Etiquetas de proteína de seda comestibles y fluorescentes desarrolladas para eliminar los medicamentos falsificados

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Fuente: Etiquetas de proteína de seda comestibles y fluorescentes desarrolladas para eliminar los medicamentos falsificados (genengnews.com)

Recopilado por Carlos Cabrera Lozada. Miembro Correspondiente Nacional, ANM puesto 16. ORCID: 0000-0002-3133-5183. 13/04/2022

Los medicamentos falsos o adulterados son un importante problema de seguridad sanitaria, pero el enorme crecimiento de las farmacias en línea, junto con los problemas de la cadena de suministro, ha facilitado que los falsificadores se beneficien de sus actividades. Como un enfoque para ayudar a identificar medicamentos falsificados, un equipo de investigación internacional ha aprovechado gusanos de seda genéticamente modificados para crear etiquetas comestibles basadas en proteínas de seda fluorescentes, que podrían colocarse directamente en píldoras o en un medicamento líquido, y que contienen códigos que pueden ser leídos por una aplicación de teléfono inteligente para verificar su fuente y calidad.

Al informar sobre su método en un artículo en ACS Central Science «Edible Matrix Code with Photogenic Silk Proteins«, Seong-Wan Kim, del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de la República de Corea, y Young L. Kim, de la Universidad de Purdue, afirmaron: «Debido a las estructuras únicas de proteínas de seda, este código basado en proteínas no solo se tolera en soluciones líquidas con un alto contenido de alcohol, sino que también exhibe biocompatibilidad, fotoestabilidad, y fiabilidad térmica… El código comestible colocado en cada medicamento puede servir como serialización, seguimiento y rastreo, y autenticación a nivel de dosis, empoderando a cada paciente para desempeñar un papel en la lucha contra los productos farmacéuticos ilícitos».

Las farmacias en línea han despegado en los últimos años, entregando muchos tipos de medicamentos directamente a los hogares de los consumidores. «Treinta y cinco mil a 40 000 farmacias en línea activas en todo el mundo, con 600 agregadas cada mes, venden medicamentos a los pacientes», escribieron los autores. Algunos de estos negocios son legítimos, pero otros operan ilegalmente, suministrando medicamentos falsificados que son de calidad inferior, etiquetados incorrectamente o mezclados con componentes no deseados. Además, los problemas de la cadena de suministro global han facilitado que los medicamentos falsos se infiltren en el mercado.

«Los medicamentos falsificados no solo representan una seria amenaza para la seguridad del paciente y la salud pública, sino que también causan grandes pérdidas económicas, que representan el 10% del comercio farmacéutico mundial y $ 200 mil millones anuales», señalaron los investigadores. En su artículo, el equipo citó cifras que sugieren que los medicamentos falsificados contra la malaria y la neumonía pueden ser responsables de unas 250.000 muertes infantiles cada año.

Para infundir confianza en los consumidores, las compañías farmacéuticas etiquetan el embalaje exterior de sus productos con códigos de barras, códigos QR, hologramas e identificadores de radiofrecuencia, lo que permite a los distribuidores y minoristas administrar los productos a lo largo de la cadena de suministro. Pero no hay códigos equivalentes para que los consumidores verifiquen la fuente de píldoras individuales o dosis líquidas que se encuentran dentro de un recipiente. Los investigadores han desarrollado materiales sintéticos fluorescentes, como microfibras y nanopartículas, como códigos de seguimiento, pero las sustancias son potencialmente inseguras para consumir. Como resultado, señaló el equipo, «los métodos actuales contra la falsificación son limitados debido a la toxicidad de los materiales constituyentes y el enfoque de las protecciones de nivel de empaque secundario».

Los investigadores querían ver si la seda, que es un material comestible y «generalmente reconocido como seguro», podría colocarse directamente sobre los medicamentos y hacerse para fluorescencia, ayudando a los consumidores a asegurarse de que sus compras sean lo que dicen ser.

Para hacer esto, modificaron genéticamente gusanos de seda para producir fibroínas de seda, estas son proteínas comestibles que le dan fuerza a las fibras de seda, con una proteína fluorescente cian, verde o roja unida. Disolvieron los capullos de seda fluorescentes para crear soluciones de polímero fluorescente, que aplicaron sobre una película delgada de seda blanca de 9 mm de ancho en una rejilla de siete por siete. La brillante luz azul violeta, azul y verde en la cuadrícula reveló los patrones cuadrados 3D cian, verde y rojo, respectivamente.

Los gusanos de seda pueden producir capullos de seda comestibles y fluorescentes (lado izquierdo de la imagen izquierda); las proteínas de los capullos se pueden usar en códigos (derecha) para verificar la autenticidad de los medicamentos. [Adaptado de ACS Central Science 2022, DOI: 10.1021/acscentsci.1c01233]

Usando filtros ópticos sobre la cámara de un teléfono, una aplicación que el equipo diseñó puede escanear el patrón fluorescente, decodificar la clave digitalizada utilizando un algoritmo de aprendizaje profundo y abrir una página web, que podría albergar información sobre la fuente y la autenticidad del medicamento. Algunos medicamentos líquidos son a base de alcohol, y alentadoramente, cuando los investigadores colocaron una película de seda codificada en una botella transparente de whisky escocés, encontraron que el código fluorescente todavía era legible con la aplicación. «Debido a las estructuras únicas de proteínas de seda, este código basado en proteínas no solo se tolera en soluciones líquidas con un alto contenido de alcohol, sino que también exhibe biocompatibilidad, fotoestabilidad y fiabilidad térmica», afirmaron.

Finalmente, demostraron que las proteínas fluorescentes de seda se descomponen por enzimas gastrointestinales, lo que indica que los códigos de seda no solo son comestibles, sino que también pueden ser digeridos por el cuerpo. «Si bien la mayoría de los códigos basados en materiales fluorescentes se basan principalmente en materiales sintéticos y polímeros para aplicaciones no comestibles, los materiales constituyentes del código informado en este estudio son todas las proteínas (fibroína de seda y proteínas fluorescentes) que pueden ser fácilmente desnaturalizadas y degradadas por las enzimas proteolíticas gástricas en el sistema digestivo», comentaron los autores. «En general, la digestibilidad, la biocompatibilidad y la estabilidad física respaldan la idea de que todos los códigos comestibles basados en proteínas pueden ser consumibles de manera fácil y segura para la autenticación en dosis o en dosis de una manera confiable».

Sugirieron que colocar estos apliques de código comestible en píldoras o en dosis líquidas podría empoderar a los pacientes y sus proveedores de atención para evitar el consumo involuntario de tratamientos falsos. «También prevemos que este código comestible puede usarse potencialmente para otras aplicaciones de seguridad y criptográficas que requieren la destrucción inmediatamente después de ser escaneado», sugirieron.

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