Caratterizzazione delle nanoparticelle polimeriche

POLIMERICHE

Fluidic nanoprecipitation sistem

Il sistema di nanoprecipitazione fluidica è un

metodo utilizzato per produrre nanoparticelle

polimeriche. Questo sistema sfrutta la

miscelazione di due soluzioni in un flusso

continuo per ottenere particelle di dimensioni

nanometriche. Il meccanismo di funzionamento è

basato sulla formazione di una fase dispersa e

una fase continua, che vengono mescolate in un

dispositivo microfluidico per produrre le

nanoparticelle.

Caratterizzazioni delle

nanoparticelle

Per studiare le nanoparticelle polimeriche

prodotte con il sistema di nanoprecipitazione

fluidica, è necessario effettuare diverse

caratterizzazioni. Tra queste, le più importanti

sono le dimensioni delle particelle, che possono

essere analizzate tramite microscopia a

scansione e spettroscopia di fotocorrelazione.

Inoltre, è fondamentale valutare il potenziale Z

delle particelle, ovvero la carica superficiale che

influisce sulla stabilità delle dispersioni colloidali.

Altre analisi importanti riguardano il caricamento

del farmaco, il rilascio del farmaco e lo stato

fisico del farmaco all'interno del polimero. È

inoltre necessario verificare la presenza di tracce

di solventi organici, che possono essere

inquinanti, e di stabilizzanti, iniziatori di

polimerizzazione, residui monomerici e aggregati

polimerici, che possono essere tossici o causare

problemi di forma delle particelle.

Potenziale Z

Il potenziale Z è un parametro fondamentale da

valutare nelle nanoparticelle polimeriche

prodotte con il sistema di nanoprecipitazione

fluidica. Esso indica la carica superficiale delle

particelle e influisce sulla stabilità delle

dispersioni colloidali. Un valore elevato del

potenziale Z, sia positivo che negativo, indica

una maggiore stabilità della dispersione. Tuttavia,

è importante considerare il valore assoluto del

potenziale Z, indipendentemente dal suo segno,

per valutare la carica superficiale delle particelle.

È necessario mantenere un valore ottimale del

potenziale Z per garantire la stabilità delle

nanoparticelle e prevenire reazioni indesiderate a

livello del nostro organismo.

Tracce di solventi organici

Nella produzione di nanoparticelle polimeriche, è

importante valutare la presenza di tracce di

solventi organici. Questi solventi possono essere

inquinanti e, pertanto, è preferibile eliminarli

completamente. Tuttavia, in alcuni casi, è

necessario utilizzarli e, in tal caso, è

fondamentale assicurarsi di averli eliminati

completamente per evitare problemi di ordine

normativo. È importante prestare attenzione

anche alla presenza di stabilizzanti, iniziatori di

polimerizzazione, residui monomerici e aggregati

polimerici, che possono essere tossici o causare

problemi di forma delle particelle.

Analisi dimensionale delle

nanoparticelle

L'analisi dimensionale delle nanoparticelle è

fondamentale per valutare la distribuzione delle

particelle a livello micrometrico e nanometrico.

Per ottenere una visione completa, è necessario

utilizzare sia lo spettrofotometro per foto-

correlazione che la fotocorrelazione, in quanto

quest'ultima non è in grado di rilevare particelle

al di sopra di un certo valore. Inoltre, è

importante effettuare una purificazione delle

nanoparticelle per eliminare eventuali aggregati

o particelle di dimensioni maggiori che

potrebbero causare problemi.

Metodi di purificazione delle

nanoparticelle

Per garantire l'efficacia delle nanoparticelle come

carrier per farmaci, è necessario eliminare il

farmaco non intrappolato all'interno delle

particelle. Ciò può essere fatto attraverso tre

metodi: dialisi, gel-filtrazione e

ultracentrifugazione. In particolare,

l'ultrafiltrazione è spesso associata

all'extravasazione, in quanto permette di

eliminare il farmaco non intrappolato attraverso

una membrana con un cut-off specifico. Questo

metodo è adatto per tutte le nanoparticelle

colloidali, come liposomi e solid liquid

nanoparticles.

Vie di somministrazione delle

nanoparticelle

La via endovenosa è la via preferenziale per la

somministrazione di nanoparticelle, in quanto

permette di raggiungere facilmente la

destinazione desiderata grazie a modifiche

superficiali sulla superficie delle particelle. Una

tecnologia importante in questo ambito è la NAB

technology, che impedisce l'utilizzo di sostanze

dannose durante la produzione di nanoparticelle

proteiche come l'albumina. Un esempio di utilizzo

di questa tecnologia è rappresentato dal farmaco

antitumorale tassolo, che viene somministrato

tramite nanoparticelle di albumina legate al

farmaco stesso.

Il problema del cremophor per la

veicolazione del paclitaxel

Il cremophor è un veicolo utilizzato per

solubilizzare il paclitaxel, una molecola molto

utilizzata ma non solubile. Tuttavia, il cremophor

è tossico e può causare problemi come

ipersensibilità, iperlipidemia e neuropatia

periferica. Inoltre, la sua lunga emivita di 80 ore

comporta una prolungata esposizione al farmaco,

aumentandone la tossicità. Il cremophor può

anche influenzare la deposizione del farmaco

nelle cellule tumorali e alterarne la

farmacocinetica.

