La gelatina es una proteína derivada de materias primas animales. Se obtiene de una hidrólisis parcial de colágeno, la proteína más abundante del mundo animal, con altas concentraciones presentes en los tejidos conectivos. Consta de dieciocho aminoácidos, ocho de los cuales se consideran esenciales. Como polímero polidisperso, la gelatina muestra numerosas propiedades y funciones útiles que se prestan a aplicaciones médicas y farmacéuticas.
1834
La cápsula de gelatina fue inventada en 1834 por François Mothes(I), un joven farmacéutico afincado en Francia. En aquellos tiempos, los médicos tenían problemas para que sus pacientes siguiesen sus indicaciones porque muchas de las medicinas venían en forma de líquido o polvo con un sabor horrible. Otro problema era conseguir las medidas adecuadas para cada dosis. Así que Mothes elaboró un método para encapsular una dosis exacta de medicina en un fina capa de gelatina líquida caliente que endurecería al enfriar. La cápsula se rellenaba con medicina y se tragaba sin saborearla, disolviéndose después a temperatura corporal y de ese modo liberaría el ingrediente activo.
1847
La cápsula de gelatina se extendió rápidamente por todo el mundo. En 1847 la primera cápsula dura de gelatina de dos piezas fue inventada por James Murdock, un inventor afincado en Londres(II). Este nuevo desarrollo permitió a los fabricantes de medicamentos encapsular formas pulverizadas.
1894-1897
A finales del siglo XIX, Estados Unidos se había convertido en el líder mundial del desarrollo de cápsulas de gelatina(III). Entre 1894-1897, una compañía farmacéutica estadounidense, Eli Lilly, construyó la primera planta de fabricación de cápsulas para la producción de la nueva cápsula dura de dos piezas con autocierre.
1930
Robert P. Scherer revolucionó la producción de cápsulas de gelatina blandas (geles blandos) al desarrollar una máquina de relleno continuo y automático que hizo posible la producción en masa(IV).Actualmente, la gelatina es un excipiente ampliamente utilizado para cápsulas duras y geles blandos.
1915
Los sustitutos del plasma son una solución coloidal utilizada para sustituir volumen sanguíneo y restaurar la presión sanguínea en urgencias médicas.
En 1915, el Dr. James Logan fue la primera persona en administrar con éxito de forma intravenosa un sustituto del plasma a base de gelatina(V). Este acontecimiento pasó casi inadvertido en el período de entreguerras, durante el cual se utilizaron otras soluciones coloidales como la goma arábiga. Estas soluciones coloidales no gelatinosas eran efectivas como expansores de volumen, pero presentaban demasiados riesgos para el paciente.
1940-1952
No fue hasta la Segunda Guerra Mundial cuando se recuperó de nuevo el desarrollo del sustituto del plasma a base de gelatina. En 1940, varios ensayos clínicos mostraron que la gelatina tenía el potencial de ser un sustituto efectivo del plasma, mucho más seguro que otras soluciones coloidales. Este potencial fue reconocido en 1952, cuando se inventó la gelatina succinilada (una nueva generación de gelatina modificada genéticamente).
1962
Este avance permitió a los científicos crear una gelatina adaptada con elevado peso molecular y baja viscosidad, que la hacía ideal como sustituto del plasma. Diez años más tarde, llegó el desarrollo de la gelatina unida por puentes de urea a partir de una modificación química que implica los enlaces cruzados de polipéptidos(VI).
1940
La palabra hemóstato deriva de hemostasia, el proceso biológico para detener y prevenir hemorragias. Así que un hemóstato es una herramienta médica utilizada por los cirujanos para detener hemorragias y facilitar la cicatrización durante y después de intervenciones quirúrgicas.
Los primeros hemóstatos a base de gelatina fueron creados en 1940. Hasta entonces los hemóstatos estaban hechos con una combinación de plasma humano y trombina bovina, los cuales eran muy difíciles de purificar. Esta falta de pureza significaba que los pacientes tenían un mayor riesgo de infección.
Los científicos de 1940 empezaron a utilizar novedosos agentes hemostáticos a base de gelatina en la fabricación de hemóstatos. La gelatina suponía una opción excelente: no solo tenía las propiedades funcionales y físicas adecuadas, sino que también tenía el potencial para niveles de pureza más altos y, por tanto, una mayor seguridad de los pacientes(VII).
La gelatina se usa como excipiente en la fabricación de cápsulas duras y geles blandos. Tiene menores costes de producción, pocas complejidades de fabricación y garantiza excelentes velocidades de disolución del ingrediente farmacéutico activo (AFI). También ayuda a proteger ingredientes sensibles del oxígeno, de la luz, del crecimiento microbiano y de otras formas de contaminación.
