En este artículo se exponen los momentos clave de la historia farmacéutico-médica de la gelatina y se analiza cómo se utiliza en aplicaciones farmacéuticas y médicas.
¿Qué es la gelatina?
La gelatina es una proteína derivada de materias primas animales. Se obtiene por hidrólisis parcial del colágeno, la proteína más abundante en el mundo animal, con altas concentraciones presentes en los tejidos conjuntivos. Se compone de dieciocho aminoácidos, ocho de los cuales se consideran esenciales. Como polímero polidisperso, la gelatina presenta muchas propiedades y funciones útiles que se prestan a aplicaciones farmacéuticas y médicas.
Propiedades
- Segura
- Boluble
- Termorreversible
- Digerible
- Biocompatible
- Sin olor ni sabor
- Bajo potencial alergénico
Funciones
- Aglutinante de agua
- Gelificante
- Fortalecedora o estabilizadora
- Formación de películas
- Adhesión
- Soluble
- Termorreversible
- Espuma
Historia de la gelatina en aplicaciones farmacéuticas y médicas
1834
François Mothes(1), un joven farmacéutico francés, inventó la cápsula de gelatina en 1834 en Francia. En aquella época, los médicos tenían problemas para conseguir que los pacientes cumplieran con la toma de medicamentos porque la mayoría de ellos venían en forma de líquido o polvo y su sabor era desagradable. Otro problema era conseguir que las medidas fueran adecuadas para cada dosis. Así que Mothes ideó un método para encapsular una dosis exacta de medicamento líquido en una fina capa de gelatina líquida caliente que se endurecía al enfriarse. Una vez rellena de medicamento, la cápsula podía tragarse sin que se notara su sabor y se disolvía a la temperatura corporal liberando el principio activo.
1847
La cápsula de gelatina se extendió rápidamente por todo el mundo. En1847, James Murdock, un inventor londinense, inventó la primera cápsula dura de gelatina de dos piezas(2). Este desarrollo permitió a los fabricantes encapsular medicamentos en polvo.
1894-1897
A finales del siglo XIX, Estados Unidos se había convertido en el líder mundial en el desarrollo de cápsulas de gelatina(3). Entre 1894 y 1897, la empresa farmacéutica estadounidense Eli Lilly construyó la primera planta de fabricación de cápsulas para la producción de la recién desarrollada cápsula dura de dos piezas y cierre automático.
1930
Robert P. Scherer revolucionó la producción de cápsulas de gelatina blanda (softgels) al desarrollar una máquina automática de llenado continuo que hizo posible la producción en masa(4). Hoy en día, la gelatina es un excipiente muy utilizado para cápsulas duras y blandas.
Sustitutos plasmáticos a base de gelatina
1915
Los sustitutos del plasma son una solución coloidal que se utiliza para reponer el volumen sanguíneo y restablecer la presión arterial durante las emergencias médicas.
En 1915, el Dr. James Logan fue la primera persona en administrar con éxito un sustituto del plasma a base de gelatina(5) por vía intravenosa. Este desarrollo pasó relativamente desapercibido en el periodo de entreguerras, durante el cual se utilizaron otras soluciones coloidales, como la goma arábiga. Estas soluciones coloidales sin gelatina eran eficaces como expansores de volumen y presentaban menos riesgos para los pacientes.
1940-1952
El desarrollo de sustitutos plasmáticos a base de gelatina no se retomó hasta la Segunda Guerra Mundial. En la década de 1940, en varios estudios clínicos se demostró que la gelatina podía ser un sustituto eficaz del plasma, mucho más seguro que otras soluciones coloidales. Esta posibilidad se hizo realidad en 1952, cuando se inventó la gelatina succinilada, una nueva generación de gelatina modificada químicamente.
1962
Más adelante, el desarrollo de la gelatina succinilada permitió a los científicos crear una gelatina más afinada, de alto peso molecular y baja viscosidad, lo que la convertía en la opción ideal para los sustitutos del plasma. En 1962, llegó el desarrollo de la gelatina ligada a la urea a partir de una modificación química que implica la reticulación de polipéptidos(6).
Actualmente
A día de hoy, es habitual la utilización de los sustitutos del plasma preparados a partir de gelatina succinilada y gelatina ligada a la urea.
Hemostáticos a base de gelatina
1940
La palabra "hemostato" deriva de "hemostasia", un proceso biológico que se usa para detener y prevenir las hemorragias. Una pinza hemostática es un dispositivo médico que utilizan los cirujanos para detener las hemorragias y facilitar la cicatrización durante y después de las intervenciones quirúrgicas. Los primeros hemostáticos a base de gelatina se desarrollaron en la década de 1940. Hasta entonces, los hemostáticos se fabricaban a partir de una combinación de plasma humano y trombina bovina, ambos difíciles de purificar. Esta falta de pureza aumentaba el riesgo de infección para los pacientes. Los científicos empezaron a utilizar nuevos agentes hemostáticos a base de gelatina para crear hemostáticos. La gelatina fue una elección excelente, ya que cuenta con las propiedades funcionales y físicas adecuadas y ofrece mayores niveles de pureza, lo que mejora la seguridad del paciente(7).
