Riassunto analitico
L'osteosarcoma è il tumore osseo maligno più frequente che si verifica nei bambini e negli adolescenti. E’ un tumore aggressivo caratterizzato da cellule mesenchimali che producono matrice osteoide ed ossea.Il tumore si sviluppa prevalentemente nei pressi delle metafisi delle ossa lunghe degli arti e i siti più comuni sono il femore distale e la tibia prossimale. Il dolore localizzato nell’area coinvolta è il sintomo più rilevante, ma può essere confuso con malattie tipiche dell'infanzia come dolori della crescita, per questo motivo la diagnosi è ritardata e il 20% dei pazienti presenta metastasi polmonari una volta diagnosticata la malattia. Dal 1970 è stata introdotta la chemioterapia neo-adiuvante i cui quattro farmaci chiave utilizzati sono metotressato, doxorubicina, cisplatino e ifosfamide. L'avanzamento degli ultimi decenni ha migliorato radicalmente le percentuali di guarigione, tuttavia il tasso di sopravvivenza a 5 anni dalla diagnosi per i pazienti con metastasi rilevabili al momento della diagnosi è solo il 20-30%. Un modo per migliorare la terapia è l'uso dei "Drug Delivery Systems" (DDS): si tratta di sistemi di veicolazione del farmaco in grado di dirigere i farmaci al loro sito di azione, a sua volta, aumentando la biodisponibilità nel microambiente tumorale e ridurre la tossicità sistemica associata a questi farmaci. Questo progetto è focalizzato sullo sviluppo di un nuovo trattamento per l'osteosarcoma con lo studio di un tipo di Drug Delivery System, in particolare le nanoparticelle lipidiche (LN). Il farmaco selezionato per questo progetto è la doxorubicina un antibiotico citotossico ad ampio spettro della famiglia delle antraci cline utilizzato per il trattamento di molti tipi di cancro incluso l’osteosarcoma. Tuttavia, ha gravi effetti collaterali, il più significativo dei quali è la cardiotossicità. Le nanoparticelle lipidiche (LN) sono un sistema di rilascio controllato e la loro dimensione va da 50 a 1000 nm e sono fatte di un solido lipidico biodegradabile circondato da un monostrato di fosfolipidi che vengono stabilizzati con tensioattivi. Le LN possono includere farmaci sia idrofili che lipofili e avere parametri farmacocinetici controllabili, possono essere liofilizzate e possono proteggere il farmaco dalla degradazione. Hanno una vasta gamma di applicazioni e possono essere preparate anche con tecniche che non richiedono l’utilizzo di solventi organici. L’obiettivo del progetto è la progettazione, formulazione e ottimizzazione di LN caricate con doxorubicina utilizzando diversi metodi e diverse composizioni. I metodi studiati sono: l’evaporazione del solvente (doppia e semplice) e l’omogeneizzazione a caldo. Per fare uno studio completo, sono state preparate anche LN non caricate. Le LN sono state caratterizzate riguardo le dimensioni, il potenziale zeta e l'efficacia di incapsulamento (EE%). Successivamente queste particelle sono state studiate per la loro efficacia e la tossicità in vitro rispetto al farmaco libero. La linea di cellule di osteosarcoma umano U-2 OS è stata scelta per gli esperimenti e il saggio MTT è l'esperimento prescelto per valutare la citotossicità.
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Abstract
Osteosarcoma is the most frequent malignant bone tumor occurring in children and adolescents. It is defined as an aggressive tumor of mesenchymal origin, characterized by the presence of a spindle cell stroma producing osteoid and immature bone matrix. It most often arises near the metaphysical growth plates of the extremities of the long bones being the most common sites the distal femur and the proximal tibia. Since the 1970s, a multidrug, neo-adjuvant and post-surgery chemotherapy were introduced. The four key drugs widely used in different doses-combination are the high-dose methotrexate, doxorubicin, cisplatin and ifosfamide. The advancement of the last decades have enhanced the cure rates radically, however the survival rate at 5 years after diagnosis for patients with detectable metastases at diagnosis is already only the 20-30%. A way to improve the treatment is the use of the “Drug Delivery Systems” (DDS): they are carriers designed to direct the drugs to their action site, in turn increasing the bioavailability within the tumor microenvironment and reducing the systemic toxicity associated with these drugs. This project is focused on the development of a new treatment for osteosarcoma with the study of one type of Drug Delivery System, particularly lipid nanoparticles (LN). The drug selected for this project is doxorubicin a broad-spectrum cytotoxic anthracycline antibiotic used for treatment of many types of cancer as osteosarcoma. However, it has serious side effects and the most significant is the dose-dependent cardiotoxicity. The LN are a controlled release particulate system, with a size from 50 to 1000 nm and made of a solid biodegradable lipid surrounded by a monolayer of phospholipids which are stabilized by the inclusion of surfactants.They can incorporate both hydrophilic and lipophilic drugs and have controllable pharmacokinetic parameters. They can be freeze dried and they can protect the drug from degradation. They have also a wide range of application routes and they can be prepared also with techniques free of organic solvents. The aims of the project are the design, formulation and optimization of LN loaded with doxorubicin using different methods and different compositions. The methods used are the solvent evaporation method (double and simple) and the hot melting homogenization method. In order to make a complete study, blank LN were also prepared. The LN were characterized for size, zeta potential and encapsulation efficacy (EE%). Afterwards these particles were studied for their in vitro efficacy and toxicity compared to the free drug.The human osteosarcoma cells line U-2 OS was selected for the experiments and the MTT assay is the experiment chosen.
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