SOLUBILIDAD Y PERMEABILIDAD

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La solubilidad y la permeabilidad son los dos pilares fundamentales del Sistema de Clasificación Biofarmacéutica (SCB), el cual es el marco científico utilizado por las agencias reguladoras (como la FDA o la EMA) para determinar la necesidad de estudios de bioequivalencia in vivo (en humanos).¹

En bioequivalencia, estos factores determinan si un medicamento genérico puede ser aprobado basándose únicamente en pruebas de laboratorio (in vitro), lo que se conoce como una bioexención (biowaiver).

1. El Sistema de Clasificación Biofarmacéutica (SCB)

Propuesto originalmente por Amidon y colaboradores, este sistema divide a los fármacos en cuatro categorías según cómo se comportan al ser ingeridos:²

Clase	Solubilidad	Permeabilidad	Importancia en Bioequivalencia
I	Alta	Alta	Son los candidatos ideales para bioexenciones. Si se disuelven rápido, se asume que se absorberán bien.
II	Baja	Alta	La absorción está limitada por la solubilidad. Es muy difícil obtener una bioexención; se requieren estudios en humanos.
III	Alta	Baja	La absorción está limitada por la permeabilidad. Se permiten bioexenciones solo si la disolución es muy rápida y los excipientes no afectan el tránsito intestinal.
IV	Baja	Baja	Presentan grandes retos. Su biodisponibilidad es baja y variable; siempre requieren estudios in vivo complejos.³

2. Definiciones Técnicas Clave

Para que un fármaco sea clasificado, se utilizan criterios estrictos que garantizan la seguridad del paciente:

Alta Solubilidad: Un fármaco es altamente soluble cuando su dosis más alta se disuelve completamente en 250 ml (o menos) de un medio acuoso en un rango de pH de 1.2 a 6.8 (simulando el trayecto gástrico e intestinal) a 37°C.⁴
Alta Permeabilidad: Se considera que un fármaco tiene alta permeabilidad cuando la fracción de la dosis absorbida en humanos es ⁵$\geq 85\%$ (en algunas guías ⁶ $\geq 90\%$ ), basándose en estudios de balance de masas o comparación con una dosis intravenosa.⁷

3. ¿Por qué son tan importantes?

A. El concepto de "Paso Limitante"

La velocidad a la que un medicamento llega a la sangre depende de cuál de estos dos factores es más lento:

Si el fármaco es Clase II, el paso lento es la disolución. Cualquier cambio en la formulación (excipientes, tamaño de partícula) puede alterar drásticamente la bioequivalencia.⁸
Si el fármaco es Clase III, el paso lento es el paso a través de la membrana intestinal. Aquí, la disolución en el laboratorio no siempre predice lo que pasará en el cuerpo.

B. Bioexenciones (Ahorro de tiempo y costos)

La importancia máxima reside en la capacidad de evitar ensayos clínicos. Para los fármacos de Clase I (y bajo ciertas condiciones la Clase III), las autoridades permiten demostrar la bioequivalencia mediante Perfiles de Disolución Comparativos. Esto significa que si el genérico se disuelve igual que el innovador en el laboratorio, se acepta que serán equivalentes en el cuerpo, ahorrando millones de dólares y evitando pruebas innecesarias en voluntarios sanos.

C. Diseño de Formulaciones

Conocer estas propiedades permite a los químicos farmacéuticos decidir estrategias:

Para Clase II: Usar técnicas de micronización o agentes tensoactivos para "forzar" la solubilidad.
Para Clase III: Evitar excipientes que alteren la motilidad intestinal (como el sorbitol), ya que podrían reducir el tiempo de absorción de un fármaco que ya de por sí atraviesa con dificultad las membranas.

Nota: En el análisis de bioequivalencia moderno, se prioriza la seguridad del paciente asegurando que las variaciones en estas propiedades fisicoquímicas no comprometan la ventana terapéutica del fármaco.

No se conocen los datos de solubilidad y permeabilidad para todos los principios activos

Aunque la solubilidad y la permeabilidad son los datos "sagrados" de la farmacología moderna, existe un porcentaje significativo de fármacos cuya clasificación aún es incierta o no ha sido formalmente estandarizada.

Aquí te explico por qué no tenemos el mapa completo de todos los principios activos:

1. El factor "Legado" (Fármacos antiguos)

El Sistema de Clasificación Biofarmacéutica (SCB) nació en 1995.² Miles de medicamentos fueron aprobados antes de esa fecha.

