Grassia, Agnese (2020) Nanostrategie di targeting per l'imaging dell'aterosclerosi. [Tesi di dottorato]

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Tipologia del documento:	Tesi di dottorato
Lingua:	Italiano
Titolo:	Nanostrategie di targeting per l'imaging dell'aterosclerosi
Autori:	Autore Email Grassia, Agnese agnese.grassia@unina.it
Data:	27 Aprile 2020
Numero di pagine:	106
Istituzione:	Università degli Studi di Napoli Federico II
Dipartimento:	Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale
Dottorato:	Ingegneria dei prodotti e dei processi industriali
Ciclo di dottorato:	32
Coordinatore del Corso di dottorato:	nome email MENSITIERI, GIUSEPPE mensitie@unina.it
Tutor:	nome email NETTI, PAOLO ANTONIO [non definito] TORINO, ENZA [non definito]
Data:	27 Aprile 2020
Numero di pagine:	106
Parole chiave:	Aterosclerosi, nonoparticelle, risonanza magnetica
Settori scientifico-disciplinari del MIUR:	Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/34 - Bioingegneria industriale
Depositato il:	22 Mar 2020 23:58
Ultima modifica:	31 Mar 2022 01:00
URI:	http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/13174

Abstract

L’obiettivo del mio progetto di dottorato di ricerca è stata la progettazione, produzione e caratterizzazione di nanostrutture biocompatibili, costituite da polimeri altamente idrofilici di origine naturale e molecole attive, in particolare mezzi di contrasto per risonanza magnetica nucleare (MRI), nel caso specifico Gd chelato, per l’imaging diagnostico dell’aterosclerosi. L’aterosclerosi è una patologia caratterizzata dalla formazione di tipiche placche lipidiche che determinano il restringimento del lume di vasi di medie e grandi dimensioni. La pericolosità della patologia non è legata al grado di stenosi del vaso, quanto alla composizione della placca che può determinarne fenomeni di instabilità con conseguente manifestazione di sintomi clinici quali ictus, infarto e ischemia. Le attuali tecniche diagnostiche sono basate sugli indici dei fattori di rischio o sulla valutazione del grado di stenosi del vaso, pertanto esse non permettono una valida diagnosi preventiva delle complicanze cliniche della patologia, che conta 18 milioni di morti l’anno con proiezioni in crescita per il futuro e rappresenta la prima causa di ospedalizzazione. È evidente quindi l’utilità e la necessità di attuare nuove tecniche diagnostiche efficaci durante le fasi silenti della malattia, per evitare le complicanze conseguenti alla instabilità della placca. Le tecniche diagnostiche auspicabili dovrebbero dare non tanto informazioni sul grado di stenosi, bensì sulla morfologia della lesione aterosclerotica. La risonanza magnetica (RM) è tra le tecniche diagnostiche di più utilizzate in campo medico e consente di ottenere informazioni 3D anatomiche e funzionali dei tessuti molli. Al fine di incrementare la sensibilità della MRI, vengono somministrati al paziente per via intravenosa mezzi di contrasto (mdc), che, nella più diffusa pratica clinica sono a base di gadolinio (Gd). Nonostante la loro utilità clinica, questi agenti richiedono lunghi tempi di scansione, hanno una rapida clearence renale, e possono anche comportare gravi rischi per la salute dei pazienti a causa della loro biodistribuzione aspecifica e del loro effetto collaterale di determinare la fibrosi nefrogenica sistemica, che si può presentare clinicamente anche a distanza di tempo dalla somministrazione. Emerge chiaramente la necessità di disporre di un sistema diverso in grado di potenziare quelli che sono gli attuali agenti di contrasto. La nanomedicina, con l’impiego di carrier di dimensioni nanometriche offre l’opportunità di veicolare in maniera specifica il mdc al sito bersaglio e di svolgere una funzione protettiva contro la destabilizzazione del Gd chelato. Inoltre, la presenza di una struttura polimerica di rivestimento, soprattutto se idrofilica, ha effetti positivi sulle prestazioni dell’agente di contrasto nell’imaging della MR. Pertanto l’utilizzo di un carrier nanometrico per l’agente di contrasto offre l’opportunità di funzionalizzare ad hoc la superficie del nanovettore per consentire il targeting attivo del sito di interesse in modo da migliorarne l’efficacia e quindi ridurne le dosi di somministrazione e di conseguenza la tossicità sistemica, attraverso un’azione selettiva, specifica ed efficace. La peculiare disfunzionalità dell'endotelio vascolare nell'aterosclerosi lo rende un candidato naturale per il targeting attivo, in quanto fornisce un ampio spettro di bersagli. In particolare, un ottimo bersaglio della placca aterosclerotica è il recettore scavenger (SRCD36) specifico dei macrofagi, cellule attive nel processo di formazione della placca aterosclerotica. Per la realizzazione del carrier, il primo step è stata la produzione di nanoparticelle polimeriche di acido ialuronico (Hyaluronic Acid, HA) contenenti il gadolinio (Gd) come agente di contrasto, (HA-NPs- Gd), con caratteristiche opportunamente progettate per l’imaging delle placche aterosclerotiche (AP). Sono state ottenute HA-NPs reticolate stabili che incapsulano Gd-DTPA utilizzando un metodo basato sulle nanoemulsioni W/O, producendo delle gocce con dimensione media di 200 nm di forma sferica. Utilizzando la nanoemulsione come microreattore è stato possibile modulare finemente la struttura del nanovettore, garantendo un controllo preciso sulla reticolazione dell’hydrogel che ha permesso di migliorare il grado di idratazione del Gd chelato concentrando le molecole d’acqua nel suo intorno con conseguente miglioramento della sua efficacia per effetto dell’hydrodenticity. L’hydrodenticity è infatti una proprietà degli hydrogels che, quando opportunamente reticolati, formano delle maglie elastiche che regolano la pressione osmotica dell’acqua, migliorano lo scambio acquoso con il chelato, quindi la sua relassività1,2. Dopo aver determinato la quantità dei gruppi carbossilici dell’HA sulla superficie delle nanoparticelle disponibili per la funzionalizzazione, una reazione di ammidazione ha permesso di coniugare, direttamente e indirettamente, l’anticorpo anti-CD36, specifico per il targeting della placca aterosclerotica. In seguito si è poi passati alla sperimentazione ex-vivo su placche carotidee umane prelevate per endoarterectomia e successivamente trattate per fissazione biologica e chimica per poterne studiare le caratteristiche morfologiche attraverso l’utilizzo della microscopia elettronica a trasmissione e a scansione. È stato poi condotto uno studio sulla veicolazione mirata, tramite lo studio di internalizzazione nella placca aterosclerotica e in via preliminare, uno studio MRI del miglioramento delle proprietà rilassometriche delle nanoparticelle funzionalizzate per l’imaging della placca. Questo lavoro ha contribuito alla conoscenza sia scientifica che tecnologica nel settore dell’imaging delle placche aterosclerotiche. In breve, il protocollo utilizzato per produrre le NP biocompatibili fornisce una potenziale via sintetica per progettare una vasta gamma di mdc nanostrutturati altamente efficienti; le dimensioni delle NP risultanti sono in un intervallo che le rende idonee per la diffusione nelle cellule e la distribuzione in determinati tessuti a livello vascolare; attraverso il controllo dei parametri strutturali dell'idrogel, c’è la possibilità di migliorare le proprietà rilassometriche del mdc per aprire la strada a nuovi progressi nella progettazione di nanovettori per la diagnosi e la terapia. Infine è stata approcciata con successo la detection e la conoscenza dell’elaborazione MRI di questi complessi sistemi.

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