Synthesis of poly(beta-amino ester)s for drug delivery

Gene delivery is a promising therapy based on the release of therapeutic foreign genes on host cells, aiming to correct or replace corrupted genome. An efficient coating is needed to deliver genes and protect them from the immune response of human body. Different polymeric coatings were synthetized towards this end, looking for a biodegradable positively charged polymer able to condense and cover oligonucleotides. In this work particular interest was addressed for Poly(β-amino ester)s, because of their interesting transfection properties as carriers for this purpose. Therefore, different ester–based diacrylates were functionalized adding hydrophilic and lipophilic amines to obtain a library of PBAEs suited for gene delivery. Furthermore, an innovative approach was attempted, synthetizing polymers able to co-deliver genetic material and a small drug to the target site. PBAEs were then encapsulated into NPs using block copolymers as surfactants, providing the coating needed for in vivo applications. Different NPs were formulated and tested in order to evaluate their sizes, polydispersity and transfection efficiency. The resulting NPs did show appropriate sizes and remarkable transfection efficiencies, potentially being able to deliver also a small drug with additional therapeutic properties.

Il gene delivery è una promettente terapia basata sul rilascio di geni terapeutici in cellule ospiti, con lo scopo di correggere o rimpiazzare genoma danneggiato. Per trasportare geni al sito di interesse è necessaria una copertura efficace che li protegga dalla risposta immunitaria del corpo umano e da un degrado prematuro. Per questo fine sono stati sintetizzati diversi vettori polimerici biodegradabili in grado di complessare e ricoprire oligonucleotidi. In questo lavoro è stato rivolto un particolare interesse verso i poli β-amino esteri (PBAEs), in quanto classe di polimeri con interessanti proprietà di transfezione. Per questo diversi esteri diacrilati sono stati funzionalizzati con diverse ammine lipofile e idrofile, in modo da ottenere una libreria di PBAEs impiegabili nel gene delivery. Inoltre è stato introdotto un approccio innovativo provando a sintetizzare polimeri in grado di rilasciare un farmaco di piccole dimensioni insieme al gene nel momento del degrado. I polimeri sono poi stati incapsulati con dei surfattanti, per ottenere nanoparticelle adatte ad applicazioni in vivo. Per valutare la qualità delle NPs sono state misurate dimensioni, polidispersità ed efficacia di trasfezione. Le nanoparticelle risultanti hanno mostrato dimensioni appropriate e notevoli efficienze di trasfezione, con un interessante adattabilità al trasporto di un piccolo farmaco insieme al gene.