Un nuevo biomaterial administra medicamentos directamente al intestino de los peces

biomaterial para administrar medicamentos a los peces
Biopartícula polipeptídica antibacteriana para administración oral: enfoque de formulación en polvo, palatabilidad y toxicidad in vivo

El material se puede administrar directamente en el agua, donde los peces lo consumen

Un novedoso biomaterial desarrollado en la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) en Brasil puede ayudar a resolver dos problemas a la vez.

Como biopartícula, puede actuar como portador de medicamentos, administrando medicamentos directamente al tracto gastrointestinal de los peces para evitar la resistencia a los antibióticos convencionales, por ejemplo.

Además, se administra por vía oral en forma de polvo y es muy palatable para los peces, lo que aumenta la probabilidad de un tratamiento eficaz y al mismo tiempo reduce los desechos y la contaminación inherentes a la medicación de estos animales.

"Nuestra biopartícula puede pasar a través del tracto digestivo y administrar medicamentos directamente al intestino, mejorando la eficacia de los medicamentos convencionales, que se ve cada vez más afectada por la resistencia bacteriana", dijo Patrick D. Mathews, coautor del artículo. La investigación se realizó durante su estancia de posdoctorado en la Facultad de Medicina (EPM) de la Unifesp.

"El material se puede administrar directamente en el agua, donde los peces lo consumen. El método de administración normal implica mezclar el medicamento con el alimento, por lo que nunca se sabe cuánto se consume realmente, en lugar de simplemente contaminar el agua. Esto se ha convertido en un grave problema para las grandes empresas piscícolas, como la industria del salmón de Chile", dijo Mathews.

La biopartícula está basada en quitosano y alginato, polisacáridos de origen natural utilizados en la industria y la investigación. El quitosano se deriva de los caparazones de los crustáceos y el alginato se deriva de las algas marinas. La formulación también contiene arginina, un aminoácido presente en la mayoría de los alimentos ricos en proteínas. La molécula antimicrobiana utilizada fue un péptido obtenido de un arácnido encontrado en la región Sudeste de Brasil.

Se trataron con el biomaterial ejemplares de pez gato de Schwartz (Corydoras schwartzi), una especie de pez ornamental originaria del Amazonas y otras partes de América del Sur, durante ocho días. El análisis de su tejido intestinal mostró una alta penetración del biomaterial en las células epiteliales y en las capas más profundas del órgano. Varios métodos histológicos no lograron detectar ningún efecto citotóxico u otros daños debidos a la partícula. Las pruebas hematológicas confirmaron la ausencia de toxicidad en las células sanguíneas.

biomaterial para administrar medicamentos a los peces

Imagen: Un investigador administra el biomaterial a peces ornamentales del Amazonas. La biopartícula fue eficaz en este ensayo, allanando el camino para su uso en el tratamiento de peces de cultivo para consumo humano. Crédito: Omar Mertins

"Utilizamos materiales que se sabe que tienen poca o ninguna citotoxicidad. El quitosano también tiene la ventaja de adherirse bien a las membranas mucosas, como se demuestra en el estudio. Las pruebas también demostraron que tolera la acidez del tracto digestivo y llega intacto al intestino", dijo Omar Mertins, profesor del Departamento de Biofísica de EPM-Unifesp y último autor del artículo.

El material resultó de dos proyectos liderados por Mertins: "Improvement of the properties of the polysaccharide chitosan for its application in liposomes and giant vesicles" y "Crystalline-phase nano cubosome functionalized with biopolymers: development as a drug carrier and in vivo studies in zebrafish (Danio rerio)".

Parásitos

En un estudio anterior, los investigadores probaron la eficacia de una formulación similar contra parásitos que infectan a las mismas especies de peces. La biopartícula liberó el fármaco antihelmíntico praziquantel, ampliamente utilizado para tratar enfermedades causadas por gusanos planos parásitos (helmintos).

"Estos y otros peces ornamentales se exportan principalmente a Asia, Europa y Estados Unidos, llevándose consigo un gran número de parásitos. La introducción de nuevos patógenos a través de estas exportaciones es un riesgo significativo para los ecosistemas e incluso para la producción comercial, ya que pueden contaminar tanto las especies silvestres como las cultivadas", dijo Mathews.

En los intestinos de los animales colonizados por gusanos, la biopartícula penetró en los quistes construidos por los parásitos para autoprotección, lo que demuestra que el material puede usarse como portador de fármacos para tratar otras especies de peces. Se ha presentado una solicitud de patente para una de las formulaciones.

Los investigadores probarán ahora esta y otras formulaciones para tratar parásitos en peces cultivados comercialmente para consumo humano, como la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) y el tambaqui (Colossoma macropomum).

Un estudio realizado en 2017 [PDF] por otro grupo de investigadores estimó la pérdida anual de la piscicultura de agua dulce en Brasil debido a enfermedades en 84 millones de dólares.

"El hecho de que el material no sea tóxico para los peces demuestra que no es perjudicial para los humanos que consumen su carne. Las perspectivas de aplicación son muy positivas", afirmó Mertins.

La investigación se informa en un artículo publicado en la revista Biomaterials Advances: Antibacterial polypeptide-bioparticle for oral administration: Powder formulation, palatability and in vivo toxicity approach

Etiquetas: BiomaterialMedicamentoPeces

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