Synthesis and characterization of PLGA-based nanoparticles for controlled drug release of Ibuprofen in the context of myocardial infarction

L’infarto del miocardio (IM) rappresenta attualmente una delle principali cause di mortalità e di sviluppo di disabilità a livello mondiale, specialmente in pazienti anziani e in popolazioni a basso e medio reddito. L’IM è principalmente causato da un evento ischemico, ovvero una riduzione di sangue, ossigeno e nutrienti verso differenti porzioni del miocardio. Tale evento ha come principale effetto lo sviluppo di un forte stato infiammatorio con conseguente formazione di un tessuto cicatriziale denso e compatto, profondamente dissimile in termini di struttura e funzionalità rispetto al tessuto fisiologico. Attualmente, siccome i principali trattamenti atti a ridurre e posporre il decorso della malattia prevedono l’utilizzo di farmaci o l’immediata perfusione delle zone che ne sono state colpite, risulta essenziale investigare nuovi approcci terapeutici rigenerativi. Da molti anni a questa parte, la ricerca nel campo della medicina rigenerativa si è focalizzata sulla realizzazione e validazione di diversi sistemi a rilascio di farmaco (DDS). Tali sistemi, infatti, offrono numerosi vantaggi rispetto ai comuni trattamenti terapeutici, come un miglior controllo spazio-temporale dell’azione farmacologica, la riduzione di effetti indesiderati a livello sistemico e l’opportunità di controllare il rilascio di farmaco mediante diversi stimoli. In particolare, le nanoparticelle hanno destato particolare interesse nella comunità scientifica in quanto risulta possibile sintetizzarle attraverso svariate tecniche e materiali, e possono essere combinate facilmente con altre fasi per lo sviluppo di sistemi più complessi e innovativi. Viste le precedenti considerazioni, questo progetto di tesi si è posto come obbiettivo la realizzazione e caratterizzazione di nanoparticelle a base di acido poli-lattico-co-glicolico (nPLGA) caricate con Ibuprofene (IBU), un farmaco idrofobico, attraverso una tecnica di doppia emulsione. Inizialmente, sono state valutate la riproducibilità e le caratteristiche delle nanoparticelle attraverso analisi dimensionali, morfologiche e termo-gravimetriche mediante tecniche di microscopia a scansione elettronica ad emissione di campo (FESEM), diffusione dinamica della luce (DLS) e analisi termo-gravimetriche (TGA). Successivamente, con l’obbiettivo di incrementare la quantità di particelle ottenibili attraverso un singolo processo di sintesi, è stato condotto e testato un protocollo di “scale-up”. In parallelo, per tutte le sintesi è stata valutata l’efficacia di incapsulamento e la resa percentuale attraverso tecniche di cromatografia liquida ad alta risoluzione (HPLC) e TGA. In una seconda fase, siccome il progetto di tesi si contestualizza in un più ampio progetto di ricerca che mira all’incorporazione delle nanoparticelle in una membrana ottenuta tramite elettro-spinning (ESP), è stata valutata la stabilità delle nano-formulazioni nei solventi impiegati nel processo di ESP. Infine, sono stati valutati i profili di rilascio delle nanoparticelle con e senza l’impiego di stimolazioni ad ultrasuoni (US), al fine di investigare il loro potenziale impiego nella stimolazione del rilascio di farmaco. Per i test, sono stati impiegati US a bassa intensità, ad una frequenza di 38kHz e 100% di duty cycle, testando due potenze crescenti. La morfologia delle nanoparticelle stimolate è stata osservata mediante FESEM e il farmaco residuo quantificato attraverso HPLC.