Caratterizzazione delle nanoparticelle polimeriche

Sistema di nanoprecipitazione fluidica

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 la precipitazione.