Monolayer‐Protected Au144 Nanoclusters as Drug‐Delivery System Candidates

Ogni anno a 3,2 milioni di europei è diagnosticato il cancro, soprattutto della mammella, del colon‐retto o del polmone. Il numero di decessi previsto per il 2013 a causa di questa malattia supera 1,3 milioni. Sebbene notevoli progressi continuino ad essere fatti nella ricerca di terapie efficaci, il cancro rimane causa di forte preoccupazione per la salute pubblica. Infatti la caratteristica principale di questa neoplasia è la crescita incontrollata di cellule anomale con il conseguente sviluppo di metastasi, che invadono i tessuti vicini e si diffondono in tutto il corpo attraverso i vasi sanguigni e linfatici. Ad oggi, il trattamento del cancro si avvale di strumenti quali la chirurgia, la radioterapia e la chemioterapia. In particolare, gli agenti chemioterapici vengono utilizzati per la cura delle forme più difficili di tumore, e tra questi si annoverano agenti alchilanti, agenti DNA‐complessanti, inibitori della mitosi o ormoni. Lo scopo di questi farmaci è quello di interferire con la replicazione, la riparazione, la traduzione del DNA, nonché il processo di divisione cellulare, in modo da rallentare e fermare la diffusione del cancro. Tra i vari agenti antitumorali, complessi metallici e composti di coordinazione sono noti essere tra i più efficaci e per questo nel corso degli ultimi tre decenni i farmaci a base di platino hanno avuto un ruolo molto importante. Tuttavia, la caratteristica sulla quale si basa la discriminazione dei target di questi farmaci è la crescita accelerata delle cellule tumorali, che porta a pesanti effetti collaterali a lungo termine a carico di cellule non cancerose. Per tanto, nonostante i numerosi anni di ricerca mirata, le prospettive a lungo termine per i pazienti portatori di forme aggressive di cancro rimane scoraggiante. Cresce dunque la necessità di nuovi studi avanzati per la progettazione di farmaci antitumorali che risolvano i difetti delle terapie convenzionali. La nuova promessa è rappresentata da nanosistemi per drug‐delivery, sistemi che sono in grado di modificare le caratteristiche farmacologiche e terapeutiche degli agenti trasportati al fine di superare alcune di queste limitazioni. I vantaggi attesi dall’uso di questi nanocarriers vedono il miglioramento dell'efficacia della droga, una migliore solubilità, l’aumento dell'emivita del farmaco nel circolo sistemico e, soprattutto, l'accumulo maggiore di farmaco entro i tessuti malati per l’effetto di enhanced permeabillity and retention, nonché il rilascio costante del farmaco e la sua eliminazione; il tutto eliminando o riducendo l'insorgenza di effetti collaterali nel lungo termine. L’oggetto della tesi è il possibile uso come drug‐delivery system (DDS) di cluster d’oro protetti da monostrato, Au144SR60 (con SR=legante tiolato), aventi un diametro di core di solo 1.6 nm. La scelta è ricaduta su questo monolayer protected cluster (MPC) per tutta una serie di motivi legati comunque alla sua dimensione molto ridotta. Tra l’altro, sembra che al calare della dimensione del cluster aumenti la capacità di penetrazione in cellule tumorali. Abbiamo introdotto due tipi di tiolo aventi catene a base di trietilene glicole in modo da migliorare la biocompatibilità e da avere buona solubilità in acqua. Uno di questi tioli porta un gruppo carbossilico, che permette la di legare l’agente antitumorale, cisplatino. Questa coniugazione, stabile in condizioni fisiologiche, si perde a pH acidi, per tanto, produrre coniugati MPC‐cisplatino internalizzati attraverso l’endocitosi, promuoverebbe l'uscita del composto attivo. Diffondendo fuori dagli endosomi può raggiungere il nucleo e lì formare addotti citotossici cisplatino‐DNA. In questa tesi viene riportata la sintesi e la caratterizzazione dei vari cluster di Au144, effettuata mediante spettroscopia 1H‐NMR, spettroscopia UV‐visibile, spettroscopia IR e spettroscopia fotoelettronica a raggi X. Gli MPC sintetizzati sono quindi stati studiati dal punto di vista dell’attività citotossica in vitro nei confronti di cellule di adenocarcinoma, HeLa, la loro associazione in dipendenza del tempo, concentrazione e temperatura, nonché la loro localizzazione intracellulare, utilizzando un legante fluorescente all'interno del monostrato. I risultati positivi forniti da questi esperimenti hanno permesso di capire che i cluster di Au144 sono validi candidati come DDS nel trattamento del cancro.