Polimerosomi

COMPOSIZIONE POLIMEROSOMI

Le caratteristiche del copolimero determinano il tipo di polimerosoma che si viene a

formare.

La struttura del polimerosoma che si forma è solitamente la “palla” ma potrebbe

anche avere forme diverse a seconda del rapporto tra i due blocchi e del PM.

Più aumenta la lunghezza dei due blocchi più lo spessore della membrana

• aumenta.

Nel disegno 0 parto da un PM piùttosto basso e lo spessore della membrana è 3-5 nm, se poi

• aumento il PM lo spessore del doppio strato aumenta fino alla figura IV.

Se c’è un buon rapporto tra blocco idrofilo e lipofilo il doppio strato si forma lo stesso ma si

• forma una fase lamellare orizzontale e non si forma la struttura chiusa a palla perché lo

spesso del doppio strato è troppo alto (verrebbe una struttura troppo grande)

METODI DI PREPARAZIONE

Ci sono diversi metodi di preparazione:

1. È un metodo utilizzato anche nella preparazione dei liposomi REIDRATAZIONE DEL

FILM, ossia i copolimeri a blocchi sono disciolti in un solvente organico che li solubilizza e

poi vengono raccolti dopo evaporazione del solvente con il rotavapor o altro. Si forma sulla

parete del contenitore un film sottile di materiale fatto appunto di diblocco. Nel pallone poi

si inserisce una fase acquosa e si agita, il film passa in acqua e si forma il polimerosoma.

Questo ovviamente solo se le proporzioni dei due blocchi sono giuste, può succedere che

questo metodo non funzioni.

2. Il DISLOCAMENTO DEL SOLVENTE è un altro metodo simile al precedente. Si

solubilizza prima il polimero in un solvente organico; in questo caso però se è miscibile (il

solvente) con l’acqua è meglio ma potrebbe anche formare un’emulsione. All’aggiungere la

fase acquosa in modo graduale e agitando violentemente l’ambiente cambia. Il diblocco

essendoci un eccesso di acqua non viene più solvatato dal solvente e inizia a formare

polimerosomi in acqua. Se il sistema è restio possiamo spingerlo allontanando il solvente

organico residuo o dandogli il tempo di evaporare, o per dialisi si allontana (soprattutto se

abbiamo utilizzato un solvente organico più immiscibile)

3. Il Metodo dell’IDRATAZIONE DIRETTA è quello su cui tutti sperano. Mettiamo i

copolimeri dentro l’acqua ed essi fanno tutto da soli. Questo però succede raramente (senza

l’impiego di solventi) richiede ovviamente che il copolimero sia solubile in acqua.

METODI DI PREPARAZIONE Più

COMPLESSI

EMULSIONE TRIPLA : è un metodo più complesso dei precedenti.

In questo caso il copolimero viene disciolto in un solvente organico ma successivamente si

• prepara un emulsione multipla acqua-olio-acqua (in acqua) con il solvente organico che si

trova nella parte oleosa intermedia all’emulsione multipla con dentro il polimero in

soluzione.

Dopo il solvente viene eliminato per evaporazione e man mano che il solvente evapora il

• diblocco si trova ad avere una fase acquosa all’esterno, una fase acquosa all’interno così

da agevolare la formazione del doppio strato poiché il diblocco si orienta più facilmente.

I polimeri sono qua * poi man mano che il solvente di minuisce (segue la direzione delle

• frecce) si arriva a una microcapsula (figura d)

Il concetto dell’emulsione multipla è lo stesso che abbiamo visto nella preparazione delle

microcapsule ma di fatto non abbiamo materiale solido che si forma perché il polimero a blocco si

orienta nella stessa maniera dei fosfolipidi.

Nella tecnica abbiamo:

1. in A una fase acquosa con dentro il p.a che viene emulsionata come fase interna in una fase

di solvente organico dove c’è il polimero in soluzione (B). A sua volta questa emulsione

viene riemulsionata in una fase esterna acquosa C.

Viene fuori una struttura, il prodotto finale che ha acqua all’interno insieme al p.a proveniente dal

primo fluido e nello strato intermedio dell’emulsione multipla il solvente organico che a metà strada

era la fase esterna e all’esterno l’ultima fase acquosa. Ottengo il prodotto finale figura B.

2. Poi faccio evaporare il solvente organico e si arriva al polimerosoma (figura g).

In questo modo la formazione del polimerosoma è favorita perché nel doversi orientare il diblocco

trova l’acqua sia all’interno che all’esterno, si orienta quindi molto più facilmente.

Come operare: SCALETTA

1. Metto prima i copolimeri in acqua e vedo se fanno tutto da soli IDRATAZIONE DIRETTA

2. se non lo fanno proviamo il metodo dello strato sottile THIN LAYER O REIDRATAZIONE

DEL FILM

3. se non funziona nemmeno questo provo l’ EMULSIONE MULTIPLA

4. Se non si forma nemmeno con questo metodo abbiamo sbagliato qualcosa (rapporti, PM

ecc)

APPLICAZIONI IN CAMPO FARMCEUTICO

I polimerosomi vengono utilizzati per :

VEICOLARE PRINCIPI ATTIVI ( idrofili all’interno, liofili nel centro)vengono veicolati

• farmaci antitumorali o fluorofori utili per il cell traccino in vivo o per la visualizzazione di

tessuti profondi es. doxorubicina

VEICOLARE GENI, DNA E PLASMIDI

•

Non vi è nessuna specialità medicinale disponibile commercialmente.

Vantaggio rispetto ai liposomi?

