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Scopo del lavoro: preparare nanoparticelle polimeriche mucoadesive adatte a veicolare i farmaci in esse incapsulati attraverso la mucosa gastrointestinale.
Metodi: Sono stati preparati derivati del chitosano, caratterizzati da piccole catene laterali formate da gruppi ammonici quaternari adiacenti, a partire da chitosano da noi depolimerizzato. E’ stato studiato l’effetto della temperatura di reazione sulla struttura dei derivati e sulla sua riproducibilità. La reazione condotta a 50 o 60°C è risultata riproducibile (sigla dei polimeri, N+-rCh-60 e N+-rCh-50) . Successivamente sono stati introdotti su N+-rCh-60 e N+-rCh-50 gruppi tiolici attraverso la formazione di legami ammidici con acido tioglicolico per ottenere N+-rCh-60-SH e N+-rCh-50-SH. I polimeri sono stati resi fluorescenti per reazione con fluoresceina isotiocianato. Con i derivati N+-rCh-60-SH e N+-rCh-50-SH e gli stessi fluoresceinati sono state preparate nanoparticelle per reticolazione ionotropica con acido ialuronico da noi depolimerizzato. Le nanoparticelle sono state caratterizzate per dimensioni e potenziale zeta. La dispersione nanoparticellare è stata liofilizzata. La stabilità della dispersione nanoparticellare è stata valutata nell’arco di 24 ore, inoltre è stata valutata la stabilità del liofilizzato nell’arco di un mese. Le nanoparticelle fluoresceinate sono state utilizzate per valutare la loro mucoadesività ex vivo su intestino di ratto isolato. E’ stata valutata la vitalità di cellule endoteliali progenitrici (sigla, EPC) messe a contatto con una dispersione nanoparticellare preparata a partire da N+-rCh-60-SH (sigla, NP1) e da N+-rCh-50-SH (sigla, NP2). La vitalità è stata testata con il saggio WST-1, basato sulla riduzione dei Sali di tetrazolio da parte della deidrogenasi mitocondriale presente nelle cellule vive. E’ stato inoltre valutato l’effetto protettivo di NP1 e NP2 sulla vitalità cellulare di EPC sottoposte a stress ossidativo. Per questo le EPC venivano trattate per 3 o 12 ore con ciascuna dispersione nanoparticellare e successivamente per 1 ora con H2O2 1 mM. E’ stata valutata con microscopio a fluorescenza l’internalizzazione di NP1 e NP2 fluoresceinate in EPC.
Risultati: le dimensioni medie delle nanoparticelle determinate immediatamente dopo la loro preparazione, 24 ore dopo, e dopo ridispersione dei loro liofilizzati erano sempre comprese tra 270-370 nm. Il potenziale zeta di NP1 e NP2 era +3.7 e +12.5, rispettivamente. Il contenuto di tioli delle nanoparticelle non era significativamente diverso da quello dei rispettivi polimeri costituenti, probabilmente perché durante la preparazione delle nanoparticelle non si aveva ossidazione e non si formavano ponti disolfuro tra le catene polimeriche. Le nanoparticelle sono risultate stabili per 24 ore come tali e dopo un mese dalla loro liofilizzazione e ridispersione. Le nanoparticelle sono risultate mucoadesive grazie alla presenza sulla superficie di cariche positive così come dimostrato dalla misura del potenziale zeta, e dalla presenza di gruppi tiolicici residui che possono formare ponti disolfuro con i residui tiolici presenti sul muco. Dopo 3 ore di incubazione con EPC entrambi i tipi di nanoparticelle venivano parzialmente internalizzate dalle cellule; le NP1 venivano internalizzate maggiormente rispetto alle NP2. Questa differenza può essere correlata alla maggiore carica superficiale positiva delle NP1 rispetto alle NP2. Le immagini acquisite dopo 12 ore di incubazione mostravano il progredire dell’internalizzazione che ancora appariva più avanzata con le NP1 rispetto alle NP2. Gli studi di citotossicità hanno mostrato che l’incubazione delle EPC con entrambi i tipi di nanoparticelle per 3 o 12 ore non comprometteva la vitalità cellulare. In effetti, i risultati indicano che la vitalità delle cellule EPC incubate con NP1 addirittura migliora. Questi risultati sono la conferma dell’efficace internalizzazione delle NP1 da parte delle EPC. Una volta internalizzate dalle EPC, le nanoparticelle proteggevano le cellule dallo stress ossidativo probabilmente a causa dell’attività antiossidante dei loro tioli.
Conclusioni: la dispersione nanoparticellare liofilizzata può essere considerata una formulazione maneggevole per applicazione orale, dal momento che può essere inserita in capsule gastro-resistenti e il nanosistema può essere rigenerato quando il liofilizzato entra in contatto con i fluidi fisiologici del tratto gastrointestinale.