Macroarea: Tecnologia Farmaceutica

Settori ERC: LS7 Prevention, Diagnosis and Treatment of Human Disease

Referenti: Maria Luisa Torre (PA), Sara Perteghella (RTDb)

1. Prodotti farmaceutici a base di secretoma e vescicole extracellulari da cellule staminali mesenchimali

Le cellule staminali mesenchimali possiedono numerose attività terapeutiche in gran parte mediate dal loro prodotto di secrezione, denominato secretoma. La linea di ricerca riguarda lo sviluppo tecnologico di forme farmaceutiche contenenti secretoma delle cellule staminali mesenchimali per il trattamento di patologie post-traumatiche e degenerative, autoimmuni, o di natura infiammatoria, in medicina umana e veterinaria. Vengono pertanto realizzate polveri farmaceutiche iniettabili liofilizzate per la veicolazione di microvescicole ed esosomi e tale prodotto viene successivamente veicolato in forme farmaceutiche a rilascio controllato per il wound healing e la rigenerazione del tessuto osteoarticolare. Per la loro realizzazione vengono utilizzate differenti tecnologie, dal molding alla co-stampa di polimeri biodegradabili ed hydrogel. Infine, viene prodotto secretoma anche di specie di interesse veterinario (canina ed equina) destinato nella terapia dell’osteoartrosi: vengono formulati prodotti a base di acido ialuronico e secretoma e attualmente è in corso uno studio clinico veterinario di Fase I per la valutazione della sicurezza del secretoma.

2. Scaffold tridimensionali per la veicolazione di cellule staminali mesenchimali

Vengono sviluppati scaffold tridimensionali a base di polimeri naturali quali alginato, fibroina e sericina della seta, di hydrogel e polimeri sintetici quali poli(ε-caprolattone), e di matrice cartilaginea e ossea decellularizzata. Tali prodotti sono destinati i) alla veicolazione e al il rilascio controllato di cellule, derivati cellulari e/o molecole bioattive per la medicina rigenerativa, ii) all’impiego come metodi alternativi (o complementari) alla sperimentazione animale per testare nuove entità ad attività farmacologica. In funzione del tessuto che deve essere rigenerato/riparato in vivo o che deve essere realizzato in vitro, lo scaffold presenta caratteristiche chimico-fisiche, forma e struttura differenti ed ottimizzati per le differenti applicazioni. Gli scaffold vengono poi testati mediante colture e test cellulari per valutarne biocompatibilità, capacità di supportare la vitalità e funzionalità cellulare, nonché le potenzialità rigenerative.

3. Sistemi micro e nanoparticellari per il drug delivery

Vengono sviluppati sistemi multiparticellari (micro e nanoparticelle) prevalentemente a base di proteine della seta, fibroina e sericina, per la veicolazione e il direzionamento di molecole bioattive di natura sia idrofila che idrofoba, di origine naturale e sintetica, ad azione anti-infiammatoria, quali celecoxib e curcumina, anti-ossidante, quali polifenoli e derivati di origine naturale, e ad azione anti-tumorale. Tali prodotti vengono caratterizzati dal punto di vista morfologico, chimico-fisico, tecnologico, per quanto riguarda la cinetica di liberazione in vitro del principio attivo, e in termini di potency in vitro quali per esempio l’attività ROS-scavenging, anti-tirosinasica ed anti-elastasica. Infine, vengono determinate le loro performances su modelli cellulari per quanto riguarda, per esempio, la biocompatibilità, la citotossicità, le proprietà di permeazione di membrane biologiche e l’internalizzazione da parte delle cellule target.

