Multitasking nanoparticles for theranostics: from the synthesis to in vitro applications

Questa tesi di dottorato illustra lo studio di nanoparticelle multitasking e superparamagnetiche di Fe3O4@Cu@Au per possibili applicazioni nell'ambito della teranostica. In dettaglio mediante diverse sintesi inorganiche si sono realizzate nanoparticelle metalliche che, data la loro struttura multifasica, possono essere impiegate come agenti di contrasto in diverse tecniche di diagnostica medica come MRI, grazie al core di magnetite che ne consente anche il confinamento magnetico attraverso l'applicazione di campi magnetici esterni ed in PET, per lo strato intermedio di rame. Lo strato esterno di oro conferisce ai nanosistemi biocompatibilità e possibilità di essere funzionalizzati con molecole di interesse biomedico come farmaci, polimeri e proteine. Il legame con specifici composti permette di modulare le proprietà dei nanosistemi in accordo alle necessità del paziente e della malattia da trattare. Pertanto, alle nanoparticelle metalliche, dopo caratterizzazione chimico-fisica con XRPD, AFM, TEM e VSM, sono state legate molecole di sintesi e commerciali e il loro binding studiato attraverso XPS, IR, UV-Vis e fluorescenza. Inoltre è stato affrontato lo studio dell'internalizzazione di queste nanoparticelle in cellule del sistema immunitario, come microglia e granulociti, al fine di poter utilizzare le stesse cellule per il trasporto dei nanomateriali nell'organismo, superando i problemi più comuni dell'applicazione in vivo delle nanoparticelle come la rapida clearance e formazione della protein corona. Il ruolo di difesa di queste cellule con la loro capacità di raggiungere i tessuti malati, potrebbe consentire un maggior accumulo locale dei nanosistemi, aumentandone la concentrazione in situ e quindi le capacità terapeutiche e diagnostiche. Infine, si è studiata la capacità delle nanoparticelle funzionalizzate con determinate molecole organiche di interagire ed essere internalizzate selettivamente in cellule non fagocitarie (cellule tumorali MCF-7 e MDA-MB-231) attraverso endocitosi recettore mediata. L’ ingolfamento specifico nel target cellulare scelto permette di considerare queste nanoparticelle degli agenti teranostici particolarmente promettenti. Gli studi di internalizzazione sono stati svolti mediante tecniche di microscopia come AFM, SEM, microscopia a fluorescenza.