Actualmente
Los hemostáticos a base de gelatina ya forman parte del instrumental habitual de los cirujanos.
Uso de la gelatina en aplicaciones farmacéuticas
Cápsulas duras y blandas
La gelatina se utiliza como excipiente en la producción de cápsulas duras y blandas. Posee menores costes de producción, menos complejidad en su fabricación y garantiza excelentes índices de disolución del principio activo farmacéutico (API). También ayuda a proteger los ingredientes sensibles del oxígeno, la luz, la proliferación microbiana y otras formas de contaminación.
La gelatina farmacéutica ofrece varias ventajas técnicas sobre los excipientes no gelatinosos, como la hidroxipropilmetilcelulosa (HMPC) para cápsulas duras y el almidón modificado para cápsulas blandas. Además, es el único excipiente sin número E, lo que la convierte en un ingrediente natural según la especificación técnica ISO sobre definiciones y criterios técnicos (ISO/TS 19657:2017).
Comprimidos
Hay dos tipos de gelatina que se utilizan habitualmente como aglutinantes en los comprimidos:
- No gelificante
- Gelificante
La gelatina gelificante se utiliza tras la granulación del polvo del comprimido en compresión. Tiene una mayor fuerza de gel, lo que confiere cohesividad, resistencia y dureza a los comprimidos. Su elevada fuerza de gel también se traduce en una mayor velocidad de desintegración.
La gelatina no gelificante se utiliza en la compresión directa. Tiene menor poder aglutinante, por lo que las pastillas son más débiles. Sin embargo, tiene una velocidad de desintegración rápida, lo que favorece que los pacientes experimenten los efectos del medicamento con mayor celeridad.
Sustitutos del plasma sanguíneo
La gelatina hidrolizada es un componente importante de los sustitutos plasmáticos, una clase de formulación parenteral conocida como expansor de volumen. Cuando está altamente purificada y presenta un bajo nivel de endotoxinas, puede utilizarse para ampliar temporalmente el volumen sanguíneo durante emergencias médicas.
Es el ingrediente ideal por las siguientes características:
- Altamente biocompatible
- Similar en viscosidad y comportamiento molecular al plasma sanguíneo
- Corto tiempo de retención, especialmente en comparación con las alternativas de almidón
- Biodegradable y no se acumula en el organismo
- Estable durante todo el ciclo de vida del producto
La gelatina hidrolizada que se utiliza en los sustitutos del plasma requiere una modificación especial. Existen dos tipos principales de gelatina modificada que se utiliza en los sustitutos del plasma:
- La gelatina succinilada es el tipo más habitual, ya que ofrece una mayor compatibilidad con el organismo.
- La gelatina ligada con urea se modifica mediante polipéptidos reticulados, lo que da lugar a una velocidad de difusión más lenta.
Vacunas
En algunas vacunas se utiliza una gelatina especialmente purificada con bajos niveles de endotoxinas como estabilizador. Ofrece las siguientes ventajas:
- Ayuda a mantener la estabilidad de los productos liofilizados (desecados por congelación)
- Reduce la posibilidad de tener efectos secundarios
- Garantiza la seguridad del paciente
Uso de la gelatina en productos sanitarios
Hemostáticos a base de gelatina
La gelatina es un agente hemostático muy utilizado que ayuda a los cirujanos a reducir la pérdida de sangre durante la cirugía. Los hemostáticos a base de gelatina suelen fabricarse con colágeno porcino (procedente de la piel del cerdo) y están disponibles en esponjas, tiras, polvo o nanofibras.
Los hemostáticos a base de gelatina pueden absorber más de 40 veces su propio peso, por lo que son ideales para crear coágulos artificiales y detener el flujo sanguíneo. Cuando se combinan con la trombina, pueden contribuir aún más a la formación de coágulos.
Dado que la gelatina es altamente biocompatible, las esponjas de gelatina pueden dejarse en el cuerpo para que se disuelvan de forma natural. Algunas aplicaciones in vivo requieren velocidades de disolución específicas, de modo que permite configurar las esponjas de manera específica para atender las necesidades de cada persona.
Tapones femorales
Los tapones femorales son dispositivos utilizados en las prótesis de cadera. La gelatina purificada, combinada con plastificante para aumentar la elasticidad, puede utilizarse en tapones femorales. Estos tapones facilitan el cambio de prótesis y protegen los tejidos de las reacciones exotérmicas durante el fraguado del yeso. Gracias a su alta biocompatibilidad, baja inmunogenicidad y alta biodegradabilidad, el organismo es capaz de absorberlos.
Uso de la gelatina en medicina regenerativa
La medicina regenerativa combina la biología molecular y la ingeniería de tejidos con el objetivo de utilizar las propias células del paciente para reparar y regenerar tejidos enfermos o lesionados.
En este campo, la gelatina es un biomaterial útil que imita la matriz extracelular y favorece el crecimiento celular, mejorando la viabilidad de las células. La gelatina que se utiliza en medicina regenerativa debe estar altamente purificada para minimizar las endotoxinas y los pirógenos, de modo que garantiza un rendimiento óptimo y la seguridad del paciente.
