Optimization of the experimental conditions for molecules encapsulation into erythrocytes and preliminary in vitro analysis of molecules release

In the last decades the interest in drug delivery increases due to the need of minimize the side effects of chemotherapy maintaining the therapeutic efficacy of selected drugs. To overcome these issues, different delivery systems have been developed. In this field, particular interest has been given to the erythrocytes (red blood cells). RBCs, indeed, constitute potential biocompatible carriers for different bioactive substances thanks to their unique properties such as biocompatibility, absence of nucleus and high number, that means also large carrier volumes. This study investigates the possibility to encapsulate drugs applying shear stress to the membrane of RBCs inducing the opening of the pores. The aim of this thesis is the optimization of the experimental conditions for the encapsulation of molecules inside RBCs. In order to do that, different tests were performed to investigate if different solvents, molecules of various size, chip of different materials or different haematocrit concentrations could influence the encapsulation process. The same procedures were evaluated on blood from different animal species to identify the more suitable animal model for a future development of a pre-clinical trial. Last, it was studied the setting up of a method to evaluate the amount of probe molecule released over time by the treated erythrocytes.

Negli ultimi decenni, l'interesse nella drug delivery è cresciuto notevolmente a causa della necessità di minimizzare gli effetti collaterali della chemioterapia, mantenendo l'efficacia terapeutica dei farmaci selezionati. Per risolvere questo problema, sono stati sviluppati diversi sistemi di drug delivery. In questo campo, gli eritrociti (globuli rossi) godono di grande interesse. I globuli rossi, infatti, possono essere considerati dei potenziali carriers biocompatibili per il trasporto di differenti sostanze bioattive, grazie alle loro proprietà uniche, quali la biocompatibilità, l'assenza di nucleo e la presenza in numero elevato (grande volume di trasporto). Questo studio indaga la possibilità di incapsulare farmaci applicando shear stress alla membrana eritrocitaria, inducendo l'apertura dei pori. A tal fine, sono stati eseguiti diversi test per analizzare se diversi solventi, molecole di varie dimensioni, chip di materiali differenti o diverse concentrazioni di ematocrito possano influenzare il processo di incapsulamento. La stessa procedura è stata valutata su sangue di specie animali diverse per identificare il modello animale più adatto per la definizione di un futuro trial preclinico. Infine, è stato studiato il set up di un metodo per la valutazione della quantità di molecola probante rilasciata nel tempo dagli eritrociti trattati.