Fármacos antiguos: Muchos principios activos que usamos hoy (como algunos antibióticos o analgésicos clásicos) se aprobaron bajo normativas que no exigían estas pruebas específicas según los estándares actuales.
Falta de incentivo: Para muchas empresas de genéricos, realizar estudios costosos de permeabilidad en humanos para un fármaco muy barato y antiguo no siempre es rentable, a menos que sea estrictamente necesario para una bioexención.

2. La brecha entre Solubilidad y Permeabilidad

No todos los datos son igual de fáciles de obtener:

Solubilidad: Es relativamente sencilla y barata de medir en un laboratorio (in vitro). Casi todos los fármacos tienen este dato bien documentado.
Permeabilidad: Es mucho más compleja.³ Requiere estudios en humanos (perfusión intestinal), modelos animales o cultivos celulares avanzados (como las células Caco-2).⁴ Debido a su costo y complejidad técnica, hay muchos fármacos con "solubilidad conocida" pero con "permeabilidad estimada o incierta".

3. Clasificaciones Provisionales

Incluso en las listas oficiales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), verás que muchos fármacos no tienen una clase única asignada.

Estado de Información	Descripción
Clasificación Firme	Datos experimentales sólidos en pH 1.2, 4.5 y 6.8 + estudios de absorción humana.
Clasificación Provisional	Basada en predicciones computacionales (in silico) o datos históricos no estandarizados.
Dudosos (I/III o II/IV)	Fármacos donde la evidencia es contradictoria. Se les asignan dos clases hasta que haya más pruebas.

Ejemplo: Medicamentos esenciales como la Amoxicilina o el Aciclovir han estado durante años en categorías "duales" (II/IV) en algunas guías, debido a que su absorción varía según la dosis o el transportador intestinal involucrado.⁵

4. Nuevas Entidades Químicas (NCE)

En el desarrollo de nuevos fármacos (fase de investigación), los datos de solubilidad y permeabilidad son confidenciales y propiedad de la empresa que desarrolla la patente. El público y los científicos académicos solo acceden a esta información años después, cuando el fármaco se comercializa y se publican los informes de aprobación de las agencias (como los "Purple Books" de la FDA).

5. El reto de los Biofármacos

Los medicamentos biotecnológicos (anticuerpos, proteínas) no encajan bien en el sistema BCS tradicional de "solubilidad y permeabilidad".⁶ Como son moléculas gigantes, su absorción no sigue las reglas de difusión simple, por lo que para ellos no existe una clasificación BCS como la conocemos para las tabletas de aspirina o ibuprofeno.

¿En qué se está trabajando ahora?

Actualmente, hay un esfuerzo global liderado por la ICH (Guía M9) para estandarizar estos datos a nivel mundial. El objetivo es que para el año 2030, la gran mayoría de los medicamentos esenciales tengan una clasificación experimental definitiva para facilitar el acceso a genéricos seguros.

¿Es válido que para solicitar una bioexención utilizar un dato de solubilidad y permeabilidad obtenidos en la bibliografía?

Sí, es válido y de hecho es una práctica común, pero la normativa internacional (específicamente la Guía ICH M9) es muy clara en que no puedes depender exclusivamente de la bibliografía para todos los parámetros.

La validez de los datos bibliográficos depende de si estás demostrando solubilidad o permeabilidad, ya que los requisitos de rigor para cada una son distintos:¹

1. Datos de Solubilidad

Para la solubilidad, la bibliografía suele considerarse información de apoyo, pero rara vez es suficiente por sí sola.

Requisito experimental: Las agencias (FDA, EMA, agencias locales) generalmente exigen que el solicitante realice sus propios ensayos de solubilidad con el IFA (Ingrediente Farmacéutico Activo) específico que va a utilizar en su formulación.
Razón: La solubilidad puede variar según el polimorfismo, el tamaño de partícula o el método de síntesis del fabricante.
Uso de la bibliografía: Se utiliza para justificar el diseño del experimento (por ejemplo, para identificar el pH de menor solubilidad) y para contrastar que tus resultados experimentales son coherentes con lo reportado históricamente.²

2. Datos de Permeabilidad

En el caso de la permeabilidad, la bibliografía tiene un peso mucho mayor y suele ser la fuente principal.

