Sistemi particellari polimerici PROF. PUGLISI GIOVANNI

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Evangelista Riccio
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1 Sistemi particellari polimerici 1 PROF. PUGLISI GIOVANNI ORDINARIO DI TECNOLOGIA, SOCOIECONOMIA E LEGISLAZIONE FARMACEUTICHE FACOLTÀ DI FARMACIA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA VIALE A. DORIA N CATANIA puglisig@unict.it

2 Rilascio modificato dal 1960 ad oggi 2 MACRO era controlled drug devices (cinetica di rilascio di ordine zero). Proposto dalla ALZA corporation era un device di dimensioni macroscopiche (Ocusert ).[ Folkman e Long diffusione controllata delle molecole attraverso tubi al silicone NANO era targeting or site controlled drug delivery systems. Promossa da tre grandi fattori che hanno influenzato lo sviluppo delle nanotecnologie. MICRO era rilascio sostenuto, microparticelle biodegradabili e sistemi depot (Decapeptyl LP). Allan S. Hoffmann The origin and evolution of controlled drug delivery systems. J Contr. Rel. 132: (2008)

3 Definizione: si ottengono per aggregazione di macromolecole, generalmente polimeri. 3 Microparticelle Nanoparticelle 7 µm Dimensione > 1000nm (1 µm) Dimensione < 1000nm

4 Microparticelle: morfologia 4 Mononucleo Multinucleo Doppia parete Struttura a Cluster Multinucleo non sferiche Autocontenute

5 Sistemi nanoparticellari: morfologia 5

6 Materiali di partenza 6 Omopolimeri sintetici Polimeri naturali Copolimeri Stabilizzanti colloidali Polilattide Polilattide-co-glicolide Poliesponcaprolattone Poli isobuticianoacrilati Polinbutilcianoacrilate Poliacrilati e polimetacrilati Chitosano Alginate Gelatina Albumina PLGA PLGA-PEG Destrano Pluronic F68 PVA Tween 20 or 80

7 Materiali di partenza Proteine Polisaccaridi Gomme Vegetali Grassi Poliacidi Polianidridi Poliesteri Poliammidi Polivinili Poliacrilici Poliuretani Polisolfoni Siliconi 7 Albumina, Lipoproteine, Gelatina, Caseina, Fibrinogeno, Chilomicroni, Collagene Amidi, Cellulosa, Etil-C., Carbossimetil-C., Acetil-C., Acetoftalato di C., G. Arabica, G.Adragante, Agar, Alginati Cere di varia natura, Paraffina, Trigliceridi, Monogliceridi Lattico, Glicolico, Glutammico e loro copolimeri Vinilacetica, Maleica Ortoesteri Acrilammide, Metacrilammide Vinil alcool (PVA), Vinil acetato Acrilati, Metacrilati, Cianoacrilati

8 I polimeri: Classificazione Origine Naturali Sintetici Struttura Linear Branched Crosslinked Tipo di polimerizzazione Condensazione Addizione Coordinazione Proprietà termiche Termoplastici Termoindurenti 8

9 Polimeri: in relazione alla struttura 9

10 Polimeri: stato fisico (semicristallino) 10 Amorfo Cristallino La densità del solido amorfo, a causa degli spazi vuoti, è inferiore a quella dei solidi cristallini, inoltre il materiale amorfo è più fragile e meno resistente del corrispondente materiale cristallino. Lo stato amorfo è caratterizzato da una struttura irregolare (disposizione disordinata delle molecole) Lo stato cristallino risulta essere molto ordinato (disposizione geometricamente ordinata dei filamenti nelle celle del reticolo).

11 Grado di cristallinità 11 La percentuale in peso della sostanza allo stato cristallino rispetto al peso totale (cristallino+amorfo). GC elevato: Polimeri a struttura non ramificata GC basso: Polimeri asimmetrici, fortemente ramificati o reticolati.

12 Cristallinità I residui monomerici hanno la stessa stereoforma. Isotattici Sindiotattici Quando si ha una alternanza di residui monomerici delle due stereoforme Atattici Quando i residui monomerici delle due stereoforme sono casualmente distribuiti.

