Preparazione e caratterizzazione chimico-fisica di nanocarriers farmaceutici innovativi a base di ZIF-8 e acidi grassi per il rilascio controllato di ketoprofene e curcumina

Negli ultimi anni, lo sviluppo di sistemi avanzati di somministrazione farmaceutica (Drug Delivery Systems, DDS) si è focalizzato sulla progettazione di vettori nanostrutturati capaci di proteggere il principio attivo e modularne il rilascio in risposta a stimoli fisiologici specifici. Tra questi, i Zeolitic Imidazolate Frameworks-8 (ZIF-8), una sottoclasse di composti metallo-organici (MOFs), presentano proprietà chimico-fisiche idonee quali elevata area superficiale, porosità modulabile, biocompatibilità e possibilità di degradazione a pH acido. L’elevata porosità di ZIF-8, però, mostra anche delle sfide come il possibile rilascio prematuro di farmaco in condizioni basiche o neutre. Il presente lavoro di tesi propone una strategia innovativa per il superamento di questo limite tramite la progettazione di sistemi ibridi stimolo-responsivi. Due differenti molecole modello con nota attività antinfiammatoria ma anche limiti biofarmaceutici, il Ketoprofene (FANS tradizionale sintetico) e la Curcumina (polifenolo naturale idrofobo), sono state incapsulate separatamente all'interno della matrice dello ZIF-8. L’'incorporazione dei guest è stata condotta mediante una strategia di sintesi one-pot in mezzo idro-alcolico a temperatura ambiente, permettendo l'intrappolamento dei principi attivi contestualmente alla nucleazione del network cristallino. I sistemi sintetizzati sono stati sottoposti a caratterizzazione chimico-fisica: l’analisi in Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC) ha mostrato l’elevata stabilità termica dei sistemi farmaceutici preparati, l'analisi di diffrazione a raggi X su polveri (XRPD) e la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FT-IR) hanno confermato il mantenimento dell'integrità strutturale e della cristallinità dello ZIF-8 dopo l’inserimento di ketoprofene e curcumina. Infine, l'indagine mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) ha permesso di valutare la morfologia dei cristalli. Successivamente, per funzionalizzare lo ZIF-8 è stata sintetizzata una miscela eutettica ternaria composta da acido laurico, acido miristico e acido palmitico. La composizione della miscela lipidica è stata ottimizzata per ottenere una transizione di fase solido-liquido confinata nell'intervallo termico fisiologico e febbrile di 37-38°C, agendo così come un interruttore termico (gatekeeper) sensibile alla temperatura corporea. I sistemi caricati (ZIF-8@Ketoprofene e ZIF-8@Curcumina) sono stati quindi rivestiti con tale matrice eutettica. La calorimetria differenziale a scansione (DSC) ha dimostrato il profilo termico idoneo della miscela eutettica e lo stato fisico amorfo dei principi attivi confinati, ma ha evidenziato un comportamento termico differente in base alla natura chimica del guest: mentre il sistema basato su Curcumina ha mantenuto il profilo di fusione target (37-38°C), la spiccata affinità chimica del Ketoprofene per la matrice lipidica ha indotto un marcato abbassamento crioscopico, riducendo eccessivamente la temperatura di transizione del rivestimento. In conclusione, lo studio ha dimostrato l'importanza cruciale delle interazioni farmaco-matrice nella progettazione di vettori intelligenti. Sebbene entrambi i sistemi rappresentino approcci sintetici validi, il sistema ZIF-8@Curcumina@PCM si è rivelato strutturalmente ottimale per un rilascio termo-programmato a temperatura corporea, mentre l'impiego del Ketoprofene richiede una successiva rimodulazione della quota lipidica per compensare l'effetto osservato. I risultati ottenuti pongono le basi per lo sviluppo di una piattaforma terapeutica intelligente "smart" e versatile, potenzialmente applicabile al trattamento localizzato o sistemico di stati infiammatori attraverso un rilascio a doppio stimolo di pH e temperatura.