Appunti nanomedicina

PROTEINE PLASMATICHE

Il secondo problema sono le proteine plasmatiche, la nanoparticella viene completamente ricoperta dalle proteine plasmatiche (albumina più abbondante) protein corona. Se ho preparato la particella funzionalizzata con un anticorpi e la inietto in circolo le proteine la ricoprono e il ligando non è più accessibile, la proteina circola, ma non arriva al target.

1. Identità sintetica quando preparo una nanoparticella ha una identità di sintesi chimica in vitro.

2. Identità biologica la nanoparticella assume una identità diversa il circolo.

Questo effetto può essere modulato (il PEG limita l'effetto), ma non può essere del tutto eliminato. In vitro devo sempre valutare l'effetto della particella non solo come identità sintetica, ma anche l'effetto come identità biologica, la particella va messa in incubazione con del plasma umano per capire se mantiene la

suaattività. Nella maggior parte dei lavori scientifici si cercano delle strategie per ridurre al minimo l'effetto proteincorona, ma vi sono anche degli aspetti positivi dell'effetto protein corona, vi sono dei gruppi che iniettanonanoparticelle nude in circolo, purificano la particella con la protein corona e la analizzano, sono stateidentificate proteine diverse associate alle nanoparticella tra soggetti sani e soggetti malati, quindi si vuoleusare questo effetto protein corona per analisi diagnostiche il biomarker si accumula sulla nanoparticella, quando sono in circolo sono difficili da detectare.Se si utilizzano delle nanoparticelle d'oro nude per studiare il passaggio della barriera ematoencefalica sivede che le particelle con protein corona permeano maggiormente di quelle funzionalizzate con il ligandospecifico per superare le barriera, analizzando le proteine della protein corona è stata trovata la alfa 2macroglobulina e si è notato che

questa è in grado di superare la barriera ematoencefalica. Adesso in clinica la via di somministrazione delle nanoparticelle è la via endovenosa, ma dal punto di vista della ricerca si sono analizzate diverse vie di somministrazione.

• Inalatoria
• Orale
• Dermica
• Tramite il bulbo olfattivo

Sono vie di accesso e noi quotidianamente inaliamo nanoparticelle che entrano nell'organismo tramite queste vie di accesso. Queste vie di accesso necessitano di un passaggio attraverso barriere biologiche, questo passaggio attraverso le barriere biologiche tuttavia non è definito come un effetto di primo passaggio perché la molecola non viene modificata chimicamente, ma comunque è un passaggio che limita e rallenta l'entrata della nanoparticella in circolo.

Per via inalatoria si arriva agli alveoli dove si ha un epitelio da superare e poi successivamente un endotelio per arrivare in circolo, rallentamento dell'entrata in circolo del farmaco perché deve

superato due barriere biologiche. Vi sono nanoparticelle che possono essere formulate per essere somministrate per via aerosol (SLNe polimeriche). Non è invasiva. I capillari della superficie assorbente a livello polmonare sono parecchi e l'area di assorbimento è alta, quindi l'assorbimento è migliore di quello per via orale. Non vi è l'effetto di primo passaggio. Non tutte le particelle sono formulabili come aerosol. Vi è un problema di clearance a livello polmonare, vi è un surfattante che può bloccare le particelle. Questa è la via di ingresso di nanoparticelle anche di uso non biomedico, vi sono degli ostacoli che dipendono dalle dimensioni: nanoparticelle al di sotto dei 100 nm possono essere incastrate nelle vie aeree alte, nanoparticelle più grosse invece non vengono trattenute, ma vi sono anche i macrofagi al livello degli alveoli che le possono eliminare. È stato fatto uno studio in cui hannovalutato la farmacocinetica dell'insulina, l'insulina solitamente è somministrata per via dermale. Si è provata una formulazione di insulina per via aerosol tramite SLN, hanno visto che la biodisponibilità farmacologica (espressa in %PA) è inferiore a quella subcutanea. Con Tmax si misura il livello totale dell'effetto in termini di tempo, con l'insulina per via sottocutanea si ha un effetto di 1h, con le SLN si attiva a 4 ore perché il rilascio è più lento siccome il farmaco deve superare delle barriere biologiche. Bisogna capire se si vuole un effetto rapido (contrastare un picco glicemico) oppure a lunga durata. Un'altra via che è stata valutata è l'assorbimento per via bulbo-olfattivo, questa via di somministrazione è studiata perché è come se fosse una via di accesso al sistema nervoso centrale bypassando la barriera ematoencefalica. Il bulbo olfattivo è collegato allacavità nasale tramite dei nervi responsabile dell'olfatto. In questo passaggio non è coinvolta la barriera ematoencefalica, si prova quindi a sfruttare delle nanoparticelle da rilasciare per via aerosol e funzionalizzate con molecole che vengono riconosciute dai recettori presenti nella cavità nasale in modo da essere endocitate e trasportate al sistema nervoso centrale bypassando la barriera ematoencefalica. Esiste un'altra via tramite il trigemino, questa via è stata ipotizzata perché somministrando particelle marcate si è visto un viaggio delle nanoparticelle attraverso il trigemino bypassando la barriera ematoencefalica, il meccanismo tramite cui questo passaggio avviene non è ancora chiaro. Quasi tutti i tumori polmonari danno metastasi al cervello quindi probabilmente deve esistere una connessione preferenziale tra polmoni e cervello. Un'altra via che viene sfruttata nella somministrazione aerea prevede di arrivare agli.

