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Alessio Pastorella, 2004 | Coldrerio, TI

 

La mia ricerca consiste in una simulazione dell’impiego di nanoparticelle (NPs) nella somministrazione dei farmaci. Nel lavoro sono state prodotte tramite la tecnica di flash nanoprecipitation (FNP) NPs polimeriche composte da polistirene (PS), da un tensioattivo tra sodio dodecilsolfato (SDS), pluronic F68 e bromuro di cetiltrimetilammonio (CTAB), e marcate con rodamina B (RhB). Successivamente delle cellule di neuroblastoma sono state trattate con le soluzioni di NPs da noi prodotte al fine di osservare se fossero in grado di entrare nelle cellule, passaggio che è necessario nella somministrazione farmacologica in quanto molti principi attivi hanno come sito d’azione compartimenti cellulari.

Argomento

La possibilità di ottenere i massimi benefici di un farmaco, riducendone gli effetti collaterali, è tutt’oggi una grande sfida della ricerca. Uno dei possibili mezzi con cui poter ottimizzare i trattamenti farmacologici, è rappresentato dalle NPs polimeriche impiegate come vettori in grado di veicolare e rilasciare i farmaci in situ.

Metodologia

Innanzitutto sono stati prodotti tre tipi di NPs attraverso FNP, tecnica che consiste in una rapida miscelazione di due soluzioni diverse parzialmente miscibili tra loro. La prima era una soluzione di PS e RhB in THF, mentre la seconda era una soluzione acquosa di uno dei tre surfattanti (CTAB, SDS, pluronic F68). Questi tre tensioattivi sono stati scelti perché presentano alcune caratteristiche simili alla polietilenimmina, siccome un precedente studio aveva dimostrato che le NPs composte da questo polimero sono in grado di essere internalizzate da parte delle cellule di neuroblastoma. Tuttavia queste NPs non erano state prodotte attraverso FNP, ma con una tecnica di sintesi più complessa: copper-catalyzed azide-alkyne Huisgen cycloaddition (CuAAC). Le due soluzioni contenute in 2 siringhe distinte vengono mischiate nella camera di miscelazione CIJM e poi si riversano all’interno di un beker contenente acqua, dove grazie ai processi di nucleazione e stabilizzazione da parte del tensioattivo si formano le NPs. Ciascuna soluzione delle NPs prodotte attraverso FNP è stata impiegata per trattare le cellule 1:50 per analizzarne l’internalizzazione da parte di cellule di neuroblastoma. Infine sono state osservate le cellule trattate con il microscopio ad epifluorescenza.

Risultati

Una volta sintetizzate le nostre NPs attraverso FNP, le abbiamo analizzate servendoci di due diverse tecniche: Dynamic Light Scattering (DLS) ed elettroforesi laser doppler (LDE). Grazie al DLS è stato possibile osservare che le NPs sintetizzate possedevano un raggio tra i 65 nm e i 100 nm a seconda della loro composizione e che presentavano un indice di polidispersione compreso tra 0.22 e 0.27. Grazie al LDE abbiamo invece potuto osservare che le NPs contenenti CTAB avevano una carica di 50.21 mV mentre le NPs contenenti SDS ne possedevano una di -43.12 mV. Per quanto riguarda invece l’internalizzazione delle NPs prodotte, purtroppo il microscopio ad epifluorescenza non ha mostrato alcun segno della presenza delle NPs all’interno delle cellule.

Discussione

I risultati ottenuti dall’analisi delle NPs sintetizzate attraverso FNP ci indicano che abbiamo prodotto delle NPs di piccole dimensioni e che presentano una bassa polidispersione, risultati che erano stati ottenuti già da precedenti studi. La presenza di cariche elettriche all’interno delle NPs che contengono CTAB e SDS, è dovuta alla struttura delle due specie, infatti l’SDS presenta una terminazione anionica, mentre invece il CTAB possiede un gruppo amminico che porta una carica positiva. Infine le NPs prodotte non sono state internalizzate da parte delle cellule di neuroblastoma, probabilmente ciò è dovuto al fatto che le NPs risultano essere poco compatibili con le cellule e tossiche.

Conclusioni

Si può dire che la FNP si è dimostrata una tecnica molto semplice e rapida per produrre NPs che mostrano una bassa polidispersione e piccole dimensioni, inoltre è un modo che consente di produrre una grandissima varietà di NPs. Tuttavia probabilmente la FNP potrebbe non essere la tecnica più efficacie per produrre NPs da impiegare come nanovettori rispetto a metodi di sintesi più complessi come la CuAAC.
Infine, sebbene l’impiego delle NPs polimeriche come nanovettori nella somministrazione di farmaci potrebbe portare notevoli benefici tra cui incremento dell’efficacia terapeutica, ci sono numerosi ostacoli da affrontare quando si progettano questi sistemi di somministrazione, tra cui la tossicità e la compatibilità delle NPs con le cellule.

 

 

Valutazione del lavoro espressa dall’esperto

Prof. Dr. Marco Lattuada

Alessio Pastorella succeeded in preparing polystyrene nanoparticles in the 100 nm size range using a simple technique, flash precipitation, incorporating a dye, using different surfactants (positively charged, negatively charged and uncharged) as stabilizers, with excellent control over their size and size distribution. These particles have then been incubated with neuroblastoma cells, in order to see the effect of the charge on the encapsulation efficiency. The as synthesized particles were not internalized by the cells, compared to commercial particles with more advanced surface design.

Menzione:

buono

 

 

 

Liceo cantonale di Mendrisio
Docente: Luigi Croci