Polimerosomi

Polimerosomi

Polimerosomi sono vescicole sferiche, lamellari e cave, costituiti da polimeri sintetici o di derivazione naturale, ma costituzionalmente diversi dai sistemi pseudo-biologici, si prestano ad essere impiegati nel drug delivery system.

Molecole idrofile sono intrappolate all’interno del core acquoso della vescicola. Molecole idrofobe si solubilizzano all’interno della porzione idrofobica del doppio strato polimerico che forma la membrana.

Copolimeri a blocchi e self assembling

Esistono polimeri sia solubili che insolubili in acqua ma normalmente non formano strutture che si autoassemblano, affinché questo possa succedere bisogna sintetizzare dei polimeri particolari, che sono dei copolimeri a loro volta particolari perché sono divisi a blocchi, è come se fossero due polimeri diversi fatti reagire tra loro a due estremità e legati insieme; perché un normale copolimero è un polimero formato da due o più monomeri che possono avere delle sequenze di vario tipo magari anche random, qui invece le due parti del copolimero sono esattamente contraddistinte, perciò vengono dette a blocchi.

C’è una porzione polimerica idrofila, legata covalentemente ad un’altra porzione lipofila, perché il senso del self assembling di questi copolimeri a blocchi c’è se i due blocchi sono di natura diversa. Il peso molecolare non può essere troppo elevato perché se i due blocchi sono troppo lunghi il self assembling è difficile, considerando entrambi i blocchi il PM dovrebbe andare tra i 2000 e i 10000, quindi basso.

Se questi copolimeri a blocchi vengono posti in acqua la parte idrofila protegge quella idrofoba. Succede quello che succede nei tensioattivi, il blocco idrofilo cerca l’acqua e quello lipofilo invece no, ciò porta le molecole del polimero ad organizzarsi in una certa maniera.

Si possono poi formare due tipi di strutture: micelle polimeriche o polimerosomi. Intanto la molecola in acqua avrà una sua minima solubilità in dipendenza dell’importanza del blocco idrofilo che c’è nel copolimero. Una minima quantità del copolimero a blocco, così come fanno i tensioattivi e i fosfolipidi, si solubilizza in acqua, ma quanto copolimero a blocco riesce a solubilizzarsi in acqua dipende dal PM, dalla lunghezza dei due blocchi, ad es se è più lunga la porzione lipofila rispetto alla idrofila si solubilizzerà di meno in acqua.

Se la porzione idrofila è troppo piccola rispetto a quella lipofila in acqua non si forma proprio niente perché insolubile, allo stesso modo se la porzione lipofila è troppo piccola rispetto all’idrofila non si formerà nessuna struttura di self-assembling perché si solubilizzerà in acqua e non farà nient’altro. Se porzione idrofila e lipofila di lunghezza simile è più probabile che in acqua formi qualcosa da solo (self-assembling).

Anche se il PM delle due porzioni è uguale non si può sapere a priori come si comporta, si sintetizza e poi si vede come si comporta, se troppo solubile poi vado ad allungare la porzione idrofoba e viceversa.

Micella polimerica

La cosa più semplice che un copolimero con le due porzioni simili può formare in acqua è una micella polimerica, sulla falsa riga delle micelle tradizionali formate da tensioattivi, col blocco lipofilo che punta verso l’interno della micella e quello idrofilo verso l’esterno. Ovviamente al centro della micella polimerica non c’è acqua.

Così come per le micelle normali, anche le micelle polimeriche possono caricare i principi attivi, di particolare importanza è il caricamento di p.a. scarsamente solubili in acqua all’interno della zona apolare della micella polimerica.

Anche la micella polimerica può essere usata come trasportatore anche a livello ematico, il fatto che i copolimeri a blocchi siano di dimensioni così piccole anche perché se no non funzionano, fa sì che le micelle polimeriche abbiano sempre dimensioni inferiori ai 100 nm.

Ovviamente ci possono essere anche delle micelle polimeriche funzionalizzate come coi liposomi di terza generazione, ottenute inserendo alle estremità della porzione idrofila dei gruppi funzionali o un’altra molecola utile per il drug targeting, funzionalizzando il polimerosoma con piccole sequenze amminoacidiche o glucidiche o anche con qualcosa di più grande come anticorpi monoclonali per cercare di attirare la micella polimerica col p.a. all’interno verso il target (abbiamo lo stesso principio delle micelle dei liposomi: caricare il p.a., trasportarlo in circolazione ematica, rilasciarlo gradualmente e se riusciamo a funzionalizzare la micella polimerica, orientarla da qualche parte).

Fase lamellare e formazione del polimerosoma

La micella polimerica è un sistema a cristalli liquidi liotropico, però il diblocco potrebbe formare anche un’altra struttura oltre alla micella, a seconda delle caratteristiche del diblocco, che è di natura completamente diversa, ed è un doppio strato come quello dei fosfolipidi, che anch’esso è un cristallo liquido liotropico, chiamato nel caso dei fosfolipidi fase lamellare, lamella che corre parallela all’interno della fase acquosa che sta sopra e sotto il doppio strato.

In alcuni casi queste fasi lamellari persistono in questa struttura, anzi se si aggiunge parecchio tensioattivo, le lamelle restano parallele e sovrapposte le une alle altre, abbiamo una lamella (doppio strato) e poi acqua, una lamella e poi acqua ecc. però può anche succedere come per i fosfolipidi che la lamella invece di procedere parallela potenzialmente all’infinito, si richiuda su se stessa a palla, a formare il polimerosoma.

Quindi il polimerosoma è una fase lamellare che si racchiude a sfera come lo era il liposoma, abbiamo acqua all’interno e all’esterno.

Trasporto dei principi attivi e funzionalizzazione

Anche il polimerosoma può trasportare p.a., anzi rispetto alla micella polimerica il polimerosoma è come il liposoma, può trasportare le molecole di p.a. idrofilo nella zona centrale del polimerosoma dove c’è l’acqua ma potrebbe trasportare anche un p.a. lipofilo che noi andremo a caricare nella zona dove c’è il doppio strato dei blocchi lipofili del copolimero.

Anche il polimerosoma può essere funzionalizzato per indirizzarlo verso il target, queste sono tutte nanoparticelle soft, morbide, perché nelle micelle polimeriche (polimerosomi) c’è una minima presenza di acqua, non sono strutture rigide, stanno al di sotto dei 100 nm; non hanno tutte le stesse potenzialità di riuscirci a caricare p.a., le micelle polimeriche riescono a caricare e trasportare solo i p.a. scarsamente solubili in acqua, lipofili, mentre liposomi e polimerosomi possono caricare sia p.a. idrofili che lipofili.

Per il resto tutte le strutture che abbiamo preso in considerazione fino ad ora possono essere funzionalizzate per veicolare il p.a. in un sito specifico (drug targeting). Sul mercato di tutto quello che abbiamo visto finora sono le formulazioni di liposomi fino alla seconda generazione, quindi micelle polimeriche, polimerosomi e strutture funzionalizzate non sono ancora sul mercato. Se io sintetizzo dei copolimeri a blocchi