13 Polimeri e proprietà termiche 13 Termoplastici: se rammolliscono e scorrono dopo applicazione di calore. I termoplastici si possono ulteriormente classificare in: Termoreversibili Non termoreversibili Termoindurenti: se induriscono con il calore in modo irreversibile.

14 Polimeri e interazione con l acqua Quando vengono somministrati in vivo e devono svolgere la loro azione si trovano in un ambiente acquoso. polimeri idrofobi: si idratano molto poco e non rigonfiano in acqua; polimeri idrofili: si idratano molto, rigonfiano ma non si sciolgono; polimeri idrosolubili; 14 hydrogels: sono polimeri originariamente idrosolubili, ma resi insolubili per cross-linking; rigonfiano in acqua in funzione del loro grado di reticolazione.

15 15 Adeguata resistenza agli stress meccanici Chimicamente inerti Buona stabilità chimico fisica Non tossici Sterilizzabili Non cancerogeni e teratogenici Non allergenici

16 Requisiti dei polimeri Solubilità 16 Dimensione e distribuzione PM Bagnabilità Grado di cross-linking Carica e struttura superficiale Sweelling Proprietà termiche

17 17 Rilasciare impurezze Residui di polimerizzazione Non devono Alterare le caratteristiche dei fluidi biologici

18 18 Biocompatibile Ok! Biodegradabile

19 Polimeri biodegradabili o biopolimeri La biodegradazione consiste essenzialmente nell'alterazione chimica e fisica che un materiale subisce in ambiente biologico. Meccanismi attivi: microrganismi aerobi e anaerobi (nel terreno); processi biologici enzimatici (in vivo negli organismi). Meccanismi passivi: rottura idrolitica del legame estereo.

20 Biodegradazione La biodegradazione in campo medico può essere: Voluta, come nel caso dei polimeri utilizzati per il rilascio controllato dei farmaci e per le protesi riassorbibili; Indesiderata, come nel caso di protesi programmate per durare per molti anni o, addirittura, per tutta la vita del paziente. 20 Fattori che influenzano la biodegradazione del polimero in vivo: Scambio ionico, forza ionica, ph. Distribuzione del peso molecolare. Via o sito di somministrazione. Fattori fisici (cambiamenti dimensionali e superficiali, variazione del coefficiente di diffusione). Morfologia: amorfo, semicristallino, microstutture.

21 Classificazione in funzione della stabilità in vivo 21 Inerti Rimangono inalterati in vivo Biodegradabili/ bioerodibili Erosione superficiale; Degradazione massiva. Rigonfiabili/ bioadesivi..influenza il meccanismo e la cinetica di rilascio del principio attivo

22 Polimeri inerti EVA Siliconi DIFFUSIONE Sistema matriciale Sistema reservoir

23 Polimeri biodegradabili 1. Polilattide (PLA) 2. Poliglicolide (PGA) 3. Poli(lattide-co-glicolide - PLGA) 4. Polianidridi 5. Poliortoesteri massiva superficiale

24 Poliesteri biodegradabili 24 In relazione al legame fra monomeri Poliidrossiacidi: -O-R-CO- P(3HB); PLA; PGA; PCL; etc.. Polialchilendicarbossilati: Reazione di policondensazione di diolo ed diacidi (HO-R 1 -OH; HOOC-R1-COOH) Polietilensuccinati, polibutilensuccinati In relazione alla fonte Polimeri da biomasse Polimeri derivati dal petrolio

25 Struttura chimica di alcuni poliesteri 25

26 Polimeri rigonfiabili Cellulosa e derivati PEG e derivati; PVA Vinil acetato RIGONFIAMENTO DIFFUSIONE

27 Intelligent Hydrogels Sono polimeri in grado di modificare il loro stato fisico in risposta ad un determinato stimolo biologico esterno.

28 Biocompatibilità 28 Si riferisce a un materiale somministrato o impiantato in vivo. La European Society for Biomaterials (ESB) dà la seguente definizione di Biocompatibilità The ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application.

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