Dendrimeri

Applicazioni dei dendrimeri

Dendrimeri

I dendrimeri sono molecole a forma di albero, composte da un nucleo centrale e da successive generazioni di ramificazioni. Sono stati utilizzati per creare il Vivagel, un gel ad uso topico con attività antimicrobiche e antivirali. Questo gel è stato approvato per il trattamento delle vaginiti batteriche e come sistema preventivo per l'HIV. I dendrimeri utilizzati per il Vivagel sono derivati della polilisina, in particolare il dendrimero SPL7013 che presenta sulla sua superficie 32 gruppi amminici. Questi gruppi amminici sono in grado di impedire l'attacco dei batteri alle mucose e di sequestrare ioni metallici necessari per la sopravvivenza dei batteri. Inoltre, il Vivagel impedisce la formazione del biofilm batterico, rendendo i batteri più vulnerabili alla risposta immunitaria.

Vivagel

Il Vivagel è un gel ad uso topico microbicida e antivirale, composto da dendrimeri derivati della polilisina. Questo gel è stato approvato per il trattamento delle vaginiti batteriche e come sistema preventivo per l'HIV. Il suo meccanismo d'azione si basa sulla capacità dei dendrimeri di impedire l'attacco dei batteri alle mucose e di sequestrare ioni metallici necessari per la sopravvivenza dei batteri. Inoltre, il Vivagel impedisce la formazione del biofilm batterico, rendendo i batteri più vulnerabili alla risposta immunitaria.

Via polmonare

La via polmonare è una via di somministrazione di farmaci che viene utilizzata per trattare patologie localizzate al polmone, come l'asma bronchiale e la fibrosi cistica. Quest'ultima è una malattia mortale e difficile da eradicare, in quanto si formano cisti fibrotiche che compromettono la funzionalità respiratoria. La somministrazione di farmaci tramite la via polmonare è considerata la via di elezione per questi tipi di patologie.

Anatomia e fisiologia polmonare

Il polmone è un organo deputato agli scambi di gas e ha una struttura complessa, con alveoli e una grande perfusione ematica. La sua barriera di separazione con l'ambiente circolatorio è sottile, il che potrebbe facilitare l'assorbimento di farmaci. È importante comprendere l'anatomia e la fisiologia polmonare per valutare l'efficacia di un eventuale dispositivo e il suo utilizzo come via sistemica.

Macrostruttura e funzione del polmone

Il polmone può essere suddiviso in conducting airway e respiratory airway. La prima zona è deputata alla conduzione dell'aria e ha la funzione di umidificarla, filtrarla e riscaldarla. Ciò è importante per garantire che l'aria arrivi nelle condizioni ottimali per il corretto funzionamento del corpo. La zona respiratoria, invece, è deputata agli scambi di gas e ha un'area superficiale enorme grazie alle numerose ramificazioni e alle sacche alveolari. Un malfunzionamento del conducting airway può causare danni all'epitelio ciliato e limitare la clearence delle particelle, portando a broncocostrizione e infezioni delle vie respiratorie.

Funzioni del conducting airway

Il conducting airway ha la funzione di umidificare, filtrare e riscaldare l'aria che arriva alle vie respiratorie superiori. Ciò è importante per garantire che l'aria arrivi nelle condizioni ottimali per il corretto funzionamento del corpo. Un malfunzionamento di questa zona può causare danni all'epitelio ciliato e limitare la clearence delle particelle, portando a broncocostrizione e infezioni delle vie respiratorie.

Funzioni della zona respiratoria

La zona respiratoria è deputata agli scambi di gas e ha un'area superficiale enorme grazie alle numerose ramificazioni e alle sacche alveolari. È la zona più delicata del polmone e un malfunzionamento può causare danni importanti, come la limitazione degli scambi di gas e l'insorgenza di infezioni delle vie respiratorie.

Struttura e funzione delle sacche alveolari

Le sacche alveolari sono la parte più profonda della zona respiratoria e sono costituite dagli alveoli, responsabili degli scambi di gas. Ogni dotto alveolare sfocia in numerose sacche alveolari, che hanno un'area superficiale enorme grazie al loro elevato numero (2 o 6x10⁸ alveoli).

Struttura del sistema respiratorio

Il sistema respiratorio è composto da una serie di organi e strutture che permettono lo scambio di gas tra l'organismo e l'ambiente esterno. Tra questi, i polmoni sono gli organi principali deputati alla respirazione, ma anche il naso, la trachea, i bronchi e gli alveoli svolgono un ruolo fondamentale. Gli alveoli, in particolare, sono delle piccole camere rivestite da un sottile epitelio e circondate da una fitta rete di capillari, che permettono uno scambio continuo di gas tra l'aria inspirata e il sangue. La presenza di macrofagi alveolari garantisce anche una difesa del sistema da eventuali agenti esterni nocivi.

