Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle polimeriche biodegradabili caricate con farmaci antitumorali e/o core magnetici per la terapia, diagnosi e teranostica di patologie tumorali

La nanomedicina è una nuova disciplina scientifica che si propone di applicare le nanotecnologie in ambito biomedico, offrendo prospettive molto promettenti per la cura e la diagnosi di malattie ad altissimo impatto sanitario, quali le patologie tumorali e le malattie neurodegenerative. Tra le nanotecnologie emergenti, lo sviluppo di sistemi nanostrutturati progettati per il rilascio controllato e mirato di farmaci e principi attivi, offre notevoli benefici terapeutici. Recentemente l’impiego di sistemi nanostrutturati nell’ambito della medicina oncologica è focalizzato sullo sviluppo di sistemi “teragnostici”, in grado di effettuare contemporaneamente la diagnosi e la terapia delle patologie neoplastiche. Nanoparticelle magnetiche infatti, possono essere usate sia nella parte diagnostica dei sistemi teranostici, come strumenti per l’imaging, sia come componente terapeutica vera e propria, sfruttando l’ipertermia magnetica da esse generata come strumento per la soppressione delle cellule tumorali. Il presente lavoro di tesi è stato incentrato sulla preparazione, caratterizzazione e valutazione biologica, di nanoparticelle (NPs) polimeriche sia di natura esclusivamente organica che contenenti un core ferromagnetico a base di Magnetite (NPs ibride) caricate con il chemioterapico Paclitaxel, al fine di ottenere un rilascio mirato e controllato dello stesso combinato all’azione ipertermica svolta dal core magnetico. Il polimero impiegato per la formulazione dei sistemi nanoparticellari è un copolimero a blocchi poli(estere-etere-uretano) a base di [poli(-caprolattone)2000-co-poli(etilenglicol)2000] (PCL2000-PEG2000) sintetizzato nel laboratorio in cui il presente lavoro di tesi è svolto. Il copolimero in oggetto è stato anche biofunzionalizzato con acido folico [(PCL2000-PEG2000) – FA] al fine di ottenere sistemi nanoparticellari in grado di svolgere una terapia mirata verso le cellule tumorali che sovra esprimono il recettore per questa vitamina [Wu, 2006; Cavallaro, 2006]. Le nanoparticelle sono state preparate mediante nano-precipitazione, una tecnica che prevede la preparazione di una soluzione polimerica contenente il farmaco da somministrare in un solvente organico appropriato e la successiva precipitazione della stessa in un non solvente. La rapida desolvatazione delle catene polimeriche, che si verifica durante la nanoprecipitazione, determina la formazione di nanoparticelle con diametro generalmente inferiore ai 200 nm. Modulando opportunamente i parametri della formulazione è stato possibile preparare nanoparticelle a base di (PCL2000-PEG2000) e [(PCL2000-PEG2000) – FA] sia bianche, che caricate con Paclitaxel e/o con core magnetico di Magnetite (NPs ibride). Le nanoparticelle preparate sono state caratterizzate da un punto di vista dimensionale mediante Light Scattering Dinamico (DLS) mostrando un diametro medio compreso tra gli 85 ed i 165 nanometri, a seconda del tipo di formulazione nanoparticellare. È stata inoltre effettuata un’analisi del potenziale Zeta volta ad evidenziare l’effettiva esposizione dell’acido folico sulle nanoparticelle a base di [(PCL2000-PEG2000) – FA]; la variazione del valore del potenziale Z dai -9 mVolt delle NPs a base di (PCL2000-PEG2000) ai -19.5 mVolt delle NPs a base del polimero biofunzionalizzato con acido folico, suggerisce l’effettiva presenza dell’acido folico sulla superficie delle nanoparticelle. La morfologia delle nanoparticelle preparate è stata studiata mediante Microscopia a Forza Atomica (AFM) e l’indagine della stabilità dei diversi campioni nanoparticellari preparati, condotta per 15 giorni a 4 ºC, ha mostrato una buona stabilità degli stessi. Le valutazioni biologiche della citotossicità delle nanoparticelle preparate sono state effettuate utilizzando la linea di fibroblasti murini embrionali balb/3T3 Clone A31. La vitalità e la proliferazione cellulare sono state valutate dopo l’esposizione delle cellule a diverse concentrazioni di nanoparticelle impiegando il sale di tetrazolio WST-1. In generale i sistemi prodotti hanno mostrato un’elevata citocompatibilità, anche nel caso dei sistemi ibridi. Attualmente sono in corso prove volte a valutare la risposta infiammatoria indotta dalle nanoparticelle sulla linea di macrofagi murini RAW 264.7. L’analisi delle citochine pro-infiammatorie eventualmente prodotte sarà condotta mediante tecnologia luminex