I sistemi nanoparticolati sono utilizzati in drug delivery, sono molti ed in continua evoluzione, alcuni tra i più importanti sono:
- Farmaci nanocristallini.
- Nanoparticelle solide polimeriche.
- Nanoparticelle solide lipidiche.
- Nanoparticelle solide ceramiche.
- Nanoparticelle solide di albumina.
- Nanogel.
Farmaci nanocristallini
La nano-dispersione di farmaco insolubile in ambiente acquoso può avvenire con due metodi, il primo comporta la rottura delle particelle di farmaco in strutture nanometriche tramite omogeneizzazione ad alta pressione in presenza di tensioattivi come Tween 80 e Pluronic F68 (Kayser et al 2003); il secondo metodo consiste nella spontanea nano-cristallizzazione che avviene nella soluzione satura di farmaco (Lee et al 2005). Le nanoparticelle che si formano hanno un dimetro tra 200 e 400nm e richiedono tensioattivi per evitare l’aggregazione. La nano-sospensione allo stato solido di farmaci insolubili è chimicamente stabile e permette alti dosaggi di farmaco (Muller and Keck 2004). Sono state prodotte nanoparticelle di farmaci idrofili come il desametasone fosfato incapsulato in macroparticelle di poli(lattato-co- glicolico), di circa 150-200nm, che sono capaci di rilasciare il farmaco per circa 700 ore. Ciò è possibile perché il farmaco è uniformemente disperso nella matrice polimerica, la quale lo rilascia degradandosi gradualmente (Thote and Gupta 2005).
Nanoparticelle solide polimeriche
Le Nanoparticelle solide polimeriche sono costituite da polimeri. Queste nanoparticelle aumentano l’emivita del farmaco sia idrofilo che lipofilo,riducono l’attivazione dei macrofagi reticolo-endoteliali e a causa della riduzione dell’idrofobicità di superficie non adsorbono proteine plasmatiche (Gessner et al 2002). Le più studiate per la loro biocompatibilità sono state il Poli(acido lattico), poli(acido glicolico), poli(acido lattico co-glicolico), poli- caprolattone, e poli(metil methacrilato) (Zweers et al 2004; Radwan et al 1999). In particolare il Poli(acido lattico) e il poli(acido lattico co-glicolico) sono completamente degradatati come acido lattico e glicolico e completamente eliminati per vie naturali (Jain 2000). Questi polimeri possono essere preparati tramite polimerizzazione di monomeri (Mainardes et al 2004) o tramite dispersione di polimeri preformati (Galindo-Rodriguez et al 2004).
Nanoparticolati di nanoparticelle solide lipidiche
Le nanoparticelle solide lipidiche sono nanoparticelle prodotte a partire da lipidi fisiologici senza solventi, proteggono il farmaco dall’ambiente esterno acquoso e lo rilasciano gradatamente. Possono essere prodotti per omogeneizzazione di lipidi ad alte temperature o ad alta pressione (Dingler and Gohla 2002). Sono composte da acido stereatico o dimethyl- dioctadecylammonium bromide (0.01%), trigliceridi, cetylpalmitate, o paraffina e possono essere stabilizzati tramite l’incorporazione di acido stereatico-PEG 2000. Queste nanoparticelle sono molto studiate per la loro elevata tossicità che risulta essere correlata alla loro composizione lipidica, alla concentrazione utilizzata, e ai metaboliti che producono quando sono degradate (un esempio ne è l’acido stereatico libero) (Muller and Keck 2004).
Nanoparticelle solide ceramiche
Le nanoparticelle solide ceramiche sono nanoparticelle composte da silicio, allumina e titanio (Roi et al 2003). Questi nanoparticolati hanno numerosi vantaggi rispetto alle nanoparticelle polimeriche, sono infatti semplici da produrre, biocompatibili, la superficie può facilmente essere modificata tramite l’aggiunta di ligandi o gruppi funzionali e possono essere di qualsiasi forma, porosità o dimensione (Koo et al 2005; Angelos et al 2008). Quest’ultima varia intorno ai 50nm o meno. Non presentano trasformazioni al variare del pH e non sono suscettibili ad attacchi microbici. Le nanoparticelle di silicio sono state recentemente usate per formare complessi ternari con DNA e dendrimeri (Gemeinhart et al 2005). La struttura compatta permette di concentrare il DNA sulla superfice di cellule in coltura per poi portarlo all’interno della cellula tramite fagocitosi, questo meccanismo ha aumentato notevolmente l’efficienza di transfezione del DNA (Koo et al 2005; Giri et al 2007).
Nanoparticelle solide di albumina
L’albumina è la proteina serica più abbondante e presenta sulla sua superficie gruppi amminici e carbossilici disponibili per legami covalenti con farmaci o altre proteine (Hawkins et al 2008). L’uso di questo tipo di nanoparticolati è stato approvato nel 2005 dall’FDA per il trattamento dei tumori metastatici (Koo et al 2005). Un esempio è stato il trattamento del tumore metastatico al seno con Abraxane, il quale è una nanoparticella composta da paclitaxel legato all’albumina (Hawkins et al 2008). Questo delivery che utilizzava particelle di circa 130 nm, aveva una tossicità molto più bassa rispetto al farmaco dato libero grazie al targeting passivo (Garber 2004). Le nanoparticelle di albumina sono state studiate per il delivery di DNA (DNA-polietilammina- albumina), i complessi Albumina-DNA evitano l’opsonizzazione e la fagocitosi dei macrofagi reticolo-endoteliali e risultano meno tossici delle particelle di DNA-polietilammina (Rhaese et al 2003), perché danneggiano meno le membrane cellulari.
Nanoparticolati in nanogel
Questi nanoparticolati presentano degli svantaggi legati ai processi molto complicati di preparazione. I nanogel sono composti da polimeri idrofili flessibili di dimensioni nanometriche che possono essere caricati spontaneamente di farmaco. Nanogel cationici sono stati utilizzati per incapsulare oligonucleotidi tramite spontanee interazioni ioniche, la stabilità dei complessi che ne derivavano, della grandezza di circa 100nm, era influenzata dalla carica di superficie del nanogel e dalla forza ionica della soluzione (McAllister et al 2002). Questi nanogel, modificati con specifiche molecole come transferrina e insulina, se iniettati in circolo attraversavano la barriera emato-encefalica. In questa sede venivano degradati molto lentamente e altrettanto lentamente cedevano gli oligonucleotidi (Vinogradov et al 2004).
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