Utilizzo di coniugati fosfolipide - acido ialuronico a diverso peso molecolare per la funzionalizzazione di nanosistemi

The hyaluronic acid-phospholipid conjugates covered by this thesis work have been used both for the formulation of nanometric structures and for the surface decoration of nanodiamonds. The use of these conjugates is very important due to the ability of hyaluronic acid (HA) to actively target tumour cells that overexpress the CD44 receptor. Furthermore, it has been observed that HA, due to its hydrophilic nature, improves the susceptibility of poorly soluble systems in an aqueous environment. In this thesis project, two different conjugates were studied: the first, HA15kDa-DPPE, was used for the preparation of nanoconstructs, which are used for the delivery of lipophilic drugs. The micelles were formed using a commercial conjugate, PEG-DSPE, and a lipophilic drug, specifically a gemcitabine derivative that was functionalised with an 18-carbon atom chain (GemC18), was placed inside. The structure was subsequently decorated with the HA-DPPE conjugate, which has a molecular weight of 15 kDa, in amounts of 10% and 20% over PEG-DSPE [1]. Subsequently, the systems were characterised in terms of size and surface charge, and it was observed that they have a diameter suitable for intravenous administration and have a negative Z-potential. Biological studies were then performed to assess uptake and cytotoxicity on tumour cell lines, showing that the presence of HA increases the efficacy of therapeutic activity on cells overexpressing the CD44 receptor. The second HA200kDa-DMPE conjugate was employed to functionalise the surface of nanodiamonds (ND) [2]. The aim is to improve the water-dispersibility of these nanosystems, their stability and promote their tropism towards target tumour cells. Biological tests have also been performed for these systems, showing that NDs present a specific uptake towards target tumour cells, thanks to the active-directing capabilities of hyaluronic acid. In conclusion, it can be stated that hyaluronic acid-phospholipid conjugates offer ample opportunities for the functionalisation and preparation of nanostructures. With regard to nanoconstructs, future studies are planned to evaluate the encapsulation of other lipophilic drugs. On the other hand, with regard to nanodiamonds, further studies are planned on water radiolysis and their targeting ability towards tumour cells.

I coniugati di acido ialuronico-fosfolipide oggetto di questo lavoro di tesi sono stati utilizzati sia per la formulazione di strutture nanometriche, sia per la decorazione superficiale di nanodiamanti. L’utilizzo di questi coniugati è molto importante grazie alla capacità dell’acido ialuronico (HA) di favorire il targeting attivo a livello delle cellule tumorali che overesprimono il recettore CD44. Inoltre, è stato osservato che l’HA, grazie alla sua natura idrofila, migliora la sospendibilità di sistemi poco solubili in ambiente acquoso. In questo progetto di tesi sono stati studiati due diversi coniugati: il primo, HA15kDa-DPPE, è stato utilizzato per la preparazione di nanocostrutti, impiegati per la veicolazione di farmaci lipofili. Le micelle sono state formate utilizzando un coniugato commerciale, il PEG-DSPE, e all’interno è stato inserito un farmaco lipofilo, in particolare un derivato della gemcitabina che è stato funzionalizzato con una catena di 18 atomi di carbonio (GemC18). La struttura è stata successivamente decorata con il coniugato HA-DPPE, avente un peso molecolare di 15 kDa, in quantità pari al 10% e 20% rispetto al PEG-DSPE [1]. Successivamente, i sistemi sono stati caratterizzati in termini di dimensione e carica superficiale e si è osservato che presentano un diametro adeguato alla somministrazione endovenosa e hanno una un potenziale Z negativo. Sono stati poi svolti studi biologici per valutare l’uptake e la citotossicità su linee cellulari tumorali, evidenziando che la presenza di HA aumenta l’efficacia dell’attività terapeutica sulle cellule che overesprimono il recettore CD44. Il secondo coniugato HA200kDa-DMPE è stato impiegato per funzionalizzare la superficie dei nanodiamanti (ND) [2]. L’obiettivo è di migliorarne la dispersibilità in acqua di questi nanosistemi, la loro stabilità e favorirne il tropismo verso cellule tumorali target. Anche per questi sistemi sono stati eseguiti test biologici che hanno dimostrato che i ND presentano un uptake specifico verso le cellule tumorali bersaglio, grazie alle capacità di direzionamento attivo dell’acido ialuronico. In conclusione, si può affermare che i coniugati acido ialuronico-fosfolipide offrono ampie opportunità per la funzionalizzazione e la preparazione di nanostrutture. Per quanto riguarda i nanocostrutti, sono previsti futuri studi per valutare l’incapsulamento di altri farmaci lipofili. Invece, in merito ai nanodiamanti sono previsti ulteriori studi sulla radiolisi dell’acqua e sulla loro capacità di targeting verso le cellule tumorali.