Nanoparticelle core-shell di silice fluorescenti: studi preliminari e valutazione del grado di uptake da parte di linee cellulari tumorali = Fluorescent core-shell silica nanoparticles: preliminary studies and evaluation of uptake level by cancer cell lines

Tra i sistemi nanotecnologici studiati e sviluppati negli ultimi decenni, le nanoparticelle rappresentano nanomateriali estremamente versatili e utili, con proprietà uniche e applicazioni ad ampio raggio. Uno dei maggiori utilizzi delle nanoparticelle riguarda il drug delivery. Nella fase di sviluppo e progettazione di queste nanotecnologie è necessario prevedere anche una fase di caratterizzazione della loro azione di internalizzazione nelle linee cellulari scelte come target. In questo lavoro di tesi lo scopo principale consiste proprio nel caratterizzare il grado di uptake di nanoparticelle in diverse linee cellulari tumorali attraverso la valutazione del segnale di fluorescenza. Le nanoparticelle NFG575 impiegate in questa ricerca sono core-shell di silice fluorescenti, sintetizzate mediante sintesi di Stöber modificata. Il core di silice contiene le molecole fluorescenti legate covalentemente mentre lo shell, in polietilenglicole (PEG), assicura la loro solubilità in ambiente acquoso e, opportunamente modificato, fornisce gruppi reattivi utili alla coniugazione con biomolecole. Sono state scelte quattro linee cellulari tumorali da sottoporre al trattamento; per ciascuna linea sono stati sottoposti ad analisi quattro campioni di nanoparticelle, un controllo negativo e tre trattati a diverse concentrazioni in terreno di coltura (0,64 mg/ml, 0,128 mg/ml, 0,064 mg/ml). I tempi di incubazione considerati sono 4, 24 e 48 ore. Con il microscopio a fluorescenza si acquisisce il segnale dato dalla Rodamina, fluoroforo contenuto nelle nanoparticelle. Dalle analisi risulta che l’internalizzazione avviene correttamente in tutte le linee cellulari, marcate anche con Hoechst 33342 per visualizzare i nuclei, e non mostrano effetti di inibizione della crescita o segni di citotossicità (valutazione qualitativa). Si è visto che il grado di uptake è fortemente dipendente dalla concentrazione del trattamento, dai tempi di incubazione e dal tipo di cellula. Si ipotizza che anche il parametro del tempo di replicazione cellulare sia influente nel mantenimento della fluorescenza nel tempo, ma non sono stati fatti test specifici a tal proposito. L’elaborazione dei dati acquisiti consiste nel calcolare un valore medio di fluorescenza per ogni campione considerato, fluorescenza definita attraverso il parametro CTCF (Corrected Total Cell Fluorescence). Nel tempo l’andamento del segnale risulta coerente per la maggior parte delle linee cellulari, con rare eccezioni. Si notano anche diverse tipologie di internalizzazione: in alcuni casi risulta più diffusa, mentre in altri casi si evidenziano spot isolati di nanoparticelle nel citoplasma. Possibili sviluppi futuri riguardanti l’utilizzo di queste nanoparticelle rientrano nell’ambito del drug delivery: si può procedere con l’aggraffaggio di molecole terapeutiche per progettare agenti multifunzionali anticorpo-antigene-farmaco con l’obiettivo di ottenere un rilascio del farmaco più localizzato e una cinetica di rilascio più controllata.