Formulation and characterization of polymeric nanoparticles loaded with meso-tetraphenyl chlorin disulfonate and Disulfiram copper complex for cancer therapy

Le patologie oncologiche sono tra le più diffuse al mondo e sono il risultato dell’accumulo di mutazioni geniche che sfociano in una replicazione incontrollata di cellule malate con conseguenze spesso fatali. Per trattare tali patologie esistono diverse strategie fra cui la chemioterapia, in cui si preferisce utilizzare una miscela di diversi farmaci antitumorali che agiscono con meccanismi differenti, al fine di contrastare il noto fenomeno della multiresistenza. Questo progetto di tesi ha avuto lo scopo di realizzare nanoparticelle polimeriche per la veicolazione di due principi attivi, il meso-tetrafenil clorin disulfonato (TPCS2a) e il dietilditiocarbamato rameico ((DDC)2-Cu), che è il complesso formato tra il farmaco Disulfiram ed il rame, la cui azione insiste su pathway cellulari differenti. Entrambi sono caratterizzati da proprietà fisiche che ne limitano la somministrazione come tali, il TPCS2a tende ad aggregare in ambiente acquoso perdendo di attività, mentre il ((DDC)2-Cu) non è solubile in acqua, per cui si rende necessario la loro veicolazione tramite sistemi di rilascio nanoparticellari. La nanotecnologia per la veicolazione di questi farmaci consente di garantire una migliore biodisponibilità, limitare la tossicità sistemica e permettere l’accumulo preferenziale nella sede tumorale, per mezzo dell’effetto EPR (Enhanced permeability and retention) tipico dei tessuti tumorali. Le nanoparticelle (NPs) sono state formulate utilizzando l’acido poli(lattico-co-glicolico) (PLGA), ben noto per la biocompatibilità e biodegradabilità; e con tecnica manuale di nanoprecipitazione, usando dimetilsolfossido (DMSO) come solvente organico e come fase acquosa una soluzione 20 mg/mL di polivilialcol (PVA). Il rapporto tra le due fasi, parametro che influisce sulle dimensioni finali delle particelle e sull’efficacia di caricamento, è stato variato per selezionare l’ottimale 1:10 DMSO:H2O sulla base delle dimensioni e del caricamento di farmaco. Per conferire alle particelle maggior idrosolubilità e minor eliminazione per riconoscimento dal sistema reticoloendotetiale (RES), è stato sintetizzato il copolimero PLGA-PEG2kDa coniugando PLGA-COOH con PEG2kDa-NH2. Il coniugato è stato caratterizzato tramite saggio della Ninidrina e analisi NMR determinando una modifica del 89,6%. Il progetto si è quindi focalizzato sul set up della formulazione e della purificazione di NPs di ((DDC)2-Cu), particelle co-cariche contenenti entrambi i farmaci e sulla caratterizzazione delle dimensioni mediante Dynamic light scattering (DLS), analisi del potenziale Z, valutazione dell’efficienza di incapsulamento (EE%) e della capacità di caricamento (LC%) tramite spettroscopia UV-Vis. L’analisi dimensionale di particelle di DSF-Cu con composizione polimerica di PLGA:PEG2kDa-PLGA 1:1 e rapporto tra solventi DMSO: H2O 1:10 ha evidenziato un diametro medio di 208.05 ± 1.63 nm con indice di polidispersività pari a 0.02. L’analisi del potenziale Z ha indicato una superficie particellare blandamente negativa -3.10 ± 0.75 mV. Infine, l’efficienza di caricamento è risultata pari a circa 87.8%. Per concludere, è stata valutata l’attività citotossica in vitro di particelle contenenti ((DDC)2-Cu), su cellule umane di tumore mammario (MDA-MB-231 e MCF-7) tramite saggio colorimetrico MTS. Sono stati impiegati tre set di particelle, differenti per la composizione in polimero (100% PLGA, 100% PLGA-PEG2kDa oppure PLGA: PLGA-PEG2kDa 1:1). In entrambe le linee cellulari è stata osservata una diminuzione della vitalità cellulare, sebbene non siano state rilevate differenze significative tra le tre tipologie di formulazione. Lo studio sulle particelle cariche di una miscela TPCS2a: ((DDC)2-Cu), in rapporto molare di 2:1, si è focalizzato sulla fase di purificazione e l’individuazione di strategie per la quantificazione della concentrazione di farmaco incapsulato; l’ottimizzazione sarà oggetto di studi futuri.