Design of paramagnetic metal complexes for improved MRI-guided drug-release applications
Ente finanziatore
MUR - Ministero dell'Università e Ricerca
Programma di finanziamento
PRIN - Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (dal 2020)
Bando di riferimento
PRIN 2022
Anno di presentazione del progetto
2022
Anno di approvazione del progetto
2023
Project ID / numero contratto
20224B4285
Durata del progetto
24 mesi
Inizio del progetto
16/10/2023
Fine del progetto
28/02/2026
Progetto approvato - Contributo unità di ricerca del Dipartimento
€101.874,00
Sustainable Development Goals - Agenda 2030
Keyword
liposomes
Coordination Chemistry
Bioinorganic Chemistry
Paramagnetic metal complexes
MRI contrast agents
Drug delivery nanocarriers
Stato del progetto
Approvato
Abstract
This project aims at developing new highly clinically translatable paramagnetic metal complexes for improving MRI-guided theranostic procedures for the in vivo visualization of drug release processes from smart nanocarriers. Smart therapeutic nanocarriers, where the release of the drug is locally triggered by endogenous (chemical) or externally applied (physical) stimuli, represent one of the new frontiers of chemotherapy. Imaging technologies may offer a very valuable support to monitor in vivo, and with a limited invasiveness, the effective release of the drug from the nanocarrier, thus allowing to predict the therapeutic response, on a personalized basis, without waiting for the onset of the therapeutic outcome. Liposomes are by far the most important class of nanocarriers, and several liposomal formulations are already successfully used in clinical practice. Interestingly, the co-encapsulation of a paramagnetic metal complex in the aqueous core of liposomes allows the development of MRI-guided procedures where the stimulated release of the drug is accompanied by the detection of a contrast in the lesion. The contrast mechanism is based on the removal of the “contrast quenching” that occurs when the agent is released (along with the drug) from the nanocarrier. Of course, the detection sensitivity of the overall procedure, and consequently its theranostic performance, is strongly affected by the difference in the contrast efficacy of the agent between the “encapsulated” and the “released” states. Thus, the most straightforward way to enhance this difference is the design of neutral paramagnetic metal complexes with high encapsulation efficiency and high relaxivity when they are released from the nanocarrier. Different strategies will be adopted to reach this objective: i) the use of a neutral monometallic agent with very high relaxivity, ii) the use of neutral oligometallic complexes, and iii) complexes designed to bind proteins present in the nanocarrier microenvironment. In addition to ligands for Gd(III) ion, also ligands for Mn(II) will be considered. The synthesized agents will be characterized in terms of their relaxometric properties, ability to be encapsulated in liposomes, and biocompatibility towards selected cell lines (tumor and immune cells). Finally, the lead compounds will be tested in vivo with a MRI-guided theranostic protocol on a mouse model of breast cancer, and the performance compared with liposomes loaded with the standard MRI agent gadoteridol.
I dati relativi ai progetti sottomessi (a titolo esemplificativo: nome ente finanziatore, titolo del progetto, nome del Principal Investigator, elenco dei partner ......) sono raccolti e organizzati in maniera aggregata all'interno del database "UPO Progetti". Tale database ha lo scopo di raccogliere tutti i dati relativi ai progetti di ricerca sottomessi per conto dell'Ateneo (sia che questi siano stati approvati o non approvati a seguito della sottomissione). Tali dati sono utilizzati con lo scopo di raccogliere statistiche aggregate, per l'ottimizzazione della gestione dei processi di sottomissione dei progetti e per la valutazione statistica dei progetti presentati dai ricercatori, al fine di comprendere a livello statistico quale sia il numero di progetti presentati e la percentuale di approvazione degli stessi, oltre che indagare sui fattori che non hanno consentito l'approvazione del progetto. La valutazione ha esclusiva finalità di tipo statistico e si basa sull'analisi di dati aggregati, non prevede alcun monitoraggio/ performance dei ricercatori in relazione al numero di progetti presentati o al tasso di approvazione/ non approvazione. Si precisa che i dati sono trattati rispettando ogni misura cautelativa della sicurezza e riservatezza. Se desidera ottenere maggiori informazioni in relazione alle analisi effettuate su tali dati, può rivolgersi alla Divisione Ricerca e Sviluppo o al DPO dell'Ateneo (dpo@uniupo.it)