Diseño de un dispositivo médico que sirva como terapia alternativa para el tratamiento de la leishmaniasis cutánea

Abstract

La leishmaniasis es una enfermedad de origen parasitario presente en más de 98 países, con una incidencia anual aproximada de 2 millones de casos. En Colombia es una enfermedad endémica presente en casi todos los departamentos. Las formas de tratamiento actuales consisten en terapias de administración de fármacos (parenteral), principalmente de compuestos antimoniales pentavalentes. Los efectos adversos de esta terapia radican en que muchos de estos compuestos presentan un grado de toxicidad que alteran la salud del paciente con la aparición de efectos secundarios como náuseas, fiebre, dolor etc. Trayendo consigo el abandono de la terapia antes de su culminación tendiendo a cuadros clínicos de recaídas y desarrollo de resistencia del parásito al medicamento, por lo que el avance en los fármacos actuales y en las terapias tratamiento se hacen indispensables. Una terapia de interés actual para el tratamiento de enfermedades localizadas es la terapia fotodinámica (TF), que consiste en la aplicación de un compuesto fotosensible que mediante la radiación apropiada preferiblemente en el rango visible produce especies oxidantes y/o reductoras que atacan en forma directa o indirecta la enfermedad. La Hipericina (HY) es un compuesto fotosensible, al que recientemente se le ha demostrado efecto anti-Leishmania bajo activación en el rango visible. Este compuesto es poco soluble en agua, requiere soluciones etanólicas o solventes orgánicos aumentando la posibilidad de agregación, baja selectividad (posibilidad de que el paciente presente fotosensibilidad) y la dificultad de garantizar la dosis adecuada del fotosensibilizador con la radiación apropiada de luz. Para superar estas desventajas, en el presente trabajo, se encapsuló la HY en nanopartículas de fosfatos de calcio (FC) obtenidas mediante dos rutas químicas de combustión en solución (Síntesis 1 y síntesis 2) encontrando que la encapsulación de la HY reduce notablemente la cantidad necesaria del medicamento para producir efecto antileishmanisis. Además se encontró que las partículas de FC presentan por si mismas un efecto antiparasitario. También se sintetizaron nanoestructuras de dióxido de titanio por combustión en solución (TiO2), con el fin de usarlas directamente o en asociación con principios activos como la HY para el tratamiento de la LC. Con el fin de mejorar la respuesta óptica del TiO2 en la región visible, éste fue dopado con platino (TiO2 + Pt), con hierro (TiO2 +Fe) y con cinc (TiO2+Zn). El dopaje del TiO2 favoreció la producción de especies reactivas de oxigeno (ROS) cuando fue sometido a irradiación visible entre 400-800 nm siendo el Pt y el Zn los elementos que favorecieron la mayor producción de ROS en el rango visible. Las pruebas de citotoxicidad in vitro realizadas en macrófagos peritoneales de ratones mostraron que los compuestos de dióxido de titanio no presentan citotoxicidad significativa bajo condiciones de oscuridad o al ser expuestos a la irradiación visible. Los compuestos de TiO2 dopados con Pt y Zn presentaron una buena actividad antilehismania, al ser irradiados bajo luz visible, siendo el compuesto con Zn el que presentó mayor actividad antiparasitaria. Experimentos in vivo realizados en el modelo hámster y modelo ratones Balb/C para los compuestos de FC + HY y los compuestos de TiO2 Zn-HY respectivamente, mostraron una reducción de la lesión en los hámster del 48%, y en el caso del TiO2 Zn-HY se presentó una reducción de la carga parasitaria de Leishmania amazonensis del 50 %. Sin embargo, no fue posible identificar una disminución significativa en el tamaño de la herida de los animales en este último. Estos resultados despiertan interés para plantear estudios futuros en los que se proponga la terapia fotodinámica como una alternativa para el tratamiento de la LC o la combinación de la misma con las técnicas actuales para mejorar su eficiencia

Abstract: Leishmania sisis a parasitic disease that is present in more than 98 countries, with an annual incidence of approximately 2 million cases. In Colombia, it is an endemic disease present in almost the entire country. The current ways of treatment consist of drug administration (parenteral) therapies, mainly pentavalent antimonial compounds. Many of these compounds have different degrees of toxicity that affect the patient's health and with side effects such as nausea, fever, ain, etc. These side effects encourage the patient to abadon the therapy before its end , tending to relapses and the development of resistance of the parasite to the drug . It is for this reason that the advance in current drugs and treatment therapies becomes indispensable. One therapy of current interest in localized diseases is photodynamic therapy (PT), which consists in the application of a photosensitive compound that by means of the appropriate radiation, mainly in the visible región , produces oxidizing and/or reducing species that attack directly or indirectly the disease. Hypericin (HY) is a photosensitive compound, which has recently been shown to have an anti – Leishmania effect under visible light activation. This compound is poorly soluble in water, requires ethanolic solutions or organic solvents increasing the possibility of aggregation, has low selectivity (possibility of the photosensitivity ́s patient), and fin ally, it is difficult to guarantee the adequate dose of the photosensitizer with the appropriate light radiation. To overcome these disadvantages, in the present work, the HY was encapsulated in calcium phosphate nanoparticles (CP) obtained through two che mical routes of combustion in solution (synthesis 1 and synthesis 2) finding that the encapsulation of the HY significantly reduced the amount needed of the drug to produce antileishmaniasis effect. Furthermore, it was found that the CP particles themselves shave an antiparasitic effect. Titanium dioxide (TiO2) nanostructures were also synthesized by combustion in solution, in order to use them directly or in association with active principles such as HY for the treatment of cutaneous leishmaniasis (CL). In order to improve the optical response of TiO2 in the visible region, it was doped with platinum (TiO2 + Pt), iron (TiO2 + Fe) and zinc (TiO2+ Zn). Doping of TiO2 favored the production of reactive oxygen species (ROS) when it was subjected to visible radiation between 400 -800 nm. Pt and Zn were the elements that favored the highest production of ROS in the visible. Invitro cytotoxicity tests performed on peritoneal mouse macrophages showed that TiO2 compounds did not exhibit significant cytotoxicity under dark conditions or when it was exposed to visible irradiation. The TiO2 compounds doped with Pt and Zn showed good antileishmania activity when they were irradiated under visible light being the compound with Zn the one that showed the highest anti-parasitic activity. In vivo experiments performed on Balb/C mice showed that the TiO2 -Zn-HY compound showed a 50% reduction of the parasitic load of L. amazonensis. However, it was not possible to identify a significant decrease in the animals wound size. These results are interesting to propose future studies in which photodynamic therapy is proposed as an alternative for the treatment of CL or the combination of PT with current techniques to improve its efficiency.