Validez de la literatura: Es aceptable utilizar datos de estudios farmacocinéticos en humanos (biodisponibilidad absoluta o estudios de balance de masas) publicados en revistas científicas de revisión por pares.³
Limitación: La agencia evaluará si el estudio bibliográfico es lo suficientemente detallado.⁴ Si la literatura es ambigua o contradictoria, la agencia podría exigirte pruebas in vitro (como el modelo Caco-2 que mencionamos antes) para confirmar la clasificación.

3. Condiciones para que la bibliografía sea aceptada

No cualquier artículo de internet sirve. Para que un dato bibliográfico sea válido en un dossier de bioexención, debe cumplir con:

Criterio	Requisito
Calidad de la fuente	Debe provenir de revistas científicas reconocidas, farmacopeas o bases de datos oficiales (ej. listas de la OMS).
Metodología clara	La publicación debe describir detalladamente el método (pH, temperatura, número de sujetos en estudios de permeabilidad).
Dosis representativa	El dato debe referirse a la dosis más alta comercializada, ya que la solubilidad BCS se calcula basándose en la dosis unitaria más alta.
Consistencia	Si existen tres artículos y dos dicen que es "baja permeabilidad", no puedes elegir solo el que dice que es "alta" (cherry-picking). Debes presentar una revisión crítica de toda la evidencia.

4. ¿Qué pasa si el fármaco ya está en una "Lista Oficial"?

Muchos países y organizaciones (como la OMS o la FIP) publican listas de fármacos que ya han sido clasificados como Clase I o III.

Si tu principio activo está en estas listas, puedes citarlas como referencia principal.
Sin embargo, incluso con la lista en mano, la mayoría de las regulaciones te pedirán que realices el Perfil de Disolución Comparativo de tu producto terminado contra el medicamento de referencia para asegurar que la formulación no afecte lo que la bibliografía dice.

Resumen: Puedes usar bibliografía para "defender" la permeabilidad, pero para la solubilidad es casi seguro que tendrás que presentar tus propios datos de laboratorio realizados con tu materia prima.

Perfil de Disolución comparativo

Un Perfil de Disolución Comparativo es una prueba de laboratorio (in vitro) que mide la velocidad y la cantidad de principio activo que se libera de una forma farmacéutica (como una tableta o cápsula) al entrar en contacto con un medio líquido, comparando un producto de prueba (genérico) frente a un producto de referencia (innovador).

En el mundo de la bioequivalencia, es la herramienta principal para demostrar que dos medicamentos se comportan de manera idéntica antes de ser absorbidos.

1. ¿Cómo se realiza la prueba?

Para que el perfil sea válido y aceptado por las agencias reguladoras, debe seguir un protocolo estricto:

El Equipo: Se utiliza un "Disolutor", que mantiene el medio a una temperatura constante de 37°C (simulando la temperatura corporal) y con una agitación controlada (usando paletas o canastillas).¹
Los Medios: Se realiza en al menos tres medios de cultivo que simulan el tracto gastrointestinal:²
1. pH 1.2: Simula el jugo gástrico.
2. pH 4.5: Simula un estado de transición o estómago con alimento.
3. pH 6.8: Simula el intestino delgado.
Muestreo: A diferencia de una prueba de disolución simple (donde solo mides un punto final), aquí se toman muestras en múltiples tiempos (ej. 5, 10, 15, 30, 45 y 60 minutos) para construir una curva.
Cantidad: Se deben evaluar habitualmente 12 unidades (tabletas o cápsulas) de cada lote para tener validez estadística.

2. El Análisis Estadístico: Los Factores $f_1$ y $f_2$

No basta con mirar las curvas y decir "se parecen". Las agencias exigen un cálculo matemático para confirmar la similitud:

Factor de Diferencia ( $f_1$ )

Mide el error relativo entre las dos curvas. Representa el porcentaje de diferencia entre ambas.

Para que sean similares, el valor debe estar entre 0 y 15.

Factor de Similitud ( $f_2$ )

Es el valor más crítico en los informes de bioequivalencia. Es una medida de la cercanía logarítmica de los perfiles. La fórmula es:

f_2 = 50 \cdot \log \left\{ \left[ 1 + \frac{1}{n} \sum_{t=1}^n (R_t - T_t)^2 \right]^{-0.5} \cdot 100 \right\}

Donde:

n: Número de puntos de tiempo.
Rt: Porcentaje disuelto del producto de Referencia al tiempo $t$ .
Tt: Porcentaje disuelto del producto de Test (genérico) al tiempo $t$ .

Criterio de Aceptación: Para que el genérico sea considerado bioequivalente in vitro, el valor de $f_2$ debe estar entre 50 y 100. Un valor de 100 significa que las curvas son idénticas.

