• cationic
• cationiche
• Chitosan
• Chitosano
• coating
• controlled release
• Desametasone
• Dexamethasone
• drug delivery systems (DDS)
• effetto fototermico
• fotoresponsività
• IR820
• laser stimulation
• naoparticelle polimeriche
• near infrared (NIR)
• ophthalmic diseases
• patologie oftalmiche
• photoresponsivity
• photothermal effect
• PLGA
• polymeric naoparticles
• rilascio controllato
• sistemi di rilascio di farmaco
• stimolazione laser
• vicino infrarosso

Le patologie oftalmiche rappresentano una sfida clinica significativa, poiché la somministrazione di farmaci a livello oculare è limitata dalle barriere fisiologiche dei tessuti, che riducono la permeabilità e la biodisponibilità dell'agente terapeutico. Con conseguente necessità di somministrazioni ripetute, che possono causare tossicità o effetti secondari avversi. Per superare tali limitazioni è stato studiato l'utilizzo di sistemi per la somministrazione di farmaci (DDS) che aumentassero la permeabilità, la biodisponibilità e la ritenzione dell'agente somministrato. Tra questi, le nanoparticelle polimeriche, soprattutto in PLGA, rappresentano una soluzione biocompatibile e versatile. L'obiettivo di questa tesi è stato quello di progettare, sintetizzare e caratterizzare nanoparticelle polimeriche a base di PLGA contenenti desametasone, un antiinfiammatorio corticosteroideo già utilizzato per il trattamento delle patologie del segmento posteriore dell'occhio. Per migliorare la bioadesione e l'interazione cellulare del sistema, le nanoparticelle sono state rivestite con chitosano, un polisaccaride cationico biocompatibile e mucoadesivo. Inoltre, per conferire fotoresponsività nel vicino infrarosso (NIR), le nanoparticelle sono state caricate con IR820, un colorante verde noto per il suo effetto fototermico. La sintesi delle nanoparticelle è avvenuta tramite la tecnica della singola emulsione (O/W), ottimizzando le formulazioni con l'obiettivo di massimizzare l'incapsulamento di farmaco e di colorante, e di minimizzare le dimensioni. Le nanoparticelle sono state caratterizzate attraverso diverse tecniche: Spettrofotometria UV-Visibile per valutare la quantità di farmaco e colorante incapsulati, Spettroscopia FTIR per confermare la presenza degli elementi sopra citati, Microscopia Elettronica a Scansione (SEM) per analizzare la morfologia, Diffusione Dinamica della Luca (DLS) per studiare la distribuzione dimensionale e Diffusione Elettroforetica della Luce (EDS) per valutare il potenziale Z e la carica superficiale delle nanoparticelle. La formulazione ottimizzata delle NPs PLGA-Dex ha portato a nanoparticelle sferiche con un diametro medio di 329 nm, un PDI di 0.18 ed un potenziale Z negativo. Le nanoparticelle mostrano un caricamento di farmaco del 6.39% ed un'efficienza di incapsulamento del 38.19%. La cinetica di rilascio del farmaco dalle nanoparticelle mostra un comportamento bifasico, con una prima fase di rilascio veloce ed una seconda fase di rilascio più lento, con un rilascio cumulativo del 70% dopo 240h. Il caricamento dell'IR820 è stato ottimizzato in modo da avere un Dye Loading dello 0.3%, sufficiente per garantire un effetto fototermico significativo. Tale effetto è stato valutato tramite test di irraggiamento con un laser a 800 nm. L'aumento di temperatura delle NPs PLGA-Dex-IR820, rispetto alle NPs PLGA-Dex, dopo 5 minuti di stimolazione risulta significativamente maggiore, confermando quindi la capacità fototermica di tali nanoparticelle. La formulazione ottimizzata per il coating di chitosano ha permesso la sintesi di nanoparticelle con un minor contenuto di farmaco (3.50%) ed un potenziale Z positivo (33.6 mV). La presenza del chitosano sulla superficie delle nanoparticelle è stata confermata anche dall'analisi spettroscopica.


Ophthalmic diseases pose a significant clinical challenge, as ocular drug delivery is limited by physiological tissue barriers, which reduce the permeability and bioavailability of the therapeutic agent. Resulting in the need for repeated administrations, which may cause toxicity or adverse side effects. To overcome these limitations, the use of drug delivery systems (DDS) that increase the permeability, bioavailability, and retention of the administered agent was investigated. Among these, polymeric nanoparticles, especially in PLGA, represent a biocompatible and versatile solution. The objective of this thesis was to design, synthesize and characterize PLGA-based polymeric nanoparticles containing dexamethasone, a corticosteroid anti-inflammatory already used for the treatment of posterior eye segment diseases. To improve bioadhesion and cellular interaction of the system, the nanoparticles were coated with chitosan, a biocompatible, mucoadhesive cationic polysaccharide. In addition, to impart near-infrared (NIR) photoresponsivity, the nanoparticles were loaded with IR820, a green dye known for its photothermal effect. The nanoparticles were synthesized through the single emulsion (O/W) technique, optimizing formulations with the aim of maximizing drug and dye encapsulation, and minimizing size. The nanoparticles were characterized through several techniques: UV-Visible Spectrophotometry to assess the amount of encapsulated drug and dye, FTIR Spectroscopy to confirm the presence of the above-mentioned elements, Scanning Electron Microscopy (SEM) to analyze morphology, Dynamic Diffusion of Luke (DLS) to study size distribution, and Electrophoretic Diffusion of Light (EDS) to assess the Z potential and surface charge of the nanoparticles. The optimized formulation of PLGA-Dex NPs resulted in spherical nanoparticles with an average diameter of 329 nm, a PDI of 0.18 and a negative Z potential. The nanoparticles showed a drug loading of 6.39% and an encapsulation efficiency of 38.19%. The drug release kinetics from the nanoparticles show biphasic behavior, with a first phase of fast release and a second phase of slower release, with a cumulative release of 70% after 240h. The IR820 loading was optimized to have a Dye Loading of 0.3%, which is sufficient to ensure a significant photothermal effect. This effect was evaluated by irradiation tests with an 800 nm laser. The temperature rise of PLGA-Dex-IR820 NPs, compared with PLGA-Dex NPs, after 5 minutes of stimulation is significantly higher, thus confirming the photothermal ability of these nanoparticles. The optimized chitosan coating formulation allowed the synthesis of nanoparticles with lower drug content (3.50%) and positive Z potential (33.6 mV). The presence of chitosan on the surface of the nanoparticles was also confirmed by spectroscopic analysis.