Sintesi di nanogeli bio-ibridi per il rilascio sito-specifico di farmaci anti-tumorali

Il progetto di ricerca riguarda la sintesi mediante irraggiamento con elettroni accelerati e la relativa caratterizzazione di nanogeli polimerici bio-ibridi (nGs) per l’incorporazione ed il rilascio di farmaci anti-tumorali in tessuti neoplastici. I nanogeli sono reticoli di polimeri idrofili di dimensioni nanometriche. Possono essere prodotti per irraggiamento di soluzioni acquose semi-diluite di opportuni polimeri, con il vantaggio di non dover ricorrere a tensioattivi, iniziatori, catalizzatori ed altre molecole potenzialmente tossiche. Il controllo delle dimensioni e della struttura molecolare nelle nanoparticelle può essere raggiunto attraverso un’opportuna selezione delle condizioni di irraggiamento (dose integrata, rateo di dose, temperatura) e delle formulazioni irradiate (struttura molecolare del polimero di partenza, peso molecolare, presenza di co-solventi e monomeri). Una opportuna progettazione delle formulazioni da irradiare consente di ottenere nanogeli con gruppi funzionali reattivi in condizioni di reazione blande (temperatura ambiente e pH fisiologico). La superficie dei nanogeli può così essere decorata con biomolecole in grado di aumentare l’affinità specifica nei confronti delle cellule bersaglio (molecole direzionanti). In particolare, le dispersioni di nanogeli che si intende sviluppare nell’ambito del presente progetto di ricerca dovranno rispondere ai seguenti requisiti: (i) dovranno poter essere somministrate per via parenterale; (ii) dovranno essere stabili contro l’aggregazione anche in mezzi salini ed in ambiente biologico; (iii) dovranno esibire buone proprietà stealth (resistenza alla cattura da parte di cellule del sistema immunitario); (iv) dovranno potersi accumulare preferenzialmente nei tessuti tumorali, sia in virtù dell’effetto EPR (Enhanced Permeation and Retention) che per la presenza di specifici ligandi di recettori sovraespressi dalle cellule tumorali; (v) dovranno incorporare e rilasciare molecole note per la loro azione chemioterapica citotossica. Queste caratteristiche richiedono un accurato controllo delle dimensioni (50-200 nm), della densità di carica superficiale e uno studio approfondito dell’efficienza delle reazioni di bioconiugazione. Valutazioni preliminari di tipo biologico su questi nanomateriali hanno dimostrato la loro biocompatibilità (totale assenza di citotossicità e immunogenicità), e la capacità di attraversare velocemente le membrane cellulari, incoraggiando così il prosieguo della ricerca nella direzione intrapresa. In particolare, nell’ambito del presente progetto i nGs preparati utilizzando gli acceleratori lineari dell’Istituto ICHTJ di Varsavia (Polonia). I NGs saranno caratterizzati dal punto di vista strutturale, mediante spettroscopia NMR, FTIR e Raman, dal punto di vista dimensionale e di stabilità colloidale in condizioni che simulino l’ambiente biologico, attraverso misure di scattering dinamico di luce, di potenziale zeta e analisi morfologica TEM. Saranno sviluppati i protocolli di coniugazione di biomolecole (acido folico e anticorpi monoclonali) per il direzionamento attivo verso le cellule tumorali. Si svilupperà, infine, una strategia atta all’incorporazione ed al rilascio di molecole e biomolecole ad azione anti-tumorale. L’efficienza delle reazioni di bioconiugazione e dei protocolli di incorporazione del farmaco, così come lo studio del meccanismo di rilascio del farmaco saranno indagati attraverso misure cromatografiche e spettroscopiche.