Bibliografia
(1) K. E. Uhrich, S. M. Cannizzaro, R. S. Langer, K. M. Shakesheff, Polymeric Systems for Controlled Drug Release, Chem. Rev. 1999, 99, 3181-3198.
(2) E. Allemann, J. C. Leroux, R. Gurny, Polymeric nano- and microparticles for the oral delivery of peptides and peptidomimetics, Adv. Drug Del. Rev. 1998, 34, 171-189.
(3) I Kikic, P. Sist, Applications of Supercritical Fluids to Pharmaceuticals: Controlled Drug release Systems, in Supercritical Fluids Fundamental and Applications, p. 291-306, Nato Science Series, Kluwer Academic Publisher 2000.
(4) A. Galia, A. Muratore, G. Filardo, Dispersion Copolymerisation of Vinyl Monomers in Supercritical Carbon Dioxide, Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 448-455.
(5) A. Galia; A. Giaconia; V. Iaia; G. Filardo, Synthesis of Hydrophilic Polymers in Supercritical Carbon Dioxide in the Presence of a Siloxane-Based Macromonomer Surfactant: Heterogeneous Polymerization of 1-Vinyl-2 Pyrrolidone, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2004, 42, 173-184.
(6) D. D. Hile, M. V. Pishko, Emulsion Copolymerization of D,L-Lactide and Glycolide in Supercritical Carbon Dioxide, J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2001, 39, 562-570.
(7) O. Braun, J. Selb, F. Candau, Synthesis in microemulsion and characterization of stimuli-responsive polyelectrolytes and polyampholytes based on N-isopropylaceylamide, Polymer 2001, 42, 8499-8510.
(8) K. P. Johnston, K. L. Harrison, M. J. Clarke, S. M. Howdle, M. P. Heitz, F. V. Bright, C. Carlier, T. W.Randolph, Water in Carbon Dioxide Microemulsions: An Environment for Hydrophiles Including Proteins, Science 1996, 271, 624-626.
(9) M. P. Heitz, C. Carlier, J. deGrazia, K. L. Harrison, K. P. Johnston, T. W. Randolph, F. V. Bright, Water Core within Perfluoropolyether-Based Microemulsions Formed in Supercritical Carbon Dioxide , J. Phiys. Chem. B 1997, 101, 6707-6714.
Scopo della ricerca è indagare la polimerizzazione radicalica eterogenea di opportuni monomeri vinilici idrofili in mezzi disperdenti a base di biossido di carbonio come via per la preparazione di microparticelle polimeriche da utilizzare nella produzione di dispositivi per il rilascio controllato di farmaci. Come monomeri idrofili modello saranno scelti il vinilpirrolidone (VP), la cui polimerizzazione eterogenea è già stata oggetto di indagini nel laboratorio del proponente, e la N-isopropilacrilammide (NIPAM). In questo ultimo caso lo scopo è copolimerizzare l' acrilammide con monomeri a struttura alfa-amminoacidica quali N-matacriloil-L-leucina (MALEU), con l'intento di valutare la possibilità di preparare in scCO2 una matrice sensibile al pH che possa permette di veicolare per via orale peptidi. La polimerizzazione del VP sarà indagata in presenza di opportuni reticolanti e stabilizzanti sterici, aggiungendo alla miscela di polimerizzazione opportune molecole modello dotate di attività farmacologica (ibuprofen, ketoprofene, griseofulvin) in modo da verificare la possibilità di preparare il dispositivo finale in un singolo stadio. L'ipotesi di lavoro implicita è che l'equilibrio di ripartizione che si instaura per tutte le specie presenti nell'ambiente di reazione all'atto della nucleazione della fase polimerica, nel caso del farmaco sia spostato verso le particelle polimeriche. Questa fase della sperimentazione sarà progettata in cooperazione con le unità di Trieste che possiede esperienza consolidata nella impregnazione di farmaci in matrici polimeriche utilizzando scCO2 come agente veicolante. Sembra plausibile presumere che confrontando i risultati ottenuti mediante la procedura di incorporazione reattiva con quelli di semplici test di impregnazione dovrebbe essere possibile formulare ipotesi sui parametri chiave che controllano il processo di incorporazione del farmaco. Un aspetto cruciale nella conduzione del processo è la scelta della tipologia del tensioattivo utilizzato per la stabilizzazione sterica delle particelle polimeriche: oltre ai convenzionali tensioattivi perfluorurati o polisilossanici saranno testate opportune macromolecole CO2-filiche costituite esclusivamente da C,H ed O quali il Dynol 604. Questo perché l'effettiva trasferibilità all'applicazione è fortemente