Entre sus múltiples usos, el cannabis también puede convertirse en parte de materiales para aplicaciones médicas. Un equipo de investigadores desarrolló un hidrogel elaborado con agar y goma xantana que incorpora cannabidiol (CBD) y cannabinol (CBN) mediante ciclodextrinas, una estrategia que permite mejorar la incorporación de estas moléculas poco solubles en agua y controlar su liberación.
El trabajo, publicado en ACS Omega, apunta a utilizar estos materiales como plataformas para la liberación localizada de cannabinoides, con posibles aplicaciones en tejidos blandos. En los ensayos realizados, los hidrogeles conservaron su estructura, liberaron los cannabinoides durante horas y mostraron actividad antibacteriana selectiva.
Pero hay una aclaración importante: se trata de una investigación experimental y los resultados todavía no demuestran que estos materiales sean seguros o efectivos como tratamiento en personas.
¿Cómo funciona el hidrogel?
El material combina dos polímeros de origen natural: agar y goma xantana. El agar permite formar una estructura de gel estable, mientras que la goma xantana aporta capacidad para retener agua y mantener hidratada la superficie del material.
El problema aparece cuando se intenta incorporar directamente cannabinoides como CBD y CBN: son moléculas hidrofóbicas, es decir, tienen no se disuelven en agua.
Para resolverlo, los investigadores utilizaron hidroxipropil-beta-ciclodextrina (HP-β-CD). Estas moléculas pueden funcionar como una especie de vehículo microscópico: forman complejos de inclusión con los cannabinoides y luego esos complejos se incorporan dentro de la matriz de agar y goma xantana.
El estudio preparó cuatro tipos de hidrogel para poder compararlos: uno sin cannabinoides, uno con ciclodextrina y otros dos que incorporaban los complejos con CBD o CBN. Cada disco de hidrogel con cannabinoides contenía aproximadamente 90 microgramos de CBD o 60 microgramos de CBN.
Una estructura que absorbe grandes cantidades de agua
Las imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica muestran una diferencia clara entre el hidrogel convencional y aquellos que contienen ciclodextrinas.
Mientras que el material sin ciclodextrina presenta una estructura más compacta, los hidrogeles que incorporan los complejos con CBD o CBN tienen una red más abierta y porosa. Esa arquitectura facilita la entrada de líquidos y el movimiento de las moléculas dentro del material.
Los experimentos de hinchamiento mostraron además que los hidrogeles podían absorber grandes cantidades de agua. Según los investigadores, las distintas formulaciones alcanzaron valores de hinchamiento de entre aproximadamente 1500% y 2600%, sin diferencias significativas atribuibles a la presencia de los cannabinoides.
Esto resulta relevante para un material pensado para interactuar con tejidos: una matriz altamente hidratada puede facilitar tanto la difusión de las moléculas como el contacto con una superficie biológica.
CBD y CBN salen del material de manera progresiva
Uno de los objetivos principales del experimento era comprobar si el hidrogel podía funcionar como un sistema de liberación controlada. Y los resultados fueron diferentes para cada cannabinoide.
En el caso del CBD, la liberación fue rápida durante las primeras horas y después se fue acercando progresivamente a una meseta. En solución salina tamponada, el hidrogel llegó cerca de la liberación completa del CBD cargado en aproximadamente 12 a 24 horas. En agua, el proceso fue algo más lento y alcanzó alrededor del 90-95% de liberación posteriormente.
El CBN permaneció más tiempo dentro de la matriz. En PBS, aproximadamente 85-90% del CBN se liberó entre las 48 y 72 horas, mientras que en agua el porcentaje quedó alrededor del 80-85%.
Los modelos matemáticos utilizados por los investigadores indican que la liberación está dominada principalmente por la difusión de los cannabinoides a través de la red del hidrogel, junto con la interacción entre las ciclodextrinas y las moléculas de CBD o CBN.
