In 2020, the development of the COVID-19 pandemic put a strain on public health and the global economy, highlighting the need to develop new methods to combat the disease. The efforts of medical and scientific research have therefore been directed towards two different avenues, the development of a targeted therapy and the evaluation of the efficacy of drugs with other uses. With this in mind, the aim of this thesis was to extend work previously carried out on cyclodextrin-based nanosponges, materials capable of forming drug inclusion complexes and providing controlled releases, as drug delivery systems for two specific antivirals, remdesivir (REM) and lopinavir (LPV). Therefore, a nanosponge based on BCD and pyromellitic dianhydride was synthesised for REM loading, and a nanosponge based on HPBCD and carbonate bridges for LPV loading. The choice of these polymers was made taking into consideration the results achieved in previous work, the structural properties of the drugs and what is reported in the literature, in order to optimise drug-nanosponge interactions. Following the synthesis, the nanosponges were loaded with the respective antivirals. The formulations obtained were then characterised using various analytical techniques, including SEM microscopy, FTIR-ATR spectroscopy, TGA and XRD analysis, in order to confirm the presence of the drug and identify evidence of the possible formation of the drug-nanosponge complex. Finally, in vitro tests were carried out to assess release kinetics and determine the efficiency and loading capacity of the nanosponges. A comparison of the results obtained with those reported in the previous thesis work revealed a significant increase in the efficiency and loading capacity of the new polymers tested, compared to the materials used previously. In particular, the pyromellitic nanosponge showed an even higher REM loading capacity than the commercially available sulphobutyl ether-B-cyclodextrin formulation. While, the HPBCD-based nanosponge proved capable of providing particularly regular and prolonged LPV drug release kinetics, well described by second-order kinetics.
Nel 2020 lo sviluppo della pandemia di COVID-19 ha messo a dura prova la salute pubblica e l’economia globale, evidenziando la necessità di sviluppare nuove metodologie per contrastare la malattia. Gli sforzi della ricerca medico-scientifica si sono quindi indirizzati su due diverse strade, lo sviluppo di una terapia mirata e la valutazione dell’efficacia di farmaci con altre destinazioni d’uso. Partendo da questo presupposto, lo scopo di questa tesi è stato quello di ampliare un lavoro precedentemente svolto sulle nanospugne a base di ciclodestrine, materiali in grado di formare complessi di inclusione con farmaci e fornire rilasci controllati, come sistemi di drug delivery per due specifici antivirali, il remdesivir (REM) e il lopinavir (LPV). Si è dunque sintetizzata una nanospugna a base di BCD e dianidride piromellitica, per il caricamento del REM, e una nanospugna a base di HPBCD e ponti carbonato per il caricamento del LPV. La scelta di questi polimeri è stata effettuata prendendo in considerazione i risultati raggiunti nel precedente lavoro, le proprietà strutturali dei farmaci e quanto riportato in letteratura, in maniera tale da ottimizzare le interazioni farmaco-nanospugna. A seguito della sintesi, le nanospugne sono state caricate con i rispettivi antivirali. Le formulazioni ottenute sono quindi state caratterizzate con diverse tecniche analitiche, tra cui microscopia SEM, spettroscopia FTIR-ATR, analisi TGA e XRD, allo scopo di confermare la presenza del farmaco ed individuare evidenze dell’eventuale formazione del complesso farmaco-nanospugna. Infine, si sono eseguite prove in vitro per la valutazione delle cinetiche di rilascio e la determinazione dell’efficienza e capacità di caricamento delle nanospugne. Dal confronto dei risultati ottenuti con quanto riportato nel precedente lavoro di tesi, è emerso un significativo incremento dell’efficienza e della capacità di caricamento dei nuovi polimeri testati, rispetto ai materiali utilizzati in precedenza. In particolare, la nanospugna piromellitica ha mostrato una capacità di caricamento del REM persino superiore alla formulazione a base di solfobutileter-B-ciclodestrina presente in commercio. Mentre, la nanospugna a base di HPBCD si è rivelata in grado di fornire cinetiche di rilascio del farmaco LPV particolarmente regolari e prolungate, ben descritte da una cinetica di secondo ordine.
Nanospugne abase di beta-ciclodestrine per al veicolazione di farmaci antivirali
ROMERO, ANDREA
2022/2023
Abstract
Nel 2020 lo sviluppo della pandemia di COVID-19 ha messo a dura prova la salute pubblica e l’economia globale, evidenziando la necessità di sviluppare nuove metodologie per contrastare la malattia. Gli sforzi della ricerca medico-scientifica si sono quindi indirizzati su due diverse strade, lo sviluppo di una terapia mirata e la valutazione dell’efficacia di farmaci con altre destinazioni d’uso. Partendo da questo presupposto, lo scopo di questa tesi è stato quello di ampliare un lavoro precedentemente svolto sulle nanospugne a base di ciclodestrine, materiali in grado di formare complessi di inclusione con farmaci e fornire rilasci controllati, come sistemi di drug delivery per due specifici antivirali, il remdesivir (REM) e il lopinavir (LPV). Si è dunque sintetizzata una nanospugna a base di BCD e dianidride piromellitica, per il caricamento del REM, e una nanospugna a base di HPBCD e ponti carbonato per il caricamento del LPV. La scelta di questi polimeri è stata effettuata prendendo in considerazione i risultati raggiunti nel precedente lavoro, le proprietà strutturali dei farmaci e quanto riportato in letteratura, in maniera tale da ottimizzare le interazioni farmaco-nanospugna. A seguito della sintesi, le nanospugne sono state caricate con i rispettivi antivirali. Le formulazioni ottenute sono quindi state caratterizzate con diverse tecniche analitiche, tra cui microscopia SEM, spettroscopia FTIR-ATR, analisi TGA e XRD, allo scopo di confermare la presenza del farmaco ed individuare evidenze dell’eventuale formazione del complesso farmaco-nanospugna. Infine, si sono eseguite prove in vitro per la valutazione delle cinetiche di rilascio e la determinazione dell’efficienza e capacità di caricamento delle nanospugne. Dal confronto dei risultati ottenuti con quanto riportato nel precedente lavoro di tesi, è emerso un significativo incremento dell’efficienza e della capacità di caricamento dei nuovi polimeri testati, rispetto ai materiali utilizzati in precedenza. In particolare, la nanospugna piromellitica ha mostrato una capacità di caricamento del REM persino superiore alla formulazione a base di solfobutileter-B-ciclodestrina presente in commercio. Mentre, la nanospugna a base di HPBCD si è rivelata in grado di fornire cinetiche di rilascio del farmaco LPV particolarmente regolari e prolungate, ben descritte da una cinetica di secondo ordine.I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/144766