Introducción: La biodisponibilidad del selenio es un desafío clínico y nutricional importante. Este artículo reescribe y traduce al español una propuesta para mejorar la absorción y distribución de nanopartículas de selenio SeNP mediante encapsulación en nanopartículas lipídicas LNP, y además describe en detalle las variables usadas para evaluar resultados experimentales y su aplicación práctica en investigación y desarrollo.
Resumen técnico: Las LNP se formulan típicamente por mezcla microfluídica para encapsular SeNP de 5 nm en una matriz lipídica compuesta por DSPC, colesterol y DSPE-PEG2000. Parámetros críticos: relación lípido:SeNP, velocidad de mezcla, temperatura, eficiencia de encapsulación EE mayor de 90 por ciento y tamaño de partícula menor de 150 nm. Caracterización por DLS para tamaño y potencial zeta, TEM para morfología e ICP-MS para cuantificación de Se en muestras biológicas.
Definición y descomposición de variables para aplicaciones prácticas
Encapsulation Efficiency EE: EE = (wSeNP - wemptyLNP) / wSeNP × 100
Significado de variables: wSeNP es la masa total de selenio añadida al proceso de encapsulación, medida en mg o g; wemptyLNP es la masa de selenio detectada en la muestra de LNP vacía procesada del mismo modo y considerada como fondo o contaminación, medida en las mismas unidades. En la práctica, wSeNP se determina pesando la cantidad de SeNP añadida o cuantificando la concentración por ICP-MS en la fase coloidal inicial. wemptyLNP se determina procesando un lote control sin SeNP y analizando la señal de Se por ICP-MS para corregir artefactos analíticos.
Procedimiento práctico para calcular EE: 1) Preparar muestra de LNP-SeNP y muestra de LNP vacía, 2) Digestion ácida de ambas para liberar Se, 3) Cuantificar Se por ICP-MS con curva de calibración y estándares internos, 4) Restar wemptyLNP del valor medido en LNP-SeNP para obtener Se encapsulado neto, 5) Aplicar la fórmula EE. Ejemplo: si wSeNP añadido = 10 mg y wemptyLNP medido = 0.5 mg, entonces EE = (10 - 0.5) / 10 × 100 = 95 por ciento.
Consideraciones analíticas y control de calidad para EE: usar blancos de proceso, replicados técnicos y controles de recuperación por adición conocida. Evaluar incertidumbre por propagación de errores: si sigmaA es desviación estándar de wSeNP y sigmaB de wemptyLNP, la desviación estándar de la resta se calcula como sqrt(sigmaA^2 + sigmaB^2) y se propaga al cociente para estimar error en EE. Establecer criterios de aceptación por lote, por ejemplo EE mayor de 85 por ciento con RSD menor de 10 por ciento para producción experimental.
Bioavailability BA: BA = AUC_LNP-SeNP / AUC_freeSeNP × 100
Definición de AUC: AUC es el área bajo la curva de concentración plasmática frente al tiempo, calculada típicamente con la regla trapezoidal hasta el último punto medido y extrapolada a infinito si procede. Unidades de AUC son por ejemplo mg·h/L o ng·h/mL según la escala analítica.
Procedimiento para determinar BA en estudios preclínicos: 1) Administrar dosis equivalentes de Se en forma LNP-SeNP y Se libre a grupos comparables de sujetos animales o humanos, 2) Recolectar muestras de plasma en tiempos definidos que cubran la absorción y eliminación, por ejemplo 0, 0.5, 1, 2, 4, 8, 24 h, 3) Cuantificar Se por ICP-MS con controles de matriz y curva analítica, 4) Calcular AUC para cada individuo por trapezoides, 5) Calcular BA relativa como cociente de medias de AUC o mediante análisis estadístico de ratios log transformados y CI del 90 por ciento según práctica bioequivalencia.
Interpretación práctica: Una BA por encima de 100 por ciento indica mayor exposición con la formulación LNP. Para ensayos clínicos, se recomienda evaluar BA relativa y también parámetros PK complementarios Cmax, Tmax y t1/2. Normalizar AUC por dosis si las dosis administradas difieren y reportar AUC normalizada por mg de Se administrado.
Recomendaciones de muestreo y calidad: asegurar LLOQ y LOD del método analítico por debajo del 10 por ciento de Cmax esperado, usar estándares isotópicos si es posible, incluir curvas de recuperación por matriz hepática o plasmática y evaluar estabilidad en matriz durante almacenamiento.
Tissue Distribution Ratio TDR tissue: TDR_tissue = [Se tissue] LNP-SeNP / [Se tissue] freeSeNP
Definición y medición: [Se tissue] es la concentración de selenio en un tejido específico, expresada por ejemplo en ng Se por g tejido húmedo. Se determina mediante digestión ácida de muestras tisulares y cuantificación por ICP-MS. Es crítico normalizar por peso del tejido y decidir si usar peso húmedo o seco; documentar método de homogeneización y digestión para reproducibilidad.
Interpretación práctica: TDR mayor de 1 indica mayor entrega al tejido con LNP. Informar TDR para hígado, riñón, bazo, músculo y cerebro si procede; analizar acumulación hepática ya que exceso de Se en hígado puede indicar riesgo de toxicidad. Para comparaciones, usar análisis estadístico por ANOVA o pruebas no paramétricas según distribución y reportar intervalos de confianza.
Correcciones y consideraciones: restar niveles basales de Se presentes en controles no tratados, corregir por contenido proteico del tejido si se desea expresar por mg proteína, y realizar análisis histológico complementario para correlacionar acumulación con efectos celulares.
Aplicación en PK/PD y modelado PBPK: integrar EE, BA y TDR como parámetros observables para ajustar modelos. En PBPK incorporar partición tisular, clearance hepático, fracción libre en plasma, tasa de endocitosis celular y eliminación renal. Realizar análisis de sensibilidad para identificar parámetros que más afectan exposición y usar datos in vitro de captación celular para informar tasas de unión y endocitosis en el modelo.
Buenas prácticas experimentales: incluir controles negativos y positivos, duplicados biológicos y técnicos, validar métodos analíticos según guías regulatorias, documentar SOP de producción de LNP para garantizar reproducibilidad y escalado. En fase de escalado industrial monitorizar estabilidad a temperaturas de almacenamiento y ciclos de congelación-descongelación, y evaluar liberación in vitro y en matrices gastrointestinales simuladas si se contempla administración oral.
Implicaciones industriales y de comercialización: una LNP con EE alta y BA mejorada puede reducir dosis requerida y mitigar riesgos de toxicidad. En paralelo a la investigación, planificar aspectos regulatorios, ensayos de seguridad a largo plazo y estudios de tolerabilidad humana.
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Conclusión: Las métricas EE, BA y TDR son herramientas cuantitativas esenciales para evaluar y optimizar formulaciones LNP de SeNP. Su correcta determinación requiere controles analíticos rigurosos, protocolos estandarizados y modelado apropiado para traducir hallazgos preclínicos a aplicaciones clínicas y comerciales. Q2BSTUDIO puede acompañar en la fase digital de su proyecto proporcionando software a medida, integraciones cloud y soluciones de IA para acelerar validación, análisis y escalado.