En otras palabras, el material puede funcionar como un reservorio que va poniendo los cannabinoides a disposición del medio de manera progresiva, en lugar de liberarlos todos inmediatamente.
El hidrogel con CBD frenó una bacteria
La otra característica que llamó la atención de los investigadores fue su actividad antibacteriana.
Para probarla utilizaron dos bacterias: Staphylococcus aureus , una bacteria Gram positiva, y Escherichia coli , una bacteria Gram negativa.
El resultado fue bastante específico: el hidrogel que contenía CBD produjo un claro efecto antibacteriano contra S. aureus. En cambio, ninguno de los materiales mostró una inhibición marcada de E. coli en las condiciones experimentales utilizadas.
En los cultivos líquidos, el efecto fue todavía más evidente. Después de 24 horas, el cultivo de S. aureus que había estado en contacto con el hidrogel con CBD mostró una reducción de la proliferación hasta valores cercanos a la línea de base. Con E. coli, en cambio, los tratamientos no consiguieron una inhibición significativa.
El resultado no significa que el hidrogel sea un antibiótico ni que pueda utilizarse directamente para tratar una infección. Se trata de ensayos in vitro, realizados en condiciones controladas de laboratorio.
¿Y qué pasó con las células humanas?
Una cuestión fundamental para cualquier biomaterial destinado a tejidos es comprobar si resulta tóxico para las células.
Para estudiarlo, los investigadores cultivaron fibroblastos humanos de piel sobre las distintas formulaciones y evaluaron su viabilidad durante siete días.
Los ensayos no detectaron diferencias estadísticamente significativas entre los grupos y no observaron efectos citotóxicos detectables bajo las condiciones utilizadas. Además, la actividad metabólica de las células aumentó progresivamente entre el primer y el séptimo día.
Las imágenes microscópicas incluidas en el estudio muestran el mismo patrón: durante los primeros días los fibroblastos comenzaron a adherirse y extenderse sobre las superficies y, al séptimo día, las células ocupaban gran parte del material.
Es un resultado alentador para el desarrollo de biomateriales, aunque una prueba de compatibilidad celular en laboratorio está muy lejos de demostrar seguridad en un organismo completo.
Un material que prácticamente no se degrada
El hidrogel también mostró una característica que puede ser útil y a la vez plantea nuevos desafíos: permaneció estructuralmente estable durante el experimento de degradación.
Los investigadores no observaron una biodegradación medible durante los 60 días que duró esa prueba y tampoco encontraron diferencias significativas entre las distintas formulaciones.
Para determinadas aplicaciones, esa persistencia podría ser positiva. Un material destinado a funcionar durante un período prolongado puede beneficiarse de mantener su estructura.
Pero si el objetivo fuera que el hidrogel desaparezca después de cumplir su función, habría que diseñar mecanismos adicionales para facilitar su degradación dentro del organismo. Los propios autores señalan que la baja degradación observada es una característica que debe tenerse en cuenta al pensar en futuras aplicaciones biomédicas.
Del cannabis a los biomateriales
El trabajo propone algo diferente a las aplicaciones más conocidas de los cannabinoides. En lugar de pensar el CBD o el CBN como moléculas administradas por separado, los investigadores los incorporaron a una matriz física capaz de permanecer en contacto con un tejido y liberar progresivamente su contenido.
La combinación de una estructura porosa, una liberación controlada, actividad antibacteriana frente a S. aureus y buena compatibilidad con fibroblastos convierte al material en un candidato interesante para futuras investigaciones sobre liberación localizada de cannabinoides, cobertura de tejidos y otras aplicaciones de ingeniería biomédica.
Pero el propio estudio marca los límites: todavía hacen falta investigaciones que evalúen el comportamiento del material en modelos biológicos más complejos y, eventualmente, en organismos vivos.
Por ahora, el resultado muestra hasta dónde puede llegar la investigación con cannabinoides: no solamente como moléculas de interés farmacológico, sino también como componentes de nuevos materiales capaces de transportarlos y liberarlos de manera programada.