Design, fabbricazione e caratterizzazione di materiali polimerici fabbricati mediante il metodo del solvent casting

Abstract

I disturbi cutanei sono caratterizzati da una perturbazione dell'omeostasi cutanea e da un'alterazione delle caratteristiche del tessuto. In questi casi, la pelle può essere del tutto assente, come nel caso di ferite e ustioni, o presentare ispessimento e irritazione, come nel caso di psoriasi e dermatiti. Per questo motivo, la progettazione di una particolare struttura in grado di veicolare molecole attive in tutte queste condizioni è ancora una sfida aperta. Film e micro/nano-particelle sono state esplorate per progettare sistemi di rilascio di farmaci nelle patologie cutanee, offrendo diverse caratteristiche che, se combinate, potrebbero portare a strumenti avanzati per un rilascio efficiente e personalizzato di principi attivi. Nel corso di questo progetto di tesi, sono stati impiegati materiali di origine naturale come zeina, lignina e rutina. In un primo momento, è stato ottimizzato un metodo per la fabbricazione di materiali a base proteica attraverso il metodo della solvent casting. Dopo la fase di produzione, i materiali sono stati caratterizzati in termini di proprietà morfologiche, superficiali, meccaniche e interazioni chimiche. Inoltre, i materiali sono stati caricati con molecole antiossidanti naturali per valutare la differenza nel profilo di rilascio del farmaco in funzione della morfologia del materiale e della struttura macromolecolare. Durante questo progetto, ho acquisito confidenza con diverse tecniche spettroscopiche (spettroscopia UV-Vis, FTIR e RAMAN), tecniche di microscopia (elettronica a scansione e microscopia a forza atomica), prove di trazione, nanoindentazione tramite AFM, bagnabilità e proprietà superficiali ed infine esperimenti di rilascio di principi attivi al variare della composizione.

Skin disorders are characterized by perturbation of the skin homeostasis and alteration of the tissue features. In these cases, skin can be wholly absent as in wounds and burns or show thickening and irritation as in psoriasis and dermatitis. For this reason, design a suitable and unique platform capable of delivering active molecules in all these conditions is still challenging. Films and micro-/nano-particles have been explored to design drug delivery systems in skin disorders, offering different features that, if combined, could lead to advanced tools for an efficient and tailored release of active payloads. During this thesis project, natural based materials like zein, lignin and rutin were employed. At first, has been optimized a method for the fabrication of protein-based via solvent casting method. After the production, the materials have been characterized in terms of their morphological, superficial, mechanical properties and chemical interactions. In addition, the materials have been loaded with natural antioxidant molecules to evaluate the difference in the drug release profile as a function of the material morphology and the macromolecular self-assembled structure. During this project, I got used to several spectroscopic techniques (UV-Vis, FTIR, and RAMAN spectroscopy), microscopy techniques (scanning electron and atomic force microscopy), tensile test, nanoindentation via AFM, wettability and surface properties, and drug release experiments.