Modifiche strutturali di pigmenti organici e biopolimeri per la realizzazione di materiali innovativi

Abstract

Per prima cosa si è creata una nuova libreria di pigmenti e coloranti basata sul dichetopirrolopirrolo (DPP) tramite cross-coupling di Suzuki-Miyaura. Si è utilizzata la protezione con Boc (terz-butossicarbonile) per solubilizzare il pigmento prima dell’introduzione di determinati sostituenti con effetto auxocromo. Vengono presentate l’assorbimento, l’emissione di fluorescenza e le proprietà ottiche di questi nuovi coloranti. Lo stesso procedimento è stato utilizzato per creare un polimero supramolecolare basato sull’architettura del DPP. Il polimero è stato compiutamente caratterizzato tramite esperimenti NMR e UV a concentrazione e temperatura variabile, che hanno permesso di risalire al meccanismo di aggregazione supramolecolare nonché determinare i parametri termodinamici che regolano la polimerizzazione. Se ne è quindi studiata la morfologia e le proprietà liquido cristalline tramite EFM, SEM, POM e DSC. Infine, in collaborazione con la Fidia Farmaceutici S.p.A., sono state sviluppate reazioni organiche specifiche sull’acido ialuronico per ottenere un sistema di gel-forming in situ. In particolare, l’acido ialuronico è stato funzionalizzato con residui cumarinici legati attraverso spaziatori di polietilenglicoli (PEG). Questi sistemi, dopo irraggiamento con luce ultravioletta, danno origine a gel con caratteristiche molto promettenti per uno sviluppo biomedicale. La formazione dei gel è dovuta all’accoppiamento dei residui cumarinici attraverso la reazione di cicloaddizione 2+2. I polimeri di acido ialuronico modificato e quelli derivati dalla foto addizione sono stati compiutamente caratterizzati e studiati al fine di variarne le caratteristiche fisiche per renderli adatti a un utilizzo terapeutico.

Firstly new soluble dyes and insoluble organic pigments based on the diketopyrrolopyrrole (DPP) skeleton have been prepared via Suzuki-Miyaura cross-coupling on 3,6-bis(4-bromophenyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione. Boc protection of the amidic functions was advantageously used to solubilize the starting DPP prior to the introduction of the substituents. Absorption, fluorescence emission and optical features of these new DPPs dyes are presented. The product arising from the Suzuki-Miyaura cross-coupling between 3,6-bis(4-bromophenyl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione and 3,4,5-tris(dodecyloxy)phenylboronic acid forms a new supramolecular polymer based on DPP. This fluorescent supramolecular polymer has been completely characterized, studying its morphology and liquid crystal properties (EFM, SEM, POM, DSC) and appropriate NMR and UV experiments have been done in order to obtain the thermodynamic constants that describe a cooperative polymerization. Finally, in collaboration with Fidia Farmaceutici S.p.A., specific organic reactions on hyaluronic acid (HA) have been finalized with the aim of earning a “in situ gel forming”, a derivative that forms hydrogels once it is exposed to an external stimulus. In particular hyaluronan has been functionalized with a photo-crosslinkable coumarinic moiety using an appropriate spacer, that permits the UV-crosslinking (photochemical cycloaddition) in specific desired conditions. HPLC and HPLC-MS methods to establish the effective degree of HA derivatization and the real degree of crosslinking have been developed. Stability, swelling and in vitro biocompatibility tests are presented.