Sviluppo di nanoparticelle di carbossimetilcellulosa per il monitoraggio del pH di formulazioni farmaceutiche durante il congelamento = Development of carboxymethylcellulose nanoparticles for pH monitoring of pharmaceutical formulations during freezing

Diversi studi hanno evidenziato l'importanza del congelamento nel processo di produzione dei biofarmaci e il possibile manifestarsi di variazioni di pH che possono alterarne l'efficacia terapeutica, soprattutto per quei farmaci di natura proteica. In questo ambito, il presente progetto di tesi ambisce alla sintesi di nanoidrogeli (nHG) di carbossimetilcellulosa (CMC) che siano sensibili al pH della soluzione in cui si trovano sospesi e che, quindi, possano essere impiegati per identificare variazioni locali del pH della soluzione. Le attività sperimentali sono iniziate con lo studio della sensibilità al pH della CMC e del chitosano, il quale assume un comportamento opposto alla CMC; dunque, sono stati prodotti diversi film polimerici caricati con caffeina (Cf) e poi immersi in soluzioni a vari pH per determinare la quantità e la velocità del rilascio di Cf in risposta al pH attraverso spettrofotometria UV-Vis. I risultati così ottenuti hanno mostrato un maggiore e più rapido rilascio di Cf in ambiente neutro/basico. Dopo aver determinato la sensibilità al pH della CMC, è seguita la sintesi dei nHG tramite reticolazione fisica e l'ottimizzazione di tale processo attraverso lo studio degli effetti indotti dalla modifica di diversi parametri di produzione. Con l’obiettivo di ottenere una produzione ottimale di nHG, la misura della dimensione caratteristica dei nHG attraverso la Dynamic Light Scattering ha suggerito come protocollo per la loro sintesi la miscelazione a 700 rpm di 10 ml di una soluzione allo 0,1%w/v di CMC, in presenza di Cf, e l’aggiunta di 3 ml di una soluzione al 6%w/v di cloruro di calcio, il quale assume il ruolo di crosslinker, ad una velocità di 0,5 ml/min. La verifica della sensibilità al pH dei nHG è ottenuta attraverso lo studio del rilascio di Cf, il quale risulta maggiore e più rapido in ambienti neutro/basici. In seguito, i nHG sono stati utilizzati per la valutazione del potere tamponante del buffer citrato e del buffer fosfato (PBS) contro lo shift di pH indotto dal loro congelamento, ottenuto mediante diverse tecniche. Quello che si è dedotto è che la capacità dei buffer nel ripristinare il valore del pH è indipendente dallo shift di pH che si manifesta al loro interno. Inoltre, a seguito del congelamento del PBS si è sempre osservata la presenza di precipitato nel buffer; per questo motivo, sono state eseguite analisi termiche sui buffer tramite la Calorimetria a Scansione Differenziale. Queste hanno mostrato che l’aggiunta del trealosio (tr), in qualità di lioprotettore, può inibire la cristallizzazione dei sali presenti in uno specifico buffer, il buffer fosfato di Dulbecco (PBSd), manifestandosi con la riduzione della quantità di precipitato presente nel buffer; tuttavia, uno studio dell'effetto indotto dal tr sul potere tamponante del PBSd non ne ha mostrato miglioramenti significativi. Quindi, si è dedotto che l’inibizione della cristallizzazione dei sali non ha effetto sul comportamento del buffer. In conclusione, lo studio ha messo in evidenza la sensibilità della CMC al pH, la possibilità di sviluppare nHG di CMC utili all’identificazione degli shift di pH e l’estensione della convalida di questi sistemi come uno dei punti focali sul quale concentrare futuri studi.