Sistemi micro e nano particellari

Sistemi particellari micro e nanomicro

Quando le dimensioni sono superiori a 1 micrometro (1 millesimo di millimetro), tra 1 e 50 micrometri di diametro.

Nano: quando siamo al di sotto di 1 micrometro. Possono essere anche dell’ordine di 30, 40 nanometri di diametro (1 milionesimo di millimetro). Sono qualcosa di estremamente piccolo, più piccolo anche delle cellule dei virus.

Ovviamente la taglia (dimensione) delle particelle che si vanno ad allestire dipende dallo scopo per cui vengono formulate.

Nanoparticelle

Qual è la via di somministrazione delle nanoparticelle?

La nanoparticella è destinata a una somministrazione parenterale, le altre vie di somministrazione sono più azzardate.

In particolare le nanoparticelle, nella stragrande maggioranza dei casi, sono pensate per una somministrazione endovena, altrimenti non ci sarebbe motivo di fabbricarle così piccole.

Perché endovena?

L’endovena è un discorso impegnativo. La nanoparticella viene inserita direttamente nel torrente circolatorio. Si fa questo perché si spera che le nanoparticelle vadano a finire da qualche parte in particolare piuttosto che distribuirsi su tutto l’organismo.

Come dovrei progettare la nanoparticella per entrare endovena?

Questo è un discorso complicato perché la nanoparticella deve avere qualcosa sulla superficie che la proietta verso quella specifica parte e che possa interagire con un certo bersaglio posto nell’altra parte.

Questo discorso è complicato perché bisogna conoscere bene il bersaglio. E bisogna equipaggiare la nostra nanoparticella, legare qualcosa sulla superficie esterna che possa andare ad interagire con il bersaglio che conosciamo.

Questo tema al momento si sta studiando tenacemente con risultati però abbastanza scarsi (in commercio non c’è quasi nulla). Questo perché si incontrano tanti problemi. Però l’idea di far arrivare il PA, come una pallottola magica, direttamente sul bersaglio biologico è un’idea allettante.

Perché conviene formulare una nanoparticella “autobus” anziché una molecola sito specifica?

Un conto però è pensare a una molecola specifica che va a finire in maniera selettiva verso un certo bersaglio, in una certa zona dell’organismo, un conto è riuscire a fabbricare un certo “autobus” che va diretto verso il bersaglio.

Questo avrebbe una serie di vantaggi rispetto alla singola molecola. Perché poi dentro all’autobus ci fai entrare qualsiasi molecola anche se di per sé al bersaglio non ci andrebbe.

Nel momento in cui si riesce a costruire una roba del genere il vantaggio è veramente grande. Il senso della nanoparticella quindi è proprio questo: somministrarla per endovena per cercare di colpire un determinato bersaglio specifico.

Nanoparticella e sistema a rilascio controllato

Con un sistema nanoparticellare potrei realizzare un sistema a rilascio controllato con somministrazione parenterale.

Cioè vado ad iniettare sottocute o intramuscolo, creando un deposito di particelle che contengono una certa quantità di principio attivo che non viene rilasciato immediatamente ma in maniera graduale nel tempo. Quindi con questa ipotesi vado a somministrare sottocute una sospensione del PA che abbiamo formulato.

Quando devono essere piccole o grandi le particelle?

Se lo scopo è quello del rilascio controllato, fare delle nanoparticelle troppo piccole non conviene, questo perché più le particelle sono piccole più risulta difficile controllare il rilascio del PA. La superficie specifica delle particelle del materiale è ovviamente maggiore. Quindi il rilascio sarà, a parità delle condizioni, più rapido.

Cosa si intende per “superficie specifica?”

È la superficie di interfaccia solido-aria specifica riferita ad 1 g di polvere.

Quindi più le particelle sono piccole, più la superficie è elevata, più il rilascio accelera ed è difficile controllarlo.

Microparticelle

In questo caso, più di parlare di nanoparticelle sarebbe opportuno parlare di microparticelle. Anzi mi verrebbe da pensare che più grandi sono meglio è. Questo però compatibilmente con il fatto che quello che andiamo a iniettare deve passare attraverso l’ago.

Quindi si usano microparticelle non troppo piccole per non compromettere la siringabilità.