Funzioni del tratto respiratorio

Il tratto respiratorio ha principalmente la funzione di permettere lo scambio di gas tra l'organismo e l'ambiente esterno. Grazie alla grande area superficiale dei polmoni e degli alveoli, questo scambio avviene in modo efficiente e continuo. Inoltre, il sistema respiratorio svolge anche una funzione di difesa grazie alla presenza di macrofagi alveolari che proteggono il sistema da eventuali agenti esterni nocivi.

Via di somministrazione di farmaci

Il sistema respiratorio può essere utilizzato come via di somministrazione di farmaci grazie alla sua vasta area superficiale e alla presenza di una fitta rete capillare. In questo modo, il farmaco può essere rapidamente diffuso nell'organismo e avere un effetto sistemico. Tuttavia, è importante considerare le caratteristiche delle particelle inalate e il meccanismo di deposizione, al fine di garantire un'efficace somministrazione del farmaco.

Meccanismi di deposizione delle particelle

Nel processo di inalazione, le particelle presenti nell'aria possono essere depositate all'interno delle vie aeree attraverso diversi meccanismi. Il primo è l'impatto inerziale, che si basa sulla velocità del flusso d'aria e sulla dimensione delle particelle. Le particelle più grandi, con dimensioni maggiori di 5 micron, tendono a impattare sulle vie aeree superiori, mentre quelle più piccole possono muoversi e fluttuare all'interno del gas di trasporto. Il secondo meccanismo è la sedimentazione gravitazionale, che prevale nelle vie aeree più piccole e basse, dove la forza di gravità diventa più importante rispetto all'atto respiratorio. Infine, le particelle di dimensioni inferiori a 500 nanometri possono essere soggette alla diffusione browniana, un processo in cui le particelle si muovono a causa dei moti browniani all'interno dei dotti aerei.

Impatto inerziale

L'impatto inerziale è un meccanismo di deposizione delle particelle che si basa sulla velocità del flusso d'aria e sulla dimensione delle particelle stesse. Le particelle più grandi, con dimensioni maggiori di 5 micron, non hanno la possibilità di muoversi e fluttuare all'interno del gas di trasporto e quindi tendono a impattare sulle vie aeree superiori, come bronchi e faringe. Man mano che ci si avvicina alle vie aeree inferiori, la velocità del flusso diminuisce e l'impatto diventa meno importante. La velocità terminale di sedimentazione è proporzionale alla densità della particella e al suo diametro, quindi particelle più grandi e più dense tendono ad impattare più facilmente.

Sedimentazione gravitazionale

La sedimentazione gravitazionale è un meccanismo di deposizione delle particelle che prevale nelle vie aeree più piccole e basse, dove la velocità del flusso d'aria è ridotta. In questo caso, la forza di gravità diventa più importante rispetto all'atto respiratorio e le particelle più pesanti tendono a depositarsi sulle superfici delle vie aeree. Per favorire la deposizione delle particelle a questo livello, è consigliabile compiere atti espiratori tranquilli e leggeri, in modo da evitare che un eccessivo flusso d'aria riporti le particelle verso l'esterno.

Diffusione browniana

La diffusione browniana è un meccanismo di deposizione delle particelle che si verifica nelle vie aeree più piccole, come alveoli e bronchioli, dove la velocità del flusso d'aria è molto bassa. In questa zona, le particelle di dimensioni inferiori a 500 nanometri possono muoversi a causa dei moti browniani, ovvero delle collisioni con le pareti dei dotti aerei e con le molecole di aria espirate. Questo processo è inversamente proporzionale alla dimensione delle particelle, quindi le particelle più piccole tendono a muoversi di più.

Deposizione elettrostatica

La deposizione elettrostatica è un meccanismo di deposizione delle particelle che si fa sentire maggiormente al diminuire della dimensione delle particelle. In questo caso, l'effetto delle cariche elettrostatiche sulle particelle diventa significativo e tende a prevenire la deposizione delle particelle più piccole. Questo effetto è influenzato dal rapporto tra dimensione e densità di carica superficiale delle particelle.

La deposizione elettrostatica è un fenomeno che si verifica quando una particella carica elettrostaticamente induce una carica di segno opposto sulle pareti del tratto respiratorio, causando un'attrazione tra particella e parete. Questo meccanismo è importante per particelle di dimensioni inferiori a 4 micron, mentre per quelle più grandi non si verifica.

Intercettazione

L'intercettazione è un fenomeno che si verifica per particelle non sferiche, come ad esempio quelle a forma di bastoncello. Se la particella si dispone nella direzione giusta, può passare senza problemi, altrimenti può andare a scontrarsi con un ostacolo a causa delle sue dimensioni. Questo fenomeno è importante da considerare nel caso di particelle di amianto, che possono causare gravi patologie polmonari.