Rispetto ai liposomi, i polimerosomi fatti di PEG hanno un vantaggio.

Il polimerosoma, a patto che sia sufficientemente piccolo sotto i 100nm, ha già il PEG

all’esterno della struttura e quindi non ha bisogno di essere pegilato come invece succede per i

liposomi per evitare che il sistema immunitario li riconosca.

Questo significa che eventualmente possiamo andare ad attaccare sul diblocco il nostro

ligando direttamente sulla porzione di PEG all’esterno della sequenza.

Cosa ci vado ad attaccare come ligando per fare arrivare la

nanoparticella e accumularla dove voglio io?

Se si tratta di qualcosa di piccolo e idrofilo allora gli equilibri e le interazioni che portano al

• polimerosoma non vengono disturbati

Se inserisco qualcosa di più grande gli equilibri cambiano.

• C’è sempre da considerare che quando si va ad attaccare il legando all’estremità del

• PEG, non lo faccio su tutte le molecole del diblocco, lo posso fare su 1/100

Quando faccio la reazione per attaccare il ligando al diblocco, se questa riesce mi trovo tutti

• i diblocco legati al ligando ma quando vado a formare il polimerosoma come proporzione

uso 99 diblocchi senza un legando e uno con il ligando, se ne uso troppi influenzo la

struttura che si forma.

Se il ligando è troppo grosso influenza allo stesso modo la struttura

• Se il ligando è completamente idrofobico il discorso cambia totalmente perché dopo è

• come avere un TRIBLOCCO in cui il blocco idrofilo va a finire a livello centrale e quello

magari cambia totalmente conformazione.

Non si può attaccare un qualsiasi ligando, va ponderata la scelta.

•

POLIMEROSOMI SENSIBILI AGLI STIMOLI -

TEMPERATURA

I Polimerosomi sensibili alla temperatura sono preparati da polimeri che esibiscono

una transizione del volume di fase ad una certa temperatura.

monomeri in soluzione acquosa

• Questi polimeri esistono come a temperatura

ambiente e auto-assemblano in vescicole quando la temperatura è innalzata al di sopra della

LCST(lower critical solution temperature) del polimero.

La transizione è reversibile e si verifica in un range di 2-3°C tra i 30-40°C e

• per questo utili nella somministrazione nell’uomo.

TRIBLOCCHI

Ci sono dei polimeri del diblocco che sono sensibili alla temperatura e possono dare sistemi

• termogelificanti anche se questo funziona più con i triblocchi.

Le strutture che assumono i triblocchi in acqua quando autoassemblano, danno origine più

• facilmente alla termogelificazione per aumento della temperatura.

Se questo aumento di temperatura che porta a ciò si verifica qualche grado al di sotto della

• temperatura corporea può essere sfruttato per creare un sistema a rilascio controllato a

somministrazione parenterale iniettabile,iniettando qualcosa di sufficientemente liquido

che poi automaticamente diventa gel.

DIBLOCCHI SENSIBILI ALLA TEMPERATURA

Pero ci possono essere anche dei diblocco sensibili all’aumento di temperatura, ovvero diblocchi

quindi

che si autoassemblano in polimerosomi solo se si raggiunge una determinata temperatura,

bisogna vedere qual’è questa temperatura

Se autoassemblano ad una temperatura superiore ai 37 gradi non ci servono

• Se autoassemblano a 30° dobbiamo poi conservarli a 30 gradi.

• Sarebbe meglio se autoassemblassero ad una T sufficientemente bassa (ambiente), così li

• posso utilizzare senza metterli in ambienti freddi.

Se riabbassiamo la T il polimero ridiventa più solubile in acqua e il polimerosoma non si

• forma più.

Può succedere che questi diblocchi o triblocchi siano più solubili in acqua fredda poi man

• mano che aumenta la temperatura perdano solvatazione autoassemblandosi, ad un certo

punto formano poi: polimerosomi (per i diblocco) e strutture micella polimeriche (per i

triblocchi)

Più il polimerosoma si forma a temperatura elevata più si gestisce male.

• Sarebbe meglio che si formasse a T ambiente perché se sorge il problema della

• conservazione è difficile conservare un farmaco ad una temperatura superiore a 30

gradi (dovrebbe conservarsi in stufe automatizzate sia nella farmacia sia nella casa del

paziente)

Sarebbe meglio che si formasse intorno ai 22°C e se si arriva alla termogelificazione ancora

• meglio (rilascio controllato)

Esempio su un dibloccco dipendente da temperatura per la

solubilità in acqua

Ho sintetizzato un blocco A-B ( un diblocco) e lo vado a inserire in acqua. Osservo cosa succede,

cerchiamo di mettere in pratica tutti i metodi di formazione del polimerosoma a partire da quello più

semplice del film fino a quello dell’emulsione multipla. Non succede nulla. Ho fatto dei diblocchi

che non servono a nulla.

Ci sono dei diblocchi che sono dipendenti dalla temperatura per solubilità in acqua.

• Potremmo pensare allora che la solubilità in acqua fredda sia bassa e che essa aumenta con

• l’aumentare della temperatura.

Questi invece fanno il contrario. Sono più solubili in acqua fredda quindi quando ci

• mettiamo acqua a 4/5°C questi solubilizzano tranquillamente e non fanno nessuna particella

perché ovviamente sono in soluzione.

Però se aumentiamo la temperatura essi perdono l’acqua di solvatazione e questa è una cosa

• progressiva (più aumento la T Più l’acqua di solvatazione diminuisce).

Quando non hanno sufficiente acqua di s