Sviluppo di nanosistemi antimicrobici e di materiali polimerici per ostacolare e/o impedire la formazione di biofilm batterici in dispositivi medici impiantabili.

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

Il programma di ricerca prevede la realizzazione di nanosistemi colloidali ad attività antibatterica, costituiti da nanoparticelle solido-lipidiche (SLN) e carrier lipidici nanostrutturati (NLC) contenenti princìpi attivi ad azione antimicrobica, potenzialmente capaci di ostacolare la formazione di biofilm batterici in dispositivi medici (cateteri vascolari, valvole cardiache, protesi ortopediche, pacemaker) impiantati in pazienti affetti da particolari patologie. Il programma prevede altresì lo studio di modifiche chimiche da apportare ai materiali polimerici utilizzati per la costruzione di dispositivi medici impiantabili allo scopo di impedire l'adesione del biofilm batterico. I biofilm batterici sono costituiti da una struttura esopolisaccaridica, sintetizzata dagli stessi microrganismi, che aderisce al materiale del dispositivo e che permette al batterio di sopravvivere in ambienti ostili. I nanosistemi colloidali saranno preparati tenendo conto della natura chimica del biofilm al fine di consentire al principio attivo presente nelle SLN o nelle NLC di raggiungere il sito d'azione e svolgere l'attività antibatterica. Le NLC costituiscono una nuova generazione di nanoparticelle solido-lipidiche e sono state sviluppate per superare alcune limitazioni delle classiche SLN come la limitata capacità di incorporare farmaci e la tendenza all'espulsione del principio attivo durante il periodo di conservazione. Il programma di ricerca prevede le seguenti fasi: 1. Preparazione di SLN o di NLC, contenenti farmaci antibatterici, mediante la tecnica della microemulsione e la tecnica della precipitazione; 2. separazione delle SLN o delle NLC attraverso ultracentrifugazione; 3. purificazione e liofilizzazione delle nanoparticelle; 4. determinazione delle dimensioni medie delle nanoparticelle; 5. determinazione del potenziale zeta; 6. determinazione del contenuto di principio attivo; 7. modifica delle caratteristiche di superficie dei materiali polimerici utilizzati per la costruzione di dispositivi medici impiantabili; 8. studio microbiologico per testare l'efficacia antimicrobica dei nanosistemi ottenuti, utilizzando modelli sperimentali che simulano dispositivi medici impiantabili sui quali sono stati fatti sviluppare biofilm batterici. 9. studio microbiologico per verificare se le modifiche strutturali apportate ai materiali polimerici utilizzati per la costruzione di dispositivi medici impiantabili sono efficaci a impedire l'adesione del biofilm batterico.

Layman's description

La comparsa e la diffusione di ceppi microbici nosocomiali resistenti agli antibiotici e di nuove forme di resistenza intrinseca associata alla formazione di biofilm batterici in dispositivi medici impiantabili, come cateteri vascolari, valvole cardiache, protesi ortopediche, pacemaker, rappresentano un problema sanitario di rilevanza mondiale. Il biofilm batterico è costituito da una struttura esopolisaccaridica, sintetizzata dallo stesso microrganismo, che aderisce alla superficie del materiale del dispositivo e che permette al batterio di sopravvivere in ambienti ostili. Gli antibiotici in questo momento disponibili sono in grado di agire esclusivamente contro le cellule batteriche in sospensione (forme planctoniche) rilasciate dal biofilm, ma non riescono ad eradicare ed uccidere il biofilm che mostra d'essere 10-1000 volte più resistente agli agenti antimicrobici. Il biofilm diventa di conseguenza causa di infezione batterica cronica. Diversi sono i meccanismi ritenuti responsabili della resistenza del biofilm agli antibiotici. La matrice polisaccaridica del biofilm può impedire alle molecole di antibiotico di raggiungere le cellule batteriche. Si è osservato, inoltre, che all'interno del biofilm possono coesistere popolazioni eterogenee di cellule con diversi livelli di resistenza. Per esempio, le cellule più vicine all'interfaccia liquida del biofilm potrebbero essere protette dalla matrice polisaccaridica e dagli enzimi che inattivano alcuni antibiotici. Le cellule poste in posizione intermedia, invece, potrebbero presentare una crescita rallentata ed essere a loro volta protette dallo strato cellulare sovrastante. In questi ultimi anni la ricerca in campo farmaceutico si è orientata verso la realizzazione di nuovi sistemi per il rilascio controllato e/o direzionato di farmaci come le particelle solido lipidiche (SLN). Le SLN sono sistemi di rilascio colloidali preparate con composti accettabili dal punto di vista tossicologico e possono essere usate come sistemi carrier per farmaci sia idrofobi che idrofili. Gli obiettivi del presente programma di ricerca sono quelli di continuare lo studio portato avanti negli anni precedenti, che ha avuto come risultato la preparazione e la caratterizzazione chimico fisica di un sistema SLN-Vancomicina che ha mostrato di possedere un'interessante attività antibatterica nei confronti di biofilm batterici, e di preparare e caratterizzare nuovi sistemi antimicrobici, costituiti da nanoparticelle solido-lipidiche contenenti altri farmaci antibatterici. In particolare sarà intrapresa la preparazione di SLN contenenti Cefaclor, una cefalosporina che da risultati di studi preliminari sembra possedere una buona attività nell'ostacolare la formazione del biofilm. Un secondo obiettivo è quello di modificare le caratteristiche di superficie dei materiali polimerici utilizzati per la costruzione di alcuni dispositivi medici impiantabili allo scopo di impedire l'adesione del biofilm batterico. La nanoparticelle solido-lipidiche saranno preparate con la tecnica della microemulsione e con la tecnica della precipitazione. Nella tecnica della microemulsione, un lipide biocompatibile (come l'acido stearico o l'acido palmitico) o un trigliceride naturale verrà utilizzato come fase dispersa nella preparazione di una microemulsione avente acqua come fase disperdente. Per stabilizzare la microemulsione verranno utilizzati un tensioattivo e un cotensioattivo di origine naturale. Le nanoparticelle solido-lipidiche verranno separate mediante ultracentrifugazione e successivamente purificate e liofilizzate. Nella tecnica della precipitazione il lipide verrà solubilizzato in un solvente organico (per esempio etanolo) e successivamente tale soluzione verrà emulsionata in una fase acquosa contenente il tensioattivo. Dopo evaporazione del solvente, il lipide precipiterà formando le nanoparticelle. In entrambe le tecniche, il principio attivo sarà incorp
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …

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