Biocompatible drug delivery systems for ovarian cancer treatment via intraperitoneal cavity

Ovarian cancer represents one of the deadliest gynaecological malignancies, largely because it is frequently diagnosed at advanced stages due to clinically silent peritoneal carcinomatosis. The standard strategy of treatment consists in surgery for tumour removal, followed by intravenous (IV) and intraperitoneal (IP) chemotherapy. Anyway, the tumour is often widely spread and intraperitoneal cavity is extensively infiltrated by metastatic spots. Under this condition, surgical intervention is unfeasible. Moreover, IP chemotherapy efficacy is limited by rapid clearance, systemic toxicity, and heterogeneous distribution. This research work aims to address these challenges, developing advanced drug delivery systems for IP administration. These systems are thought to improve localized drug delivery, provide a controlled release profile and reduce systemic toxicity, enhancing therapeutic efficacy. The formulations include cisplatin (CPt) loaded liposomes or paclitaxel (PTX) loaded poly(lactic-co-glycolic acid) microparticles (PLGA MPs) integrated within calcium alginate microbeads (CaAlg MBDs). CPt-loaded liposomes were fabricated using a water in oil in water (W/O/W) emulsion technique while the PTX-loaded PLGA MPs were produced using oil in water (O/W) emulsion. Afterwards, they were separately encapsulated into CaAlg MBDs through a coaxial air-jet extrusion process. PTX-loaded PLGA MPs were also encapsulated inside CaAlg filaments through a similar extrusion process. CaAlg filaments were then employed to produce a therapeutic patch which could represent a more effective alternative to CaAlg MBDs. Direct grafting onto the tumoral region could enhance the efficacy of the chemotherapeutic drug by sustaining higher local concentrations over an extended period. Each system was tested with a release study which confirmed the modulatory role of CaAlg gel in controlling drug diffusion. Furthermore PTX-loaded mesoporous bioactive glasses (MBG) were obtained through an immersion loading method. These MPs were functionalised with (3-Aminopropyl) triethoxysilane (APTES) to enhance their sustained drug release capability. Overall, the systems showed promising outcomes.

Il cancro ovarico rappresenta una delle neoplasie ginecologiche più mortali, principalmente a causa della sua diagnosi a stadi avanzati dovuta a carcinomatosi peritoneali invisibili a livello clinico. La strategia di trattamento standard consiste nell’intervento chirurgico per la rimozione del tumore, seguita da chemioterapia intravenosa (IV) e intraperitoneale (IP). Tuttavia, il tumore è spesso ampiamente diffuso e la cavità intraperitoneale è cosparsa di macchie metastatiche. L’intervento chirurgico non è fattibile in queste condizioni. Inoltre, l’efficacia della chemioterapia IP è limitata a causa della rapida rimozione del farmaco da parte dell’organismo, dalla tossicità sistemica e dalla distribuzione eterogenea. Questo lavoro di ricerca mira a risolvere queste criticità, sviluppando sistemi di somministrazione avanzati per il rilascio di farmaco nella cavità IP. Le formulazioni includono liposomi caricati con cisplatino (CPt) o microparticelle di acido poli(lattico-co-glicolico) (PLGA MPs) caricate con paclitaxel (PTX) integrate all’interno di microbiglie di calcio alginato (CaAlg MBDs) attraverso un processo di estrusione a getto d’aria coassiale. Le PLGA MPs cariche di PTX sono state incapsulate anche dentro fili di CaAlg attraverso un processo di estrusione simile. I filamenti di CaAlg sono stati poi usati per produrre una benda terapeutica che potrebbe rappresentare un’alternativa più efficacie alle CaAlg MBDs. Innestandola direttamente sulla zona tumorale potrebbe aumentare l’efficacia del farmaco chemioterapico incrementando la sua concentrazione locale per un periodo esteso. Ciascun sistema è stato testato con uno studio di rilascio in condizioni fisiologiche simulate che ha confermato il ruolo modulatorio del gel di CaAlg nel controllare la diffusione del farmaco. Inoltre, sono stati ottenuti anche delle MPs di vetro bioattivo mesoporoso (MBG) caricate con PTX attraverso un processo di caricamento a immersione. Queste MPs sono state funzionalizzate con (3-Amminopropil) trietossisilano (APTES) per migliorare la loro capacità di rilascio di farmaco prolungato. Questi sistemi hanno prodotto risultati promettenti.