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Gruppo di ricerca coordinato dalla Prof. Luisa Montanari  

Componenti: Prof.ssa Paola Minghetti, Dott. Francesco Cilurzo, Dott.ssa Antonella Casiraghi, Dott.ssa Francesca Selmin, Dott.ssa Chiara G.M. Gennari

Collaboratori alla ricerca: Dott. Umberto Musazzi, Dott.ssa Silvia Franzé, Dott.ssa Ilaria Franceschini, Dott. Paolo Rocco.

 

LINEE DI RICERCA

Permeabilità cutanea o transmucosale di medicinali, cosmetici e dispositivi medici

La conoscenza della permeabilità e della quantità accumulata nella pelle e nelle mucose è fondamentale nello sviluppo di medicinali, cosmetici e dispositivi applicati topicamente. L'attività di ricerca in questo settore è rivolta sia allo sviluppo di metodi che permettano di avere dati predittivi del comportamento in vivo sia alla valutazione delle capacità di permeazione di specifiche sostanze e dell' incremento di questi valori mediante metodi chimici e fisici. E' in sviluppo anche un metodo per la valutazione della proprietà barriera di dispositivi medici con caratteristiche filmogene.

Progettazione di sistemi terapeutici bioadesivi: cerotti transdermici, forme farmaceutiche mucoadesive

I cerotti (trans)dermicisono una forma farmaceutica a rilascio prolungato di notevole interesse per veicolare principi attivi ad azione sistemica, regionale e locale. Gli aspetti critici relativi allo sviluppo di queste forme farmaceutiche riguardano l’ottimizzazione dell’assorbimento del principio attivo, dell’adesione alla cute e, in alcuni casi, della stabilità fisica del principio attivo nella matrice. I componenti da utilizzare per la realizzazione dei cerotti sono pertanto scelti valutando la loro influenza sia sulle prestazioni biofarmaceutiche sia sulle proprietà adesive del cerotto finito. Le ricerche in questo ambito sono finalizzate allo studio di nuovi polimeri adesivi con proprietà modulabili in modo da costituire una piattaforma che consenta la veicolazione di principi attivi con diverse caratteristiche chimico-fisiche. Considerando che l’adesione alla pelle è un aspetto considerato critico dalle agenzie regolatorie, le indagini sono anche finalizzate alla messa a punto di saggi per il controllo di tali proprietà.

Leforme farmaceutiche mucoadesive, in accordo con la definizione di farmacopea, sono progettate al fine di somministrare nella cavità buccale patologie sistemiche o locali. Utilizzando forme farmaceutiche convenzionali il principio attivo, disciolto o disperso nella saliva, è rimosso velocemente per deglutizione. L’uso di polimeri muco adesivi può consentire il prolungamento del tempo di permanenza della forma di dosaggio al sito di applicazione e la localizzazione del rilascio del principio attivo. Poiché i polimeri mucoadesivi disponibili hanno un alto indice di rigonfiamento e rendono le forme farmaceutiche realizzate poco accettabili, la ricerca è rivolta all’individuazione di nuovi materiali mucoadesivi poco rigonfiabili e di cui sia possibile modulare la cinetica di rilascio. In quest’ambito sono condotti studi preformulativi, formulativi, di fattibilità e di stabilità per la progettazione di compresse, film e sistemi microparticellari. La ricerca è finalizzata alla comprensione dei meccanismi responsabili dell’adesione alla mucosa e alla valutazione dell’impatto dei parametri di processo e di formulazione sulle prestazioni della forma farmaceutica.

 

Formulazione e caratterizzazione di preparazioni semisolide

Le preparazioni semisolide costituiscono una forma farmaceutica convenzionale ad applicazione cutanea o mucosale ancora di notevole interesse per veicolare principi attivi ad azione sistemica, regionale e locale, nonchè per la produzione di forme di dosaggio cosmetiche e di dispositivi medici. Aspetto critico relativo allo sviluppo di queste forme farmaceutiche è la valutazione e/o ottimizzazione dell’assorbimento del principio attivo, individuando il distretto cutaneo principalmente raggiunto dalla molecola attiva. La ricerca è finalizzata alla preformulazione, formulazione e caratterizzazione di preparazioni semisolide destinate all'industria farmaceutica o all'allestimento nelle farmacie ospedaliere per la soddisfazione di esigenze specifiche e mirate sulla base della valutazione medica.

Sistemi orali a rapida dissoluzione per uso farmaceutico ed alimentare

Gli studi sono rivolti alla preparazione e valutazione della stabilità fisica di dispersioni solide e alla formulazione di film orodispersibili

La preparazione didispersioni solidedi un  principio attivo in un carrier inerte e idrosolubile rappresenta una valida soluzione per aumentare la bagnabilità e la velocità di dissoluzione di principi attivi poco solubili. In questo ambito la ricerca è finalizzata alla preparazione di dispersioni solide mediante spray-drying e liofilizzazione. Le dispersioni solide sono caratterizzate dal punto di vista morfologico tramite microscopia a scansione elettronica (SEM). La distribuzione granulometrica e l’aria superficiale sono determinate mediante analisi granulometrica e BET. Lo stato fisico del principio attivo nelle dispersioni solide e le eventuali interazioni tra i componenti sono studiati per mezzo della calorimetria a scansione differenziale (DSC), analisi termogravimetrica (TGA), spettroscopia a infrarosso in trasformata di Fourier (FTIR) e diffrazione di polveri ai raggi X. L’effetto del carrier e del rapporto tra carrier e principio attivo sulla solubilità apparente del principio attivo viene valutato mediante test di dissoluzione condotto in condizioni di “sovrasaturazione”.

