Riassunto analitico
Tra i sistemi a rilascio modificato, le nanoparticelle polimeriche (NPs) sono da diversi anni proposte per la veicolazione di enzimi, importanti attivi nella terapia enzimatica sostitutiva (ERT), approccio ormai consolidato nel trattamento di alcune patologie da accumulo lisosomiale. Le nanoparticelle polimeriche, siano nanosfere (sistemi matriciali) o nanocapsule (sistemi a reservoir), permettono la protezione dell’enzima, se stabilmente incorporato, e la modulazione del rilascio, in virtù delle caratteristiche formulative. Tra tutti i polimeri disponibili, il copolimero tra acido lattico e glicolico (PLGA) mostra caratteristiche favorevoli alla somministrazione parenterale, come biodegradabilità, biocompatibilità, possibilità di modulare proprietà chimico-fisiche di particelle da esso composte; in questo contesto, sfruttando la chimica del copolimero è possibile coniugare sulla superficie molecole ligando selettive in grado di favorire il direzionamento e l’interazione con specifici recettori presenti sulla cellula bersaglio. La formulazione di NPs caricate con enzima non è comunque semplice; gli enzimi infatti mostrano instabilità alle variazioni di temperatura, all’azione meccanica, nonché al contatto con solventi. Il mantenimento della conformazione attiva è indispensabile per garantire l’azione e i processi formulativi appaiono insidiosi. Inoltre l’enzima è una molecola di grandi dimensioni e la stabilizzazione in sistemi nanometrici non è scontata; frequentemente si assiste a fenomeni di assorbimento sulla superficie delle nanoparticelle, senza che vi sia una particolare protezione dell’attivo. La minimizzazione dei fattori di stress è fondamentale per ottenere caricamenti efficaci e trattamenti adeguati.
Il gruppo di ricerca Te.Far.T.I. con cui ho collaborato, ha recentemente studiato l’azione di Bovine Serum Albumin (BSA) utilizzata come stabilizzante per l’incapsulazione di enzimi in PLGA-NPs; gli esperimenti hanno dimostrato che la BSA è in grado di aumentare l’efficienza di incapsulazione e l’attività dell’enzima incapsulato. In letteratura esistono diversi studi in merito all’utilizzo di altre molecole stabilizzanti ed in questa tesi mi sono occupata in particolare dell’effetto esercitato da una serie di surfattanti poliossietilenici non ionici (Tween) sull’enzima β-Glucosidasi in PLGA-NPs.
Inizialmente il lavoro si è concentrato nel dimostrare l’azione stabilizzante di Tween; sono state quindi analizzate e confrontate, in termini di attività enzimatica ed efficienza di incapsulazione, PLGA-NPs formulate con Tween20, 60, 80 al 5% v/v. L’attività enzimatica in PLGA-NPs prive di stabilizzante si è rivelata notevolmente inferiore a quella dello stesso enzima incapsulato in NPs con Tween. In seguito, si sono selezionati a) tipo di Tween e b) concentrazione ottimale per il mantenimento dell’attività enzimatica, dimostrando come entrambe queste variabili legate al surfattante vadano a influenzare notevolmente l’attività e l’incapsulazione enzimatica. Infine, l'effetto stabilizzante del Tween è stato confrontato con quello esercitato da BSA 10% p/v, studiato in precedenza. I risultati dimostrano che l’efficienza di incapsulazione dopo trattamento con Tween risulta 3-4 volte inferiore a quella osservata utilizzando BSA; mentre, per quanto riguarda l’attività enzimatica, Tween 20 e 80 hanno riportato un’attività simile o superiore a BSA. È stato inoltre considerato e testato un potenziale miglioramento in termini di stabilità e attività grazie ad un effetto additivo di BSA e Tween.
Alla luce dei risultati ottenuti, risulta evidente il potenziale effetto stabilizzante di Tween sull’enzima incapsulato in PLGA-NPs; passo successivo sarà la valutazione del rilascio dell’attivo in studi in vitro ed in vivo per valutare la capacità stabilizzante e la applicabilità, anche in vista della riformulazione in particelle direzionate al SNC.
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