¿Qué es la gelatina de calidad farmacéutica?
La gelatina es una proteína soluble que se obtiene por hidrólisis parcial del colágeno derivado de huesos, pieles y cueros de animales, principalmente vacas, cerdos y pescados. Para extraer la gelatina, el colágeno nativo ha de hacerse soluble mediante un tratamiento ácido, alcalino o enzimático y, a continuación, se hierve en agua. Para que la gelatina se considere de calidad farmacéutica, debe cumplir determinadas normas:
Control de calidad y trazabilidad
Las pruebas, el control y la trazabilidad total son importantes. Esto incluye una cuidadosa selección de materias primas y de proveedores, una rápida recogida y transporte, y estrictas pruebas y controles de las materias primas para garantizar una calidad y seguridad óptimas.
Especificaciones técnicas
La gelatina tiene que cumplir las especificaciones descritas en la farmacopea, entre ellas:
- Un rango de fuerza de gel
- Variedad de pH
- Conductividad
- Pérdida por secado
- Contenido en zinc
Cumplimiento de las BPF
La gelatina debe producirse de acuerdo con las buenas prácticas de fabricación (BPF) adecuadas para su aplicación prevista, como excipiente, materia prima para dispositivos médicos, ingeniería de tejidos, etc. El proceso lo auditan empresas farmacéuticas.
Contribuimos a que los clientes cumplan las normativas y directrices a nivel mundial.
Adaptaciones especiales
Las materias primas para productos sanitarios y otras aplicaciones específicas (como parenteral, medicina regenerativa y cultivo celular) pueden tener requisitos adicionales en función de la aplicación final, como estudios de inactivación de virus y estar libres de endotoxinas, pirógenos y micoplasmas.
Razones por las que se utiliza la gelatina
La gelatina es un polímero polidisperso con un conjunto único de propiedades que la hacen adecuada para una amplia gama de aplicaciones.
Las principales propiedades de la gelatina son las siguientes:
TermorreversibleLa gelatina de grado gelificante es termorreversible, lo que significa que tiene la capacidad de fundirse y fraguar de forma reversible a una temperatura entre 25 °C y 32 °C (solución de gelatina al 10 %). La temperatura de transición exacta depende del tipo y de la concentración de gelatina utilizada, lo que la convierte en un material versátil para aplicaciones que requieren diferentes temperaturas de fusión.
Resistencia (fuerza del gel)
El poder gelificante de la gelatina determina la firmeza de los productos gelificados. La gelatina hidrolizada no tiene capacidad de formación de gel, por lo que su valor de resistencia es 0.
Biocompatibilidad
Como proteína natural, la gelatina ofrece una gran biocompatibilidad y el cuerpo humano la tolera bien.
Temperatura corporal y punto de fusión
La gelatina se funde a temperatura corporal, por lo que es ideal para aplicaciones médico-farmacéuticas que requieren metabolización.
Otras razones:
Etiqueta limpia
Cada vez hay más demanda de productos fabricados con materiales seguros y de origen natural. Además, existe una mayor motivación para mejorar la seguridad de los pacientes. La gelatina se ajusta a ambas necesidades.
Origen natural(8)
La gelatina es una proteína natural extraída del colágeno animal.
Segura
La gelatina se considera no alergénica, salvo en casos infrecuentes de alergia a la carne. Además, está en la lista GRAS (generalmente reconocida como segura) de la FDA.
Control de calidad
La gelatina es un excipiente estable y seguro con excelentes propiedades físicas y químicas. El proceso de producción se ciñe a los estrictos requisitos nacionales e internacionales de transformación farmacéutica.
"Sea cual sea el futuro, estamos seguros de que la gelatina desempeñará un papel clave".
En conclusión
Con una historia que abarca casi dos siglos, la gelatina ha sido crucial en la evolución de los productos farmacéuticos y en la medicina. Piense en las vidas que se han salvado gracias a los sustitutos del plasma y a los hemostáticos. Hoy en día, a menudo damos por hecho estos dispositivos médicos, pero en algún momento hubo que inventarlos y mejorarlos, y la gelatina lo hizo posible.
De cara al futuro, la gelatina seguirá siendo una parte esencial de la innovación médica. Las tecnologías médicas que antes sólo existían en la ciencia ficción se están convirtiendo en realidad. El futuro depara muchos avances interesantes, sobre todo en medicina regenerativa, donde los científicos están aprendiendo a cultivar células y reparar órganos corporales. Quién sabe si algún día la gelatina podría servir para hacer crecer nuevos órganos a partir de su propio ADN.
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- Cápsulas farmacéuticas (2ª ed., p.2)
- Farmacéutica moderna (4ª ed. p.513)
- Cápsulas farmacéuticas (2ª ed., p.11)
- Viajar en el tiempo: Guía de los hitos históricos de Michigan (p.483)
- https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/440081
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1365-2044.1987.tb05376.x
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2978438/
- La gelatina se considera un ingrediente natural de acuerdo con la especificación técnica ISO sobre definiciones y criterios técnicos (ISO/TS 19657:2017).