Intranasal administration of advanced drug delivery systems encapsulating peptidic and biological drugs: in vitro, ex vivo and in vivo evaluation

La via di somministrazione nasale è stata ampiamente esplorata negli ultimi decenni come valida alternativa alle classiche vie orali e parenterali per la somministrazione di farmaci. Questa Tesi ha avuto l’obiettivo di esplorare approfonditamente la somministrazione nasale di farmaci, valutando quali siano i principali fattori fisiologici che possono potenzialmente rappresentare un ostacolo all’assorbimento del farmaco e utilizzando la nanotecnologia per fare fronte a tali limiti. La prima parte di questa Tesi riguarda lo studio di uno spray micellare nasale a base di ciclosporina A, interamente caratterizzato per proprietà chimico/fisiche e mucoadesività. Inoltre, la somministrazione in vivo della formulazione è stata simulata sfruttando un modello siliconico di naso umano e diversi dispositivi nasali. Infine, l’efficacia della formulazione contro SARS-CoV-2 è stata testata in vitro su cellule VERO E6. La formulazione ha dimostrato di avere una dimensione particellare di circa 15 nm, una superficie neutra ed una elevata efficienza di incapsulazione del farmaco (circa 95%), oltre che una notevole stabilità nel tempo. Inoltre, è stato dimostrato che la formulazione ha una elevata tendenza a penetrare attraverso la mucosa nasale e gli studi in vitro hanno dimostrato un’efficacia antivirale del 100% nella maggior parte dei protocolli di trattamento utilizzati. La seconda parte della Tesi riguarda l’applicazione della formulazione micellare di ciclosporina A su un modello animale di neuroinfiammazione indotta da Lipopolisaccaride (LPS). Lo studio è stato eseguito somministrando a topi CD-1 una dose di 40 mg/kg di ciclosporina A per via nasale, con l’obiettivo di veicolare il farmaco al cervello. L’effetto terapeutico del trattamento cronico con ciclosporina A è stato valutato mediante diversi studi comportamentali; parallelamente il farmaco è stato quantificato sia nel plasma che nel bulbo olfattivo dopo una singola somministrazione. Il profilo di efficacia e sicurezza della formulazione micellare nasale è stato paragonato a quello della sospensione orale del farmaco. I risultati hanno evidenziato una maggiore sicurezza della somministrazione nasale paragonata a quella orale, e hanno mostrato l’effetto antidepressivo della formulazione micellare di ciclosporina A somministrata per via nasale. La terza parte di questa Tesi consiste in uno studio approfondito della mucosa nasale, realizzato tramite immunoistochimica, con l’obiettivo di evidenziare le principali differenze anatomiche tra le aree respiratorie e olfattive e la connessione diretta dell’epitelio olfattivo con il cervello. Successivamente, è stata dimostrata l’importanza dell’utilizzo di sistemi innovativi e dispositivi che consentano la deposizione selettiva del farmaco sulla regione olfattiva della mucosa, quando si vuole ottenere una somministrazione naso-cervello. A questo scopo, è stata utilizzata una formulazione di nanoparticelle a base di chitosano come modello per esplorare i profili di mucoadesione e mucopenetrazione su un modello ex vivo di mucosa nasale, sfruttando la microscopia a due fotoni per analizzare sia la superficie che la profondità del tessuto. Le nanoparticelle si sono rivelate maggiormente mucopenetranti rispetto alla soluzione di farmaco, utilizzata come riferimento, ed è stato possibile osservare come le strutture neuronali possano formare canali che favoriscano il passaggio del farmaco o delle nanoparticelle dalla mucosa nasale al cervello.