaces de hidrogeno “H-bonded” de poli(ácido acrílico) (PAA) o poli(ácido metacrilico) (PMAA) con el poli(etilen glicol) (PEG) de un conjugado PEG- fármaco(16). Los profármacos de PEGlatos fueron sintetizados con PEG-anhídrido-fármaco enlaces degradables para la eventual liberación del fármaco libre de la formulación (17). Los complejos fueron diseñados para disociarse, como al formulación se hincha en contacto con la superficie mucosa a un pH de 7.4, la liberación de PEG-fármaco (“PEG-bound drug”), que luego hidroliza para liberar el fármaco libre y el PEG libre. Se ha comp0rovado que a medida que el peso molecular del PAA incrementa, la velocidad de disociación decrece, que resulta en un decremento de la velocidad de liberación del fármaco (17). Por otro lado, la liberación del fármaco a partir del conjugado solo PEG- fármaco y de una mezcla de solidos de PEG-indometacina + PAA fue mucho más rápido que la forma del complejo de enlaces de H (H- bonded). Debido a las diferencias de estabilidad térmica, el complejo PMAA demostró un poco más rápido la liberación del fármaco que el complejo PAA de comparable peso molecular. Estos complejos de “H- bonded” de degradable “PEGylated” fármaco con polímeros bioadhesivos puede ser útil en la entrega de fármaco a nivel de mucosas. Resultados prometedores han sido recientemente obtenidos usando liposomas para la liberación a nivel de pulmones (6). Los Liposomas son uno o multicapa de vesículas de fosfolípidos, descritos por primera vez por Bangham et al (6). Su intervalo de tamaño es de 250Å (25nm) a 10 µm de diámetro y son usualmente preparadas por el método de CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 36 rehidratación de película lipídica (6). De acuerdo con este método, los fosfolípidos tal como la fosfatidilcolina o mezclas de fosfolípidos con colesterol y otras sustancias son disueltas en cloroformo y evaporadas a una delgada película en un rotavapor. La hidratación de la película seca del lípido es por adición de una solución buffer (pH=7.4) a la película, la agitación da largas vesículas multilaminares. Los liposomas unilaminares pequeños son producidos por sonicación de vesículas multilaminares. La estandarización del tamaño de los liposomas es logrado por el paso a través de filtros con un diámetro de poro fijo. Los fármacos son introducidos dentro de los liposomas mezclando los liposomas y otro componente lipídico con una solución de fármaco o por el método de gradiente de pH. Los liposomas son purificados por filtración en gel para separar fármaco no unido. La bicapa lipídica puede atrapar fármacos liposolubles, y la capa hidrofílicapuede disolver componentes solubles en agua. Diferentes tipos de liposomas se han desarrollado para la distribución de un conjunto diverso de fármacos (6). 3.7 Sistemas de liberación de fármaco: vía Intradérmica La piel, ha sido utilizada por siglos como el sitio para la administración de fármacos para el tratamiento local (tópico), pero recientemente ha sido utilizada como vía para la liberación sistémica de fármaco (transdermico). La función de la piel es como barrera que prevenga la pérdida de agua y la inclusión de agentes externos; sin embargo, algunos fármacos capaces de penetrar la piel en cantidades suficientes para producir una acción sistémica. La ruta transdermica es de particular interés para fármacos que tienen un corto tiempo de vida media o son sometidos a extenso metabolismo en el efecto de primer CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 37 paso, y que por lo tanto requieran frecuentemente de su administración (17). La administración de fármacos a nivel transdermal ofrece muchas ventajas sobre las formas de dosificación convencionales, que incluyen, la liberación controlada, el cumplimiento con el paciente, y reducción de efectos secundarios (18). En muchos casos, los productos químicos que aumentan la permeabilidad de la piel a los fármacos, se incluyen en las formulaciones, para mejorar el suministro para alcanzar niveles terapéuticos deseados (19-20). La piel el mayor órgano del cuerpo, se compone de epidermis, o capa superficial, y la dermis, una capa de tejido conectivo más profunda (14). La epidermis es un epitelio queratinizado, es decir, con una capa superficial córnea y fuerte que cubre y protege la capa basal profunda, regenerativa y pigmentada. La epidermis carece de vasos sanguíneos y linfáticos. La epidermis avascular se nutre a través de la dermis vascularizada subyacente. La dermis recibe irrigación de arterias que penetran en su cara profunda y forman un plexo cutáneo de anastomosis arteriales. La piel también recibe terminaciones nerviosas aferentes, sensibles al tacto, la irritación (dolor) y la temperatura. La mayoría de las terminaciones nerviosas se hallan en la dermis, pero algunas penetran en la epidermis (14). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 38 La dermis es una densa capa de colágeno entrelazado y fibras elásticas. Estas fibras proporcionan tono a la piel y le confieren su fortaleza y resistencia. Aunque los haces de fibras de colágeno de la dermis discurren en todas direcciones para producir un tejido fuerte semejante al fieltro, en algunas localizaciones se encuentran en la misma dirección. El patrón predominante de fibras de colágeno determina la tensión característica y los surcos de arrugas de la piel (14). La piel también contiene muchas estructuras especializadas. La capa profunda de la dermis contiene folículos pilosos, asociados a músculos lisos erectores y glándulas sebáceas. La contracción de los músculos erectores del pelo provoca la erección de este causando la “piel de gallina”. Lo folículos pilosos suelen estar inclinados hacia un lado, y varias glándulas sebáceas se disponen en el lado hacia donde se dirige el pelo cuando emerge de la piel. Así pues, la contracción del musculo erector da lugar a que el pelo se enderece, lo que comprime las glándulas sebáceas y les ayuda a emitir su secreción oleosa sobre la superficie de la piel (14). Localizado entre la piel subyacente (dermis) y la fascia profunda subyacente, el tejido subcutáneo (fascia superficial) consta principalmente de tejido conectivo laxo y grasa almacenada. Contiene glándulas sudoríparas, vasos sanguíneos superficiales, vasos linfáticos y nervios cutáneos (14). En la figura 5 se muestra la anatomía de la piel. CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 39 Figura 5; Anatomía de la piel El concepto de liberación de fármaco a través de la piel, fue el primero introducido a principios de 1950, sin embargo, el primer producto comercial que salió en los Estados Unidos fue a principios de 1980 (6). La primera generación de parches transdérmico, fue diseñado para el control de las náuseas y vómito, sin embargo, fracaso, no tuvo éxito en el mercado, la introducción de parches de nicotina para dejar de fumar dio el impulso necesario a esta tecnología durante los primeros años (6). Hoy en día, los parches transdérmicos son extensamente usados para la liberación de hormonas y medicamentos para el manejo del dolor (5). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 40 El proceso básico en el desarrollo de sistemas transdérmico de liberación de fármaco (parches) es la absorción percutánea o transdermica. Novedosos sistemas transdérmicos, incluido la ionoforesis, termoforesis, y fonoforesis, también se desarrollaron para mejorar la liberación transdermica de diferentes fármacos (17). El estrato corneo es considerado la más importante barrera para la transferencia de fármaco. La composición lipídica entre la capa epidérmica es muy diferente. Los fosfolípidos polares, que son componentes de la membrana de células vivas, están ausentes en el estrato corneo. Estos lípidos forman bicapas y sus cadenas de ácidos pueden existir en estado “gel” y “cristal líquido”. La transición entre estos dos estados ocurre a ciertas temperaturas sin la perdida de la estructura bimaninar. Los principales lípidos del estrato corneo son las ceramidas (50%) y acidos grasos (25%). Aunque el estrato corneo no contiene fosfolípidos, la mezcla de ceramidas, colesterol, y acidos grasos es capaz de formar bicapas (17). Estas bicapas lipídicas forman la función de barrera del estrato corneo (6). En transferencia percutánea de fármacos, la piel puede ser considerada como una membrana bilaminada que consiste del estrato corneo (capa lipofilica) y de tejido vivo (capa hidrofilica), que comprende la capa granular y basal de la dermis y epidermis. La difusión de un fármaco polar es mucho más rápida a través de tejido viable que a través del estrato corneo (6). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 41 La piel puede actuar como un reservorio para algunos fármacos que son capaces de unirse a macromoléculas. La fracción de fármaco unido no es difusa, la unión dificulta la velocidad de penetración inicial de moléculas, lo que resulta en mayor tiempo de retraso (6). El metabolismo de fármaco durante el transporte a través de la piel afecta la biodisponibilidad y puede producir diferencias significativas entre los resultados in vivo como in vitro. Oxidación, reducción, hidrolisis, y conjugación son procesos cinéticos que compiten con el transporte de fármaco a través de la piel (6). El transporte de moléculas a través de la piel puede incrementarse con el uso de ciertos adyuvantes conocidos como potenciadores. Surfactantes Iónicos potencian la absorción transdermal por el desorden de la capa lipídica del estrato corneo y por la desnaturalización de la queratina. Los potenciadores pueden incrementar la penetración haciendo que el estrato corneo se inflame y/o filtre algunos de los componentes estructurales, reduciendo la resistencia a la difusión e incementando la permeabilidad de la piel (6). El Azone o el Laurocapram (1-dodecil-azaciclohempatan-2-ona) es uno de los más eficientes potenciadores de la absorción percutánea (Figura 6). Figura 6; Azone (1-dodecil-azaciclohempatan-2-ona) CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 42 Los alcoholes derivados del N,N-amino ácidos disustituidos y el hexametileno lauramina también potencian la permeabilidad del fármaco (6). 3.7.1 Dispositivos de liberación transdérmico Existe un dispositivo transdermico que consta de 4 capas; una membrana impermeable, que es el mecanismo de soportedel sistema; una capa adyacente de polímero, que sirve como el reservorio del fármaco; una membrana microporosa rellena con un material no polar (ej. Parafina); y una película adhesiva para ponerse en contacto con la piel y mantener el dispositivo en la posición deseada (6,17) (figura 7). Figura 7; Esquema del sistema terapéutico transdermico CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 43 Otro ejemplo es un dispositivo de matriz controlada, el reservorio del fármaco consiste de un polímero hidrófilico o hidrófobico conteniendo el fármaco dispersado, junto a un respaldo plástico que es impermeable al fármaco. El fármaco en el reservorio, está en contacto directo con la piel y la liberación del fármaco está controlada por la matriz. Para obtener una liberación de orden cero a través de la piel utilizando sistemas de matrices controladas, el estrato corneo debe controlar la velocidad de liberación de fármaco. Esto se puede lograr si la velocidad de liberación del fármaco desde el dispositivo es mucho mayor que la velocidad de captación de la piel (5, 6,17). Otro ejemplo relevante en dispositivos de liberación transdérmicos es la Iontoforesis (del griego ion o iontos “que tiene carga” y foresis “está llevando”) es un método electroquímico que potencia el transporte de algunas moléculas solubles mediante la creación de un gradiente de potencial a través de los tejidos de la piel con una corriente eléctrica o voltaje. Esta técnica es utilizada para potencializar el transporte transdérmico de fármacos mediante la aplicación de una pequeña corriente a través de un reservorio que contiene especies ionizadas del fármaco. Electrodos positivos o negativos son colocados entre el reservorio y la piel. Los iones positivos son introducidos en la piel a partir de un electrodo positivo y los iones negativos a partir de un electrodo negativo (Figura 8). Un segundo electrodo, positivo en este caso, es colocado a corta distancia en el cuerpo para completar el circuito, y los electrodos son conectados a una fuente de poder. Cuando la corriente fluye, los iones de carga negativa son transportados a través de la piel, principalmente a través de los poros (5, 6, 17). