Formulazione e Caratterizzazione di Nanocarrier per il Veicolamento di Farmaci Antinfettivi

La gentamicina è un antibiotico amminoglicosidico con un ampio spettro di attività. Tuttavia, essendo una molecola policationica, non oltrepassa efficacemente le membrane biologiche e questo comporta un limite nella terapia delle infezioni intracellulari. Un alternativa per incrementare l'efficacia della terapia classica è l'uso delle nanoparticelle (NP) come carrier. Tra i diversi materiali, il copolimero poli(lactide-co-glicolide) (PLGA) sembra essere uno dei più promettenti, grazie anche alla sua biocompatibilità e biodegradabilità. Studi precedenti riportano l'incorporazione della gentamicina nelle NP di PLGA, ma i risultati ottenuti sono lontani dall'applicazione clinica per colpa della bassa incorporazione del farmaco. Questo è dovuto alle differenze di natura chimico-fisica tra farmaco (nettamente idrofilo) e polimero (idrofobo) che rende difficile il caricamento della gentamicina all'interno delle NP. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di ottimizzare l'incorporazione di gentamicina nelle NP di PLGA usando la tecnica della doppia emulsione con evaporazione di solvente per produrre nanocarriers per il direzionamento del farmaco a livello intracellulare con un livello di incorporazione del farmaco accettabile, dimensioni ridotte (< 200 nm) e rilascio prolungato. L'ottimizzazione è stata fatta modificando il pH della fase acquosa esterna ed interna e la quantità nominale di farmaco. Le NP ottenute sono state caratterizzate per la determinazione delle dimensioni (DLS, SEM), del potenziale Z, l'efficienza di incapsulamento, la capacità di carico, e la cinetica di rilascio del farmaco in vitro. Sono state prodotte NP con o senza gentamicina. Tutte le NP hanno mostrato un diametro idrodinamico medio intorno a 160 nm. Il potenziale Z delle NP senza farmaco è risultato di -33.49 mV, mentre le NP caricate di farmaco presentavano un valore di -9.79 mV suggerendo la presenza di gentamicina adsorbita alla superficie. La formulazione migliore aveva un efficienza di incorporazione di 14.91 % e capacità di carico pari a 52.54 µg di farmaco/mg di NP. La cinetica di rilascio del farmaco in vitro ha dimostrato un profilo bifasico composta da un rilascio del 28 % nelle prime 2.5 ore, dovuto alla porzione di farmaco adsorbita in superficie, e successivamente un rilascio molto lento e continuato, dovuta al rilascio di gentamicina incorporata tra le maglie del polimero, che al decimo giorno ha raggiunto il 38%. In questa tesi è stato dimostrato come la molecola idrofilica e policationica della gentamicina possa essere incorporata efficientemente in NP di PLGA usando il metodo della doppia emulsione con evaporazione di solvente. I parametri della formulazione, come pH e quantità nominale del farmaco, hanno influenzato sostanzialmente l'incorporazione del farmaco, ma non la morfologia, dimensioni o il potenziale Z. Le NP contenenti gentamicina, avendo un diametro idrodinamico medio di 160 nm, possono costituire un sistema di direzionamento intracellulare appropriato per questo antibiotico, in quanto le dimensioni ottenute possono essere adatta non solo al targeting intracellulare dei monociti e macrofagi, ma anche delle cellule che non espletano attività fagocitaria. Possono quindi essere usate nel trattamento delle infezioni cellulari come alternativa alla terapia classica. Il lavoro di questa tesi è stato svolta presso l'Università di Saarland, Germania all'interno del programma europeo di mobilità internazionale Erasmus.