Hydrophobin-stabilized gold supraparticles for drug delivery

Nanomedicine is the medical application of nanomaterials with the aim of developing therapeutics and imaging agents with high efficacy, improved safety and toxicology profiles. This interdisciplinary field of research has already found application in clinics for medical diagnostic imaging and drug delivery. Theranostics is an innovative and emerging field which represents the combination of nanotechnology methods applied to diagnostic and therapeutic purposes simultaneously. Drug delivery exploits nanostructures as carriers for the spontaneous uptake, transport, and release of therapeutic agents, increasing drug stability and its circulating time in the blood. Moreover, metal nanoparticles of different kind can be used as diagnostic tool and in some cases as photothermal therapeutics. In this context, this thesis project presents the synthesis formulation of an aqueous dispersion of supraparticles (SPs), starting from thiol-stabilized gold nanoparticles and a naturally produced surfactant protein, Hydrophobin (HFBII) and its application for encapsulation of two drugs that are used in the treatment of multiple sclerosis: Elinogrel and Clopidogrel Hydrochloride. The project follows with the optimization of the encapsulation procedure and the assessment of the stability of empty HFBII-stabilized supraparticles in the cultivation environment of oligodendrocytes. Characterization of the different resulting formulations was performed by UV-Vis spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS) measurements, Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (ATR FT-IR) spectroscopy, Transmission Electron Microscopy (TEM) and High Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis. The obtained results offer the starting point for further investigations focused on advancing drug encapsulation efficiency, by engineering optimized nanostructures and improved encapsulation protocols.

La nanomedicina è l’applicazione medica dei nanomateriali con l’obiettivo di sviluppare terapie e agenti per l’imaging con alta efficacia, sicurezza e profili tossicologici. Questo ambito interdisciplinare ha trovato impiego in clinica per imaging medico diagnostico e per il drug delivery. La teranostica è un ambito innovativo ed emergente che rappresenta la combinazione di nanotecnologia applicata a fini diagnostici e terapeutici contemporaneamente. La drug delivery sfrutta le nanostrutture come vettore per l’assorbimento spontaneo, il trasporto e il rilascio di agenti terapeutici, aumentando la stabilità del farmaco e il tempo di circolazione nel sangue. Inoltre, nanoparticelle metalliche di diverso tipo possono essere utilizzate come strumento diagnostico e in certi casi come terapia fototermica. Contestualmente, questo progetto di tesi presenta la formulazione di sintesi di una dispersione acquosa di sovraparticelle, ottenute da nanoparticelle d’oro stabilizzate con tiolo e da una proteina surfattante prodotta naturalmente, l’idrofobina (HFBII) e la sua applicazione per l’incapsulamento di due farmaci usati nella cura della sclerosi multipla: Elinogrel e Clopidogrel cloridrato. Il progetto continua con l’ottimizzazione della procedura di incapsulamento e con la verifica della stabilità delle sovraparticelle vuote stabilizzate con idrofobina nell’ambiente di cultura degli oligodendrociti. La caratterizzazione delle diverse formulazioni studiate è stata eseguita tramite spettroscopia UV-Visibile, diffusione dinamica della luce (DLS), riflettanza totale attenuata con trasformata di fourier per la spettroscopia infrarossa (ATR FT-IR), microscopio a trasmissione elettronica (TEM) e cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC). I risultati ottenuti offrono un punto di partenza per successivi studi finalizzati a migliorare l’efficienza di incapsulamento del farmaco, attraverso l’ingegnerizzazione di architetture nanostrutturate ottimizzate e di protocolli di sintesi per l’incapsulamento migliorati.