Il presente lavoro di tesi si colloca in un contesto di collaborazione tra il Politecnico di Milano e l’Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri”, nell’ambito dello studio sui sistemi polimerici finalizzati all’imaging e al drug delivery. Durante il lavoro di tesi ci si è focalizzati sulla sintesi di nanoclusters composti da nanoparticelle biocompatibili di materiale non biodegradabile e biodegradabile. In particolare per questa ultima classe di materiali, i monomeri sono stati sintetizzati tramite ring opening polymerization (ROP). Parallelamente a questo ci si è focalizzati anche sulla produzione di nanoclusters fluo-paramagnetici, ottenuti mediante la combinazione di nanoparticelle polimeriche e nanoparticelle magnetiche costituite da magnetite (Fe3O4). L’impossibilità di attribuire ad una singola particella più funzionalità come fluorescenza, elevato carico del farmaco o proprietà magnetiche fa sì che questa problematica sia superata dal nanocluster che, essendo composto da particelle di natura differente, presenti tutte le caratteristiche di tutte queste che lo compongono. La prima parte del lavoro di tesi si è incentrata sulla sintesi di nanoparticelle di differenti dimensioni e con diverse quantità di tensioattivo ionico mediante polimerizzazione in emulsione, con o senza aggiunta di un dye per la fluorescenza. Sono stati utilizzati tensioattivi anionici e cationici in modo da avere nanoparticelle di carica negativa e positiva. La dimensione e lo ζ-potenziale delle nanoparticelle prodotte sono stati determinati tramite misure al Dynamic Laser Light Scattering (DLLS). Lo step successivo è stata l’aggregazione delle nanoparticelle grazie all’attrazione elettrostatica dovuta alle cariche opposte dislocate sulla loro superficie. A seconda del materiale costituente le nanoparticelle, l’aggregazione è stata ottenuta mediante due differenti tipologie di processo. In particolare, per i sistemi in cui almeno una delle nanoparticelle coinvolte nell’aggregazione è di natura non degradabile, si è individuato nella centrifugazione degli aggregati e nella successiva ridispersione in una soluzione acquosa di Tween80 la via ottimale. L’ultimo step di questo esperimento consiste nel breakage così da avere aggregati di dimensioni nanometriche. Per gli altri sistemi, in cui nell’aggregazione risultavano coinvolte solamente nanoparticelle biodegradabili, , è stato effettuato l’assemblaggio delle particelle attraverso un T-mixer con successiva aggiunta della soluzione di Tween80 già citata al fine di impedire successive aggregazioni. Le dimensioni dei nanoclusters formati sono state analizzate tramite DLLS così come il potenziale elettrostatico. I prodotti finali sono quindi sistemi composti da nanoparticelle di carica negativa e positiva. Di queste strutture sono state analizzate le caratteristiche in funzione della dimensione delle nanoparticelle di cui esse sono composte, nonché dalla carica ionica superficiale. In secondo luogo, è stata analizzata la sensibilità della dimensione e dell’indice di polidispersità della stessa, variando alcuni parametri di processo tra i quali l’entità degli sforzi viscosi e il tempo cui sono sottoposti a onde a ultrasuoni. La fase finale del lavoro ha consistito nello studio della stabilità colloidale in soluzione di Tween80 a diverse temperature, nelle prove di degrado biologico in ambienti differenti e infine nel testaggio dei nanoclusters presso l’Istituto “Mario Negri” con lo scopo di analizzarne l’efficacia.

Sintesi di nanoaggregati polifunzionalizzati per applicazioni biomediche

RICCI, SAMUELE
2014/2015

Abstract

Il presente lavoro di tesi si colloca in un contesto di collaborazione tra il Politecnico di Milano e l’Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri”, nell’ambito dello studio sui sistemi polimerici finalizzati all’imaging e al drug delivery. Durante il lavoro di tesi ci si è focalizzati sulla sintesi di nanoclusters composti da nanoparticelle biocompatibili di materiale non biodegradabile e biodegradabile. In particolare per questa ultima classe di materiali, i monomeri sono stati sintetizzati tramite ring opening polymerization (ROP). Parallelamente a questo ci si è focalizzati anche sulla produzione di nanoclusters fluo-paramagnetici, ottenuti mediante la combinazione di nanoparticelle polimeriche e nanoparticelle magnetiche costituite da magnetite (Fe3O4). L’impossibilità di attribuire ad una singola particella più funzionalità come fluorescenza, elevato carico del farmaco o proprietà magnetiche fa sì che questa problematica sia superata dal nanocluster che, essendo composto da particelle di natura differente, presenti tutte le caratteristiche di tutte queste che lo compongono. La prima parte del lavoro di tesi si è incentrata sulla sintesi di nanoparticelle di differenti dimensioni e con diverse quantità di tensioattivo ionico mediante polimerizzazione in emulsione, con o senza aggiunta di un dye per la fluorescenza. Sono stati utilizzati tensioattivi anionici e cationici in modo da avere nanoparticelle di carica negativa e positiva. La dimensione e lo ζ-potenziale delle nanoparticelle prodotte sono stati determinati tramite misure al Dynamic Laser Light Scattering (DLLS). Lo step successivo è stata l’aggregazione delle nanoparticelle grazie all’attrazione elettrostatica dovuta alle cariche opposte dislocate sulla loro superficie. A seconda del materiale costituente le nanoparticelle, l’aggregazione è stata ottenuta mediante due differenti tipologie di processo. In particolare, per i sistemi in cui almeno una delle nanoparticelle coinvolte nell’aggregazione è di natura non degradabile, si è individuato nella centrifugazione degli aggregati e nella successiva ridispersione in una soluzione acquosa di Tween80 la via ottimale. L’ultimo step di questo esperimento consiste nel breakage così da avere aggregati di dimensioni nanometriche. Per gli altri sistemi, in cui nell’aggregazione risultavano coinvolte solamente nanoparticelle biodegradabili, , è stato effettuato l’assemblaggio delle particelle attraverso un T-mixer con successiva aggiunta della soluzione di Tween80 già citata al fine di impedire successive aggregazioni. Le dimensioni dei nanoclusters formati sono state analizzate tramite DLLS così come il potenziale elettrostatico. I prodotti finali sono quindi sistemi composti da nanoparticelle di carica negativa e positiva. Di queste strutture sono state analizzate le caratteristiche in funzione della dimensione delle nanoparticelle di cui esse sono composte, nonché dalla carica ionica superficiale. In secondo luogo, è stata analizzata la sensibilità della dimensione e dell’indice di polidispersità della stessa, variando alcuni parametri di processo tra i quali l’entità degli sforzi viscosi e il tempo cui sono sottoposti a onde a ultrasuoni. La fase finale del lavoro ha consistito nello studio della stabilità colloidale in soluzione di Tween80 a diverse temperature, nelle prove di degrado biologico in ambienti differenti e infine nel testaggio dei nanoclusters presso l’Istituto “Mario Negri” con lo scopo di analizzarne l’efficacia.
DRAGONI, LUCA
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
28-lug-2015
2014/2015
Tesi di laurea Magistrale
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