Sviluppo di liposomi sonosensibili per la visualizzazione del rilascio di farmaci mediante in vivo MRI

La ricerca sul cancro è alla continua ricerca di nuove terapie per poter debellare o rallentare la progressione di questa malattia ampiamente diffusa in tutto il mondo. Spesso, tuttavia, i farmaci utilizzati causano numerosi effetti indesiderati e non hanno una biodistribuzione ottimale, quindi è necessario trovare delle alternative più sicure per il paziente. L'utilizzo di nanosistemi per favorire il trasporto del chemioterapico a livello della lesione tumorale si è dimostrato un valido approccio, non solo per aumentare la quantità di farmaco che raggiunge il bersaglio terapeutico, ma anche per poter controllare il rilascio dello stesso in seguito all'applicazione di stimoli di natura fisica (come gli ultrasuoni o il calore, di norma applicati dall'esterno) o di natura chimica (che sfruttano ad esempio variazioni pH o nell'attività enzimatica che si riscontra in numerosi tumori). La biodistribuzione e il rilascio del farmaco possono essere monitorati in tempo reale tramite diverse tecniche di imaging diagnostico, come ad esempio la risonanza magnetica per immagini (MRI), già ampiamente utilizzata in ambito clinico, con l'ausilio di complessi metallici di ioni paramagnetici come il gadolinio(III) o il manganese(II) che possono essere facilmente inglobati all'interno delle nanovescicole insieme al farmaco. I liposomi rappresentano la famiglia di nanosistemi che ha mostrato le maggiori potenzialità in questo ambito, come testimonia il fatto che alcune preparazioni liposomiali sono già state approvate per l'uso clinico. In alcune di queste (Doxil®/Caelix®, Myocet®) il farmaco trasportato è la doxorubicina. Uno degli approcci più seguiti al fine di rendere il nanofarmaco visibile in MRI è quello di co-incapsulare all'interno del liposoma un agente di contrasto paramagnetico già approvato per l'uso clinico come mezzo diagnostico, come ad esempio il Gadoteridolo (nome commerciale ProHance®). L'obiettivo principale che si è prefisso questo lavoro di tesi è stato quello di studiare il rilascio del farmaco doxorubicina indotto dall'applicazione di ultrasuoni e verificare se il contestuale rilascio di Gadoteridolo potesse determinare una variazione del contrasto MRI e pertanto segnalare, in vivo e in tempo reale, l'effettivo rilascio del farmaco. Sono state prese in considerazione tre formulazioni liposomiali a diversa composizione fosfolipidica (DPPC/DSPC/Chol/DSPE-PEG2000; DPPC/DSPC/DSPE-PEG2000; DPPC/DSPC/Chol/DPGS) i cui effetti di rilascio sono stati osservati sfruttando due diverse modalità di ultrasuoni: a bassa intensità, non focalizzati e pulsati (pLINFU) e ad alta energia e focalizzati (HESW). Al fine di ottimizzare l'effetto di rilascio, è stato sviluppato un nuovo setup sperimentale in vitro che ha simultaneamente dimostrato l'efficacia della stimolazione ultrasonora e la potenzialità dell'MRI di poterla monitorare. Inoltre, l'effetto di rilascio del farmaco è stato studiato in diverse condizioni sperimentali (intensità e frequenza della stimolazione pulsata, durata complessiva di stimolazione). Sulla base dei risultati promettenti osservati in vitro, è stato eseguito uno studio preliminare in vivo su un modello murino di adenocarcinoma mammario che ha confermato la notevole potenzialità dell'approccio, sia per quello che riguarda il beneficio terapeutico, sia per la sua capacità di poter prevedere la risposta al farmaco su base individuale (medicina personalizzata).