3. ¿Por qué es fundamental en Bioequivalencia?

Sustituto de pruebas en humanos: Si el fármaco es de Clase I (alta solubilidad/alta permeabilidad), un perfil de disolución donde $f_2 > 50$ en los tres pH es suficiente para obtener la aprobación sin hacer pruebas en humanos.
Control de cambios post-aprobación: Si un laboratorio decide cambiar el colorante de la tableta o el proveedor de un excipiente, el perfil de disolución demuestra que ese cambio no alteró la liberación del fármaco.
Garantía de calidad: Asegura que cada lote producido se comporte igual que el lote que se usó en los estudios originales.

4. Casos especiales: La disolución "Muy Rápida"

Como mencionamos al hablar de la Clase III, si ambos productos (referencia y genérico) disuelven más del 85% en los primeros 15 minutos, no es necesario calcular el factor $f_2$ . Se asume automáticamente que son similares porque el proceso es tan veloz que no hay margen para que existan diferencias biológicas significativas.

El modelo de células Caco-2 es el "estándar de oro" en la industria farmacéutica para predecir la absorción intestinal humana.¹ Aunque estas células provienen originalmente de un adenocarcinoma de colon humano, tienen la asombrosa capacidad de diferenciarse en el laboratorio hasta convertirse en células que se comportan casi exactamente como los enterocitos del intestino delgado.²

Aquí te detallo el proceso paso a paso de cómo se realiza este ensayo:

1. El Montaje: El Sistema Transwell³

Para medir el paso de una sustancia de un lado a otro, no se pueden usar placas de cultivo normales. Se utiliza un sistema de insertos Transwell.⁴

Compartimento Apical: Simula la luz del intestino (donde llega el medicamento tras ser ingerido).
Compartimento Basolateral: Simula el torrente sanguíneo (hacia donde queremos que pase el fármaco).
Membrana Porosa: Las células se siembran sobre un filtro de policarbonato que permite el paso de nutrientes y del fármaco si las células lo atraviesan.⁵

2. El Proceso de Cultivo y Diferenciación

No es un proceso rápido. Una vez sembradas, las células deben crecer hasta formar una monocapa perfecta:

Confluencia: Las células crecen hasta cubrir todo el filtro.
Diferenciación (21 días): Durante tres semanas, las células desarrollan microvellosidades (borde en cepillo), enzimas digestivas y, lo más importante, uniones estrechas (tight junctions) que sellan el espacio entre ellas.
Control de Calidad (TEER): Antes de empezar, se mide la Resistencia Eléctrica Transepitelial (TEER).⁶ Si la resistencia es alta, significa que la barrera está bien sellada y no hay "huecos" por donde el fármaco pueda colarse por error.

3. El Ensayo de Permeabilidad

Una vez que la barrera está lista, se procede a la medición:

Se añade el fármaco en el lado Apical (A).
Se incuba a 37°C con agitación durante un tiempo determinado (usualmente entre 60 y 120 minutos).⁷
Se toman muestras del lado Basolateral (B) a distintos intervalos de tiempo.
Se analizan las muestras mediante técnicas de alta precisión como LC-MS/MS (Cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas).⁸

4. El Cálculo Farmacocinético

La eficiencia del paso se mide a través del Coeficiente de Permeabilidad Aparente ( $P_{app}$ ). La fórmula matemática es:

P_{app} = \frac{dQ/dt}{A \cdot C_0}

Donde:

dQ/dt: Es la velocidad a la que el fármaco aparece en el lado receptor (flujo).
A: Es el área de la superficie del filtro ( $cm^2$ ).
C0: Es la concentración inicial del fármaco en el compartimento donador.

Interpretación de resultados:

P > 10 x 10^{-6} cm/s: Alta permeabilidad (se absorberá bien en humanos).¹²
P < 1 x 10^{-6} cm/s: Baja permeabilidad (posibles problemas de biodisponibilidad).

5. Pruebas de Flujo Bidireccional

Una ventaja clave de las Caco-2 es que expresan proteínas transportadoras como la P-glicoproteína (P-gp).13

Para saber si el cuerpo está "rechazando" el fármaco, se mide la permeabilidad en ambos sentidos: de A a B (absorción) y de B a A (secreción).14 Si el paso de B a A es mucho mayor, se dice que el fármaco sufre eflujo, lo que explicaría por qué algunos medicamentos no llegan bien a la sangre a pesar de ser solubles

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