Sviluppo di nanoparticelle responsive all'ATP funzionanti in condizioni fisiologiche

Spatiotemporal concentration gradients are fundamental to driving the processes that ensure cellular survival. To monitor these gradients, the utilization of sensors capable of providing spatiotemporal resolution is essential. The research group where I conducted my thesis work has developed an adenosine triphosphate (ATP)-responsive mixed-monolayer nanoparticle system, acting as an ATP sensor that enables this level of resolution within a hydrogel-based matrix. A distinctive feature of this system is that the addition of ATP reversibly alters the surface architecture of the nanoparticles, transitioning from a cyclic to a linear PEG conformation, thereby exposing charged groups and fluorescent units. The objective of this project is to modify the composition of the PEG-based thiol so that the system can function effectively in physiological environments characterized by higher ionic strength. This modification will allow for the spatiotemporal mapping of ATP concentration in environments that more closely mimic physiological conditions. The present thesis work describes a portion of the synthetic pathway, which successfully yielded gold nanoparticles functionalized with the ATP-receptor thiol.

I gradienti spaziotemporali di concentrazione sono fondamentali per far avvenire i processi che permettono la sopravvivenza cellulare. Per monitorarli, è essenziale l’utilizzo di sensori che per-mettano di ottenere una risoluzione spaziotemporale. Il gruppo di ricerca in cui ho svolto la tesi ha sviluppato un sistema di nanoparticelle a monostrato misto responsive all’adenosin trifosfato (ATP), in qualità di sensore di ATP che permette questo tipo di risoluzione in matrice a base di idrogel. Una particolarità di questo sistema è che l’aggiunta di ATP cambia reversibilmente l’architettura superficiale delle nanoparticelle, passando da PEG ciclico a PEG lineare esponendo, quindi, gruppi carichi e unità fluorescenti. L’idea di questo progetto è di modificare la composi-zione del tiolo a base di PEG, in modo che il sistema possa funzionare anche in ambienti fisiologici, dove la forza ionica è maggiore. Ciò permetterà di mappare spaziotemporalmente la concentrazione di ATP in ambienti sempre più simili al fisiologico. Il presente lavoro di tesi descrive una parte della sintesi, che ha portato con successo all'ottenimento di nanoparticelle d’oro funzionalizzate con il tiolo recettore per ATP.