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 44 Figura 8; Esquema del aparato de Iontoforesis colocado en la piel La fonoforesis (del griego phono “sonido” y foresis (“que lleva”) es el transporte de fármacos a través de la piel utilizando ultrasonido. Es la combinación de terapia de ultrasonido con terapia de aplicación tópica para lograr concentraciones terapéuticas farmacéuticas en determinados sitios de la piel. El aparato de ultrasonido tiene una cabeza que emite una energía en 1 MHz a 0.5 a 1W/cm2. En esta técnica, el fármaco es mezclado con un agente de acoplamiento, usualmente un gel, en algunas ocasiones se utiliza cremas o ungüentos, que transfiere energía ultrasónica del dispositivo de fonoforesis a la piel a través de este agente de acoplamiento (6). Exactamente el mecanismo de la fonoforesis no es conocido (Figura 9). CAPÍTULO III. GENERALIDADES Página 45 Figura 9; esquema del dispositivo utilizado en la Fonoforesis colocado en la piel CAPÍTULO IV CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 47 Revolucionar nuevas terapias para el tratamiento de desórdenes oculares, ha surgido debido a los recientes avances en los enfoques de liberación de fármacos y material científico. Actualmente, la administración ocular de fármacos, se ha limitado a aplicaciones tópicas, redistribución dentro del ojo, seguido de administraciones sistémicas o directas de inyecciones intraocular/periocular (22). Controlar y prolongar la liberación de fármacos en los tejidos oculares, sigue siendo el principal objetivo para los farmacéuticos he ingenieros, a la luz de la aparición de fármacos más potentes y modificación a las respuestas biológicas con vida media biológica limitada. En la liberación oftálmica del fármaco, en la parte frontal del ojo, los principales obstáculos para la óptima biodisponibilidad del fármaco, es el drenaje lagrimal, parpadeo y la dilución del fármaco por las lágrimas. Otra restricción fisiológica, es la limitada permeabilidad de la cornea, que resulta en la baja absorción de los fármacos oftálmicos. Una gran parte de la dosis administrada, es drenada en el ducto naso lagrimal, lo que puede producir, efectos secundarios sistémicos no deseados. Adicionado a esto, la rápida eliminación del fármaco atreves del punto lagrimal, resulta en la corta duración del efecto terapéutico resultando en un régimen de dosificación frecuente. Un reto importante para la formulación, es eludir las barreras de protección del ojo sin causar daño permanente al tejido (21). Existen 2 barreras para la absorción del fármaco: la barrera hemato- acuosa y la barrera hemato-retina. La barrera hemato-acuosa, está compuesta por el epitelio ciliar, el epitelio de la superficie posterior del iris y los vasos sanguíneos en el iris. Los fármacos entran por el humor acuoso en el epitelio ciliar y en los vasos sanguíneos. Algunas CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 48 sustancias son transportadas fuera del humor vítreo en la superficie de la retina (5). Por lo tanto, es necesario para el desarrollo de un fármaco eficaz, las estrategias de distribución en el ojo (21). 4.1 Sistemas de liberación de fármaco: vía ocular 4.1.1 Administración Ocular El ojo está protegido principalmente a la penetración de sustancias extrañas por sus barreras anatómicas naturales, estas barreras provocan que la efectividad de la liberación del fármaco dentro del ojo sea complicada. Las dos principales barreras son: la córnea que protege la parte frontal del ojo, y la barrera retino capilar que protege la parte posterior del ojo (14,23). 4.1.2 Anatomía y fisiología del Ojo El ojo, es el órgano de la visión y está formado por el globo ocular y el nervio óptico. La orbita contiene el ojo y sus apéndices. La región orbitaria es el área de la cara superpuesta a la órbita y al globo ocular, e incluye los parpados superior e inferior y el aparato lagrimal (14). Ocupa un tercio o menos de la cavidad orbitaria, y mide 24mm (23). CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 49 4.1.2.1 Párpados y aparato lagrimal Los párpados y el liquido lagrimal secretado por glándula lagrimales, protegen la córnea y los globos oculares frente a los traumatismos y la irritación (14). Los párpados son repliegues móviles que cubren el globo ocular anteriormente cuando están cerrados, y por lo tanto protegen frete a los traumatismos y la luz excesiva. También mantiene la córnea húmeda al extender sobre ella