Development of Multifunctional Nanomaterials for Biomedical Applications

Abstract

La ricerca condotta in questa tesi si è focalizzata su due principali tematiche. La prima ha riguardato lo sviluppo di sensori e biosensori elettrochimici, basati su materiali nanostrutturati, per la determinazione di molecole di interesse biologico. La seconda è stata rivolta a definire nuove strategie da applicare nella terapia del cancro. Per quanto riguarda la prima tematica, sono stati sviluppati sensori elettrochimici, basati su materiali 2D, tra cui metal organic frameworks, per la determinazione enzyme-less del glucosio. I nanomateriali sintetizzati, definiti nanozymes, sono in grado di catalizzare direttamente (cioè agiscono come enzimi artificiali) l'ossidazione del glucosio. I sensori sono stati impiegati per la determinazione di glucosio in tampone fosfato e in campioni di plasma diluito, sia a pH fisiologici che alcalini. Un biosensore, basato sull’impiego di substrati costituiti di flexible carbon cloths, è stato sviluppato per la determinazione del Covid-19 nella fase iniziale. A tale scopo, è stato immobilizzando sul substrato grafitico, un anticorpo capace di intercettare in modo selettivo la proteina spike del SARS-CoV-2. Il sensore sviluppato, essendo flessibile e “vestibile” si presta ad essere integrato in mascherine facciali protettive, per l'automonitoraggio dell'insorgenza dell'infezione Covid-19. Il secondo argomento ha riguardato lo sviluppo di nuove strategie e sistemi terapeutici per curare il cancro ovarico grave di alto grado (HGSOC). A tal fine, sono stati studiati materiali con funzionalità operative diversificate. Un sistema innovativo di drug delivery sviluppato, comprendeva del materiale a base di hydroxylated-boron nitride-nanosheets, capace di incorporare la di doxorubicina e rilasciarla in prossimità del tumore. Inoltre, al fine di evitare alcuni problemi legati a questa modalità di somministrazione dei farmaci, sono stati sviluppati composti di tipo carrier-free, costituiti di farmaci con caratteristiche altamente idrofobiche (MAGL, composti 17, VS1 e VS10), per differenti target terapeutici (PIN1 &STARD3) di cancro ovarico. A tale scopo Le molecole dei farmaci molto idrofobiche sono state solubilizzate, riducendone contemporaneamente le dimensioni degli aggregati molecolari, con diversi tensioattivi, e quindi ricoperte con nanocristalli di albumina per ottenere sistemi di trasporto in vivo stabili e sicuri. È stato anche studiato e proposto per scopi pratici o clinici un nanomateriale autoterapeutico, avente cioè funzioni medicinali, che può agire come un "nano proiettile magico" privo di composti terapeutici extra o il cui funzionamento possa dipendere da stimoli esterni.