07 | Dai nanogel morbidi ai nanostar plasmonici: vie di sintesi "green" per nanoparticelle teranostiche

La chemioterapia sistemica rimane fondamentale per il trattamento dei tumori in stadio avanzato e metastatico, tuttavia i farmaci citotossici somministrati in forma libera presentano gravi limitazioni. La doxorubicina (DOXO), ad esempio, è priva di selettività, il che comporta mielosoppressione e cardiotossicità dose-limitanti. Inoltre, viene rapidamente eliminata dall'organismo e penetra scarsamente nei tumori a causa delle anomalie della vascolarizzazione tumorale e dell'elevata pressione del fluido interstiziale. I meccanismi di efflusso associati alla multiresistenza ai farmaci ne riducono ulteriormente l'efficacia. La nanomedicina affronta queste problematiche progettando vettori multifunzionali capaci di integrare targeting, terapia e diagnostica in un'unica struttura. In questo ambito, la radioteranostica appare particolarmente promettente: un chelante legato al vettore può ospitare un radionuclide per l'imaging oppure uno a scopo terapeutico (ad es. ⁶⁸Ga/⁶⁴Cu o ¹⁷⁷Lu), consentendo così alla medesima piattaforma di svolgere sia funzioni di imaging che terapeutiche. Il presente lavoro ha portato allo sviluppo di due nanopiattaforme complementari, realizzate mediante processi di sintesi puliti e a basso impatto ambientale. La prima è costituita da nanogel polimerici "soft" per il rilascio mirato di agenti chemioterapici o radioteranostici. La seconda è rappresentata da nanostelle d'oro (AuNS), la cui risposta plasmonica nel vicino infrarosso (NIR) le rende candidate ideali per la terapia fototermica combinata con l'imaging basato sulla spettroscopia Raman potenziata da superficie (SERS). Sono stati preparati nanogel di poli(N-vinilpirrolidone)-co-acido acrilico (PVP-AA) in assenza di tensioattivi, iniziatori o catalizzatori. Soluzioni acquose diluite di PVP K60 (1,3 MDa) e acido acrilico (rapporto molare AA:VP 1:50; 0,3% e 0,5% p/p, formulazioni 03AA50 e 05AA50) sono state irradiate con fasci di elettroni accelerati, effettuando due passaggi da 20 kGy ciascuno. I radicali ossidrilici derivanti dalla radiolisi dell'acqua generano macroradicali polimerici; in questo regime di diluizione, essi ricombinano prevalentemente all'interno della stessa catena, determinando la reticolazione di ciascuna catena in un nanogel distinto. Percorsi ossidativi e riduttivi avvengono simultaneamente, introducendo ulteriori gruppi funzionali: gruppi ossidati, doppi legami e ammine primarie. Tali gruppi fungono da siti di ancoraggio per la bioconjugazione. I nanogel sono stati funzionalizzati con un ligando specifico per l'antigene di membrana prostatico-specifico (PSMA) e successivamente coniugati con DOTA, per la chelazione di radionuclidi teranostici, oppure con DOXO. Nel caso della DOXO, il farmaco è stato legato tramite il linker AEDP, scindibile per via redox, progettato per rilasciare il principio attivo nel citosol delle cellule tumorali, caratterizzato da un'elevata concentrazione di glutatione. Si ottiene così un nanogel a bersaglio specifico capace di trasportare un carico utile di natura chemioterapica o radioteranostica. Le AuNS (nanostelle d'oro) sono state sintetizzate mediante un processo di riduzione "green" mediato da HEPES. La crescita delle ramificazioni è stata guidata dall'aggiunta di AgNO₃ (0,7, 1 e 1,4 µM), che provoca la deposizione di argento sulla superficie dell'oro tramite il meccanismo di deposizione a sottopotenziale (UPD). Rispetto alla banda ampia e irregolare del campione di controllo privo di argento (~670 nm), l'aggiunta di argento ha generato bande di risonanza plasmonica di superficie localizzata (LSPR) ben definite nell'intervallo 630–655 nm, in prossimità di una spalla attribuibile al nucleo (core) situata a 530–550 nm. La posizione della banda è risultata dipendente dalla concentrazione di Ag⁺. Le nanostelle conservate a 4 °C non hanno mostrato variazioni spettrali né arrotondamento delle punte nell'arco di 8 giorni. Il passo successivo per le nanostelle rivestite di PVP è la funzionalizzazione organica della superficie, volta a legare ligandi di targeting e gruppi chelanti per radionuclidi. Ciò aggiungerebbe le funzionalità di imaging nucleare e radioterapia a quelle fototermiche e SERS già presenti.