el líquido lagrimal. Los parpados están cubiertos externamente por piel delgada, e internamente por una mucosa transparente, la conjuntiva palpebral. Esta parte de la conjuntiva se refleja sobre el globo ocular, donde se continúa con la conjuntiva bulbar, delgada y transparente, que se halla unida laxamente a la cara anterior del globo ocular (14). El saco conjuntival, es el espacio limitado por las conjuntivas palpebral y bulbar; es un espacio cerrado cuando los parpados están cerrados, pero presenta una abertura anterior, la hendidura palpebral, cuando el ojo esta abierto (los párpados se hallan separados. El saco conjuntival es una forma especializada de “bolsa” mucosa que permite que los parpados se muevan libremente sobre la superficie del globo ocular cuando se abren y cierran. Los párpados superior e inferior están reforzados por unas laminas densas detejido conectivo, los tarsos superior e inferior, que forman el “esqueleto” de los parpados. Algunas fibras de la porción palpebral del musculo orbicular del ojo (el esfínter de la hendidura palpebral) se hallan en el tejido conectivo superficialmente con respecto a estos tarsos y profundamente a la piel de los parpados. Incluidas en los tarsos CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 50 se hallan las glándulas tarsales, cuya secreción lipídica lubrica los bordes de los párpados y les impide que se adhieran entre si al cerrar los ojos. Además esta secreción forma una barrera que no cruza el líquido lagrimal cuando se produce en cantidades normales. Si la producción es excesiva, se desparrama sobre la barrera y aparece en las mejillas en forma de lágrima (14). El aparato lagrimal se compone de: Glándula lagrima. Segrega el líquido lagrimal, una solución salina fisiológica acuosa que contiene lisozima, una enzima bactericida. El líquido humedece y lubrica las superficies de la conjuntiva y la córnea, y proporciona a ésta algunos nutrientes y oxígeno disuelto; cuando se produce en exceso constituye las lágrimas (14). Conductos excretores de la glándula lagrimal. Transporta el líquido lagrimal desde las glándulas lagrimales al saco conjuntival (14). Conductillos lagrimales. Comienzan en el punto lagrimal (abertura) de la papila lagrimal, cerca del ángulo medial del ojo, y drenan el líquido lagrimal desde el lago lagrimal al saco lagrimal (14). Conducto nasolagrimal. Conduce el líquido lagrimal al meato nasal inferior (14). La glándula lagrimal, de forma almendrada y unos centimetros de longitud, está situada en la fosa de la glándula lagrimal, en la parte superolateral de la órbita (14). CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 51 La producción del líquido lagrimal es estimulada por impulsos parasimpáticos del NC VII. El líquido se segrega a través de 8 a 12 conductos excretores, que se abren en la parte lateral del fórnix conjuntival superior del saco conjuntival. El líquido fluye inferiormente dentro del saco por la fuerza de gravedad. Cuando la córnea se seca, el ojo parpadea (14). Los párpados se ponen en contacto e una secuencia lateral a medial, lo que empuja una película de líquido sobre la córnea, de modo algo parecido a lo que ocurre con un limpiaparabrisas (14). De este modo, el líquido lagrimal con material extraño, es impulsado hacia el ángulo medial del ojo y se acumula en el saco lagrimal, desde donde drena por capilaridad a través de los puntos y canalículos lagrimales hacia el saco lagrimal (14). Desde dicho saco, las lágrimas pasan al meato nasal inferior de la cavidad nasal por el conducto nasolagrimal, y drenan posteriormente a través del suelo de la cavidad nasal a la nasofaringe, y más tarde se degluten. Además de limpiar las partículas y el material irritante del saco conjuntival, el líquido lagrimal aporta nutrientes y oxígeno a la córnea (14). En la figura 10 se esquematiza la anatomía general del Ojo. CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 52 Figura 10; Esquema general de las partes que cubren al ojo y sus componentes. CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 53 4.1.2.2 Globo ocular El globo ocular contiene el aparato óptico del sistema visual. Ocupa la mayor parte de la porción anterior de la órbita, suspendido por seis músculos