• Mocchi M, Bari E, Marrubini G, Foglio Bonda A, Perteghella S, Tartara F, Cofano F, di Perna G, Giovannelli L, Mandracchia D, Sorlini M, Garbossa D, Torre ML, Segale L (2021). Freeze-Dried mesenchymal stem cell-secretome pharmaceuticalization: optimization of formulation and manufacturing process robustness. Pharmaceutics 13, 1129. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13081129
• Perteghella S, Rassu G, Gavini E, Obinu A, Bari E, Mandracchia D, Bonferoni MC, Giunchedi P, Torre ML (2021). Crocetin as new cross-linker for bioactive sericin nanoparticles. Pharmaceutics 13, 680. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13050680
• Bari E, Scocozza F, Perteghella S, Sorlini M, Auricchio F, Torre ML, Conti M (2021). 3D bioprinted scaffolds containing mesenchymal stem/stromal lyosecretome: next generation controlled release device for bone regenerative medicine. Pharmaceutics 13: 515. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13040515
• Bari E, Serra M, Paolillo M, Bernardi E, Tengattini S, Piccinini F, Lanni, C, Sorlini M, Bisbano G, Calleri E, Torre ML, Perteghella S (2021). Silk Fibroin Nanoparticle Functionalization with Arg-Gly-Asp cyclopentapeptide Promotes Active Targeting for Tumor Site-Specific Delivery. Cancers 13: 1185. https://doi.org/10.3390/cancers13051185
• Orlandi G, Bari E, Catenacci L, Sorrenti M, Segale L, Faragò S, Sorlini M, Arciola CR, Torre ML, Perteghella S (2020). Polyphenols-loaded sericin self-assembling nanoparticles: a slow-release for regeneration by tissue-resident mesenchymal stem/stromal cells. Pharmaceutics, 12, 381. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12040381
• Crivelli B, Bari E, Perteghella S, Catenacci L, Sorrenti M, Mocchi M, Faragò S, Tripodo G, Prina-Mello A, Torre ML (2019). Silk fibroin nanoparticles for Celecoxib and Curcumin delivery: ROS-scavenging and anti-inflammatory activities in an in vitro model of osteoarthritis. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 137: 37-45. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2019.02.008
• Bari E, Perteghella S, Catenacci L, Sorlini M, Croce S, Mantelli M, Avanzini MA, Sorrenti M, Torre ML (2019). Freeze-dried and GMP-compliant pharmaceuticals containing mesenchymal exosomes for acellular MSC immunomodulant therapy. Nanomedicine. https://doi.org/10.2217/nnm-2018-0240
• Bari E, Perteghella S, Di Silvestre D, Sorlini M, Catenacci L, Sorrenti M, Marrubini G, Rossi R, Tripodo G, Mauri P, Marazzi M, Torre ML (2018). Pilot production of mesenchymal stem/stromal freeze-dried secretome for cell-free regenerative nanomedicine: a validated GMP-compliant process. Cells 7: 190. https://doi.org/10.3390/cells7110190
• Galuzzi M, Perteghella S, Antonioli B, Tosca MC, Bari E, Tripodo G, Sorrenti M, Catenacci L, Mastracci L, Grillo F, Marazzi M, Torre ML (2018). Human engineered cartilage and decellularized matrix as an alternative to animal osteoarthritis model. Polymers 10: 738. https://doi.org/10.3390/polym10070738
• Bari E, Perteghella S, Marrubini G, Sorrenti M, Catenacci L, Tripodo G, Mastrogiacomo M, Mandracchia D, Trapani A, Faragò S, Gaetani P, Torre ML. In vitro efficacy of silk sericin microparticles and platelet lysate for intervertebral disk regeneration. International Journal of Biological Macromolecules 118: 792-799. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.06.135

Collaborazioni Nazionali

• Dott. Enrico Lucarelli – Istituto Ortopedico Rizzoli, Bone Regeneration Lab
• Dott. Giovanni Sesana – Ospedale Niguarda Cà Granda, Struttura Semplice Tissue Therapy
• Dott. Paolo Gaetani – Istituto di Cura Città di Pavia, Neurosurgical Department
• Dott.ssa Silvia Dotti – Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell’Emilia Romagna, Cell Culture Center
• Dott. Angelo Corsico e Dott.ssa Ilaria Ferrarotti – IRCCS San Matteo, Complex operative Unit of Pneumology
• Dott. Pierluigi Mauri e Dott. Dario Di Silvestre – CNR, Istituto di Tecnologie Biomediche, Bioinformatics at Proteomics lab
• Prof. Ferdinando Auricchio e Prof. Michele Conti -UniPv, Department of Civil Engineering and Architecture
• Prof. Paolo Giunhedi – Università di Sassari, Department of Chemistry and Pharmacy
• Dott.ssa Lorena Segale e Dott.ssa Lorella Giovannelli – Università del Piemonte Orientale, Department of Pharmaceutical Sciences
• Dott.ssa Delia Mandracchia – Università di Brescia, Department of Molecular and Translational Medicine

Collaborazioni Internazionali

• Dott. Adriele Prina-Mello – Trinity College Dublin, Lab of Biological Characterization of Advanced materials
• Dott. Marzio Sorlini – SUPSI, Department of Innovative Technologies (Lugano)

Sviluppo di modelli di patologie 3D, Colture cellulari, Studi di permeabilità con modelli cellulari (es. CACO-2, Hela), Analisi della distribuzione dimensionale di microparticelle, Valutazione di attività biologica (es. antiossidanti, antitirosinasica e antielastasica), Sviluppo di prodotti liofilizzati a base di secretoma isolato da cellule (procedure standardizzate di purificazione, concentrazione e liofilizzazione). Isolamento e liofilizzazione di esosomi e microvescicole da matrici biologiche.