Carbon dots coniugati con doxorubicina e metotrexato per una maggiore efficacia terapeutica

Il cancro è una condizione patologica caratterizzata dalla proliferazione incontrollata di cellule anomale, che porta allo sviluppo di malignità aggressive e causa milioni di decessi ogni anno. Nella terapia oncologica, i chemioterapici convenzionali come la doxorubicina (DOX) e il metotrexato (MTX) presentano limitazioni, tra cui effetti collaterali avversi a lungo termine e l’inefficacia contro tumori caratterizzati da resistenza multi-farmaco. Pertanto, è estremamente importante sviluppare approcci terapeutici innovativi. La nanomedicina, un settore della nanotecnologia che riguarda la diagnosi, il trattamento e la prevenzione delle malattie, ha attirato un'enorme attenzione negli ultimi anni. In questo ambito, sono stati sviluppati sistemi di rilascio di farmaci basati su nanoparticelle, in cui i farmaci vengono incapsulati in nanoparticelle pure o funzionalizzate, che fungono da nano-vettori. Questi vettori attraversano il flusso sanguigno, superando le barriere biologiche per rilasciare i farmaci in modo efficiente ai siti terapeutici. In sostanza, i nano-vettori sono sistemi di trasporto su scala nanometrica, costituiti da materiali biocompatibili, progettati per migliorare la biodisponibilità dei farmaci, aumentare la precisione del targeting e ridurre gli effetti collaterali. I carbon dots, un tipo di nanoparticelle con dimensioni inferiori a 10 nm, sono stati ampiamente utilizzati come nano-vettori grazie ai loro vantaggi, tra cui biocompatibilità, eccellenti proprietà ottiche, basso costo, buona solubilità in acqua, superficie modulabile e alta permeabilità cellulare. Nel precedente lavoro di Chen et al., è stata sintetizzata una tipologia di carbon dots cationici denominata Y15-CDs mediante metodo idrotermale, utilizzando come precursori 1,2,4,5-benzentetrammina (Y15), acido folico e 1,2-etilendiammina (EDA). Sulla base di esperimenti di imaging e citotossicità, è stato riscontrato che gli Y15-CDs possiedono sia capacità di targeting del nucleo che proprietà anticancro, grazie alla carica positiva esposta sulla loro superficie e alla natura citotossica del Y15, un inibitore della chinasi di adesione focale (FAK) impiegato per sopprimere la crescita delle cellule tumorali. In questo contesto, abbiamo ipotizzato che la coniugazione di farmaci antitumorali con gli Y15-CDs possa combinare i vantaggi di entrambi, migliorando l'efficacia terapeutica. Per testare questa ipotesi, in questo progetto gli Y15-CDs sono stati ottimizzati in termini di solubilità e potenziale zeta. Dopo l'ottimizzazione, DOX e MTX sono stati coniugati singolarmente agli Y15-CDs, formando Y15-CDs-DOX e Y15-CDs-MTX. Sono stati testati diversi rapporti in massa tra Y15-CDs e farmaco (1:0.5, 1:1, 1:1.5) per determinare quello che avrebbe portato ad ottenere il più alto carico di farmaco ("drug loading"). Le proprietà fisico-chimiche di Y15-CDs, Y15-CDs-DOX e Y15-CDs-MTX sono state caratterizzate tramite spettroscopie di assorbimento UV-visibile, emissione di fluorescenza e spettroscopia ad infrarossi a trasformata di Fourier. La topografia delle nanoparticelle è stata analizzata mediante microscopia a forza atomica e microscopia elettronica a trasmissione. Sono stati inoltre condotte altre analisi, tra cui la misura potenziale zeta, l’analisi termogravimetrica e la spettrometria di massa. Infine, è stata valutata la capacità dei coniugati di inibire le cellule tumorali (cellule di cancro al seno).