Design and development of soy-phosphatidylcholine-based liposomes and nanoemulsions for drug delivery

La presente tesi di dottorato si colloca nell’ambito della tecnologia farmaceutica e delle scienze della formulazione e affronta una delle principali sfide della ricerca applicata moderna: lo sviluppo di sistemi di veicolazione efficaci per composti bioattivi caratterizzati da scarsa solubilità in acqua, instabilità chimica, volatilità o limitata biodisponibilità. In particolare, il lavoro è focalizzato sulla progettazione e ottimizzazione di nanovettori lipidici, quali liposomi e nanoemulsioni, come piattaforme versatili per applicazioni topiche, cosmetiche e antimicrobiche. L’obiettivo generale della ricerca è stato quello di chiarire come la composizione lipidica, la natura dell’attivo incapsulato, i metodi di preparazione e i parametri fisici e reologici influenzino l’organizzazione strutturale, la stabilità colloidale e le prestazioni funzionali dei sistemi lipidici. La tesi è strutturata in due parti principali: la prima dedicata ai liposomi caricati con molecole anfifiliche o idrofobiche, la seconda allo sviluppo di nanoemulsioni fosfolipidiche per l’incapsulamento di oli essenziali. Nella prima parte viene analizzato l’effetto dell’incorporazione di molecole anfifiliche nella membrana fosfolipidica dei liposomi. Lo studio dimostra come tali molecole possano modulare in modo controllato la cooperatività delle catene lipidiche, influenzando la fluidità, la deformabilità e i meccanismi di rilascio del principio attivo. In particolare, l’incapsulamento del peptide anfifilico N-palmitoil-KTTKS evidenzia che l’interazione tra attivo e doppio strato lipidico non solo migliora la stabilità e la veicolazione transdermica, ma può anche potenziare l’attività biologica, dimostrando il ruolo del liposoma come sistema attivo e non meramente passivo. La seconda parte della tesi è dedicata alle nanoemulsioni a base di fosfatidilcolina di soia per l’incapsulamento di oli essenziali con attività antimicrobica e antifungina. Vengono affrontate le principali criticità legate all’uso diretto di tali sostanze, quali volatilità e instabilità, mostrando come la nanoemulsificazione consenta di migliorarne la protezione chimica, la stabilità e l’efficacia biologica. Un aspetto centrale del lavoro riguarda il delicato equilibrio tra stabilità fisica e attività biologica: strategie di stabilizzazione come l’uso di ripening inhibitors, agenti di carica o modificatori reologici possono migliorare la robustezza del sistema, ma talvolta ridurre l’efficacia antimicrobica se ostacolano il rilascio degli attivi. Un contributo originale della tesi è l’integrazione della caratterizzazione reologica come parametro funzionale di progetto. Attraverso l’uso di idrocolloidi, argille naturali e variazioni della frazione dispersa, le nanoemulsioni vengono progettate con proprietà di flusso e viscoelastiche modulabili in funzione dell’applicazione finale, senza compromettere la stabilità o l’attività biologica. Nel complesso, il lavoro fornisce un quadro razionale e integrato per la progettazione di sistemi lipidici avanzati, evidenziando le relazioni tra struttura, proprietà fisiche e performance biologica. I risultati ottenuti contribuiscono allo sviluppo di piattaforme di veicolazione sostenibili, biocompatibili ed efficaci, in linea con i principi della chimica verde e con le esigenze di sicurezza e funzionalità delle moderne applicazioni cosmetiche e antimicrobiche.