• La sospensione di particelle non deve essere troppo concentrata perché se attraverso l’ago passano 3/4 di particelle insieme la tappiamo.
• Deve essere una sospensione abbastanza diluita da permettere l’iniezione.

Nanoparticelle per altre vie di somministrazione

È anche vero che alcuni studiosi hanno provato a somministrare per via orale le nanoparticelle per vedere se erano assorbite dal tratto gastrointestinale.

In alcuni casi è stato visto che in una certa percentuale venivano assorbite dal tratto gastrointestinale. Ecco perché neanche qui abbiamo qualcosa in commercio.

Sistemi particellari, motivi di formulazione

La nanoparticella la pensiamo per somministrazione endovena, quello che viene chiamato drug targeting (anche se come detto prima c’è chi ha provato a somministrarle per altro modo).

I casi per cui formuliamo sistemi particellari sono quindi:

1. Drug targeting
2. Rilascio controllato

Microparticelle per somministrazione orale

Le microparticelle possiamo intenderle come una polvere fine, quindi si può prendere in considerazione una somministrazione orale (anche per il rilascio controllato). Anche se in questo caso non andrò a pensare a primo impatto a sistemi particellari ma penserò a solidi più grossi come i pellets o le compresse.

Quindi: la somministrazione iniettabile rimane quella più ragionevole.

Microparticelle per sistemi inalatori

I sistemi particellari si usano anche nei sistemi inalatori.

• Si preferisce usare particelle non troppo piccole come, per esempio, le nanoparticelle sono molto piccole, quindi anche molto leggere, riusciamo a respirarle e arrivano fino in fondo all’albero, ossia alveoli, però poi le ributtiamo fuori perché sono troppo piccole. Si preferisce usare quindi microparticelle.

Formulazione di sistemi particellari per mascherare sapori

Un’altra possibilità per formulare sistemi particellari sarebbe andare semplicemente a mascherare un sapore sgradevole del PA volendo conservare una somministrazione in polvere, ossia somministrazione orale.

Struttura di un sistema particellare

Un sistema particellare che sia micro o nano potrebbe essere suddiviso, da un punto di vista strutturale (fisico) della particella, in due sistemi:

1. A capsula
2. Matricale

A capsula

Nel caso del sistema a capsula le particelle prendono il nome di nano-capsule o micro-capsule.

È un sistema in cui c’è la particella di PA all’interno e intorno andiamo a creare uno strato di materiale che potrebbe avere diversi scopi:

Scopo 1: coprire un sapore sgradevole

Se lo scopo è semplicemente quello di coprire un sapore sgradevole (stiamo pensando ad una somministrazione orale di quella polvere) lo strato di materiale creato intorno al PA è fatto di materiale solubile in acqua. Nella maggior parte dei casi questi sistemi particellari sono formulati ricorrendo a vari tipi di polimeri.

• Nel caso della capsula quindi avrò la particella di PA al centro e un certo strato di polimero che sono andato a creare intorno.
• Nel caso della micro-capsula che deve mascherare il sapore implica che abbiamo scelto un polimero che è solubile in acqua e che quindi quando viene somministrata la polvere nello stomaco, il rivestimento si solubilizza in acqua in tempi sufficientemente rapidi (perché la particella è piccola) e il PA inizierà a solubilizzarsi anche lui nei fluidi gastrici e poi verrà assorbito. In questo caso non voglio che la farmacocinetica del PA subisca modificazioni perché se per correggere il sapore andiamo a correggere la farmacocinetica, andiamo a condizionare il rilascio del principio.

Scopo 2: sistema a rilascio controllato reservoir

Il caso è diverso se abbiamo in mente un sistema a rilascio controllato che viene chiamato reservoir (resvuàr). Qui il materiale intorno controlla il rilascio del principio attivo. Questo sistema potrebbe essere più grosso come nel caso di una compressa a cui intorno viene messo un rivestimento filmogeno con un polimero insolubile in acqua che isola la compressa. Una struttura di questo tipo può essere realizzata anche con i pellets, rivestiti dello stesso polimero e viene fuori un sistema reservoir.

La differenza è che i pellets sono delle “pallottole” piccole 1 mm o 1,5 mm di diametro e non è detto che siano rivestite tutte allo stesso modo, mentre le ca