ANALISI SPETTROFOTOMETRICA DELL'INTERAZIONE TRA NANOPARTICELLE D'ORO E UN MODELLO DI MUCO BIOMIMETICO

This work highlights the interaction between mucin and gold nanoparticles of various size and functionalized gold nanoparticles with cysteamine or thioglycolic acid, under physiological conditions, in order to investigate the affinity of the nanoparticles to mucin. Mucin is the protein mainly expressed in mucus. Under physiological conditions mucus is a viscoelastic gel that creates a barrier to lubricate and protect ephitelial tissue from which it is secreted, whereas in pathological conditions, such as cystic fibrosis, asthma and lung diseases the overproduction of mucus is an obstacle to the penetration and the action of drugs. In addition many adenocarcinomas secrete a mucus composed to an high percentage of mucin that creates a barrier around the cancer cells. Different spectroscopic methods are employed to investigate the interaction GNP-mucin: UV-Visible and fluorescence spectroscopy, Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), Circular Dichroism (CD) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Results have shown the formation of a complex between the nanoparticles and the protein and KA, KD values were obtained. The permeability of gold nanoparticles was determined through a synthetic and biomimetic mucin gel that mimics the pathologic mucus present in cystic fibrosis by composition and rheological properties. The obtained results can be exploited to deliver drugs with GNP through the mucus in patients with cystic fibrosis.

Lo scopo di questo lavoro è stato quello di analizzare l'interazione tra mucina e nanoparticelle d'oro di diverse dimensioni e nanoparticelle d'oro funzionalizzate con la cisteamina o l'acido tioglicolico, che conferivano loro una carica superficiale rispettivamente positiva o negativa. La mucina è la glicoproteina espressa in percentuale maggiore nel muco. In condizioni fisiologiche, il muco è un gel viscoelastico che crea una barriera al fine di lubrificare e proteggere le cellule epiteliali da cui viene secreto; in condizioni patologiche, come ad esempio nella fibrosi cistica, asma e malattie polmonari, la sovrapproduzione di muco diventa un ostacolo per il passaggio e l'azione dei farmaci. Molti adenocarcinomi, inoltre, secernono un muco composto da un'elevata percentuale di mucina che crea una barriera intorno alle cellule tumorali. L'affinità tra mucina e nanoparticelle d'oro è stata studiata impiegando diversi metodi spettroscopici: la spettrofotometria UV-Visibile e di fluorescenza, il trasferimento di energia per risonanza (FRET), il dicroismo circolare (CD) e il microscopio elettronico a trasmissione (TEM). I risultati hanno dimostrato la formazione di un complesso tra le nanoparticelle d'oro e la proteina e da questi sono stati ricavati i valori di Ka e Kd. Successivamente è stata determinata la permeabilità delle nanoparticelle d'oro attraverso un gel di mucina sintetico e biomimetico che mima il muco patologico presente nella fibrosi cistica per composizione e proprietà reologiche. I risultati provano che le nanoparticelle d'oro possono essere impiegate per il trasporto di farmaci attraverso lo spesso strato di muco presente in pazienti affetti da fibrosi cistica.