Sintesi e Caratterizzazione di nanomateriali per la Terapia a Cattura Neutronica del Boro

The project aims to combine the therapeutic effects of BNCT with Adoptive Cell Therapy for personalized tumor. Specifically, the project aim to use tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) as carriers for boron-containing inorganic nanoparticles. Three kinds of boron-based inorganic compounds were considered: B4C, BN, and BCN. Since the microdistribution of the carrier is critical in BNCT, these nanomaterials were also synthesized with potential imaging capabilities. For B4C nanoparticles, superparamagnetic Fe3O4 and Gd2O3 were synthesized to create composite nanostructures. These nanostructures have been further functionalized with capping agents and the fluorophore DiI (C18(3)). In the case of BN and BCN, their ability to form quantum dots that emit in the UV-visible range when synthesized at the nanoscale, has been investigated, eliminating the need for any further functionalization. GB-10 loaded liposomes were investigated as well. Following the physical and chemical characterization of each type of nanoparticle, in vitro studies were performed on different cell lines, primarily T-cells. These studies focused on evaluating cell viability, nanoparticle adhesion, mechanisms of nanoparticle internalization and nanoparticle uptake. Intracellular neutron autoradiography was employed to complement these developments and introduce a reliable method for intracellular 10B determination. This technique provides high-resolution autoradiographic images of cellular structure imprints along with nuclear tracks resulting from 10B neutron capture.

Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di combinare gli effetti terapeutici della BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) con quelli della Adoptive Cell Therapy (ACT) per trattamenti personalizzati contro i tumori. In particolare, l’obiettivo del progetto è utilizzare i linfociti infiltranti tumorali (TIL) come vettori per nanoparticelle inorganiche contenenti boro. Sono stati considerati tre tipi di composti inorganici a base di boro: B4C, BN e BCN. Poiché la microdistribuzione del vettore è cruciale nella BNCT, questi nanomateriali sono stati anche sintetizzati con potenziali capacità di imaging. Per le nanoparticelle di B4C, sono state sintetizzate NP di Fe3O4 e Gd2O3 per creare nanostrutture composite. Queste nanostrutture sono state ulteriormente funzionalizzate con il fluoroforo DiI (C18(3)). Nel caso di BN e BCN, è stata studiata la loro capacità di formare punti quantici che emettono nell'intervallo UV-visibile quando sintetizzati su scala nanometrica, eliminando così la necessità di ulteriori funzionalizzazioni. Sono stati anche studiati liposomi caricati con GB-10. Dopo la caratterizzazione fisica e chimica di ciascun tipo di nanoparticella, sono stati condotti studi in vitro su diverse linee cellulari, principalmente cellule T. Questi studi si sono concentrati sulla valutazione della vitalità cellulare, l’adesione delle nanoparticelle, i meccanismi di internalizzazione delle stesse e la loro assunzione intracellulare. L'autoradiografia neutronica intracellulare è stata impiegata per completare questi sviluppi e introdurre un metodo affidabile per la determinazione intracellulare di 10B e lo studio della sua microdistribuzione nei diversi compartimenti cellulari.