Riassunto analitico
Negli ultimi decenni, l'attività di ricerca si è concentrata sullo sviluppo e ottimizzazione dei nanocarrier e sul loro uso clinico. I nanocarrier hanno dimostrato di avere un grande potenziale, anche in virtù delle loro ridotte dimensioni. Infatti, se opportunamente allestiti, sono in grado di raggiungere e liberare il farmaco al bersaglio migliorando l'effetto terapeutico di farmaci scarsamente solubili, con bassa stabilità e tossicità indesiderata, andando a modificare la loro distribuzione tissutale e a migliorare la loro farmacocinetica. In particolare, i liposomi si sono rivelati un efficiente nanosistema sfruttabile per curare complesse malattie tra cui diversi tipi di cancro.
Questo lavoro è finalizzato alla preparazione di grandi vescicole unilamellari (LUV) di diversa composizione lipidica, funzionalizzati con i peptidi Penetratin e il motivo ciclico Arginina-Glicina-Aspartato (RGDc) e poi caricati al loro interno con il farmaco antitumorale metotrexato (MTX).
Abbiamo realizzato diverse serie di liposomi con differente composizione lipidica utilizzando come componenti principali la fosfatidilcolina (PC) a carica neutra, la fosfatidilserina (PS) a carica negativa, e il colesterolo (CHOL).
Siamo poi andati a modificare la superficie dei liposomi con l’aggiunta del polimero glicole polietilenico al fine di aumentare l’emivita di circolazione del farmaco una volta somministrato (liposomi stealth®) mentre altri sono stati funzionalizzati con i peptidi: Penetratin e cRGD.
Abbiamo sfruttato la capacità di Penetratin di facilitare l’internalizzazione del liposoma, e quindi del farmaco, a livello della cellula tumorale bersaglio, e quella del peptide cRGD di introdurre un targeting specifico verso recettori come le integrine αvβ3 che risultano sovraespresse in alcune cellule tumorali.
A seguire i liposomi sono stati caratterizzati misurando la loro dimensione, l’indice di polidispersione (PDI), la morfologia e la loro stabilità nel tempo a diverse temperature e media.
Infine, abbiamo condotto studi in vitro per valutare la citotossicità dei liposomi utilizzando il 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolio bromuro (MTT) e il Neutro Red Uptake (NRU). In primo luogo, è stata stimata la tossicità dei liposomi stessi, non ancora caricati con il farmaco antitumorale, poi è stata determinata la vitalità cellulare dopo incubazione con liposomi con MTX incapsulato.
I test sono stati eseguiti utilizzando due tipi di cellule: 3T3 come modello di cellule sane ed HeLa come modello di cellule tumorali.
I risultati hanno confermato le potenzialità di utilizzo dei liposomi targettizzati formulati.
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Abstract
In the last decades, the research has focused on the development and the optimization of nanocarriers mainly for clinical use. The nanocarriers have shown to have a great potential because of their small size. In fact, they can reach and release drugs selectively to the target site improving the therapeutic effect of poorly soluble drugs, with low stability and high toxicity, modifying their tissue distribution and their pharmacokinetics. In particular, liposomes have proved to be efficient nanosystems to treat complex diseases including different types of cancer.
This work aims to the preparation of large unilamellar vesicles (LUV) with different lipid compositions, functionalized with the peptides Penetratin and the cyclic Arginine-Glycine-Aspartate motif (RGDc) and then loaded with the anticancer drug methotrexate (MTX).
Several series of liposomes have been prepared with different lipid composition using as main components phosphatidylcholine (PC) with neutral charge, phosphatidylserine (PS) with negative charge, and cholesterol (CHOL). Then, the surface of the liposomes has been modified with the addition of polyethylene glycol polymer in order to increase the half-life of the drug after their administration (stealth® liposomes) while others have been functionalized with the peptides: Penetratin and RGDc.
Liposomes were characterized by measuring their size, size distribution (polydispersity index: PDI), morphology as well as their stability over time at different temperatures and media.
Then, the ability of Penetratin to promote the penetration of the liposome has been exploited, with the drug encapsulated, in the target tumor cell, and the RGDc skill to introduce a specific targeting towards receptors such as αvβ3 integrins that are overexpressed in some tumor cells.
Finally, we have performed in vitro studies to evaluate the cytotoxicity of the liposomes using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and the Neutral Red Uptake (NRU) assays. First, the toxicity of the empty liposomes has been estimated, then, the cell viability after their incubation with liposomes with MTX encapsulated has been determined. The tests have been performed using two cell types: 3T3 as a model of healthy cells and HeLa as a model of cancer cells. The results have shown the potential of the functionalized liposomes as carriers for anticancer drugs.
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