Nanoparticelle lipidiche solide, ottenute per diluizione a freddo di microemulsioni, contenenti curcumina: studio formulativo e preliminari prove in vitro

Although surgery and modern drug therapies are able to guarantee the complete healing of the major forms of cancer or at least to allow their regression, however, in some cases, there may be resurgence and/or resistance to the chemotherapeutic treatments adopted in clinical. Chemopreventive and anticancer drugs that show good activity in in vitro studies, switching to in vivo administration may be less effective due to degradative processes, unsatisfactory biodistribution or even because of the over expression of transporters involved in multidrug resistance (MDR). The design of new drug delivery systems, capable of ensuring cytotoxic action localized to the tumor site, protecting the drug from degradation phenomena, increasing its bioavailability and avoiding the multidrug resistance, may be a viable strategy for solving chemotherapeutic today's problems. In this work we formulated SLN of trilaurin, a lauric acid trglyceride, using an innovative method of preparation called ¿cold dilution of microemulsions¿ which represents an evolution of the ¿diffusion of the solvent¿ method described in literature (1). Looking for the development of multi target chemotherapeutic treatments, capable of exerting enhanced action and reducing the side effects, curcumin was incorporated in SLN, a molecule with multi therapeutic activity and capable of down regulating the expression of Pgp in resistant cells (2). In other formulations of SLN we incorporated other antineoplastic drugs such as paclitaxel and etoposide. Many formulation studies were performed to obtain systems with high entrapment efficiency and nanometric size. After having observed the SLN at the optical microscope and having characterized them with the differential scanning calorimetry, we determined the average diameter, the zeta potential, the entrapment efficiency and the drug release. We monitored the average diameter, the zeta potential and the entrapment efficiency after 6, 12 and 18 days. We performed in vitro cytotoxicity tests with curcumin SLN, using pancreatic cancer cell lines CFPAC and PANC 1 that showed an increased cytotoxic effect to various dilutions compared to the free drug. In preliminary tests the association of curcumin SLN and paclitaxel SLN showed an increased anticancer action in CFPAC cell lines. (1) M. Trotta, F. Debernardi, O. Caputo. Preparation of solid lipid nanoparticles by a solvent emulsification-diffusion technique. Int. J. Pharm. 2003; 257: 153-160. (2) B.H. Choi, C.G. Kim, Y. Lim, S.Y. Shin, Y.H. Lee. Curcumin down-regulates the multidrug-resistance MDR1b gene by inhibiting the PI3K/Akt/NF kappa B pathway. Cancer Lett. 2008; 259: 111-118.

Sebbene la chirurgia e le moderne terapie farmacologiche riescano a garantire la completa guarigione delle principali forme neoplastiche, o perlomeno ne permettano la regressione, tuttavia, in alcuni casi, si può assistere a fenomeni di recrudescenza e/o di resistenza verso i trattamenti chemioterapici adottati in clinica. Farmaci antitumorali e chemiopreventivi, che dimostrano una buona attività negli studi in vitro, passando alla somministrazione in vivo possono risultare meno efficaci a causa di fenomeni degradativi, di insoddisfacente biodistribuzione o ancora a causa dell'over-espressione sulla membrana delle cellule tumorali di trasportatori coinvolti nella multidrug resistance (MDR). La progettazione di nuovi drug delivery system, capaci di garantire un'azione citotossica localizzata a livello tumorale, di proteggere il farmaco da fenomeni degradativi, di aumentarne la biodisponibilità e di evitare la multidrug resistance, potrebbe essere una valida strategia per risolvere le problematiche della odierna chemioterapia. In questo lavoro di tesi sono state allestite nanoparticelle lipidiche solide (SLN) di trilaurina mediante un innovativo metodo di preparazione definito ¿diluizione a freddo di microemulsione¿, che rappresenta un'evoluzione del metodo denominato ¿diffusione del solvente¿, descritto in letteratura [1]. Nell'ottica di utilizzare questi sistemi per il rilascio di farmaci antitumorali, nelle SLN si è incorporata la curcumina, molecola dotata di attività multi-terapeutica, interessante per le sue proprietà antitumorali per la sua capacità di inibire, tra gli altri, il fattore trascrizionale NF-kB e la MDR, down-regolando l'espressione della Pgp in cellule resistenti [2]. Sono state inoltre allestite SLN contenenti paclitaxel e etoposide, farmaci antineoplastici convenzionali, con lo stesso metodo di preparazione. Sono stati eseguiti molteplici studi formulativi per ottenere sistemi di dimensioni nanometriche e con alta efficienza di inglobamento (EE%). In seguito al lavoro formulativo, le SLN ottenute sono state caratterizzate mediante osservazione al microscopio ottico, determinazione del diametro medio, del potenziale Zeta, dell' EE%, oltre allo studio del comportamento termico e ne è stata calcolata la velocità di rilascio del farmaco. La stabilità dei sistemi in termini di diametro medio, potenziale Zeta ed EE% è stata monitorata nel tempo a 6, 12 e 18 giorni. Sulle SLN contenenti curcumina, risultate migliori per quanto riguarda i parametri sopra citati, sono state effettuate prove di citotossicità in vitro su linee cellulari tumorali pancreatiche CFPAC e PANC 1. Il saggio MTT ha dimostrato dopo 72 ore un'aumentata azione citotossica del farmaco in SLN a diverse diluizioni, rispetto al farmaco libero. Inoltre, in studi preliminari, l'associazione di SLN contenenti curcumina e SLN contenenti paclitaxel su linee cellulari CFPAC ha dimostrato un potenziamento dell'azione antitumorale. [1] M. Trotta, F. Debernardi, O. Caputo. Preparation of solid lipid nanoparticles by a solvent emulsification-diffusion technique. Int. J. Pharm. 2003; 257: 153-160. [2] B.H. Choi, C.G. Kim, Y. Lim, S.Y. Shin, Y.H. Lee. Curcumin down-regulates the multidrug-resistance MDR1b gene by inhibiting the PI3K/Akt/NF kappa B pathway. Cancer Lett. 2008; 259: 111-118.