Effetto delle dimensioni sull'interazione tra particelle di TiO2 e SiO2 e membrane biologiche

L'impiego di nanoparticelle di dimensioni comprese tra 1 e 100 nm, come eccipienti in campo farmaceutico e cosmetico, ha notevolmente migliorato le qualità dei prodotti, ma ha sollevato il problema di valutarne l'efficacia e la sicurezza [1]. In questa tesi è stata valutata la capacità di particelle di TiO2 e SiO2 fini ed ultrafini, ampiamente utilizzate in formulazioni ad uso topico, di penetrare nella pelle, di interagire con le strutture cutanee e di influenzare la permeazione di farmaci somministrati per via topica. Sono state prese in considerazione micro- e nanoparticelle di TiO2 (titania), campioni di SiO2 nanometrica non porosa e un campione di SiO2 microcristallina micrometrica. Per verificare l'effetto delle micro- e delle nanoparticelle sulla permeazione di farmaci, si è determinato il flusso di lidocaina cloridrato in soluzione acquosa attraverso pelli ottenute dalle orecchie di maiale e mucose prelevate dalle guance di coniglio, in presenza ed in assenza delle particelle inorganiche in studio. Dai risultati ottenuti, sia dalle prove su pelle che su mucosa, si è potuto osservare che le nanoparticelle di SiO2 e di TiO2 presentano proprietà enhancer, proprietà non evidenziate dalle microparticelle. La capacità di penetrare e distribuirsi nella pelle è stata valutata costruendo mappe chemiometriche mediante analisi XRF, da cui si è osservato che per tutti i campioni analizzati le particelle sono presenti a livello dello strato corneo ma non nell'epidermide vitale. Mediante analisi calorimetrica e spettroscopia Raman si è poi valutata l'interazione del TiO2 e del SiO2 con i lipidi e le proteine dello strato corneo. La titania e la silice nanometrica alterano la struttura dello strato corneo, mentre la silice micrometrica risulta inerte. In conclusione le nanoparticelle di TiO2 e SiO2 in sospensione acquosa si distribuiscono nello strato corneo dove interagiscono con i lipidi e le proteine. Questa interazione porta ad una disorganizzazione della struttura che causa un aumento di permeazione del farmaco. Meno definito è il comportamento del TiO2 micrometrico che presenta un'interazione con le strutture cornee, ma non presenta evidenti proprietà enhancer. Oltre alle sospensioni acquose, sono stati studiati dei sistemi di rilascio più complessi: le microemulsioni A/O e O/A, contenenti in fase acquosa silice nanometrica. Dalle analisi XRF, le nanoparticelle di SiO2 in microemulsione non si ritrovano nello strato corneo; in questi sistemi, quindi, la silice, anche se nanometrica, non è in grado di penetrare ed interagire con la pelle. Dalle prove di permeazione, inoltre, non si è evidenziato un aumento del flusso della lidocaina in presenza di nanoparticelle; in microemulsione, dunque, la silice nanometrica non presenta effetto enhancer.