I film orodispersibilisono forme farmaceutiche che, una volta somministrati nella cavità buccale, dissolvono in pochi secondi rendendo rapidamente disponibile il principio attivo per l’assorbimento.L’attività di ricerca ha permesso di dimostrare per la prima volta possibilità di utilizzare maltodestrine come eccipiente per la produzione di film orodispersibili sia per casting sia mediante estrusione a caldo. Questa forma farmaceutica può essere utilizzata per veicolare sia sostanze alimentari (aromi), sia cosmetiche sia farmaceutiche. La sua struttura può essere modulata con particolari polimeri per ottenere film caricati con alte dosi di attivi, permettendo la formulazione di sistemi di pronto ed immediato utilizzo. La dissoluzione avviene in pochi secondi dopo l'introduzione nel cavo orale, sfruttando in tal modo l'elevata capacità di assorbimento delle mucose orali. I film vengono caratterizzati in termini di tempo di disgregazione, proprietà meccaniche, contenuto di principio attivo e profilo di dissoluzione.

 

Sistemi terapeutici impiantabili: microparticelle, scaffold, drug euting stent

L’attività di ricerca riguarda le problematiche connesse con la stabilità di sistemi microparticellari costituiti da PLGA, la preparazione di “scaffold” di fibroina e la caratterizzazione di “drug eluting stent”.

I sistemi terapeutici microparticellari costituiti da poli(lattidi-co-glicolidi) (PLGA) rappresentano uno degli approcci di maggiore successo nella tecnologia delle forme farmaceutiche a rilascio prolungato per uso parenterale. A causa della termolabilità e delle caratteristiche chimiche dei polimeri componenti la matrice e, in molti casi, dei principi attivi veicolati, il trattamento con radiazioni ionizzanti riveste un notevole interesse nella loro sterilizzazione. La ricerca in questo ambito si propone di valutare l’influenza delle radiazioni ionizzanti sulla stabilità di sistemi terapeutici costituiti da PLGA tenendo conto dell’influenza del principio attivo caricato e del processo (“spray-drying”, emulsione ed evaporazione del solvente, liofilizzazione e “solvent extraction”) utilizzato per la loro preparazione.

Gli scaffold sono dei costrutti finalizzati a fornire un sostegno idoneo alla differenziazione cellulare ed alla crescita crescita tissutale.  La fibroina, proteina estratta dalla seta, è stata ampiamente studiata dall'ingegneria tissutale per applicazioni biomediche grazie alla sua biocompatibilità, lenta degradabilità e notevoli proprietà meccaniche. La fibroina può essere modellata in vari formati (film, fibre, reti, maglie, membrane, filati, e spugne) e ha dimostrato notevoli capacità di supporto e di adesione per cellule di diverso tipo, promuovendo la riparazione dei tessuti in vivo. Grazie alle sue caratteristiche molecolari e di superficie è altamente biocompatibile e il suo impianto è caratterizzato da una ridotta componente infiammatoria. Il progetto di ricerca è incentrato sullo sviluppo di nuovi materiali compositi costituiti da miscele binarie di fibroina e polimeri idrofili destinati alla preparazione di scaffold bi- e tri-dimensionali contenenti fattori bioattivi. Poiché tali scaffold devono possedere adeguate proprietà di resistenza meccanica, è necessario che la fibroina assuma, nella matrice risultante, la conformazione cristallina nativa. In particolare, l’attività di ricerca è incentrata sulla preparazione di scaffold 3D per liofilizzazione o 2D mediante “casting”; sulla determinazione degli effetti della sterilizzazione con vapore saturo sotto pressione sulle proprietà chimiche e chimico-fisiche della fibroina rigenerata e sul caricamento di principi attivi nello scaffold. Lo stato solido, in particolare il rapporto tra i domini cristallini e quelli amorfi, è analizzato mediante DSC, diffrazione ai raggi X e spettroscopia ATR-FTIR. Mediante le medesime tecniche analitiche è possibile valutare l’influenza sulla stabilità chimica e chimico-fisica della fibroina della presenza nei materiali compositi dei polimeri selezionati. Viene studiata la degradazione degli scaffold preparati in presenza di enzimi proteolitici, in termini di variazione della distribuzione del peso molecolare della fibroina e delle caratteristiche meccaniche e morfologiche dello scaffold stesso.

Nel caso dei drug eluting stent, le attvità di ricerca sono focalizzate sulla messa a punto di metodi in vitro e/o in vitro idonei alla determinazione del princpio attivo caricato sul dispositivo medico con la finalità di proporre dei saggi che permettano per valutare le prestazioni di questi dispositivi medici sia surante la fase di sviluppo che nel controllo di qualità.

 
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