Development and characterization of lipid-polymer hybrid nanoparticles and polyplexes for endosomal delivery of Poly(I:C) in respiratory infections

Le infezioni delle vie respiratorie rappresentano un'importante sfida per la salute pubblica e lo sviluppo di strategie in grado di modulare la risposta immunitaria dell'ospite costituisce un ambito di crescente interesse. Il poly(I:C), analogo sintetico dell'RNA a doppio filamento dotato di proprietà immunostimolanti, rappresenta un potenziale candidato per lo sviluppo di strategie antivirali. Tuttavia, la sua natura polianionica, la suscettibilità alla degradazione enzimatica e le difficoltà di internalizzazione cellulare possono limitarne l'impiego. Inoltre, la localizzazione intracellulare del Poly(I) influenza il suo riconoscimento da parte dei recettori dell'immunità innata, tra cui TLR3, localizzato a livello endosomiale, e i sensori citosolici MDA5 e RIG-I. L'obiettivo di questa tesi è stato lo sviluppo e la caratterizzazione chimico-fisica di due sistemi nanoparticellari per la veicolazione di poly(I:C): complessi a base di chitosano (polyplexes) e nanoparticelle ibride lipidico-polimeriche (LPHNPs). La strategia formulativa è stata concepita con l'intento di favorire la disponibilità del poly(I:C) a livello endosomiale, limitandone potenzialmente l'interazione con i recettori citosolici. Per entrambi i sistemi è stato effettuato uno screening formulativo, seguito dalla caratterizzazione delle formulazioni selezionate mediante analisi dimensionali, valutazione del potenziale zeta, microscopia elettronica a trasmissione e studi preliminari di stabilità a 4 °C per 21 giorni. I polyplexes selezionati hanno mostrato un diametro idrodinamico di circa 285 nm, un indice di polidispersità di circa 0,2 e un potenziale zeta negativo di circa −30 mV. Le LPHNPs selezionate hanno invece presentato un diametro idrodinamico di circa 230 nm, un indice di polidispersità inferiore a 0,25 e un potenziale zeta prossimo alla neutralità. Entrambe le formulazioni hanno mantenuto caratteristiche chimico-fisiche sostanzialmente stabili durante il periodo di osservazione. Per le LPHNPs è stata inoltre stimata un'efficienza di incapsulamento del poly(I) di circa il 30%. Considerando la potenziale applicazione a livello respiratorio, le interazioni tra le LPHNPs selezionate e la mucina, principale componente del muco, sono state indagate mediante analisi turbidimetriche e reologiche. I risultati non hanno evidenziato marcati incrementi di torbidità né fenomeni di sinergismo reologico positivo, fornendo indicazioni preliminari compatibili con interazioni limitate nelle condizioni sperimentali investigate. Le caratteristiche favorevoli delle LPHNPs hanno inoltre motivato lo studio esplorativo della stessa piattaforma per l'incorporazione di CL097, un composto immunostimolante agonista dei recettori endosomiali TLR7/8. Le nanoparticelle ottenute hanno mostrato caratteristiche chimico-fisiche e stabilità comparabili a quelle delle LPHNPs contenenti poly(I:C), con un'efficienza di incapsulamento preliminarmente stimata intorno all'85%. Nel complesso, i risultati ottenuti evidenziano l'interesse di entrambi gli approcci nanoparticellari per la veicolazione di poly(I:C) e suggeriscono la potenziale versatilità delle LPHNPs come piattaforma per differenti composti immunostimolanti. Ulteriori studi saranno necessari per valutarne il comportamento biologico, il destino intracellulare e le potenzialità applicative nel contesto delle infezioni respiratorie.