Si bien la vía de administración oral es una forma segura, económica y fácil de administrar fármacos que ofrece como resultado un elevado cumplimiento entre los pacientes, es también en realidad la forma más compleja de disolución y liberación gastrointestinal de un principio activo.
La biodisponibilidad del fármaco depende no solo de su formulación sino también del dinamismo fisiológico del estómago que lo recibe.

El estudio que publica la revista Physics of Fluids * investiga el efecto de la postura y la gastroparesia en la disolución de los fármacos en el estómago, así como su liberación en el duodeno.

Los autores de la Universidad John Hopkins, Baltimore, EE.UU., anticipan que su trabajo es el primer modelo en combinar la biomecánica gástrica con el desplazamiento y disolución del fármaco; cuantifica, además, el principio activo que atraviesa el píloro para digirse hacia el duodeno.

( a ) Esquema del aparato de la farmacopea de EE. UU. Tipo II.
(b) Esquema del modelo farmacocinético/farmacodinámico (PK/PD) para el análisis de dosis-efecto
y la evaluación de la interacción fisiológica y el metabolismo de los fármacos in vivo.
La imagen integra el artículo completo.

El estudio calcula y compara la tasa de vaciado y la liberación de principio activo disuelto en el duodeno para una variedad de situaciones fisiológicas.

Antecedentes de la investigación
Varios estudios demostraron que las diferencias en la postura generan un nivel considerable de variaciones en la mezcla y vaciado gástricos, la digestión y la absorción de comidas líquidas o sólidas, así como en la biodisponibilidad de los fármacos.

El efecto de la postura sobre la biodisponibilidad del fármaco se evalúa de manera farmacocinética con la medición, por ejemplo, del tiempo para alcanzar su concentración máxima en plasma y la exposición total.
Pese a ello, informan los autores, el mecanismo exacto y la magnitud de los efectos posturales no se han evaluado por completo.

Las investigaciones pendientes representan desafíos relevantes para muchas enfermedades asociadas con alteraciones en la anatomía y/o fisiología del estómago. En este sentido, la gastroparesia es un cambio crónico en la motilidad gástrica causado por afecciones como la diabetes, la enfermedad de Parkinson, los trastornos vasculares del colágeno y el "baipás gástrico en Y de Roux".

Sin embargo, los estudios clínicos como PK/PD involucran a voluntarios sanos con la suposición de que las diferencias interindividuales en la fisiología TG son pequeñas.

Los enfoques preclínicos y clínicos actuales para evaluar la eficacia de los fármacos orales se limitan a dilucidar la relación entre varios estados patológicos que alteran la motilidad gástrica y también a considerar otros parámetros relevantes como el volumen, la composición y la dinámica de fluidos del contenido gástrico.
Por lo tanto, faltan datos cuantitativos que incorporen estas variaciones en las funciones gástricas, en especial cuando se manifiestan durante estados patológicos.

La dinámica de fluidos computacional es un poderoso complemento para los experimentos de laboratorio que se utilizaron con amplitud en el desarrollo y/o evaluación de dispositivos médicos como los dedicados a asistencia ventricular, válvulas cardíacas protésicas y filtros de sangre.

De hecho, el modelado y la simulación in silico se convirtió en una prioridad estratégica de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) de EE. UU. para respaldar la evaluación reglamentaria de productos biomédicos.
Es probable que por esta causa, el primer autor del artículo, también receptor de la correspondencia, indique su dirección electrónica en el Centro para la Evaluación e Investigación de Medicamentos de la FDA, ubicado en la ciudad Silver Spring.

La DFC permite obtener información de flujo completo en un estómago real para investigar el efecto de la interacción entre la biomecánica gástrica y la dinámica de fluidos en la disolución del fármaco. Esto facilita la determinación de las concentraciones locales del fármaco.

Los autores consideran que el uso de un simulador in silico les pemite probar en paralelo y con facilidad diferentes condiciones fisiológicas además de otras, como la postura, y a su vez producir bases de datos que acerquen y amplíen más la fisiología en diferentes condiciones gástricas.

En este estudio, los investigadores aprovecharon una plataforma de modelado computacional para simular la disolución de fármacos en un modelo de estómago humano basado en imágenes.

La base de datos proporciona modelos anatómicos de alta resolución creados a partir de datos de imágenes de resonancia magnética.

(a) La anatomía del estómago humano se obtiene de la Biblioteca Virtual de Población.
Para este estudio, los investigadores usaron el estómago de “Duke”, un hombre adulto de 34 años.
(b) A continuación, crearon un modelo de estómago tridimensional segmentando la luz del estómago.
La imagen integra el artículo completo.

Para la investigación, utilizaron el modelo de estómago de un adulto masculino de 34 años. La luz del estómago tridimensional se segmenta y reconstruye a partir del conjunto de datos aportados por resonancia magnética, como una malla de superficie no estructurada con elementos triangulares.


* Physics of Fluids
Computational modeling of drug dissolution in the human stomach: Effects of posture and gastroparesis on drug bioavailability featured
J. H. Lee,  S. Kuhar, J.-H. Seo, P. J. Pasricha y R. Mittal
Agosto, 2022
https://doi.org/10.1063/5.0096877