Sistemi terapeutici innovativi per il trattamento delle lesioni cutanee

Abstract

A tutt’oggi non esistono trattamenti terapeutici soddisfacenti per la cura delle lesioni cutanee quali le ulcere cutanee croniche. Ulcere da decubito, neuropatiche e vascolari hanno un impatto importante sulla spesa sanitaria perchè la popolazione sta invecchiando e risultano frequenti le patologie croniche. In questo scenario il trattamento delle ulcere cutanee si sta progressivamente muovendo da un semplice trattamento sintomatico palliativo, basato sull’utilizzo di dispositivi medici e/o medicazioni tradizionali, ad un approccio più moderno definito con il termine di medicina riparativa. In questo ambito i fattori di crescita, ed in particolare i fattori di crescita piastrinici, hanno dimostrato di svolgere un ruolo importante nel processo di riparazione tissutale e l’impiego di emoderivati, come il plasma ricco in piastrine (PRP) ed il lisato piastrinico (LP), contenenti un pool di fattori di crescita, è sempre più spesso proposto nella pratica clinica per trattamenti di riparazione tissutale. È’ inoltre noto che l’efficacia di tali fattori di crescita dipende da come questi sono resi disponibili al sito d‘azione; risulta perciò di notevole importanza lo sviluppo di idonei veicoli. Date queste premesse, lo scopo del lavoro di tesi è stato lo sviluppo di sistemi terapeutici innovativi basati sull’associazione di LP con biopolimeri per il trattamento delle lesioni cutanee. La presente tesi è composta da un’introduzione e sei capitoli sperimentali. Nella parte introduttiva viene descritto lo stato dell’arte ed il razionale del lavoro di ricerca. Il I Capitolo tratta la messa a punto del metodo di proliferazione cellulare utilizzato per valutare l’attività biologica delle formulazioni caricate con LP e la stabilità di LP come tale e dopo liofilizzazione. Nel II Capitolo è stata studiata la possibile associazione di LP con un farmaco antimicrobico modello, quale la vancomicina cloridrato (VCM). Per evitare problemi di incompatibilità fra l’emoderivato e l’antibiotico, è stata sviluppata una polvere aspersoria costituita da una miscela di particelle di alginato di calcio incapsulanti VCM o LP, ottenute separatamente per estrusione, gelificazione ionica e successiva liofilizzazione. Nel III Capitolo, per ampliare le applicazioni terapeutiche dell’associazione tra LP e VCM, è stata sviluppata un medicazione assorbente costituita da capsule di ialuronato di sodio caricate con LP e inglobate in una medicazione di sodio alginato contenente VCM. Nel IV e V Capitolo è stata valutata l’associazione tra chitosano e sericina, proteina della seta. Il razionale si basa sulla combinazione delle diverse e ben conosciute proprietà del chitosano con le proprietà antiossidanti e di proliferazione cellulare vantate dalla sericina. In particolare, nel Capitolo IV la composizione di una medicazione sponge-like a tre componenti (chitosano, sericina e glicina (utilizzata come criprotettore)) è stata ottimizzata utilizzando un disegno sperimentale (DoE) basato sul simplex centroid design. Le variabili ottimizzate sono state le proprietà di idratazione, reologiche e meccaniche. Nel Capitolo V la medicazione ottimizzata è stata caricata con LP mediante due differenti tecniche di caricamento. Nel primo caso, il LP è stato direttamente aggiunto ai componenti della formulazione prima della liofilizzazione; nel secondo caso il LP è stato caricato estemporaneamente sulla medicazione liofilizzata. È’ stata valutata l’influenza del caricamento di LP sulle proprietà di idratazione, reologiche e meccaniche della medicazione. Nel VI Capitolo è stata studiata l’associazione tra sucralfato, LP e biopolimeri con lo scopo di valutare l’eventuale verificarsi di un effetto sinergico sul processo di riparazione. Il sucralfato, complesso metallorganico, è noto in letteratura per le proprietà riparative nei confronti di vari tessuti e proposto come polvere nel trattamento delle ulcere cutanee. All’inizio di questo studio, non esistevano dati di compatibilità fra LP e sostanze di natura inorganica o metallorganica.

There are still unmet needs in the treatment of epithelial and skin lesions, in particular chronic wounds of various etiology do not yet afford a satisfactory treatment. Decubitus sores, vascular and neuropathic ulcers represent a major health care burden, likely to increase as the population ages and becomes affected by chronic diseases. In this scenario, the treatment of epithelial and cutaneous lesions is progressively evolving from a symptomatic palliative approach, based on the use of medical devices and/or traditional drug products, towards a more modern approach, so-called reparative medicine. Within this frame growth factors and in particular platelet growth factors (GF) are known to play an important and delicate role in wound healing and the therapeutic employment of hemoderivatives such as platelet rich plasma preparations (PRP) and platelet lysate (PL), that contain a pool of growth factors, is being increasingly proposed in the clinical practice for various reparative treatments. It is also recognized that the efficacy of GFs critically depend on the way they are made available to the injured tissue. Therefore the development of suitable therapeutic vehicles is of paramount importance for allowing growth factors to be released according to the repairing requirements. Furthermore a successful treatment of chronic wounds often calls for the combined use of growth factors with antinfectives and/or antioxidants, which may need different release profiles, thus requiring an optimal design of the vehicle. Given these premises, the aim of the work was the development of new therapeutic platforms based on the biopolymers intended to be associated with PL for the treatment of chronic wounds. The thesis work consists in an introduction and six experimental chapters. In the introduction the background and the rationale for the research are outlined. Chapter I deals with the development of the cell proliferation method used for evaluating the biological activity of PL loaded formulations, including the evaluation of PL stability as such and after freeze drying. In Chapter II the possible association of PL with an antimicrobial drug, vancomicin hydrochloride (VCM) was investigated. In order to avoid any incompatibilities between the two actives, a multiparticulate formulation composed of calcium alginate beads which were obtained by ionic gelation and separately loaded with VCM and PL was developed. In Chapter III, in order to extend therapeutic applications, the above combination between PL and VCM was proposed as an absorbent dressing. This was made of hyaluronate capsules loaded with PL and embedded into a sodium alginate dressing containing VCM. In Chapters IV e V the ssociation of chitosan and sericin, a protein derived from silk, was investigated. The rationale was to combine the wellknown multifunctionality of chitosan with the favourable proliferative and antioxidant properties of sericin. In particular, in Chapter IV the composition of a three-component sponge like dressing made of chitosan, sericin and glycin (as crioprotectant agent) was optimized using a DoE approach based on a simplex centroid design. The optimized variables were hydration, viscoelasticity and mechanical properties. In Chapter V PL was loaded into the optimized dressing using two different loading technique. In the first case PL was directly added to the dressing components before freeze-drying; in the second case PL was added extemporaneously to the freeze-dried dressing. The influence of PL loading on hydration, rheological and mechanical properties was investigated. In Chapter VI the possible association between sucralfate PL and biopolymers was investigated with the aim of exploiting the synergic effects of such combination on healing process. Sucralfate is a metallorganic complex molecule known for its protective properties on different tissues and has been proposed as a powder in the treatment of cutaneous ulcers. It is noted that, at the start of the present work, no data on the compatibility between inorganic materials and PL were available.