Innovador desarrollo científico
Glaucoma: logran hidrogeles que podrán transformarse en lentes de contacto capaces de liberar medicamento
08 de Octubre de 2025
La investigación evidenció los rasgos estructurales que dificultan la estabilidad de los fármacos en un ambiente oxidativo, como es el de un ojo afectado por ese padecimiento degenerativo, que es primera causa de ceguera irreversible. Esto abre las puertas al diseño de moléculas que no sólo sean efectivas para reducir la presión intraocular, sino también más resistentes a la degradación y, por lo tanto, más seguras
El doctor Charis David Parramón Jurado (32) lleva adelante un innovador estudio científico en la Universidad Nacional de Río Cuarto. Analiza la degradación de medicamentos utilizados en el tratamiento de glaucomas a causa de moléculas altamente reactivas que se encuentran en concentraciones elevadas en el ojo afectado por esta enfermedad, y desarrolla novedosos hidrogeles que sirven como vehículos de fármacos y evitan su deterioro. Estos materiales podrán transformarse en lentes de contacto capaces de liberar medicamentos de forma progresiva y segura, en reemplazo de las gotas tradicionales.
La investigación evidenció cómo se degradan algunos medicamentos utilizados para tratar el glaucoma -una enfermedad ocular que puede causar pérdida de visión- al entrar en contacto con distintas especies químicas derivadas del metabolismo del oxígeno. Estas moléculas son altamente reactivas y se encuentran en concentraciones elevadas en el ojo afectado por glaucoma.
El estudio permitió identificar qué estructuras químicas hacen que ciertos fármacos sean más resistentes a esa degradación, aportando información clave para diseñar tratamientos más estables y seguros.
Además, se desarrollaron hidrogeles -materiales blandos, transparentes y capaces de absorber gran cantidad de agua- que pueden proteger los medicamentos y liberarlos de manera controlada. En el futuro, este avance podría aplicarse en lentes de contacto que liberen el fármaco lentamente, mejorando la eficacia y la comodidad del tratamiento.
- ¿Qué conocimiento novedoso aporta el estudio?
- Esta tesis aportó conocimientos en dos áreas principales. Por un lado, brindó información valiosa sobre la seguridad de diferentes fármacos de uso oftalmológico actual, y sobre qué estructuras químicas de dichos fármacos les permiten resistir mejor la degradación en ambientes altamente oxidantes, y por otro, se desarrolló un hidrogel capaz no solo de vehiculizar (transportar) las drogas, sino también de protegerlas frente a dicha degradación, lo cual constituye el hallazgo más novedoso del trabajo.
- ¿Se logró avanzar de manera significativa?
- Sí. A lo largo de los cinco años de investigación que demanda un doctorado en Ciencias Químicas se cumplieron todos los objetivos propuestos. Se analizó exhaustivamente cada proceso involucrado en la degradación de los fármacos, cuantificando, mediante el uso de las diversas técnicas disponibles en el Departamento de Química, los parámetros fisicoquímicos correspondientes a cada etapa del mecanismo. Además, se desarrollaron los sistemas basados en hidrogeles mencionados, seleccionándose uno de ellos como prototipo final por sus propiedades más favorables para su potencial uso como vehículo de fármacos.
- ¿Trabajaron con fármacos que tienen como objetivo reducir la presión intraocular?
- Exactamente. Los fármacos elegidos para este trabajo pertenecen al grupo de los antiglaucomatosos, es decir, utilizados en el tratamiento del glaucoma. Esta enfermedad se caracteriza por el aumento de la presión intraocular, que suele pasar inadvertido durante largo tiempo, hasta que provoca una pérdida repentina de la visión debido al daño progresivo del nervio óptico. Cuando el glaucoma se detecta a tiempo, se utilizan estos fármacos para reducir la presión intraocular y prevenir sus consecuencias. Particularmente se estudiaron los siguientes fármacos: acetazolamida, metazolamida, etoxzolamida, dorzolamida y tartrato de brimonidina.
- ¿Qué aporte hace este trabajo de ciencia básica a la salud ocular?
- El aporte principal de este trabajo puede dividirse en dos aspectos. En primer lugar, permitió evaluar la seguridad fototóxica de fármacos antiglaucomatosos. Aunque los medicamentos atraviesan numerosas etapas antes de llegar al mercado, los estudios sobre degradación oxidativa o fototoxicidad suelen ser escasos. La fototoxicidad, entendida como la toxicidad inducida por exposición a la luz, puede generar especies reactivas de oxígeno y, por lo tanto, está estrechamente relacionada con los procesos de oxidación. Comprender cómo se comportan los fármacos comúnmente utilizados en condiciones similares a las del ambiente ocular resulta fundamental para evaluar su seguridad.
