Studio tecnologico per l'incapsulazione di enzimi in sistemi nanoparticellari

Gli enzimi sono macromolecole biologiche, di natura proteica che svolgono importanti azioni catalitiche. Talvolta, in alcune patologie, spesso su base ereditaria (e.g. mucopolisaccaridosi, malattia di Fabry, malattia di Pompe), il funzionamento di un particolare enzima ਠcompromesso con gravi conseguenze su tutto l'organismo. Oggi ਠpossibile trattare alcune di queste patologie (e.g. sindrome di Gaucher, sindrome di Hunter) attraverso la cosiddetta terapia enzimatica sostitutiva (ERT) che consiste nell'infusione endovenosa dell'enzima ricombinante deficitario. Tuttavia, l'utilizzo farmacologico di enzimi ricombinanti pone inevitabilmente una serie di ostacoli legati alle caratteristiche chimico-fisiche di queste molecole. Alcuni di questi limiti sono lo scarso grado di permeabilità  attraverso i tessuti, la possibile degradazione ad opera di altri enzimi proteolitici, le reazioni di immunogenicità , nonchà© l'impossibilità  di raggiungere il distretto anatomico cerebrale, spesso compromesso in queste patologie. L'ostacolo principale, in questo contesto, ਠrappresentato dal superamento della barriera emato-encefalica (BEE). Ecco che l'impiego di sistemi nanometrici di delivery e di targeting puಠessere proposto come strumento per migliorare sensibilmente gli effetti della ERT. Il mio lavoro di tesi si ਠfocalizzato sullo studio tecnologico per ottimizzare l'incapsulazione di enzimi all'interno di nanoparticelle polimeriche (NPs). Inizialmente sono state allestite formulazioni nanoparticellari modificando le condizioni formulative e saggiando la capacità  di incapsulare in modo stabile e conservativo (dell'attività  enzimatica) la β-Glucosidasi, un enzima modello pi๠economico dell'enzima terapeutico. Si ਠvalutata la perdita di attività  enzimatica durante la formulazione, soprattutto in relazione al processo di sonicazione e all'utilizzo di solvente organico. Per migliorare efficacia e stabilità  di incapsulazione si ਠricorsi all'uso di stabilizzanti: nello specifico sono stati testati albumina sierica bovina (BSA), trealosio e polietilenglicole 400 (PEG400). Dallo studio ਠemerso che l'impiego di BSA durante la formulazione assicura una maggiore stabilità  enzimatica nonchà© una maggiore efficienza di incapsulazione (EE%) nei sistemi particellari. Le concentrazioni di BSA che permettono di ottenere i risultati migliori in termini di EE% (tra il 30 e il 40%) corrispondono a 5% e 10% (ovvero BSA 50 mg/ml e 100 mg/ml). Inoltre, un confronto tra NPs caricate con enzima modello, con o senza la presenza di BSA a diverse concentrazioni (NPs-Bglu vs NPs-Bglu_BSA 5-10-20%), ਠstato condotto attraverso studi di rilascio sia a pH fisiologico (7.4) sia a pH lisosomiale (4.6) . Anche da tale confronto ਠemerso che le NPs con BSA 5 e 10% risultano essere le formulazioni migliori, poichà© assicurano una stabilità  e una attività  enzimatica significativamente pi๠alta rispetto alle altre NPs. In conclusione, le modalità  di formulazione ottimizzate in questo lavoro di tesi potrebbero rappresentare un buon punto di riferimento per future applicazioni nell'incapsulazione di enzimi terapeutici e garantire pertanto una maggior efficacia farmacologica.