Polimerosomi

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

- Frazione idrofilica F: riflette la forma del polimero (cilindrica, sferica o conica). F circa 35% PESO MOLECOLARE che influenza lo spessore della membrana.

Ciascuno dei due blocchi del diblocco da cosa potrebbe essere formato? La parte idrofila potrebbe essere formata da un oligosaccaride (quindi polisaccaride corto <10000) o peg, o una corta sequenza polipeptidica ovviamente formata da aa solubili in acqua. Il peg è quello più usato perché si può trovare in commercio a pm diversi, quindi non dobbiamo sintetizzarlo noi, mentre una sequenza peptidica o saccaridica dovremmo sintetizzarla noi. Il blocco lipofilo invece può essere costituito da una corta sequenza aa (corto polipeptide) però con aa insolubili in acqua, oppure da PPO (polipropilenossido) (sia il peg che il ppo hanno i due ossidrili alla fine, ma a differenza del PEG, il PPO in acqua è insolubile).

oppure con poliestere, ma non tutti i poliesteri sono utilizzabili a scopo farmaceutico, bisogna vedere se sono tossici. Non solo ciascuno dei due blocchi del diblocco non devono essere tossici, ma siccome stiamo parlando di nanoparticelle che hanno senso solo nel momento in cui si somministrano per via iniettabile, il punto è, quando hanno finito di veicolare il pa. che fine fanno? Per i liposomi fatti da fosfolipidi il problema non si pone perché in qualche maniera vengono smaltiti insieme agli altri fosfolipidi, i tensioattivi delle micelle invece se non sono tossici verranno eliminati o per via metabolica o per via renale (a livello dei tubuli renali la filtrazione l'eliminazione dei materiali di partenza di cui sono fatte queste nanostrutture che andiamo ad iniettare avviene solo se la lunghezza dei nanoblocchi non supera un certo limite, quindi se andiamo oltre un pm di 5000 il diblocco comincia a non essere più filtrati e non eliminati tal quali, e si innesca.un altro discorso, devono essere biodegradabili, altrimenti rimarranno per sempre in circolo, anzi si accumulano e precipitano a livello dei tubuli, dando poi nel tempo tossicità). I peg e i ppo non sono biodegradabili, quindi se li usiamo non devono avere una lunghezza superiore ai 4/5000 (più è corto il blocco meno problemi ci sono). I polipeptidi potrebbero essere tranquillamente biodegradabili perché il legame peptidico viene scisso e si liberano i singoli aa che sono biodegradabili, gli oligosaccaridi bisogna vedere ma in linea di massima sì, anche per il poliestere bisogna vedere. Ci sono dei tipi di poliesteri degradabili e altri no. Quelli che si usano di più sono l'acido polilattico, poliglicolico o un copolimero di entrambi (acido polilattico-glicolico), vengono usati per la preparazione di nanoparticelle solide come vedremo più avanti. I polimeri vengono detti polilattide, poliglicolide o polilattiglicolide se copolimeri.polilattide e poliglicolide non sono copolimeri a blocchi, sono dei copolimeri formati da due monomeri, l'acido lattico e glicolico. Potrei usare l'acido lattico come monomero per costruire il poliestere e viene fuori il polilattide, o potrei usare l'acidoglicolico e mi viene fuori il poliglicolide, se entrambi il polilattiglicolide. POLILATTIGLICOLIDE: acido lattico porzione x, ha un gruppo carbossilico e un ossidrile, potrebbe essere fatto polimerizzare con se stesso e si forma il polilattide. L'acido lattico ha un C racemico, l'acido glicolico no, e quindi quest'ultimo è più facile da sintetizzare. L'acido glicolico può essere fatto polimerizzare con se stesso dando il poliestere. Che poi in vivo questi due poliesteri PLA e PGA, sono lentamente idrolizzati e il polimero viene man mano spezzato partendo dall'estremità e si liberano molecole di acido lattico da una parte e glicolico dall'altra, chenondanno tossicità perché normalmente prodotte dal nostro organismo ed eliminate come tali insieme a quelle prodotte dalle nostre cellule. Questo è un polimero misto che si ottiene inserendo nell'ambiente di reazione sia l'acido lattico che glicolico, che poi la reazione di polimerizzazione non parte dal singolo acido lattico o glicolico ma dal dimero ciclico detto lattide o glicolide, che praticamente è un lattone, formando il doppio estere con sé stesse. Questi tre polimeri, il PGA, il PLA, e il più usato PLGA che sarebbe quello misto con tutti e due, possono avere dei pesi molecolari variabili, per esempio quelli che si usano per la preparazione delle nanoparticelle solide hanno un PM sopra i 100 000, quindi sia x che y sono piuttosto alti. Da come è disegnato il PLGA sembra un diblocco, cioè che tutte le molecole di acido lattico stiano in un segmento e tutte quelle di acido glicolico nell'altro, ma in

realtà non è così perché c’è un piccolo segmento di acido lattico e un piccolo segmento di acido glicolico, poi di nuovo un piccolo segmento di acido lattico epoi glicolico e così via, quindi x ed y non sono numeri molto elevati in realtà ma sono ripetuti n volte, è come se fosseun multiblocco, dove i blocchi sono molto corti e però si ripete un blocco di un tipo un blocco di un altro ecc. quindinel complesso il PM è molto elevato, e si usano come vedremo per le nanoparticelle solide, in cui ci ritroviamo ilproblema di che fine fa il materiale della nanoparticella che rilascia il p.a., e visto che questo tipo di poliesteri sonobiodegradabili si usano anche in quel caso lì. Nel caso dei polimerosomi o micelle polimeriche il PLGA ci serve a PMmolto basso, tra tutti e due i blocchi stiamo al di sotto dei 10 000, perché deve procedere solo per un ridotto periododi tempo, più io lascio andare

