Le nanoparticelle di fibroina della seta (SFNs) sono state largamente studiate per la drug delivery, ma le loro applicazioni chimiche ancora affrontano sfide tecnologiche (produzione su larga scala e conforme alle direttive GMP), economiche (efficacia dei costi in comparazione alle altre nanoparticelle a base polimerica), e biologiche (valutazione della biodistribuzione). Per affrontare le sfide della biodistribuzione, viene fornito un metodo di desolvatazione diretto (in acetone) per produrre SFNs omogenee incorporando un crescente numero di Fe2O3 (SFNs-Fe), rilevabile tramite Magnetic Resonance Imaging (MRI), e caricato con curcumina come un modello di farmaco lipofilo. Le SFNs-Fe sono state caratterizzate tramite una distribuzione omogenea del materiale combinato e hanno mostrato un carico effettivo di Fe2O3 simile al carico teorico.
La quantità di Fe2O3 incorporata impatta sulle proprietà chimico-fisiche delle SFNs-Fe, così come la compattezza della matrice polimerica, il diametro medio e il meccanismo di rilascio del farmaco. Tutte le formulazioni sono citocompatibili; l’incapsulamento della curcumina ha ridotto la citotossicità e l’incorporazione dell’ossido di ferro non ha influito sulle attività metaboliche ma ha impattato l’assorbimento cellulare in vitro. Le SFNs-Fe si sono dimostrate ottimali per gli studi di biodistribuzione, in quanto la MRI ha mostrato una conservazione significativa delle nanoparticelle nel sito di somministrazione, a supporto del loro potenziale per la terapia locoregionale del cancro.
Infine, le sfide tecniche e economiche nella produzione di SFN sono state superate utilizzando una tecnologia microfluidica scalabile conforme al GMP che ha ottimizzato la preparazione nel produrre particelle di dimensioni minori confrontate con i metodi manuali e con la riduzione dell’utilizzo di acetone, offrendo così benefici sia ambientali sia economici. Inoltre, consentendo la produzione su larga scala di SFN di tipo GMP, questo rappresenta un significativo passo in avanti per le loro applicazioni in ambito clinico.
Conclusioni
È stato fornito un metodo di desolvatazione diretto per creare SFNs uniformi incorporando diverse quantità di Fe2O3 (SFNs-Fe), che sono individuabili tramite MRI e caricate con curcumina come un modello di farmaco lipofilo. Gli studi morfologici hanno confermato che la distribuzione uniforme dei materiali nelle SFNs-Fe e la caratterizzazione microanalitica e IR ha verificato la consistenza del carico di Fe2O3. Le proprietà chimico-fisiche delle SNFs-Fe variano con il contenuto di Fe2O3, colpendo la compattezza della matrice polimerica e quindi il diametro medio (più piccolo con maggiori quantità di Fe2O3) e il meccanismo di rilascio del farmaco (maggiori quantità di Fe2O3 portano ad un maggior rilascio di curcumina tramite diffusione).
Tutte le formulazioni erano citocompatibili con l’incapsulamento della curcumina che ne riduce la citotossicità e l’ossido di ferro che non influisce sull’attività metabolica delle cellule e sono state facilmente assorbite dalle cellule. Le SFNs-Fe erano utili per studi preliminari sulla biodistribuzione, la MRI ha confermato una significativa ritenzione nel sito di somministrazione con un accumulo di ferro da lieve a moderato nei tessuti linfoidi, ad esempio, linfonodi e milza, rivelati dall’analisi istologica, a sostegno del loro potenziale per la terapia localizzata contro il cancro. Infine, utilizzando la tecnologia microfluidica, sono state prodotte SFNs con una grandezza minore rispetto ai metodi manuali, con la dimensione delle particelle influenzata dalle geometrie del dispositivo e dal rapporto SF/acetone. Essendo la tecnologia microfluidica utilizzata in modo conforme alle direttive GMP oltre che scalabile, rappresenta un notevole passo avanti per la translazione clinica e commerciale dell’SFN.