En segundo lugar, el estudio aportó conocimiento sobre las características estructurales que determinan una mayor estabilidad frente a la degradación, lo cual constituye una base clave para el diseño de nuevos compuestos más seguros.
- ¿Es una línea de investigación nueva? ¿Se abren nuevas perspectivas?
- El grupo de investigación donde desarrollé esta tesis, es un grupo dentro del área de la fotoquímica dirigido por la doctora Susana Criado que estudia desde hace muchos años lo que se conoce como “degradaciones oxidativas fotosensibilizadas”, tanto en fármacos oftálmicos como en antioxidantes. Ambos tipos de compuestos químicos pueden sufrir reacciones oxidativas iniciadas por la luz. Así que, no se trata de una línea completamente nueva en sí misma, lo que sí es nuevo es el estudio de estos procesos en fármacos antiglaucomatosos, algo que no se había realizado anteriormente. Por otro lado, en nuestro caso particular, fue novedoso indagar en la síntesis de materiales basados en hidrogeles, lo que requirió un trabajo conjunto con el grupo de la doctora Claudia Rivarola, especializado en ese tipo de sistemas.
Las perspectivas que surgen de esta conjunción apuntan a explorar nuevas aplicaciones biomédicas de los hidrogeles en pacientes con patologías caracterizadas por una elevada concentración de especies reactivas de oxígeno. Este fue, en definitiva, el punto de encuentro entre los dos grupos de investigación mencionados.
- ¿Cuáles fueron los desafíos experimentales a los que hizo frente?
- La investigación está llena de desafíos. Aunque uno siga un plan de trabajo, las técnicas y los problemas experimentales van cambiando a medida que se alcanzan los objetivos. Quizás el desafío más grande no tuvo que ver con lo experimental, sino que fue mantener la motivación frente a los resultados negativos o los días difíciles en el laboratorio. No desanimarse y seguir adelante es fundamental para lograr cualquier objetivo, no solo de investigación, en ese sentido el trabajo en laboratorio también es una enseñanza para la vida.
- ¿Se avizoran futuros desarrollos en el área?
- A partir de esta investigación y de los resultados obtenidos, una posible etapa futura sería evaluar estos fenómenos en un ojo real, ya que en ese entorno intervienen muchas otras variables que podrían influir en la degradación, ya sea atenuándola o favoreciéndola. Sin embargo, esa línea requeriría un trabajo interdisciplinario, en colaboración con investigadores del área de la biología.
Respecto de lo que está a nuestro alcance como químicos, los resultados obtenidos abren la puerta a seguir explorando nuevos materiales basados en hidrogeles que no solo sirvan como vehículos de fármacos, sino que además los protejan de la degradación oxidativa. Actualmente, y en parte gracias a lo observado en mi tesis, la doctora Cecilia Challier, integrante del grupo, está trabajando con geles a base de gelatina, que además de ser biodegradables podrían conservar esa capacidad protectora frente a la degradación.
- El trabajo tuvo dos fases: la cinética y los mecanismos de fotodegradación mediados por especies reactivas de oxígeno, y el uso de hidrogeles como matrices protectoras y sistemas de liberación controlada. ¿Podría explicar en qué consistieron?
- La primera parte de la investigación se centró en comprender cómo los fármacos antiglaucomatosos pueden degradarse en presencia de las llamadas especies reactivas de oxígeno. Estas especies químicas aparecen naturalmente en el organismo como subproductos del metabolismo del oxígeno. En bajas concentraciones cumplen funciones beneficiosas, pero cuando se generan en exceso, como ocurre en algunas enfermedades o también por la exposición a la luz, se vuelven dañinas (se genera un ambiente altamente oxidativo). El ojo, al ser un órgano expuesto a la luz, es especialmente sensible a estos procesos.
Cuando un paciente se aplica un colirio, las moléculas del fármaco entran en contacto con este ambiente oxidativo, lo que puede disminuir su eficacia e incluso producir compuestos indeseables o incluso tóxicos. En el laboratorio, simulamos esas condiciones y analizamos cuáles de las posibles reacciones son más relevantes y qué características químicas del fármaco influyen en su estabilidad.
La segunda parte del trabajo consistió en desarrollar hidrogeles (materiales blandos y transparentes que pueden retener agua) como alternativa a las gotas tradicionales. Estos geles podrían transformarse en lentes de contacto capaces de liberar el medicamento de forma progresiva y sostenida. Así se mejoraría la adherencia al tratamiento, ya que se reduciría la necesidad de aplicaciones frecuentes, y además se protegería al fármaco de su degradación.
