The effective introduction of genetic material into target cells represents a real challenge due to their instability caused by the presence of nucleases, rapid renal clearance, and inefficient internalization. For this reason, gene vectors have been developed in recent years. Viral vectors have been the most studied so far, but given the significant problems of immunogenicity and toxicity, research has shifted in recent years towards the study of non-viral vectors. This thesis work focuses on the study and development of cyclodextrin-based polymers as vectors for gene therapy. The study was conducted starting from α-β-γ cyclodextrins, crosslinked with 1,1-carbonyldiimidazole and choline chloride, which allowed the obtaining of polymers with positive charges. The cyclodextrin-based polymers were further functionalized with alkyl groups of variable chain length to modulate lipophilicity and therefore interaction with cellular membranes. The obtained polymers were then characterized using FT-IR, TGA, GPC, elemental analysis, NMR, DLS, and zeta potential. In addition, blood compatibility and cytotoxicity tests were also conducted by Professor Cavalli's research group. The first part of the work focuses on optimizing the synthesis process, specifically on purifying the polymers obtained from unreacted monomer molecules and/or reagents. In particular, purification aims to remove choline through Soxhlet extraction and the use of cation exchange resins. Confirmation of the removal of reagents was obtained through NMR analysis. In the second part of the project, the polymers were characterized using the aforementioned techniques, followed by electrostatic interaction tests with dextran sulfate at different molar ratios.
L’introduzione efficace di materiale genetico all’interno di cellule bersaglio rappresenta una vera e propria sfida a causa dell’instabilità di questi ultimi data dalla presenza di nucleasi, della rapida eliminazione renale e dell’inefficace internalizzazione. Per tale motivo, si sono sviluppati negli ultimi anni dei vettori genici. I vettori virali sono finora i più studiati, ma visti i grossi problemi di immunogenicità e tossicità, negli ultimi anni le ricerche si sono spostate soprattutto sullo studio di vettori non virali. Il presente lavoro di tesi è concentrato sullo studio e sviluppo di polimeri a base ciclodestrinica come vettori per la terapia genica. Lo studio è stato condotto a partire da α-β-γ ciclodestrine, reticolate con l’1,1-carbonildiimidazolo e colina cloruro, che ha permesso l’ottenimento di polimeri con cariche positive. I polimeri a base ciclodestrinica sono stati inoltre funzionalizzati con gruppi alchilici a catena variabile per poter modulare la lipofilia e quindi l’interazione con le membrane cellulari. I polimeri ottenuti sono poi stati caratterizzati mediante FT-IR, TGA, GPC, analisi elementare, NMR, DLS e potenziale zeta. Sono stati inoltre condotti dei test di emocompatibilità e citotossicità dal gruppo di ricerca della prof. Cavalli. La prima parte del lavoro è focalizzata sull’ottimizzazione del processo di sintesi, nello specifico sulla purificazione dei polimeri ottenuti dalle molecole di monomero e/o reagenti non reagiti. In particolar modo la purificazione è volta all’eliminazione della colina presente mediante l’estrazione soxhlet e l’utilizzo di resine a scambio cationico. La conferma dell’allontanamento dei reagenti è stata ottenuta mediante analisi NMR. Nella seconda parte del progetto, i polimeri sono stati caratterizzati mediante le tecniche sopra citate, per poi condurre delle prove di interazione elettrostatica con destrano solfato a diversi rapporti molari.
NUOVI POLIELETTROLITI CATIONICI DI NATURA DESTRINICA
BALLARANO, ALESSIO
2022/2023
Abstract
L’introduzione efficace di materiale genetico all’interno di cellule bersaglio rappresenta una vera e propria sfida a causa dell’instabilità di questi ultimi data dalla presenza di nucleasi, della rapida eliminazione renale e dell’inefficace internalizzazione. Per tale motivo, si sono sviluppati negli ultimi anni dei vettori genici. I vettori virali sono finora i più studiati, ma visti i grossi problemi di immunogenicità e tossicità, negli ultimi anni le ricerche si sono spostate soprattutto sullo studio di vettori non virali. Il presente lavoro di tesi è concentrato sullo studio e sviluppo di polimeri a base ciclodestrinica come vettori per la terapia genica. Lo studio è stato condotto a partire da α-β-γ ciclodestrine, reticolate con l’1,1-carbonildiimidazolo e colina cloruro, che ha permesso l’ottenimento di polimeri con cariche positive. I polimeri a base ciclodestrinica sono stati inoltre funzionalizzati con gruppi alchilici a catena variabile per poter modulare la lipofilia e quindi l’interazione con le membrane cellulari. I polimeri ottenuti sono poi stati caratterizzati mediante FT-IR, TGA, GPC, analisi elementare, NMR, DLS e potenziale zeta. Sono stati inoltre condotti dei test di emocompatibilità e citotossicità dal gruppo di ricerca della prof. Cavalli. La prima parte del lavoro è focalizzata sull’ottimizzazione del processo di sintesi, nello specifico sulla purificazione dei polimeri ottenuti dalle molecole di monomero e/o reagenti non reagiti. In particolar modo la purificazione è volta all’eliminazione della colina presente mediante l’estrazione soxhlet e l’utilizzo di resine a scambio cationico. La conferma dell’allontanamento dei reagenti è stata ottenuta mediante analisi NMR. Nella seconda parte del progetto, i polimeri sono stati caratterizzati mediante le tecniche sopra citate, per poi condurre delle prove di interazione elettrostatica con destrano solfato a diversi rapporti molari.I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/144567