condizionata dalla possibilità di avere disponibile un tensioattivo a basso costo che sia idealmente facilmente separabile dal prodotto finale sfruttando le proprietà solventi modulabili del biossido di carbonio supercritico. Per quanto riguarda le matrici sensibili all'azione del pH il laboratorio del proponente collabora già con Solvay Solexis per la polimerizzazione eterogenea di monomeri fluorurati. Nell'ambito di questa cooperazione Solexis fornisce sali di perfluopolieteri carbossilati che sono noti per stabilizzare microemulsioni di acqua in CO2. Nell'ambito del presente progetto questi tensioattivi saranno utilizzati per realizzare la copolimerizzazione di NIPAM e MALEU in scCO2 sia in assenza che in presenza di acqua. In questo ultimo caso, anche se la quantità di H2O dispersa nel fluido supercritico è limitata, la segregazione del sistema potrebbe rendere possibile l'ottenimento di un copolimero a microstruttura più omogenea. Sarà inoltre valutata la possibilità di imprigionare peptidi dissolti nelle micelle acquose all'interno delle particelle polimeriche. Questo approccio potrebbe essere un passo preliminare importante verso la messa a punto di un processo di preparazione monostadio anche per questa classe di dispositivi. Dal punto di vista operativo il programma di ricerca si articolerà nelle seguenti fasi: 1) Indagine preliminare del comportamento di fase delle miscele di polimerizzazione VP/CO2/reticolante/tensioattivo e NIPAM/MALEU/CO2/Perfluoropolietere/H2O in presenza ed in assenza dei farmaci modello. La ricerca sarà condotta in una cella finestrata a volume variabile già disponibile presso il laboratorio del proponente. Eventuali approfondimenti di indagine nel caso emergano indizi di formazione di microemulsioni possono essere eseguiti mediante misure di spettroscopia dielettrica ed UV-Vis già utilizzate nel laboratorio del proponente per indagare l'auto-organizzazione di tensioattivi in scCO2. (0-6 mesi) 2) Campagna di polimerizzazioni batch di VP variando la concentrazione di monomero, reticolante, tensioattivo e farmaco per studiare l'effetto dei parametri operativi sulla morfologia del polimero finale e sulla quantità di farmaco incorporata. La caratterizzazione del polimero sarà eseguita mediante GPC, spettroscopia FT-IR e microscopia elettronica utilizzando oltre al SEM Philips in dotazione all'unita operativa palermitana anche il microscopio elettronico ad emissione di campo disponibile presso l'unità di Salerno. Per caratterizzare anche dal punto di vista dell'utilizzazione finale il dispositivo di rilascio saranno studiate, in cooperazione con l'unità padovana, le cinetiche di rilascio del farmaco imprigionato. (3-18 mesi) 3) Campagna di copolimerizzazioni batch di NIPAM e MALEU in scCO2 utilizzando come stabilizzanti sali ammonici di perfluoropolietere carbossilato o Dynol 604. Le polimerizzazioni saranno condotte variando il rapporto molare dei due comonomeri, la concentrazione dello stabilizzante, la densità del mezzo, la concentrazione di iniziatore e la quantità di acqua aggiunta al sistema di polimerizzazione. I copolimeri saranno caratterizzati mediante misure di cloud point, GPC, FT-IR e SEM. Il risultato atteso è l'individuazione dei parametri operativi che hanno un maggiore effetto sul controllo delle proprietà finali del polimero. Esperimenti mirati saranno eseguiti in presenza di peptidi modello per verificare la possibilità di imprigionarli nella matrice polimerica all'atto della sua preparazione (3-18 mesi). 4) Sulla base dei risultati raccolti nella fase precedente si provvederà a indagare i processi di polimerizzazione nel sistema di reazione continuo disponibile nel laboratorio del proponente per valutare la possibilità di controllare le proprietà finali delle matrice operando in condizioni stazionarie. In questo modo sarà possibile valutare anche la possibilità di recuperare lo stabilizzante dal momento che il polimero raccolto nei filtri dell'apparecchiatura può essere sottoposto ad una estrazione con scCO2. L'analisi quantitativa dei risultati sarà condotta in collaborazione con l'unità operativa di Salerno che possiede forti competenze nello scale-up di processi realizzati in fluidi supercritici (18-24 mesi).
