Formulazione di nanoparticelle polimeriche con acido ialuronico

Nanoparticles are colloidal solid supra-molecular structures with dimensions ranging from 10 to 1000 nm, even if for what concerns intravenous administration the interest focuses on those smaller than 200 nm [1]. One of the problems that limit their use is their long-term physical and chemical instability in the aqueous medium, which makes them difficult to be preserved; to facilitate the storage, the application of cryo-drying was proposed. The lyophilization process may, however, disturb the stability of the system, so that, in order to protect the formulations from possible changes induced by the dehydration process, it is appropriate to add some excipients acting as cryo- and lioprotectants [2]. Recently, the ability of hyaluronic acid (HA) to act as a cryoprotectant has been evaluated, since it is successfully used in cellular cryopreservation. HA, a polysaccharide, is an important component of the extracellular matrix (ECM) and, due to its characteristics and chemical structure, it has been extensively studied in drug delivery processes [3]. Thus, the purpose of this work was to evaluate the possible use of HA as a cryoprotectant during the freeze-drying of nanoparticles. Several formulations of polymeric nanoparticles have been prepared by the nanoprecipitation method, in particular consisting of: PLGA 75:25 and 50:50, PLGA 75:25 and 50:50 with different molecular weight HA and PLGA 75:25 and 50:50 with conjugates HA-(1,2-dipalmithol-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) (DPPE). Prior to lyophilization, formulations were characterized by size and zeta potential analysis; by comparing the results to those obtained after the lyophilization, it was concluded that using pure HA does not produce a cryoprotective effect: PLGA nanoparticles after adding HA have not maintained their dimensional characteristics. Using HA in the form of HA-DPPE conjugates, we observed after lyophilization a lower increase in the nanoparticle size than with pure HA, especially for PLGA 50:50. For all the formulations the analyses showed low zeta potential values, thus suggesting nanoparticle stability even after lyophilization. Moreover, since HA is able to interact with CD44 receptor, which is overexpressed on cancer cells, future studies may focus on the use of HA as a targeting agent, therefore as carrier in targeted anticancer therapy. [1] A. Wilczewska, K. Niemirowicz, K. Markiewicz e H. Car, «Nanoparticles as drug delivery systems,» Pharmacological Reports, 64(5):1020-37, 2012. [2] W. Abdelwahed, G. Degobert e H. Fessi, «A pilot study of freeze drying of poly(epsilon-caprolactone) nanocapsules stabilized by poly(vinyl alcohol): formulation and process optimization,» International Journal Pharmaceutics, 309(1-2):178-88, 2006. [3] J. Necas, L. Bartosikova, P. Brauner e J. Kolar, «Hyaluronic acid (hyaluronan): a review,» Veterinarni Medicina, 53(8):397–11, 2008.

Le nanoparticelle sono strutture sovramolecolari solide colloidali con dimensioni variabili da 10 a 1000 nm; in particolare, per la somministrazione endovenosa l’interesse si concentra su quelle con dimensioni inferiori a 200 nm [1]. Una delle problematiche che ne limitano l’impiego è costituita dalla loro instabilità fisica e chimica a lungo termine nel mezzo acquoso che rende difficoltosa la loro conservazione; per ovviare a questo problema è stata considerata l’applicazione del crioessicamento. Il processo di liofilizzazione può, tuttavia, perturbare la stabilità del sistema; per questo motivo, allo scopo di proteggere la formulazione dalle possibili alterazioni indotte dal processo di disidratazione, risulta opportuno addizionare ad essa degli eccipienti che agiscano da crio- e lioprotettori prima del processo [2]. Recentemente si è valutata la capacità dell’acido ialuronico (HA) di fungere da crioprotettore, dal momento che è utilizzato con successo nella crioconservazione cellulare. HA, polisaccaride, è un importante componente della matrice extracellulare (ECM) e a causa delle sue caratteristiche chimico-fisiche è stato ampiamente studiato nei processi di drug delivery [3]. Lo scopo di questo lavoro è stato dunque la valutazione del possibile utilizzo di HA come crioprotettore durante la liofilizzazione di nanoparticelle. Mediante il metodo della nanoprecipitazione sono state preparate diverse formulazioni di nanoparticelle polimeriche costituite da: PLGA 75:25 e 50:50, PLGA 75:25 e 50:50 con HA a diverso peso molecolare e PLGA 75:25 e 50:50 con coniugati HA-(1,2-dipalmitoil-sn-glycero-3-fosfoetanolamina) (DPPE). Prima della liofilizzazione le formulazioni sono state caratterizzate mediante l’analisi di dimensioni e potenziale zeta e, dal confronto con i risultati delle analisi effettuate dopo il crioessiccamento, si è concluso che con l’utilizzo di HA puro non si ottiene un effetto crioprotettivo: le nanoparticelle di PLGA dopo l’aggiunta di HA non hanno mantenuto le proprie caratteristiche dimensionali. Si è optato per l’utilizzo di HA sotto forma di coniugati HA-DPPE: è stato osservato un leggero aumento delle dimensioni delle nanoparticelle dopo liofilizzazione, ma di minore entità rispetto all’HA puro, in particolare per quelle di PLGA 50:50. Per tutte le formulazioni sono stati ottenuti bassi valori di potenziale zeta, indicando che la stabilità si mantiene anche dopo liofilizzazione. Sulla base di questi risultati, inoltre, dato che l’HA è in grado di legare il recettore CD44 sovraespresso sulla superficie di molte cellule tumorali, studi futuri potrebbero focalizzarsi sull’uso di HA come agente direzionante di farmaci contenuti in nanoparticelle verso le cellule tumorali. [1] A. Wilczewska, K. Niemirowicz, K. Markiewicz e H. Car, «Nanoparticles as drug delivery systems,» Pharmacological Reports, 64(5):1020-37, 2012. [2] W. Abdelwahed, G. Degobert e H. Fessi, «A pilot study of freeze drying of poly(epsilon-caprolactone) nanocapsules stabilized by poly(vinyl alcohol): formulation and process optimization,» International Journal Pharmaceutics, 309(1-2):178-88, 2006. [3] J. Necas, L. Bartosikova, P. Brauner e J. Kolar, «Hyaluronic acid (hyaluronan): a review,» Veterinarni Medicina, 53(8):397–11, 2008.