• amphiphilic copolymers
• Combretastatin A-4
• Curcumin
• drug delivery
• self-assembling
• unimer micelles

In questo lavoro di tesi sono stati preparati copolimeri casuali anfifilici, mediante polimerizzazione ARGET-ATRP, in cui il monomero idrofilo costituito da poli(etilen glicol) metiletere metacrilato (PEGMA) è stato mantenuto invariato, mentre la natura chimica di quello idrofobo è stata variata. In particolare, sono stati utilizzati il perfluoroesiletilacrilato (FA) con spiccate caratteristiche di idrofobia/lipofobia e svariati acrilati alchilici idrofobi/lipofili, che differivano per la lunghezza della catena laterale: laurilacrilato (LA), isodecilacrilato (DA), isottilacrilato (OA) ed esilacrilato (EA). La natura controllata della polimerizzazione ha permesso di regolare con precisione parametri strutturali quali la composizione e il peso molecolare dei copolimeri risultanti. Il comportamento di auto-assemblamento dei copolimeri in soluzione, con particolare riferimento a acqua e PBS, è stato investigato mediante misure di diffusione dinamica della luce (DLS) in funzione della temperatura. Le misure effettuate a temperatura ambiente hanno evidenziato la presenza di nanostrutture con diametri idrodinamici (Dh) pari a 710 nm, compatibili con la formazione di micelle unimere derivanti dal ripiegamento della singola catena macromolecolare. Tali valori di Dh sono risultati in sostanziale accordo con quelli calcolati mediante spettroscopia NMR diffusionale (DOSY), I copolimeri sintetizzati hanno mostrato, inoltre, un comportamento termoresponsivo di tipo LCST in soluzioni acquose, che è stato investigato mediante misure di trasmittanza. In particolare, al di sopra di una temperatura critica, identificata come temperatura di intorbidimento o cloud point (TCp) i copolimeri si aggregavano in strutture multi-catena caratterizzate da valori di Dh (> 700 nm) ben più elevati rispetto a quelli tipici della micella unimera, struttura stabile al di sotto di Tcp. Il comportamento termoresponsivo dei copolimeri anfifilici è stato, inoltre, dimostrato dipendere da diversi fattori quali la sua concentrazione e composizione e la lunghezza della catena laterale idrofoba, alchilica o perfluorurata.
Per esplorare la potenziale applicazione dei copolimeri casuali anfifilici come sistemi per il trasporto di farmaci, sono state preparate formulazioni polimero/farmaco, selezionando come farmaci modello la Combretastatina A-4 (CA-4) e la Curcumina (Cu), entrambi caratterizzati da un’elevata idrofobia, per i quali quindi un implementata solubilità in acqua comporterebbe una maggiore biodisponibilità. Per le formulazioni con Cu, l’efficienza di incapsulamento (EE%) variava dal 60% per PEGMA-co-FA all’80% per PEGMA-co-LA-2, con rapporti in peso polimero/farmaco di 38/2. Tramite NMR è stato possibile calcolare il numero di molecole di Cu per PEGMA-co-FA e PEGMA-co-LA-2 pari rispettivamente a 3 e 6. Per le formulazioni a base di CA-4, si sono ottenuti valori di EE pari a 91% per PEGMA-co-FA con un rapporto in peso polimero/farmaco di 19/1. In aggiunta, è stato investigato l’effetto dell’incapsulamento di Cu e CA-4 sulla termoresponsività del sistema. L’incapsulamento di Cu riduceva la TCp del copolimero, poiché, a causa della sua natura idrofoba, interagiva preferenzialmente con la componente idrofoba del copolimero, aumentando il bilancio complessivo idrofobo/idrofilo del sistema polimero/farmaco, portando così ad una diminuzione della TCp. La differenza tra il valore di TCp del copolimero puro e quello del sistema farmaco/polimero è risultata massima per il copolimero PEGMA-co-FA e decrescente con l’aumento della lunghezza della catena alchilica negli altri copolimeri. Per ragioni analoghe, anche l’incapsulamento di CA-4 comportava una diminuzione della TCp, che era più marcata all’aumentare del contenuto di farmaco.
Esperimenti di dialisi a temperatura fisiologica sono stati condotti per studiare il rilascio in vitro di Cu e CA-4 dalle micelle unimere. Per tutti i sistemi testati, non si è rilevato alcun rilascio di Cu in soluzione, sia per i copolimeri incapsulati che per la curcumina libera. Al contrario, le formulazioni a base di CA-4 erano caratterizzate da un profilo di rilascio, che presentava una regione lineare fino a 8 ore, seguita da un plateau con un massimo di rilascio dopo 24
ore pari ad 81%.
I saggi di citotossicità sul sistema polimero/farmaco a base di CA-4 sono stati effettuati per valutare l’efficacia del farmaco, anche dopo incapsulamento nel polimero. I sistemi farmaco/polimero presentavano un valore di IC50 paragonabile a quello del farmaco libero per le linee cellulari umane di tumore pancreatico ed ovarico, indicando che l'incapsulamento non comprometteva l'efficacia antitumorale di CA-4. D’altra parte, la formulazione CA-4/PEGMA-co-FA è addirittura risultata essere più efficace della sola CA-4 vero la linea cellulare di melanoma A375, indicando che per questa formulazione l’incapsulamento nel farmaco ne migliorava la sua attività ed efficacia.