Ingegnerizzazione di nuovi nanosistemi per il rilascio di farmaco a base di gelatina metacrilata: nanoGelMA

Negli ultimi anni in ambito biomedico sono sempre più studiate delle piattaforme terapeutiche basate su nanocarrier per il trasporto e il rilascio controllato di farmaco nelle applicazioni di medicina rigenerativa. A questo scopo, nel seguente lavoro di tesi sono stati ingegnerizzati innovativi nanogel, idrogeli su scala nanometrica dalla natura altamente idratata, nel cui network polimerico è possibile incapsulare farmaci idrofilici e idrofobici. La gelatina metacriloilata (GelMA) è stata selezionata come materiale costituente e ottenuta dalla reazione della gelatina di tipo A con anidride metacrilica in soluzione acquosa. Il successo della sintesi è stato dimostrato tramite Spettroscopia infrarossa e Spettroscopia in Risonanza Magnetica Nucleare Protonica, e il grado di metacrilazione di circa il 69% è stato calcolato tramite saggio colorimetrico della ninidrina (Kaiser Test). I nanogel a base di GelMA sono stati prodotti tramite la tecnica di desolvatazione a due step, attraverso la quale la formazione dei nanogel è stata indotta per nanoprecipitazione della GelMA in presenza di acetone come agente desolvatante. La successiva reticolazione delle nanostrutture è stata ottenuta tramite fotoreticolazione nell’UV (356 nm) in presenza di fotoiniziatore (lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate, LAP). Lo studio sistematico dei parametri di processo ha permesso l’ottimizzazione della sintesi dei nanogel a base di GelMA. Nello specifico è stata valutata l’influenza di parametri come pH, volume del non-solvente nelle due fasi, concentrazione di fotoiniziatore e tempo di irraggiamento, sulla qualità del prodotto ottenuto. Dal processo ottimizzato sono stati preparati nanogel dal diametro di circa 250 nm e indice di polidispersità di 0.2, entrambi stimati tramite analisi di scattering dinamico della luce. La resa del processo è risultata pari a circa il 25-30%, con una buona ripetibilità tra diverse sintesi. I nanogel sono stati caratterizzati in termini di stabilità nel tempo, fino a 14 giorni di incubazione, e di temperatura fino a 45 °C. Inoltre, è stata definita una procedura di conservazione dei nanogel tramite liofilizzazione, per renderne più semplice l’utilizzo: è stata dimostrata la loro successiva dispersione senza variazioni nelle dimensioni e formazione di aggregati. Infine, è stata valutata la capacità dei nanogel a base di GelMA di essere utilizzati per il rilascio di farmaco tramite l’incapsulamento di molecole modello. È stata ottimizzata una procedura di incapsulamento, di cui è stata calcolata l’efficacia, ed è stata valutata la cinetica di rilascio in condizioni simil-fisiologiche a pH 7.4 e 37 °C fino a due settimane di incubazione. I risultati ottenuti hanno evidenziato che i nanogel a base di GelMA sviluppati in questo lavoro di tesi possono essere impiegati come promettenti carrier per il rilascio controllato di farmaci nell’ingegneria tissutale e la medicina rigenerativa.