Aparato y procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio.

Aparato y procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio.

La invención consiste en un sistema de autoadministración operante en animales de laboratorio, que permite administrar cualquier droga o compuesto farmacológico, químico o médico, bien por inhalación de la solución o bien por esnifado del preparado en forma de polvo fino.

El aparato se diseña para que, en la jaula de experimentación, se instale un módulo para la inhalación o un módulo para el esnifado de ellos, o ambos a la vez así como un sistema de detección del animal en la zona de disparo del compuesto y un sistema de alimentación del animal.

Todo el conjunto está controlado por ordenador que, además, proporciona datos estadísticos sobre los resultados obtenidos en los experimentos.

Se resuelve así el problema de la autoadministración de dosis pequeñas y muy precisas de sustancias de interés médico a animales de laboratorio.

Aparato y procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio

Esta invención se encuadra en el sector del equipamiento para la investigación científica, médica, biológica y farmacológica.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La investigación preclínica o básica forma parte esencial del sistema de salud a nivel mundial. Gracias a este tipo de investigación, usando modelos animales o

En la mayor parte de los casos el tipo de conducta que realiza el animal es la presión de una palanca o introducir su morro en una cavidad provista de un sistema de detección.

Lo que varía sustancialmente entre las distintas técnicas de autoadministración operante existentes es el tipo de vía de administración de la droga: intravenosa, oral, intracerebral, intracerebrovascular. Clásicamente la elección del tipo de vía de administración va a depender, en la mayor parte de los casos, de las propiedades farmacológicas de la droga y de las restricciones técnicas y metodológicas que conlleva el uso de modelos animales que provea de mayor validez ecológica y predictiva en humanos. Por ejemplo, es difícil hacer una analogía del fumar en humanos usando ratones. La vía intravenosa es, hasta la fecha, la técnica más utilizada para la autoadministración operante de cocaína, nicotina, morfina, éxtasis y otras drogas de abuso. Por otro lado la autoadministración operante oral se ha utilizado más para el estudio del alcohol como droga de abuso.