avanti la reazione per un periodo sufficientemente lungo, più la catena si allunga e il PM cresce. Se mi serve un PM basso devo interrompere la reazione dopo un tempo breve. Il PLGA ha dei gruppi funzionali che possono interagire con un altro blocco. Ricapitolando deve essere inerte, biodegradabile e non tossico. Per attaccargli un blocco idrofilo potrei usare i PEG, il cui gruppo alcolico reagirà con quello carbossilico dell'acido lattico, ma siccome il peg ha una struttura simmetrica con un OH ad entrambe le estremità (HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH) ci potrebbe essere un inconveniente che potrebbe essere indesiderato o voluto a volte, cioè quello che entrambi i gruppi alcolici delle due estremità del peg vanno a reagire, ottenendo invece del diblocco un triblocco, con un blocco centrale idrofilo e quelli alle estremità idrofobici, e il triblocco però si comporterà in maniera diversa, non darà né micelle.polimeriche né polimerosomi. Quindi bisognerà proteggere uno dei due ossidrili, ad esempio con un metile. A parte il peg potremmo usare poi un oligosaccaride, attaccando il PLGA ad un ossidrile dell'oligosaccaride, o un polipeptide contenente ad esempio un NH2 il quale può attaccare l'acido lattico formando l'ammide, se invece la sequenza polipeptidica ha un gruppo COOH terminale libero lo potremmo attaccare all'OH dell'acido glicolico dandol'estere. PREPARAZIONE Ci sono diversi metodi. L'ideale sarebbe che il polimerosoma si formasse da solo, secondo il concetto di self assembling appunto, nel momento in cui aggiungiamo la polvere del nostro diblocco nell'acqua, ma per alcuni diblocchi al posto del polimerosoma si forma la micella polimerica perché è una struttura più semplice rispetto al polimerosoma. Visto che quindi a volte non si forma il polimerosoma spontaneamente, per dare una spinta verso laREIDRATAZIONE DEL FILM, dissolvendo il diblocco in opportuno solvente organico e andando ad evaporare lentamente e lasciando il diblocco come residuo secco sottile sulle pareti del palloncino, e quando poi aggiungo acqua opportunamente tamponata il diblocco passa in acqua sperando che si formino ipolimerosomi e non le micelle polimeriche. Un altro metodo è quello del DISLOCAMENTO DEL SOLVENTE: se noi andiamo a prendere un solvente organico miscibile con l'acqua e solubilizziamo in questo solvente organico il diblocco, nel momento in cui aggiungiamo l'acqua dove il nostro diblocco è meno solubile rispetto al solvente organico, l'acqua man mano che l'aggiungiamo diventa nella miscela sempre più abbondante e quando diventerà preponderante rispetto al solvente organico, il diblocco potrebbe organizzarsi a formare la struttura del polimerosoma.

dopodiché il solvente organico può essere rimosso tramite dialisi o evaporazione. Non siamo sicuri però neanche in questa maniera se si sia formata la micella polimerica o il polimerosoma, bisogna verificare. Nei casi più complicati la spinta più grossa è realizzata tramite L’EMULSIONE MULTIPLA: l’emulsione multipla è un’emulsione in un’emulsione, ci sono tre fasi, una esterna, una intermedia e una interna. Noi dobbiamo andare a creare una emulsione di tipo acqua in olio in acqua. Siccome la fase lipofila andrà evaporata, per olio non s’intende l’olio che quello non evapora, ma un solvente organico immiscibile con l’acqua ma con p.e più basso dell’acqua come ad es il cloruro di metilene, in cui ci solubilizziamo il diblocco e poi andiamo a creare un’emulsione di acqua in olio; immaginiamo che nella prima bottiglia in giallo ci sia una fase acquosa che viene emulsionata nella

secondabottiglia perché viene ridotta ingoccioline gialle nella fase azzurra chesarebbe la fase organica del nostrodiblocco. Nel cubetto azzurro c’è ilcloruro di metilene col dibloccosolubilizzato, e all’interno di questocubetto andiamo a disperderci ingoccioline la fase acquosa interna.L’azzurro è sempre cloruro di metilenecol diblocco. Adesso quell’emulsionecentrale che è acqua in olio la vado a riemulsionare in una fase acquosa esterna, per cui si forma una struttura in cui lagocciolina di cloruro di metilene emulsionata contiene al suo interno una gocciolina più piccola di fase acquosa, per cui ilcloruro di metilene è una fase organica tra due fasi acquose. Il mio diblocco starà sempre nel solvente organico, in cui è piùsolubile rispetto all’acqua. A questo punto però se prendo la mia emulsione multipla e in qualche maniera entro undeterminato periodo di tempo o perché faccio

il vuoto o perché riscaldo leggermente o tutte e due, provoco una graduale evaporazione del cloruro di metilene, che sarebbe la fase intermedia, e il diblocco che sta dentro passa in acqua in minima parte perché in essa ha solubilità bassa, ma man mano ch