Sintesi, caratterizzazione e funzionalizzazione di nanoparticelle di oro per applicazioni in nanomedicina

Lo scopo di questo lavoro di tesi è lo sviluppo di nanoparticelle funzionalizzati per applicazioni in nanomedicina. In particolare, ci siamo occupati della sintesi, caratterizzazione e funzionalizzazione di nanoparticelle sferiche di oro (AuNPs) al fine di renderle stabili in soluzione fisiologica. In particolare, abbiamo studiato la stabilità delle AuNPs al variare di diversi parametri: il pH della soluzione; la presenza di tampone fosfato salino; la concentrazione salina della soluzione. Il tipico colore delle AuNPs sferiche, dovuto al fenomeno della risonanza plasmonica superficiale (SPR), è fortemente influenzato dalla loro aggregazione in soluzione, pertanto la loro stabilità nelle diverse condizioni studiate è stata valutata mediante spettrofotometria UV-Vis. In dettaglio, le AuNPs, con diametro circa 13 nm, stabilizzate con citrato di sodio sono state sintetizzate mediante il metodo di Turkevich. Tuttavia questo tipo di ricopertura non garantisce una elevata stabilità alle AuNPs, che risultano instabili in presenza di concentrazioni anche molto basse di NaCl e in tampone fosfato salino. Poiché è nota la grande affinità tra il gruppo solfidrilico (SH) e le superfici di oro, abbiamo studiato la funzionalizzazione superficiale delle AuNPs con diverse molecole organiche contenenti tale gruppo al fine di incrementarne la stabilità. In un primo momento, abbiamo ricoperto, mediante processo di scambio di legante, le AuNPs con due molecole caratterizzate entrambe, oltre che dal gruppo solfidrilico, da una parte (alifatica) idrofobica, che garantisce la compattezza della ricopertura, una parte idrofilica, che garantisce la dispersibilità in ambiente acquoso, e un gruppo idrossilico terminale. Le AuNPs funzionalizzate si sono rivelate notevolmente stabili sia a concentrazioni saline molto elevate che in tampone fosfato salino. Al fine di rendere possibile l'ancoraggio di molecole biologicamente attive sulla superficie delle AuNPs è necessaria la presenza di gruppi funzionali facilmente coniugabili, quali ad esempio il gruppo carbossilico. Poiché le molecole fin qui utilizzate espongono sulla superficie delle nanoparticelle unicamente il gruppo idrossilico, abbiamo aggiunto nella ricopertura delle AuNPs una terza molecola, in miscela alle precedenti, contenente il gruppo carbossilico. Anche in questo caso, per tutte le miscele utilizzate, le AuNPs risultano notevolmente stabili anche in condizioni di elevata salinità e in tampone fosfato salino. Infine, abbiamo studiato la citotossicità e l'interferenza sui fenomeni di apoptosi/necrosi delle AuNPs così funzionalizzate nei confronti di cellule HeLa. In particolare, a 24 ore dalla somministrazione delle AuNPs, citotossicità e apoptosi sono state valutate utilizzando rispettivamente il neutral red e arancio di acridina/etidio bromuro. Sono stati inoltre valutati eventuali cambiamenti morfologici o di crescita delle cellule, mediante spettrofotometria UV-Vis e microscopio a fluorescenza. Dai risultati ottenuti si evince che le AuNPs funzionalizzate, nelle condizioni studiate, non sono tossiche per le cellule HeLa, le quali proliferano in maniera normale anche in loro presenza e non inducono apoptosi o necrosi nella linea cellulare. Gli sviluppi futuri di questo lavoro di tesi prevedono la coniugazione di metotrexato, un inibitore della diidrofolatoreduttasi ampiamente usato come antitumorale e antireumatico, sulla superficie delle AuNPs funzionalizzate al fine di ottenere un sistema di veicolazione che possa combinare le proprietà chimico-fisiche delle nanostrutture di oro con l'effetto anti-tumorale del metotrexato.