ETD

• amphiphilic copolymers
• chelating polymers
• radionuclide sequestration
• thermoresponsive polymers
• unimer micelles

Il presente lavoro di tesi è stato dedicato alla progettazione, sintesi e caratterizzazione di copolimeri anfifilici a base acrilica contenenti unità fluorurate, con l’obiettivo di sviluppare sistemi auto-assemblanti e termoresponsivi per applicazioni nel campo della chelazione di radionuclidi in ambiente acquoso. I materiali studiati sono costituiti da perfluoroesil acrilato (FA) come componente idrofoba, mentre quella idrofila è costituita da penta(etilenglicol) metil etere metacrilato (PEGMA) oppure tri(etilenglicol) metil etere metacrilato (TEGMA). Sono state studiate due diverse strategie per l’implementazione di agenti chelanti selezionati all’interno dei copolimeri sintetizzati. La prima ha previsto l’introduzione covalente di monomeri contenenti agenti chelanti derivatizzati, quali DOTAMA e D18C6MA, direttamente nella catena polimerica, mentre la seconda ha impiegato i copolimeri anfifilici non funzionalizzati per l’incapsulamento fisico di agenti chelanti idrofobi, in particolare gli eteri corona dibenzo-18-crown-6 (D18C6) e dibenzo-21-crown-7 (D21C7) e la protoporfirina IX (PPIX). I copolimeri con D18C6MA legato covalentemente sono stati ottenuti per polimerizzazione radicalica convenzionale, mentre quelli funzionalizzati con DOTAMA sono stati sintetizzati mediante polimerizzazione controllata RAFT. I copolimeri destinati all’incapsulamento sono stati invece preparati tramite polimerizzazione controllata ARGET-ATRP per evitare eventuali interferenze durante la fase di quantificazione del chelante incapsulato. In tutti i casi, le sintesi sono state condotte mantenendo costanti il grado di polimerizzazione medio numerale (DPn = 80) e il rapporto molare in alimentazione tra componente idrofila e idrofoba (85/15), al fine di garantire confrontabilità strutturale e proprietà fisico-chimiche analoghe. Le proprietà di auto-assemblamento in soluzione acquosa e il comportamento termoresponsivo dei copolimeri e delle relative formulazioni sono stati investigati mediante diffusione dinamica della luce (DLS) e misure di turbidimetria. Tutti i sistemi hanno mostrato un comportamento di tipo LCST, evidenziando una transizione di fase al superamento della temperatura di cloud point (Tcp). L’introduzione del chelante DOTAMA ha determinato un aumento della Tcp compreso tra 4 e 27 °C rispetto ai copolimeri analoghi privi di funzionalizzazione, in funzione della percentuale molare incorporata. Al contrario, il copolimero contenente D18C6MA ha mostrato una diminuzione della Tcp di circa 6 °C rispetto al sistema non funzionalizzato. Le formulazioni ottenute per incapsulamento di D18C6, D21C7 e PPIX hanno presentato valori di Tcp sostanzialmente invariati rispetto ai copolimeri di partenza, suggerendo l’agente chelante idrofobo incapsulato non modifica il comportamento termoresponsivo del copolimero. Per quanto riguarda l’auto-assemblamento in acqua, i copolimeri non funzionalizzati formano micelle unimere ben definite, con diametri idrodinamici compresi tra 7 e 10 nm. Un comportamento analogo è stato osservato per le formulazioni contenenti gli eteri corona incapsulati e per il copolimero funzionalizzato con D18C6MA. I copolimeri contenenti DOTAMA legato covalentemente hanno invece mostrato un comportamento dipendente sia dalla natura del monomero idrofilo sia dalla percentuale molare del chelante. Tutti i sistemi a base PEGMA formano micelle unimere stabili (7–10 nm), indipendentemente dal contenuto di DOTAMA, mentre per i copolimeri a base TEGMA, solo quello con minore percentuale di DOTAMA forma micelle unimere, mentre a contenuti più elevati si osserva la formazione di aggregati già a temperatura ambiente. Tale comportamento è attribuibile al maggiore ingombro sterico del monomero chelante e alla minore idrofilia del TEGMA rispetto al PEGMA, fattori che sfavoriscono la stabilizzazione delle micelle unimere. Anche le formulazioni contenenti PPIX tendono a formare aggregati in soluzione acquosa. Infine, due copolimeri selezionati, TEGMA84-co-FA10-co-DOTAMA6 e PEGMA84-co-FA11-co-DOTAMA5, sono stati valutati come potenziali sequestratori di radionuclidi, in particolare 68Ga e 99mTc. I test di complessazione hanno evidenziato rese fino al 98% a 90 °C, con formazione di complessi stabili se riportati a temperatura ambiente per 30, 60, 90 e 180 minuti. I risultati ottenuti sono comparabili con quelli del DOTA libero. Tuttavia, a differenza del chelante tal quale, i sistemi polimerici sviluppati in questo lavoro offrono il vantaggio di poter essere recuperati sfruttando la loro risposta termoresponsiva. Nel complesso, i risultati dimostrano la fattibilità della sintesi di copolimeri anfifilici funzionalizzati con agenti chelanti e ne confermano il potenziale impiego nella complessazione e nel recupero di radionuclidi in ambiente acquoso, aprendo prospettive per ulteriori sviluppi applicativi.