Cap. 1 Scopo della tesi
1
Capitolo 1
Scopo della tesi
Il presente lavoro di tesi si pone come fine quello di sviluppare materiali e tecnologie per la preparazione e la caratterizzazione di matrici polimeriche porose per il rilascio di farmaci. In seguito ad una preliminare analisi bibliografica si è deciso, inserendoci in una ricerca di estrema attualità, di sperimentare nuove metodologie e tecnologie di realizzazione di membrane asimmetriche porose a base di polimetilmetacrilato (PMMA) o a base di polimeri di sintesi, ottenute essenzialmente mediante la tecnica di inversione di fase.
Il punto di partenza della ricerca è quello di individuare materiali polimerici, solventi e additivi adeguati allo scopo, sulla base sia di precedenti esperienze riportate in letteratura, sia di una serie di prove di solubilità e di miscelazione di polimeri in vari solventi.
Il secondo passo consiste nella preparazione di membrane porose mediante deposizione delle soluzioni polimeriche omogenee di partenza su supporti in vetro (con ottenimento di film dello spessore voluto mediante un’apposita macchina a coltello) seguita dalla realizzazione della procedura di inversione di fase vera e propria mediante due diversi approcci:
1) immersione in un bagno di coagulo (aggiunta del non-solvente, o dipping);
2) evaporazione controllata del buon solvente (maggiormente volatile) partendo da una miscela trifase polimero/solvente/non-solvente.
Come materiali polimerici di partenza sono stati selezionati il PMMA (che trova ampia e documentata applicazione in diverse aree del settore biomedico) e due copolimeri a base di metil metacrilato e acido acrilico sintetizzati nei laboratori del Dipartimento di Ingegneria Chimica. Il farmaco prescelto, l’acido folico, è un farmaco utilizzato di recente in molte applicazioni sperimentali in ambito cardiovascolare e per il rilascio mirato di agenti antitumorali. I solventi di eluizione sono il tetraidrofurano e l’acetone (uno degli scopi del presente lavoro è quello di individuare gli effetti sulla termodinamica e cinetica del processo di inversione di fase e quindi sulle caratteristiche morfologiche e funzionali, come le proprietà di trasporto, delle membrane realizzate) mentre come coagulante si è scelto acqua deionizzata o in alternativa una soluzione acquosa satura in NaCl. Lo scopo è anche quello di studiare l’influenza dell’aggiunta del polimero idrosolubile polietilenglicol (PEG) sul processo di
Cap. 1 Scopo della tesi
2 preparazione e sulla morfologia finale della membrana e gli effetti sulle proprietà di trasporto e di rilascio dovute all’aggiunta di tensiottivi quali il Tween 80 o Tween 85 nella miscela di partenza.
Nel caso della seconda metodica di inversione di fase, che prevede una evaporazione controllata del solvente (più volatile rispetto al non-solvente) in condizioni note, il procedimento si conduce in genere alla temperatura di 37°C e in condizioni di ventilazione controllata.
La caratterizzazione delle membrane prevede una fase iniziale di analisi morfologica tramite microscopio elettronico a scansione SEM, utile per la pre-selezione delle membrane ritenute più adatte per il caricamento di un farmaco e quindi per la realizzazione di test di rilascio. Le membrane selezionate, caricate con una quantità di farmaco (acido folico) nella matrice porosa (15% in peso di farmaco rispetto alla quantità di materiale polimerico costituente la matrice), vengono quindi caratterizzate. La caratterizzazione funzionale prevede la realizzazione di test di permeabilità idraulica e test di rilascio. In particolare il rilascio dell’acido folico in tampone fosfato è condotto in regime diffusivo (forza motrice costituita da una differenza di concentrazione) ed in regime misto (diffusione e convezione simultanee) in modo da valutare i parametri caratteristici quali permeabilità (P) e diffusività efficace (Deff) nelle diverse condizioni operative, e valutando gli effetti della procedura di preparazione sulle caratteristiche di trasporto delle diverse membrane porose preparate.