extrínsecos, que controlan sus movimientos, y por un aparato suspensor facial. Mide aproximadamente 25mm de diámetro. Todas las estructuras anatómicas intraoculares adoptan una disposición circular o esférica (14). El globo ocular propiamente dicho posee tres capas, aunque existe una capa adicional de tejido conectivo que rodea el globo ocular y lo mantiene dentro de la órbita. Esta capa de tejido conectivo está compuesta posteriormente por la vaina facial del globo ocular (fascia bulbar o cápsula de Tenon), que forma el cuenco real para el globo ocular, y anteriormente por la conjuntiva valvular. La vaina ocular es la parte más importante del aparato suspensor. Una capa de tejido conectivo muy laxo, el espacio apiescleral (un espacio potencial), situada entre la vaina facial y la capa más externa del globo ocular, facilita los movimientos oculares dentro de la vaina facial (14). Las tres capas del globo ocular son: 1. La capa fibrosa (extrema), formada por la esclera y la córnea. 2. La capa vascular (media), formada por la coroides, el cuerpo ciliar y el iris. 3. La capa interna, formada por la retina, que posee las proporciones óptica y ciega. CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 54 4.1.2.2.1 Capa fibrosa del globo ocular Es el esqueleto fibroso externo que aporta forma y resistencia. La esclera (esclerótica) es la parte dura y opaca de la capa fibrosa del globo ocular; cubre posteriormente sus cinco sextas partes (figura), y proporciona inserción a los músculos extrínsecos e intrínsecos del globo ocular. La parte anterior de la esclera es visible a través de la conjuntiva bulbar transparente y constituye “el blanco del ojo” (14). La cornea es la porción anterior, transparente, de la túnica externa del ojo (capa fibrosa externa). Su grosor es de 0.5 mm en el centro y de 1 mm en la periferia (23). Cubre anteriormente la sexta parte del globo ocular. La convexidad de la córnea es mayor que la de la escalera, por lo que sobresale del globo ocular cuando se contempla lateralmente (14). La cornea carece totalmente de vasos y se nutre a partir de lechos capilares entorno a su periferia y de los líquidos existentes sobre su superficie externa e interna (liquido lagrimal y humor acuoso, respectivamente) (14). La cornea es extremadamente sensible al tacto y su inervación proviene del nervio oftálmico (NC V1). La desecación de la superficie corneal puede provocar la aparición de ulceras (14). El limbo de la córnea, es el ángulo formado por la intersección de las curvaturas de la córnea y la escalera en la unión esclerocorneal. Esta unión constituye un circulo gris translucido, de 1 mm de ancho, que CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 55 incluye numerosas asas capilares que actúan para nutrir la córnea, que es avascular (14). En la Figura 11 se muestra el esquema general del globo ocular. Figura 11; Esquema general del globo ocular. CAPÍTULO IV. NUEVAS FORMAS DE MEDICACIÓN Página 56 4.1.2.2.2 Capa vascular del globo ocular La capa vascular del globo ocular (también denominada úvea tracto uveal) se compone de coroides, cuerpo ciliar e iris. La coroides, una capa de color marrón rojizo oscuro situada entre la esclera y la retina, es la parte de mayor tamaño de la capa vascular del globo ocular y tapiza la mayor parte de la esclera. Dentro de su lecho vascular, denso y pigmentado, hay vasos más gruesos situados externamente (cerca de la esclera). Los vasos más finos (la lámina coroidocapilar, un extenso lecho capilar) son más internos, adyacentes a la capa avascular de la retina, sensible a la luz, a la cual aportan oxígeno y nutrientes. Ingurgitada de sangre en vida (posee el ritmo de perfusión más elevado, por gramo de tejido, de todos los lechos vasculares del organismo). La coroides se une firmemente a la capa pigmentaria de la retina, pero puede desprenderse con facilidad de la esclera. La coroides se continúa anteriormente con el cuerpo ciliar (14). El cuerpo ciliar es un engrosamiento anular de la capa posterior esclerocorneal, y es tanto muscular como vascular. Conecta las coroides con la circunferencia del iris. El cuerpo ciliar proporciona inserción a la lente. La contracción y relajación
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