La gelatina farmacéutica ofrece cantidad de ventajas técnicas respecto a los excipientes no gelatinosos como la HPMC para cápsulas duras y el almidón modificado para geles blandos. Además, es el único excipiente sin número E asociado. Así que se considera como ingrediente natural de acuerdo con la especificación técnica ISO sobre definiciones y criterios técnicos (ISO/TS 19657:2017).
Comprimidos
Habitualmente se usan dos tipos de gelatina como aglutinante de comprimidos:
- no gelificante
- Gelificante
Se usa gelatina gelificante después la granulación del polvo en compresión. Tiene una resistencia del gel más alta que aporta consistencia, resistencia y dureza a los comprimidos. Esta alta resistencia del gel significa que tiene una velocidad de desintegración más larga.
Se usa gelatina no gelificante en compresión directa. Tiene una capacidad de aglutinación más baja, debilitando a los comprimidos. Sin embargo, tiene una velocidad de desintegración rápida, lo que significa que el paciente puede beneficiarse de los efectos del medicamento mucho antes.
Sustitutos del plasma sanguíneo
La gelatina hidrolizada es un importante componente de los sustitutos del plasma, una clase de formulación parenteral conocida como expansor de volumen. Cuando está altamente purificada con niveles bajos de endotoxinas, puede usarse para expandir temporalmente el volumen sanguíneo en urgencias médicas.
Es el ingrediente ideal:
- Altamente biocompatible
- La viscosidad y el comportamiento molecular son muy similares al plasma sanguíneo.
- Tiempo breve de retención (especialmente si se compara con las alternativas de almidón).
- No se acumula en el cuerpo y es biodegradable.
- Permanece estable a lo largo del ciclo de vida del producto.
La gelatina hidrolizada usada en sustitutos de plasma requiere una modificación especial. Existen dos tipos principales de gelatina modificada usada en sustitutos de plasma:
- Gelatina succinilada. Es el tipo más común. Tiene una compatibilidad mejorada con el organismo
- Gelatina unida por puentes de urea. Modificada por polipéptidos de enlaces cruzados. Tiene una velocidad de difusión más lenta
Vacunas
Una gelatina purificada especialmente, con niveles bajos de endotoxinas, se usa como estabilizante en algunas vacunas. Proporciona los siguientes beneficios:
- Ayuda a mantener estables los productos liofilizados (deshidratados por congelación)
- Reduce el potencial de efectos secundarios
- Garantiza la seguridad del paciente
Hemóstatos a base de gelatina
La gelatina es un agente hemostático ampliamente disponible utilizado por cirujanos para minimizar la pérdida de sangre durante las cirugías. Los hemóstatos a base de gelatina se hacen normalmente con gelatina derivada de colágeno porcino (piel de cerdo) y vienen en forma de esponjas, tiras, polvos o nanofibras.
Los hemóstatos a base de gelatina pueden absorber más de cuarenta veces su propio peso haciéndolos ideales para crear un coágulo de sangre artificial y contener el flujo sanguíneo. Si se combina con trombina, los hemóstatos a base de gelatina pueden ayudar también en la formación de coágulos de sangre.
Debido a que la gelatina es altamente biocompatible, las esponjas de gelatina pueden dejarse en el cuerpo y se disolverán de forma natural. Algunas de estas aplicaciones in vivo requieren velocidades de disolución específicas, por lo que las esponjas de gelatina pueden configurarse especialmente para ajustarse a las necesidades individuales.
Tapones femorales
Los tapones femorales son accesorios usados en artroplastias de cadera. La gelatina purificada puede usarse en tapones femorales con plastificante para conseguir una forma más elástica. Se usan para facilitar el cambio de prótesis. También protegen los tejidos de reacciones exotérmicas cuando la escayola endurece. Su alta biocompatibilidad, baja inmunogenicidad y alta biodegradabilidad significan que son absorbidos por el cuerpo.
La medicina regenerativa es una combinación de biología molecular e ingeniería de tejidos. El objetivo es usar las células del propio paciente para reparar y regenerar tejidos enfermos o dañados.
En este campo, la gelatina es un biomaterial útil que imita la matriz extracelular y facilita el crecimiento celular. También ayuda a mejorar la viabilidad celular. La gelatina usada en medicina regenerativa tiene que estar muy purificada para garantizar la mínima presencia de endotoxinas y pirógenos. Esto garantiza el máximo rendimiento y la seguridad del paciente.
La gelatina es una proteína soluble obtenida por hidrólisis parcial de colágeno derivada de los huesos, cuero y piel de animales (principalmente de vacas, cerdos y peces). Para extraer gelatina, el colágeno nativo se vuelve soluble mediante tratamiento ácido, alcalino o enzimático y después se hierve en agua.