Alveoli cercando unavia attraverso macrofagi e sistema linfatico che porta al cervello. Nanoparticelle studiate per essere volontariamente fagocitate dai macrofagi o dai linfociti. Si utilizza una via di iniezione intratracheale.

VANTAGGI:

• Si arriva al cervello bypassando la barriera ematoencefalica nell'uomo
• Si limitano gli effetti collaterali
• Clearance da parte del sistema mucociliare che limita la disponibilità del farmaco

LIMITI:

• La dose di somministrazione massimo 2ml

Nanoparticelle su modelli animali nanoparticelle polimeriche funzionalizzate per legare uno dei recettori espressi a livello del bulbo olfattivo per arrivare al sistema nervoso centrale. Questa via non è ancora stata applicata all'uomo, ma nell'uomo non è probabilmente utilizzabile perché vi sono 400 geni per i recettori olfattivi, mentre nel topo ve ne sono 2000, quindi nell'uomo probabilmente arriverà molto meno farmaco al cervello.

VIE DI

ASSORBIMENTO ORALE

Le nanoparticelle che potrebbero essere somministrate per via orale sono utili. Vi è una dimensione e una forma da controllare. Generalmente nanoparticelle che vanno da 50nm a 20um sono assorbite attraverso le placche di Peyer che sono accumuli di componente linfonodale nell'intestino. In queste placche sono presenti anche monociti e macrofagi, quindi si potrebbero avere dei problemi di fagocitosi ed eliminazione. Devono essere stabili a pH acido, stabile alle proteasi, devono essere al di sotto dei 100 nanometri per evitare l'eliminazione e se sono cariche positivamente sono più facilmente assorbibili. Queste nanoparticelle assorbite attraverso le placche di Peyer potrebbero essere vantaggiose nel momento in cui non sono eliminate dai macrofagi poiché potrei avere un accesso diretto al sangue. Si è visto che nanoparticelle l'oro grandi sono assorbite meno facilmente di nanoparticelle più piccole la dimensione influenza.

la biodisponibilità VIA DERMICA In questo caso dimensioni, forma e carica influenzano al biodisponibilità particelle piccole (<100nm) cariche negativamente possono superare più facilmente l'epidermide. 2-DISTRIBUZIONE La distribuzione dipende dalle caratteristiche chimico-fisiche (dimensione, carica, funzionalizzazione). Si valuta quanto nanoparticelle vengono eliminate e quante raggiungono il target terapeutico. La formulazione del farmaco ne determina la biodistribuzione, se inietto del colesterolo libero al tempo zero per via endovenosa il 100% sarà nel sangue, nel giro di 4 ore si trova completamente nelle urine, se la stessa molecola è inserita in dei liposomi al tempo 0 è sempre al 100% nel sangue a 2h sono presenti nella milza. Per dosare le nanoparticelle vi sono diverse tecniche, quelli usati sui modelli animali non sono traslabiliall'uomo (fluorescenza e radiochimica), per quanto riguarda l'uomo si usa la TEM, SEM facendodelle biopsia oppure la farmacocinetica è monitorata calcolando l'emivita in circolo del farmaco si fa un prelievo, quindi la farmacocinetica è limitata al sangue. Generalmente si usa una nanoparticella visibile alla risonanza magnetica o alla PET, altrimenti lo studio si fa nel sangue. La dimensione influenza la biodistribuzione. Le nanoparticelle più grandi rimangono a livello intestinale. Quelle da 13 nanometri sono recuperate nel fegato e nella milza. Le particelle più piccole (4nm) sono localizzate per la maggior parte a livello renale. Nanoparticelle con PEG hanno una distribuzione diversa. Quelle senza PEG vengono eliminate subito nel fegato. Quelle con PEG hanno una maggiore emivita in circolo con ridotta captazione a livello epatico. 08/11/19 Per le nanoparticelle abbiano una farmacocinetica che può essere influenzata da: - dimensione, nanoparticelle piccole si localizzano a livello renale perché a livello renale vi è la filtrazione.vengono eliminate tramite le urine. Nanoparticelle da 150nm in su si accumulano nei polmoni, nel fegato e nella milza. Forma particelle tubiche tendono a accumularsi nella milza, mentre a forma di disco si accumulano in tutti e tre gli organi. Le particelle con carica superficiale positiva si accumulano negli organi di smaltimento (milza e fegato). 3-METABOLISMO Si studia dove e come vengono metabolizzate le nanoparticelle. L'organo adibito al metabolismo dei farmaci è il fegato, ma per le nanoparticelle dipende dal materiale con cui sono fatte. Particelle di oro, argento e carbonanotubes si accumulano perché non sono biodegradabili. Se considero una particella d'oro, questa tenderà ad accumularsi perché non è metabolizzata. Nanoparticelle a base lipidica e proteica possono essere metabolizzate.