Nuovi sistemi di rilascio polimerici per applicazioni farmaceutiche e biomediche: dalla sintesi alla fattibilità degli studi in vivo

downloadAutore del lavoro candidato: Alessandra Dubbini

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: Da decenni la medicina si affida all’impiego di biomateriali per migliorare le terapie e i processi di guarigione. La ricerca di innovativi biomateriali in grado di interagire con organi e tessuti rilasciando dosi terapeutiche di farmaci e proteine ha portato allo sviluppo degli idrogeli, catene di polimeri idrofili in grado di assorbire grandi quantità di acqua e rigonfiarsi a formare una rete tridimensionale, rilasciando gradualmente il contenuto incapsulato. Lo scopo del mio dottorato di ricerca, è stato quello di sviluppare innovativi idrogeli per applicazioni farmaceutiche e biomediche. In particolare mi sono concentrata sull’applicazione degli idrogeli nella pr evenzione delle infezioni degli impianti ortopedici, tramite il rilascio controllato della Vancomicina, antibiotico ampiamente utilizzato in clinica nelle infezioni dell’osso e della articolazione. In chirurgia ortopedica, infatti, l’infezione batterica degli impianti articolari è una delle complicanze post-operatorie ad elevata incidenza. I batteri sono in grado di formare un complesso biofilm polimerico che aderisce sulla superficie della protesi, proteggendo il microorganismo dall’attività antibiotica. Ad oggi, la terapia migliore è prevenire la contaminazione batterica, ricoprendo la superficie dell’impianto con biomateriali in grado di rilasciare, localmente ed in maniera controllata, antibiotici. L’obiettivo della mia ricerca è stato quello di sviluppare idrogeli a base di polimeri ibridi, termosensibili e biodegradabili, da applicare sulle protesi ortopediche per il rilascio controllato di Vancomicina. L’innovazione sta nell’impiego di polimeri che s i presentano solubili in acqua a temperatura ambiente, e che iniettat i nel corpo formano rapidamente idrogeli a 37°C. Da studi di cinetica e biodegradazione è emerso che, a temperatura corporea, i sistemi polimerici formano rapidamente idrogeli nel sito di applicazione e che, in condizioni fisiologiche, degradano nell’arco di 20 giorni senza sviluppare prodotti tossici e dar luogo a reazioni allergiche. Dagli studi in vitro e in vivo è infatti emerso che, gli idrogeli hanno un’alta affinità per i tessuti biologici, mantengono le cellule vive e promuovono l’abbassamento di importanti citochine infiammatorie con un promettente effetto anti infiammatorio. Il rilascio del farmaco attraverso il reticolo tridimensionale è stato seguito per giorni ed è dovuto principalmente a meccanismi diffusivi e dall’interazione tra le cariche ioniche della Vancomicina e delle catene polimeriche. L’interazione ionica ha inoltre preservato l’integrità strutturale e l’attività antimicrobica della vancomicina, prevenendo l’immediata liberazio ne e la conseguente prematura degradazione. Con questa ricerca sono stati sviluppati innovativi idrogeli come potenziali sistemi per il rilascio controllato di farmaci o proteine essenziali nella prevenzione e cura di importanti patologie ed infezioni ospedalieri.