Las vías intracraneal e intracerebroventricular son técnicas mucho menos utilizadas en las cuales la droga de abuso se inyecta, o bien directamente en una región cerebral determinada (intracerebral) para un estudio neurofarmacológico más preciso, o bien se inyecta directamente en uno de los ventrículos laterales cerebrales (intracerebroventricular) . Esta última técnica permite el estudio de drogas de abuso o compuestos farmacológicos que no pasan la barrera hematoencefálica o estudiar más detalladamente los efectos a nivel del sistema nervioso central de una droga evitando la vía sistémica. Existen unos pocos trabajos científicos en los que se ha intentado la administración por vía nasal de cocaína en ambas formas: por vía esnifada, la absorción es a través de la mucosa nasal, y por vía inhalada, la absorción es a través de la mucosa pulmonar. Recopilando alguno de estos escasos estudios, en la publicación de Boni et al. (Cocaine inha/ation in the rat: pharmacokinetics and cardiovascular response. J Pharmacol Exp Ther. 1991 Apr;257 (1) :307-15) se describen los efectos farmacocinéticos y cardiovasculares que se producen tras la exposición a una concentración constante de vapor de cocaína. En el trabajo de Herculiani et al. (Effects of chronic exposure to crack cocaine on the respirator y tract of mice. Toxicol Pathol. 2009;37 (3) :324-32) se describe las alteraciones histológicas en el tracto respiratorio de ratones tras la exposición crónica de crack-cocaína en cámaras de inhalación. En el estudio de He et al. (Consequences of paternal cocaine exposure in mice. Neuro toxicol. Teratol. 2006 Mar-Apr;28 (2) : 198-209) se exploran las consecuencias neuroteratológicas de la exposición de cocaína en ratones usando un modelo de autoadministración de cocaína inhalada. En la publicación de Meng et al. (Pharmacological effecfs of methamphetamine and other stimulants via inhalation exposure. Drug Alcohol Depend. 1999 Jan 7;53 (2) :111-20) se comparan los efectos farmacológicos de la cocaína por vía inhalada o por vía intravenosa en ratones. Aquí, los autores para volatizar la cocaína la calientan a 300°C grados. Existe una patente de título "Non-invasive drug self-administration system for animals" y referencia US752702182 que describe un método de autoadministración mediante la pulverización por aire comprimido de un líquido directamente sobre el animal. Sin embargo, dicha patente es muy genérica y no se dan detalles concretos de ningún aparato específicamente diseñado para tal fin. El problema que se desea resolver es la autoadministración de dosis muy pequeñas y muy precisas de sustancias de interés médico a un pequeño animal de laboratorio, entre los 100 Y los 700 gramos de peso. Aparte de la precisión, el otro requisito fundamental es asegurar la comodidad del animal. La experiencia demuestra que no es aplicable en este caso el afirmar que cualquier método de suministro de sustancia por aire comprimido es válido, sino que es necesario detallar cuál es el más idóneo para cubrir estas dos necesidades. Concretamente en el caso de la pulverización impulsada por aire comprimido, hay que tener muy presente que el animal se asusta con presiones superiores a los 2 psi (13, 78 kPa) y por encima de los 10 psi (68, 9 kPa) puede ser peligroso, por los saltos que da como reacción al "disparo" de aire. Además, el hecho de inquietar al animal puede causar que parte de las gotitas de líquido pulverizado no se perfundan directamente en su hocico, reduciéndose por tanto la cantidad de principio activo absorbido por el animal. En este sentido, los ensayos realizados han permitido descubrir la inexactitud de las descripciones constructivas contenidas en la patente mencionada que conducen, bien a una falta de repetitividad en las dosis o bien a un innecesario estrés del animal que a la postre falsearía el resultado experimental. Constituyendo los sistemas de autoadministración en fase líquida, por inhalación, una notable ayuda en la investigación de los efectos de determinados principios activos, estos sistemas no cubren evidentemente todo el espectro de situaciones de interés, habida cuenta de que muchas sustancias no se encuentran habitualmente disueltas en líquidos. Ejemplos de ello son la cocaína, para estudiar adicciones, o las partículas en suspensión, para estudiar efectos de la contaminación atmosférica. Ante esta problemática la falta de sistemas útiles y fiables susceptibles de ser activados por el animal es prácticamente total. Es por ello que el diseño de un aparato capaz de producir ambas acciones, inhalación de sustancias disueltas en líquidos y esnifado de sustancias pulverulentas, es de gran interés en la investigación biomédica ya que cubre una parte muy amplia de la casuística experimental. Dado que las dosis inhaladas de principio activo deben suministrarse de manera rápida y directamente sobre el hocico del animal, evitando una serie de problemas habituales en los nebulizadores de uso médico: nebulización en volumen, atasco por deposición de sólido, etc.; resulta evidente que la opción de nebulización o atomización neumática es la más adecuada entre todas las disponibles. Ésta consiste simplemente en la proyección de finas gotitas de líquido, aspiradas por efecto Venturi, debido a una corriente de aire. Entre las diversas opciones de atomización neumática, con bombeo de líquido, por sifón o por gravedad, la opción de gravedad es la más simple ya que funciona a baja presión. La opción de sifón requiere presiones más altas para aspirar el líquido. En este caso, no es recomendable que la fuente de aire comprimido sea un compresor de propósito general,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio caracterizado porque comprende al menos las fases:

detectar al animal aproximándose mediante la presión voluntaria que ejerce éste en cualquiera de los dos palancas horizontales (1) situadas en el frontal de la caja o jaula;

habilitar el disparo del sistema de administración (4) de la composición

sistema de liberación de comida (3) ;

2. Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque la administración por vía inhalada se realiza por gravedad y a presiones inferiores a 10 psi.

3. Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la presión del aire comprimido es inferior a 2 psi (13, 78 kPa) .

4. Procedimiento para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1, 2 Y 3 caracterizado porque cuando el animal acciona cualquiera de las dos palancas (1) Y atraviesa el haz de infrarrojo se activa el solenoide (8) de empuje según una rampa lineal de tensión definida por el tiempo de activación por disparo y por la resistencia del aire a salir por la boquilla.

5. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque la administración por vía esnifada se realiza utilizando aire comprimido como medio de impulsión.

6. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 5 caracterizado porque previamente a la administración por vía esnifada se desmenuza el material del sólido.

7. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1 y 5 caracterizado porque cuando la solución farmacológica es higroscópica, previamente a la administración por vía esnifada, se añaden dispositivos para evitar la aglomeración de partículas por humedad.

8. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 1, 5, Y 7 caracterizado porque los dispositivos añadidos son calefactores.

9. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 caracterizado porque el proceso está controlado por un circuito lógico de control PLA

(Programmable Logic Array) .

10. Procedimiento para la autoadministración operante de composIciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 y 9 caracterizado porque el circuito lógico de control PLA genera la secuencia de señales digitales, activando la electroválvula (12) y solenoide (8) para la inhalación y el agitador (19) y el solenoide (18) para el esnifado.

11. Procedimiento para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 1 y 9 caracterizado porque el circuito lógico de control PLA lleva el conteo del número de disparos realizados por el animal, así como de aproximaciones fallidas que no originaron disparos porque el animal no haya introducido el hocico en el orificio de proyección.

12. Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio para llevar a cabo el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque comprende:

una caja o jaula en donde se coloca al animal de laboratorio de paredes laterales transparentes;

un sistema de administración (4) de la solución farmacológica recargable e intercambiable situado en la parte frontal de la caja o jaula, en el centro de la misma;

un sistema de detección de aproximación del animal que consta de dos palancas horizontales (1) , también en el lado frontal de la caja o jaula, y

situadas una a la derecha y la otra a la izquierda del frontal;

un sistema de detección de presencia del animal en la zona de disparo (2) por medio de un emisor-receptor infrarrojo; un sistema de dispensación de comida (3) en forma de pellets; un sistema de control electrónico de todos los parámetros de las sesiones experimentales; una conexión a un puerto estándar (paralelo o USB) transformadora de los eventos causados por el animal; un ordenador que registra todos los eventos producidos en la caja o jaula.

13. Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 12 caracterizado porque el sistema de administración (4) de la composición farmacológica comprende un módulo de administración por inhalación y un módulo de administración por esnifado, y porque se puede instalar sólo uno de ellos o ambos a la vez.

14. Aparato para la autoadministración operante de soluciones farmacológicas en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 13 caracterizado porque el módulo de administración por inhalación comprende un cilindro (5) que contiene un émbolo (6) conectado por un vástago (7) a un solenoide de empuje (8) y a un muelle (9) , cerrándose el cilindro por un cono de sección circular y que está conectado a una tubería corta (11) que termina en una válvula atomizadora (12) y que a su vez, a esta válvula atomizadora también está conectada otra tubería corta proveniente de una electroválvula (13) que, a su vez, está conectada por

otra tubería corta a un depósito elevado (14) que contiene la solución farmacológica y que está situado a una cota mayor que la del resto de los elementos.

15. Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 13 caracterizado porque el módulo de administración por vía esnifada comprende un cilindro (15) con un émbolo (16) en su interior, cuyo vástago está unido a un solenoide de impulsión (18) y a un muelle (17) , que termina en una aguja (20) de diámetro no inferior a 1 mm que está inmersa en un depósito (21) que contiene el sólido finamente pulverizado cubriendo totalmente la aguja y que, además, incorpora una malla (22) en la boca del cilindro (15) para impedir la entrada de material al cilindro, el cual se carga solamente con el aire que entra a través del sólido pulverizado.

16. Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en forma de polvo fino en animales de laboratorio según las reivindicaciones 12 y 15 caracterizado porque la cota del sólido siempre será superior a la cota del final de la aguja para asegurar que el polvo sólido siempre entra en la aguja y no entra aire únicamente.

17. Aparato para la autoadministración operante de composiciones farmacológicas en animales de laboratorio según la reivindicación 12 caracterizado porque el sistema de control electrónico, por medio de una interfaz de software, configura los parámetros:

el programa de refuerzo el tiempo de duración de las sesiones el tiempo de duración de la administración el tiempo en que la administración no está disponible para el animal el determinar qué palanca facilita la administración.

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Fig.5