Para que la gelatina se considere de tipo farmacéutico o médico, tiene que cumplir ciertos estándares:
Control de calidad y trazabilidad
Los ensayos, los controles y la trazabilidad total son importantes: la selección cuidadosa de materias primas y de proveedores, rapidez en la recogida y transporte, y estrictos ensayos y control de materias primas para garantizar una calidad y seguridad óptimas.
Especificaciones técnicas
La gelatina tiene que cumplir las especificaciones descritas en la farmacopea:
- rango de resistencia del gel
- rango de pH
- conductividad
- pérdida por desecación
- contenido en zinc
- contenido de cromo
- límites mircobiológicos
conformidad con las BPF
La gelatina tiene que ser producida de acuerdo con las buenas prácticas de fabricación (BPF) adecuadas para la aplicación deseada (por ej. excipientes, materias primas para productos sanitarios, ingeniería de tejidos, etc.). El proceso es auditado por compañías farmacéuticas.
Le ayudaremos a mantenerse al día con las normativas y directrices de todo el mundo.
Adaptaciones especiales
Las materias primas para productos sanitarios y otras aplicaciones específicas (parenterales, medicina regenerativa, cultivo celular, etc.) pueden necesitar requisitos adicionales en función de su aplicación final, como estudios de inactivación vírica adicionales, y estar libre de endotoxinas, pirógenos y micoplasma.
La gelatina es un polímero polidisperso que tiene un conjunto único de funcionalidades y propiedades que la hacen adecuada para una amplia variedad de aplicaciones.
Las propiedades principales de la gelatina:
Termorreversible
La gelatina de tipo gelificante es termorreversible, lo que significa que tiene una capacidad reversible de fusión y solidificación a una temperatura de 25 °C y 32 °C (solución de gelatina al 10 %). La temperatura de transición exacta depende del tipo y de la concentración de la gelatina usada, convirtiéndola en un material versátil que puede usarse en diferentes aplicaciones que requieren diferentes temperaturas de fusión.
Bloom (resistencia del gel)
El valor Bloom de la gelatina de tipo gelificante determina la firmeza de los productos gelificados. Una gelatina hidrolizada no tiene capacidad de formación de gel, por lo que tiene un valor Bloom de 0.
Biocompatibilidad
Como una proteína natural, la gelatina ofrece una alta biocompatibilidad y es bien tolerada por el cuerpo humano.
Punto de fusión de la temperatura corporal
La gelatina se funde a temperatura corporal, por lo que es perfecta para aplicaciones médicas y farmacéuticas que requieren metabolización.
Otras razones
Clean Label
Se está dando a nivel mundial una mayor demanda de productos hechos con materiales seguros de origen natural. También se está impulsando la seguridad del paciente al siguiente nivel. La gelatina cumple estas expectativas.
Origen natural (VIII)
La gelatina es una proteína producida naturalmente que se extrae del colágeno animal.
Seguridad
La gelatina se considera no alergénica (excepto en casos raros de alergia a la carne). También es generalmente reconocida como segura (GRAS) por la FDA.
Control de calidad
La gelatina es un excipiente estable y seguro con excelentes propiedades físicas y químicas. El proceso de producción de gelatina farmacéutica cumple estrictos requisitos de procesamiento farmacéuticos nacionales e internacionales.
Con una historia que se remonta a casi dos siglos, la gelatina ha desempeñado un papel realmente importante en la evolución farmacéutica y médica. Solo hay que pensar en todas las vidas que se han salvado y se siguen salvando gracias a los sustitutos del plasma y los hemóstatos. Actualmente damos por hecho todos estos productos sanitarios. Pero en su momento tuvieron que ser inventados y mejorados. La gelatina lo hizo posible.
Inevitablemente, cuando miramos hacia el futuro, vemos que la gelatina seguirá siendo una parte importante de la innovación médica. Las tecnologías médicas existían solo en la imaginación de los escritores de ciencia ficción se están haciendo ahora realidad. El futuro nos reserva muchos avances, especialmente en el campo de la medicina regenerativa en donde los científicos están aprendiendo a desarrollar células y reparar órganos del cuerpo. Y, quién sabe, quizás un día la gelatina participe en el desarrollo de nuevos órganos a partir de nuestro propio ADN.
Si desea más información sobre la ciencia de la gelatina, consulte estas fuentes
Referencias:
(I) Pharmaceutical Capsules (2nd ed., p.2)
(II) Modern Pharmaceutics (4th ed. p.513)
(III) Pharmaceutical Capsules (2nd ed., p.11)
(IV) Traveling Through Time: A Guide to Michigan's Historical Markers (p.483)
(V) https://jamanetwork.com/journals/jama/article-abstract/440081
(VI) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1365-2044.1987.tb05376.x
(VII) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2978438/
(VIII) Gelatin is considered as a natural ingredient in accordance with the ISO technical specification on definitions and technical criteria (ISO/TS 19657:2017). "