La tecnologia NAB per la

somministrazione del paclitaxel

La tecnologia NAB (Nanoparticle Albumin-Bound)

è stata sviluppata per risolvere il problema del

cremophor nella somministrazione del paclitaxel.

Consiste nell'emulsionare il paclitaxel in un

solvente organico e poi in una soluzione di HSA

(human sieroalbumin), una proteina solubile.

Questo permette di evitare l'utilizzo del

cremophor e di ottenere una maggiore solubilità

del farmaco. Tuttavia, il meccanismo esatto di

questa tecnologia è ancora sconosciuto.

Preparazione della nano-

emulsione

La preparazione della nano-emulsione avviene

attraverso l'utilizzo di un omogenizzatore ad alta

pressione, che permette di ottenere particelle

con un diametro medio di circa 130 nm. Il

solvente organico viene poi allontanato e la

preparazione viene centrifugata e liofilizzata per

ottenere un prodotto solido che viene

successivamente ricostituito in una soluzione

salina.

Meccanismo di formazione della

nano-emulsione

Il meccanismo di formazione della nano-

emulsione non è ancora del tutto chiaro, ma si

ipotizza che dopo l'evaporazione del solvente

organico, si formino delle nanogocce che si

aggregano attorno alle proteine presenti

nell'interfaccia tra il solvente e l'acqua. Questo

processo è complesso e non è ancora stato

spiegato in modo esaustivo a causa della

copertura brevettuale.

Stabilità della nano-emulsione

La nano-emulsione è stabile per un lungo periodo

di tempo, garantendo una conservazione fino a

36 mesi a temperatura ambiente. Tuttavia, è

necessario risospenderla immediatamente prima

dell'utilizzo per garantire la sua efficacia.

Caratteristiche del prodotto

Il prodotto è una polvere bianco-gialla sterile che

deve essere ri-sospesa in una soluzione salina

per ottenere una concentrazione massima di

10mg/ml. Rispetto ad altri sistemi, garantisce

una minore quantità di prodotto iniettabile e una

maggiore stabilità a lungo termine.

Composizione dell'Abraxane

L'Abraxane è un farmaco che contiene come

eccipienti sostanze utili come antiossidanti, tra

cui il N-acetil-L-triptofano e il sodio octanoato.

Queste sostanze svolgono un ruolo importante

nella protezione del sistema e nella

stabilizzazione del prodotto.

Meccanismo d'azione

dell'Abraxane

L'Abraxane sfrutta il meccanismo dell'albumina

per entrare nel sistema tumorale. L'albumina,

trasportando con sé i nutrienti necessari,

favorisce la neoangiogenesi, ovvero la

formazione di nuovi vasi sanguigni che sono

fondamentali per la crescita dei tumori. Inoltre,

alcune evidenze suggeriscono che l'Abraxane

possa interagire con una proteina chiamata

SPARC, presente nei tessuti tumorali,

aumentando così la sua efficacia.

Via di somministrazione

dell'Abraxane

L'Abraxane può essere somministrato tramite

diverse vie, tra cui quella endovenosa,

intramuscolare e sottocutanea. Tuttavia, la via

orale non è tra le preferite poiché solo una

piccola percentuale del farmaco viene assorbita.

Inoltre, la degradazione del polimero utilizzato

nel farmaco influisce sul tempo di rilascio del

principio attivo.

Assorbimento delle particelle di

Abraxane

L'assorbimento delle particelle di Abraxane

dipende dalle loro dimensioni. Particelle di 50

nanometri vengono assorbite al 34%, mentre

quelle di dimensioni maggiori hanno

un'assorbimento più basso. Inoltre, una parte di

queste particelle si ritrova nei tessuti dove è

presente il sistema RES (reticolo endoteliale

splenico), come il fegato, la milza e il midollo

osseo.

Via orale di somministrazione

La via orale di somministrazione dell'Abraxane è

poco utilizzata a causa della bassa percentuale di

assorbimento del farmaco. Tuttavia, alcune

ricerche hanno proposto l'utilizzo delle cellule M e

delle placche del Peyer, presenti nell'intestino,

per favorire l'assorbimento delle particelle di

Abraxane tramite la via linfatica.

Microparticelle

Le microparticelle sono particelle di dimensioni

maggiori rispetto a quelle utilizzate nell'Abraxane

e non sono iniettabili. La microincapsulazione è

un processo importante per rendere queste

particelle utilizzabili, ma la loro dimensione le

rende poco adatte per il targeting specifico dei

tumori.

Preparazione delle

microparticelle

La preparazione delle microparticelle è simile a

quella delle nanoparticelle, con la differenza che

le dimensioni delle prime sono comprese tra 1 e

1000 micron. È importante non confondere le

tecniche di preparazione e prestare attenzione

alla formazione di aggregati più grandi, che

possono portare alla precipitazione o alla

flocculazione delle particelle. Le microparticelle

possono essere suddivise in sistemi matriciali e

sistemi reservoir.

Definizione di microparticelle

Le microparticelle sono sistemi colloidali con

dimensioni comprese tra 1 e 1000 micron. A

differenza delle nanoparticelle, sono più instabili

e soggette alla forza di gravità, quindi richiedono

maggiori attenzioni per evitare la formazione di

aggregati o l