Multifunctional magnetic nanoparticles for the treatment of tumors

Il cancro rappresenta una delle maggiori sfide in campo medico e l'uso delle nanoparticelle è stato recentemente introdotto per la diagnosi e il trattamento dei tumori grazie alle loro proprietà e dimensioni distintive che le rendono adatte ad applicazioni come il trasporto di farmaci, come mediatori termici e come agenti di contrasto. L'interesse dei ricercatori si è concentrato sullo sviluppo di nanoparticelle multifunzionali. Diversi metodi di sintesi sono stati investigati ma, l’utilizzo di precursori tossici con conseguenti rischi per la salute e per l'ambiente, ha portato i ricercatori allo studio di nuovi metodi ecologici per la sintesi di nanoparticelle. L'obiettivo di questa tesi è sintetizzare e caratterizzare nanostrutture multifunzionali, utilizzando la curcumina come molecola bioattiva per una loro potenziale applicazione nella diagnosi e nel trattamento dei tumori. Le nanoparticelle di magnetite e oro sono state scelte per ottenere nanoconiugati multifunzionali combinando proprietà magnetiche e plasmoniche. Le nanoparticelle superparamagnetiche di magnetite possono essere controllate a distanza applicando un campo magnetico alternato, mentre le nanoparticelle d'oro, caratterizzate dal fenomeno di risonanza plasmonica di superficie, possono essere utilizzate per applicazioni fototermiche e fotodinamiche. La curcumina, composto fitochimico con proprietà antiossidanti e antitumorali, viene utilizzata come agente riducente durante il processo di sintesi delle nanoparticelle d'oro e come agente coniugante per l'ottenimento delle nanostrutture magneto-plasmoniche. Nei primi due capitoli di questa tesi è stato riportato un riassunto sulle proprietà e sulle applicazioni delle magnetiti e delle nanoparticelle d'oro, seguito da uno studio sui diversi metodi di sintesi ecologica. Nel terzo capitolo viene presentata una panoramica sull'uso delle nanoparticelle per la diagnosi e il trattamento di tumori. Infine, gli ultimi due capitoli sono basati sul lavoro sperimentale. Due diversi metodi di sintesi sono stati considerati per ottenere delle nanostrutture composte da oro e magnetite, utilizzando la curcumina come agente riducente. Il primo metodo è basato sulla sintesi delle nanoparticelle d’oro mediata dalla curcumina, seguita dall'innesto di particelle di magnetite, funzionalizzate con acido citrico, sulla loro superficie. Tuttavia, i risultati ottenuti tramite UV-vis sono stati insoddisfacenti ed è stata scelta solo la seconda sintesi per ulteriori analisi. La seconda sintesi parte dalle nanoparticelle di magnetite funzionalizzate con curcumina e con APTES, o acido citrico, seguita dalla riduzione delle nanoparticelle d’oro sulla loro superficie. La presenza delle nanoparticelle di Au sulla superficie delle particelle di magnetite è stata confermata tramite EDS e dalle analisi UV-vis. Questi risultati supportano l’efficacia della curcumina come legante tra la magnetite e le nanoparticelle d'oro e come agente riducente per le nanoparticelle di oro. Inoltre, le immagini SEM delle nanoparticelle di magnetite funzionalizzate con acido citrico e curcumina mostrano nanostrutture monodisperse, a conferma della capacità dell'acido citrico di stabilizzare la soluzione di nanoparticelle. Gli eterodimeri, con APTES o acido citrico, hanno mostrato un comportamento superparamagnetico. Infine, la proprietà delle nanoparticelle di aumentare la loro temperatura sotto l'irradiazione di un laser NIR è stata verificata, rendendole degli strumenti adatti all'ipertermia per il trattamento di tumori.