Idrogel di poli(vinil imidazolo) come tamponi insolubili per il trattamento di acidosi metabolica = Poly(vynil imidazole) hydrogels as insoluble buffer for metabolic acidosis treatment

In questa tesi ci si propone di verificare la funzionalità degli idrogeli in poli(N-vinil imidazolo) (PVI) in ambiente fisiologico, al fine di riequilibrare gli squilibri elettrolitici che si verificano nell’organismo in seguito all’insorgenza di patologie quali l’acidosi metabolica. Gli scompensi sono originati da un aumento della concentrazione degli ioni H^+ e/o dalla diminuzione degli ioni HCO_3^-; la diminuzione del pH intracellulare causa una lieve, ma importantissima, depolarizzazione della membrana cellulare, indotta probabilmente dall’effetto delle correnti rettificanti del Cloro; tuttavia, l’effetto interessante è l’aumento della concentrazione degli ioni Potassio nell’ambiente extracellulare, che fa aumentare la durata del potenziale d’azione; quindi, forti dei valori misurati su pazienti affetti da questa problematica e dell’importanza degli ioni Potassio sulla genesi del potenziale di membrana, possiamo dire che le condizioni di acidosi, nello stato della cellula a riposo, sono principalmente determinabili dalla depolarizzazione della membrana (al di là dello specifico contributo responsabile di tale modifica) e dall’aumento del Potassio extracellulare. L’inserimento di un idrogelo in queste condizioni si propone di ridurre l’acidità della soluzione extracellulare, alcalinizzandola, permettendo l’estensione dell’effetto al liquido intracellulare; in altre parole, ci si ripropone di agire sugli stessi equilibri che la patologia altera. In questo contesto è stato scelto di utilizzare idrogeli di natura sintetica per tre motivazioni: (1) gli idrogeli sono in grado di immagazzinare enormi quantità d’acqua e, grazie a questa capacità, di essere altamente compatibili con il corpo umano, causando risposte immunitarie minime; (2) con gli idrogeli si riescono a creare due compartimenti, uno interno – caratterizzato dall’elevata presenza di gruppi ionizzabili – ed uno esterno – in cui non sono presenti specie cariche fisse, il che consente di raggiungere delle concentrazioni delle suddette specie non raggiungibili con i polimeri lineari; (3) l’utilizzo di polimeri sintetici permette di rispettare quanto affermato prima, ossia una modulazione delle proprietà acido-base, grazie all’intervento sulla concentrazione dell’agente reticolante e la concentrazione dei monomeri protonabili. L’acido coniugato dell’imidazolo presenta valori di costante di dissociazione acida estremamente compatibili con le condizioni fisiologiche (pK_a~7), anzi, si ritrova già in biochimica nell’istidina, mediante la quali svolge il ruolo di regolazione del pH; infatti, a pH acidi, il gruppo imidazolo contenuto nell’istidina si protona, così facendo della molecola uno shuttle di ioni H^+, necessario per smaltire elevate concentrazioni degli stessi nell’ambiente extracellulare. Inoltre, questa base è già stata utilizzata in forma di idrogeli come tampone insolubile, con ottimi risultati, ma le prove non sono state effettuate in condizioni fisiologiche. In conclusione, si propongono delle prove di titolazione effettuate in soluzione fisiologica a 37°C, alle quali si aggiungeranno misure dello ione Sodio in soluzione, così da poter verificare anche l’effetto del tampone sugli ioni mobili presenti nella stessa.