- ¿Pudieron identificar variables relacionadas con la eficacia y la seguridad de los fármacos oculares?
- Sí. A partir de los resultados obtenidos y del análisis de los mecanismos de reacción, observamos que los fármacos con una estructura química formada por dos anillos aromáticos unidos entre sí eran más estables frente a la acción de las especies reactivas de oxígeno, especialmente del oxígeno singlete, una de las especies reactivas más importantes. En concreto, los compuestos dorzolamida, etoxzolamida y tartrato de brimonidina fueron los que mostraron mayor resistencia a la degradación.
Además, realizamos estudios de citotoxicidad (es decir, del posible daño celular) con los productos resultantes de la degradación. Los ensayos, realizados con células humanas, mostraron que ninguno de estos productos fue tóxico en las condiciones evaluadas, lo que constituye un resultado alentador para la seguridad de su uso.
- ¿Los hidrogeles desarrollados logran reducir la degradación de los fármacos?
- Los tres tipos de hidrogeles desarrollados se basaron en resultados de investigaciones previas. Todos mostraron capacidad para incorporar y liberar los fármacos estudiados, pero uno de ellos destacó por que logró liberar una mayor cantidad del medicamento y, al mismo tiempo, ofrecer la mejor protección frente a la degradación. Esa propiedad protectora se explica en parte porque el fármaco queda encapsulado dentro del material, pero también porque el propio hidrogel puede reaccionar con las especies oxidantes, “capturándolas” antes de que ataquen a la molécula del medicamento. De este modo, el material actúa como una barrera activa, prolongando la vida útil del fármaco y aumentando su eficacia.
- ¿Por qué las nuevas formulaciones oftálmicas que podrían desarrollarse a partir de estos hallazgos serían más estables y seguras?
- Porque ahora sabemos qué rasgos estructurales de los fármacos favorecen o dificultan su estabilidad en un ambiente oxidativo, como el de un ojo con glaucoma. Incorporar ese conocimiento permitirá diseñar moléculas que no solo sean efectivas para reducir la presión intraocular, sino también más resistentes a la degradación y, por lo tanto, más seguras.
Por ejemplo y entre otras consideraciones, incluir estructuras químicas con dos anillos aromáticos unidos (como las que demostraron mayor estabilidad en este estudio) podría ser una estrategia clave para el diseño de nuevos compuestos.
- ¿También se abren posibilidades para sistemas de administración más eficientes? ¿Qué mejorarían respecto a los actuales?
- Sí, los resultados abren la puerta al desarrollo de sistemas más cómodos y eficaces, como lentes de contacto de hidrogel que liberen el fármaco de manera sostenida. Este tipo de formulación ofrecería varias ventajas: evitaría la necesidad de aplicar gotas con frecuencia, aumentaría el tiempo de contacto entre el medicamento y la superficie ocular (favoreciendo su absorción) y reduciría la pérdida del fármaco por parpadeo o lagrimeo. En definitiva, permitiría tratamientos más efectivos y menos invasivos, mejorando la calidad de vida de los pacientes.
Un trabajo colectivo
“Degradación de fármacos oftálmicos en escenarios de estrés oxidativo” es el título de la tesis con la que Parramón Jurado acaba de acceder al título de doctor en Ciencias Químicas, trabajo dirigido por la doctora Susana Criado y codirigido por la doctora Marcela Altamirano. Todos son docentes investigadores del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales, y forman parte del Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud –IDAS-, unidad ejecutora de doble dependencia entre la UNRC y el CONICET, cuyo director es el doctor Rubén Darío Falcone.
El doctor Charis David Parramón Jurado expresó: “Culminar una carrera de posgrado representa siempre un gran logro, no sólo por el esfuerzo individual que demanda, sino también porque, en gran medida, es un trabajo colectivo; siempre se necesita el acompañamiento y apoyo del grupo de investigación, que va haciendo el camino junto al tesista”.
Y agregó: “También valoro profundamente haber podido realizar esta etapa en la universidad pública, que desde mis inicios me brindó todas las oportunidades para formarme profesionalmente. A esto se suma el respaldo del CONICET, que incluso en contextos adversos continúa siendo una institución de prestigio internacional”.
“Por todo esto, me siento muy orgulloso de esta etapa concluida y de todo lo logrado en el proceso”, concluyó.
DIRECCIÓN DE PRENSA Y DIFUSIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DE RÍO CUARTO
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