Ruolo dei biomateriali nella terapia dell'Alzheimer: rilascio mirato, rigenerazione e diagnostica

Alzheimer’s disease is considered the most common and severe form of senile dementia, characterized by progressive cognitive decline and memory loss. It is associated with pathological markers such as the accumulation of β-amyloid and the formation of neurofibrillary tangles. The current therapeutic landscape is based on symptomatic pharmacological approaches, thus limited to alleviating symptoms in patients. This thesis aims to analyze the biological challenges posed by the inflammatory environment and the blood–brain barrier, which restrict the effectiveness of current therapies, while exploring the characteristics and applications of natural, synthetic, and functional biomaterials. In this context, biomaterials emerge as innovative and promising tools to promote neuronal regeneration and the targeted delivery of drugs to the central nervous system. Particular attention has been devoted to advanced drug delivery systems (nanoparticles, dendrimers, micelles, liposomes, and hydrogels) and to biomaterials employed for neuronal regeneration (nanofibers, self-assembling peptides, PLLA, silk fibroin, and carbon-based nanomaterials), highlighting their potential through evidence obtained from in vitro and in vivo studies. Finally, the role of functionalized nanoparticles is examined, which could enable the combination of early diagnosis with therapeutic intervention in Alzheimer’s disease.

La malattia di Alzheimer viene considerata la forma più comune e grave di demenza senile, caratterizzata da un progressivo declino cognitivo e dalla perdita di memoria. È associata a marcatori patologici come l’accumulo di β-amiloide e la formazione di grovigli neurofibrillari. L'attuale panorama terapeutico è basato su approcci farmacologici sintomatici, limitandosi così all’alleviare i sintomi nei pazienti. Questa tesi vuole analizzare le sfide biologiche poste dall’ambiente infiammatorio e dalla barriera ematoencefalica che limitano l’efficacia delle attuali terapie, approfondendo le caratteristiche e le applicazioni di biomateriali naturali, sintetici e funzionali. In questo contesto, infatti, i biomateriali emergono come strumenti innovativi e promettenti per favorire la rigenerazione neuronale e il rilascio mirato di farmaci al sistema nervoso centrale. Particolare attenzione è stata dedicata a sistemi avanzati di drug delivery (nanoparticelle, dendrimeri, micelle, liposomi e idrogel) e ai biomateriali impiegati per la rigenerazione neuronale (nanofibre, peptidi autoassemblanti, PLLA, fibroina della seta e nanomateriali a base di carbonio), evidenziandone le potenzialità tramite i riscontri ottenuti da studi in vitro e in vivo. Infine, si analizza il ruolo di nanoparticelle funzionalizzate, che aprirebbero alla possibilità di combinare la diagnosi precoce all’intervento terapeutico nell’Alzheimer.