La sonoporazione come strategia per aumentare l’uptake cellulare di un fotosensibilizzatore per terapia fotodinamica: ottimizzazione mediante disegno sperimentale

La terapia fotodinamica (PDT) si basa sull'assorbimento della luce da parte di un fotosensibilizzatore (PS) a lunghezza d'onda specifica che attiva la produzione di ROS nell'area irradiata. Sebbene l'efficacia della PDT in vitro sia ampiamente dimostrata, gli esperimenti in vivo mostrano solo un ritardo nella crescita del tumore. La recidiva del tumore è spesso segnalata negli studi clinici ed è spesso associata ad un limitato assorbimento del PS da parte del tumore. L’effetto terapeutico richiede che il PS venga internalizzato dalle cellule tumorali e questo obiettivo è stato sinora perseguito attraverso la progettazione di molecole in cui l’unità PS è coniugata ad un vettore chimico capace di riconoscere selettivamente uno specifico epitopo espresso dalla lesione. Questo lavoro di tesi si propone di esplorare la possibilità di utilizzare la sonoporazione (SNP) come strumento di targeting fisico per promuovere lo sviluppo di un PS che non richieda la coniugazione ad un vettore di targeting per il suo uptake tumorale. La sonoporazione causa la formazione di pori transienti nella membrana cellulare che permettono alle molecole di entrare nella cellula che si trova all’interno del campo ultrasonoro. L’obiettivo di questo studio è quello di ottimizzare le condizioni capaci di indurre un efficiente effetto di sonoporazione, in modo da massimizzare l’uptake cellulare e preservare la vitalità delle cellule che non hanno internalizzato il PS. L’efficacia della sonoporazione è influenzata da numerose variabili come, ad esempio, la frequenza degli ultrasuoni, l’intensità della stimolazione e le caratteristiche con cui viene erogata. Per poter ottimizzare questi parametri e valutare l’effetto dei fattori coinvolti sulla risposta sperimentale è stato applicato il disegno sperimentale. Il disegno sperimentale è una branca della chemiometria e permette di esplorare in maniera efficiente un dominio sperimentale multidimensionale, potendo così identificare le condizioni ottimali per il modello in esame. Inizialmente, per esplorare completamente i domini sperimentali è stata usata come sistema modello la carbossi fluoresceina (CF). In seguito i migliori parametri identificati sono stati applicati usando la zinco ftalocianina solfonata (ZnPc) come modello di PS. Le ftalocianine sono una classe di fotosensibilizzatori utilizzati nella terapia fotodinamica. Attraverso questi esperimenti sono stati identificati i parametri capaci di garantire un’internalizzazione sufficiente per la linea cellulare K562 per valutare l’effetto fotodinamico. I risultati ottenuti sono stati poi confrontati con un analogo studio eseguito utilizzando come PS una silicio ftalocianina (SiPc), dimostrando che quest’ultima è in grado di mostrare un effetto PDT superiore in virtù della sua maggiore abilità nel produrre ossigeno singoletto.