Assessement and characterization of nanovectors based on poly(2-oxazoline) for photodynamic therapy

Photodynamic therapy (PDT) is a clinically approved technique which uses light-absorbing compounds, the photosensitizers (PSs), to yield reactive oxygen species (ROS) upon irradiation, resulting in cell death. Irradiation is a topical stimulus, and PDT provides localized treatment, a highly desirable features for the therapy of many illnesses in dermatology, ophthalmology and oncology. Some imitations, however, prevent this therapeutic modality to reach its full potential: once administered intra-venously several PSs currently employed tend to aggregate decreasing treatment efficiency, their uncontrolled biodistribution, which can lead to cutaneous photosensitivity, constitutes another issue. One solution for these drawbacks consists in the encapsulation of the PS in nanovectors. Especially polymeric nanovectors are increasingly studied in this regard, offering both the possibility of passive targeting, for example exploiting the Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect, or active targeting by functionalization with targeting moieties. In this scenario, this research work aims to expand the study on poly(2-oxazoline), a polymer which is being investigated as a possible alternative to poly(ethylene glycol) (PEG) for the formation of self-assemblies to be used as nanovectors for PDT. The ability to form polymeric nanocarriers (micelles, vesicles, etc.) of a range of poly(2-oxaolines) was assessed varying methods of formations and conditions; characterization of the nano-objects was performed with dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM) and cryogenic TEM. A preliminary protein corona analysis was carried out to investigate the formation of a protein corona on the nanovectors and the stability of the nano-systems in presence of biological fluid.

La terapia fotodinamica (PDT) è una tecnica clinica che utilizza composti fotoassorbenti, i photosensitizer (PS), per produrre specie reattive dell'ossigeno quando irradiati, con conseguente morte cellulare. L'irradiazione è uno stimolo topico e la PDT fornisce un trattamento localizzato, caratteristica altamente desiderabile per la terapia di molte malattie in dermatologia, oftalmologia e oncologia. Alcune limitazioni, tuttavia, impediscono a questa modalità terapeutica di raggiungere il suo pieno potenziale: una volta somministrati per via endovenosa diversi PS attualmente impiegati tendono ad aggregare diminuendo l’efficienza del trattamento, la loro biodistribuzione incontrollata, che può portare a fotosensibilità cutanea, costituisce un altro problema. Una soluzione a questi inconvenienti consiste nell'incapsulamento del PS in nanovettori. Soprattutto i nanovettori polimerici sono sempre più studiati in quest’ottica, dato che offrono sia la possibilità di targeting passivo, ad esempio sfruttando l'effetto di aumento della permeabilità e della ritenzione (Enhanced Permeability and Retention, EPR), sia il targeting attivo mediante funzionalizzazione con unità di targeting. In questo scenario, questo lavoro di ricerca si propone di ampliare lo studio sulla poli(2-ossazolina), un polimero studiato come possibile alternativa al poli(etilenglicole) (PEG) per la formazione di self-assembly da utilizzare come nanovettori per PDT. La capacità di formare nanovettori polimerici (micelle, vescicole, ecc.) di una gamma di poli(2-ossazoline) è stata valutata con diversi metodi di formazione delle self-assembly e in diverse condizioni; la caratterizzazione dei nano-oggetti è stata eseguita con diffusione dinamica della luce (DLS), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e TEM criogenico. È stata condotta un’analisi preliminare sulla corona proteica per indagare la formazione di questa sui nanovettori e la stabilità dei nano-sistemi in presenza di fluido biologico.