SVILUPPO DI NUOVI SISTEMI NANOVETTORIALI PER IL RILASCIO CONTROLLATO E SELETTIVO DI FARMACI E MOLECOLE ATTIVE

Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato lo studio di vari sistemi colloidali supramolecolari per la veicolazione di farmaci antitumorali in grado di migliorare le caratteristiche biofarmaceutiche, stabilità e solubilità, e terapeutiche permettendo ad un rilascio controllato e mirato del farmaco al sito di azione. Per raggiungere questo obiettivo, sono stati progettati alcuni sistemi supramolecolati ottenibili attraverso tecniche di bioconiugazione di funzioni molecolari con diverse proprietà chimico-fisiche e biofarmaceutiche con una struttura a base di pullulano. Sistemi colloidali sono stati quindi sviluppati sia per l’intrappolamento fisico che per la bioconiugazione al farmaco della struttura supramolecolare. Per l’intrappolamento fisico di farmaci sono stati sintetizzati polimeri anfifilici in grado di autostrutturarsi in ambiente acquoso per formare strutture di tipo micellare. Per ottenere bioconiugati farmaci-polimero sono invece state messe a punto alcune metodiche di bioconiugazione in grado di consentire il rilascio del farmaco in particolari condizioni microambientali. Strutture autoassemblanti sono state ottenute mediante derivatizzazione del pullulano con acido 5β-colanico (dominio idrofobico) e ammino PEG (dominio idrofilico). Sono stati studiati vari protocolli di sintesi in modo da ottenere polimeri con definite caratteristiche farmaceutiche. I bioconiugati ottenuti sono stati caratterizzati mediante analisi 1H-NMR e UV-Vis per valutare la composizione chimica. Si sono quindi condotti studi fluorimetrici per calcolare la concentrazione micellare critica, Light Scattering Dinamico per determinare le dimensioni micellari e infine studi biofarmaceutici impiegando il paclitaxel come farmaco modello e un farmaco a base di oro (III) [(ESDT)AuBr2]. Studi di attività antitumorale sono stati condotti mediante test cellulari. Parallelamente sono state studiate le proprietà biofarmaceutiche e di attività cellulare di formulazioni del complesso dell’oro [(ESDT)AuBr2] con β-ciclodestrine, 2-idrossipropil-β-ciclodestrine e metil-β-ciclodestrine. Studi in vivo sono stati infine condotti per valutare il profilo farmacocinetico delle formulazioni. Per quanto riguarda invece la bioconiugazione di farmaci al pullulano sono stati sviluppati due prodotti per il direzionamento passivo e per il direzionamento attivo al tessuto tumorale. Infatti, grazie all’effetto EPR (enhanced permeability and retention), sistemi colloidali tendono ad accumularsi preferenzialmente nei tessuti tumorali. L’inserimento di funzioni direzionanti consente invece il riconoscimento di strutture espresse dalle cellule tumorali e quindi un accumulo attivo. Lo studio è stato condotto impiegando doxorubicina come farmaco modello. Il pullulano è stato dapprima funzionalizzato per inserire nel backbone polimerico folico funzioni tioliche e amminiche. L’acido folico è stato coniugato alle funzioni amminiche per ottenere un sistema targeting. Ai gruppi tiolici dei residui di cisteamina è stata invece legata la doxorubicina tramite uno spaziatore idrazonico che si idrolizza a pH debolmente acido ed è quindi in grado di rilasciare il farmaco. Studi spettrometrici e cromatografici sono stati condotti per caratterizzare il bioconiugato dal punto di vista chimico-fisico. È stata quindi studiata la cinetica di idrolisi a pH 5.5 e a pH fisiologico (7.4) in tampone e in plasma, per verificare se il sistema fosse in grado di rilasciare il farmaco a livello plasmatico o invece selettivamente negli endosomi. Studi con colture cellulari sia tumorali che endoteliali hanno permesso di valutare il potenziale terapeutico del bioconiugato e la sua capacità di entrare selettivamente in cellule esprimenti il recettore per l’acido folico. Infine è stato valutato il profilo farmacocinetico in topi Balb/C.