Synthesis of polymer conjugates for targeting applications

This work focuses on the synthesis of polymer conjugates that can be adopted for targeting applications. The purpose consists in binding polymers to a specific molecule having a particular affinity with the receptors found on the surface of a specific cell. In particular, two different receptors, overexpressed in specific tumor cells, are considered. The first receptor considered is folate receptor (FR) that are highly overexpressed on the surface of many tumor types particularly in ovarian and brain cancer. The vitamin folic acid displays an high affinity with this receptor and it can be used as targeting agent in cancer therapies. Polyethylene glycol methacrylate (PEGMA) was utilized as starting monomer for the synthesis of the desired final branched polymers. PEG’s hydrophilicity was exploited to enhance the water solubility of ligands. Two polymers were prepared to obtain different end-groups that can be functionalized with folic acid. PEGMA-OH terminated and PEGMA-NH2 terminated were polymerized via RAFT polymerization in order to obtain high molecular weight branched polymers with terminal hydroxyl groups or amino groups respectively. The polymers were subsequently coupled with folic acid. In particular folic acid is covalently bound through an ester bond, when –OH terminal group is present, or through amide bond when the polymer chains terminate with amino groups. Polymer-NH2 terminated was also functionalized with 1-(2-chlorophenyl)isoquinoline-3-carboxylic acid (CIPhIQ Acid) adopted as targeting agent to recognize peripheral benzodiazepine receptors (PBRs). PBRs concentration on cells surface changes when specific pathologies, such as brain tumors, are present. Carbonyl group present in CIPhIQ Acid is capable of giving long-range electrostatic interactions with the receptor that can be, in this way, considered a possible target in therapies. In order to be able to detect the polymer conjugates during the biological tests, rhodamine or FITC are used as tracer dyes during the synthesis.

Questo lavoro si incentra sulla sintesi di polimeri coniugati che possono essere utilizzati in applicazioni di targeting. Lo scopo consiste nel legare polimeri con una specifica molecola che possiede una particolare affinità con i recettori che si trovano sulla superficie di una specifica cellula. In particolare, sono stati presi in considerazione due differenti recettori che sono sovraespressi in determinate cellule tumorali. Il primo recettore considerato è il recettore dei folati (FR) che è ampiamente sovraespresso sulla superficie di molti tipi di cellule tumorali, più specificatamente in quelle inerenti al cancro alle ovaie e al cervello. La vitamina acido folico mostra una grande affinità con questo recettore e può quindi essere utilizzata come agente di targeting in terapie antitumorali. Polietilene glicole metacrilato (PEGMA) è stato utilizzato come materiale di partenza per le sintesi dei polimeri desiderati. L’idrofilicità del PEG è stata sfruttata per aumentare la solubilità in acqua dei ligandi. Nello specifico, sono stati preparati due polimeri con differenti gruppi terminali che possono poi essere funzionalizzati con acido folico. PEGMA –OH terminale e PEGMA –NH2 terminale sono stati polimerizzati via RAFT per ottenere un polimero ramificato ad alto peso molecolare con gruppo ossidrile terminale o gruppo amminico terminale rispettivamente. I polimeri sono stati successivamente accoppiati con acido folico. In particolare, l’acido folico è stato covalentemente legato attraverso un legame estere, quando è presente –OH terminale, oppure attraverso un legame ammidico quando la catena polimerica termina con un gruppo amminico. Il polimero con il gruppo amminico terminale è stato funzionalizzato anche con 1-(2-chlorophenyl)isoquinoline-3-carboxylic acid (CIPhIQ Acid) che viene adottato come agente di targeting per il riconoscimento dei recettori periferici delle benzodiazepine (PBRs). La concentrazione di PBRs sulla superficie delle cellule cambia quando insorgono specifiche patologie. Il gruppo carbonile presente in ClPhIQ acid è in grado di avere interazioni elettrostatiche a lungo raggio con questo tipo di recettore che può essere, a causa di ciò, considerato un possibile obbiettivo nelle terapie. Rodamina e fluoresceina isotiocianato sono stati utilizzati nelle sintesi come traccianti, in modo da poter testare l’efficacia dei polimeri coniugati durante le prove biologiche.