Studio preliminare di idrogeli di metilcellulosa come sistemi di rilascio di farmaci

According to the World Health Organization (WHO), cancer is one of the leading causes of death worldwide, accounting for 13% of all deaths. The main treatment for cancer is chemotherapy, but chemotherapy cannot distinguish cancer cells from healthy cells. The development of intelligent drug delivery systems (DDS) can lead to control the release of drugs into cancerous tissues and prevent possible side effects. In this regard, the present work aims to realize a methylcellulose-based DDS as a drug delivery system for anticancer drugs. Specifically, hydrogels of methylcellulose (MC), control, and medium cross-linked methylcellulose (MC-M), chemically cross-linked with citric acid, were prepared. MC is a water-soluble polymer capable of forming hydrogels (three-dimensional networks) that swell upon contact with biological fluids. These polymers exhibit thermo-reversible behavior and are characterized by a specific transition temperature (lower critical solution temperature, LCST). The stability of the hydrogels was tested over time by swelling tests to assess the amount of water these systems are able to incorporate and gel fraction tests to assess the crosslinking efficiency. To evaluate the adsorption and release capacity of the tested hydrogels, tests were performed with a model molecule, methylene blue (MB). An optimization step of the adsorption protocol was required due to a discrepancy between the expected and experimental data of the adsorption capacity of the test samples. FTIR spectroscopic analyses were performed to evaluate the actual cross-linking and to highlight the presence of MB. In particular, dry and freeze-dried MC and MC-M samples were obtained, the former were divided again into hydrogels with incorporated and absorbed MB, while the latter were tested only with absorbed MB. Observing the results obtained, it can be concluded that MC-M hydrogels exhibit a lower methylene blue release pattern than MC hydrogels, and thus the former might be good candidates for a controlled drug release system.

Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS), il cancro è una delle principali cause di morte in tutto il mondo, rappresentando il 13% di tutti i decessi. Il principale trattamento per la cura del cancro è rappresentato dalla chemioterapia, la quale però non è in grado di distinguere le cellule cancerose dalle cellule sane. Lo sviluppo di sistemi intelligenti per la somministrazione di farmaci (Drug Delivery System, DDS) può portare a controllare il rilascio di farmaci nei tessuti cancerosi e prevenire eventuali effetti collaterali. A tal proposito, con il presente lavoro si vuole realizzare un DDS a base di metilcellulosa come sistema di drug delivery per farmaci antitumorali. In particolare, sono stati preparati idrogeli di metilcellulosa (MC), controllo, e di metilcellulosa a media reticolazione (MC-M), reticolato chimicamente con acido citrico. La MC è un polimero solubile in acqua in grado di formare idrogeli (reti tridimensionali) che si rigonfiano a contatto con i fluidi biologici. Questi polimeri mostrano un comportamento termo-reversibile e sono caratterizzati da una temperatura di transizione specifica (lower critical solution temperature, LCST). La stabilità degli idrogeli è stata testata nel tempo tramite prove di swelling per valutare la quantità di acqua che questi sistemi riescono ad inglobare e prove di gel fraction per valutare l’efficienza della reticolazione. Per valutare la capacità di assorbimento e di rilascio degli idrogeli testati, si sono effettuate delle prove con una molecola modello, il blu di metilene (MB). È stata necessaria una fase di ottimizzazione del protocollo di assorbimento a causa di una discrepanza tra il dato atteso e sperimentale della capacità di assorbimento dei campioni in esame. Sono state svolte analisi spettroscopiche FTIR per valutare l’effettiva reticolazione e per evidenziare la presenza del MB. In particolare, sono stati ottenuti campioni di MC e MC-M secchi e liofilizzati, i primi sono stati divisi ancora in idrogeli con MB incorporato e assorbito, mentre i secondi sono stati testati solo con MB assorbito. Osservando i risultati ottenuti, si può concludere che idrogeli di MC-M presentano un andamento di rilascio di blu di metilene inferiore agli idrogeli di MC, e che quindi i primi potrebbero essere dei buoni candidati per un sistema a rilascio controllato di farmaco.