Interazione onde d'urto e nanobolle nella cavitazione farmaceutica

Le microbolle, a causa delle loro dimensioni dell'ordine dei μm, non sono in grado di migrare passivamente attraverso le pareti dei vasi sanguigni ma rimangono in circolazione fino a quando non vengono assorbite dalla milza e dal fegato. Inoltre, le microbolle hanno limitazioni nell'attraversare la vascolarizzazione del tumore. Il passaggio dei vasi tumorali è consentito a particelle con un diametro di circa 400nm-600nm. Per superare questa limitazione, sono state progettate formulazioni dell'ordine di nm per il rilascio di farmaci. L'utilizzo di nanocarrier nel microcircolo tumorale permette di avere l'effetto di permeabilità e ritenzione (EPR).

Le strategie di caricamento di macrobolle proposte fino ad ora sono:
• caricamento dei farmaci nel nucleo
• caricamento dei farmaci all'interno della shell attraverso interazioni covalenti o non covalenti
Pertanto, gli MB possono fungere da serbatoio e le proprietà chimiche del farmaco possono influenzare la cinetica di rilascio.
Per rendere le bolle stabili e prevenire la loro coalescenza o dissoluzione nella circolazione, si usa un rivestimento di uno strato stabilizzante. I sistemi di rilascio di farmaci incorporano anche farmaci sul rivestimento o al suo interno. Il rivestimento agisce sulla dinamica della bolla. Tipicamente ci sono due tipi di rivestimenti:
• rivestimento flessibile: composto da fosfolipidi con incapsulamenti solidi. Il rivestimento fosfolipidico ha uno spessore di qualche nanometro.
• rivestimento rigido ha spessore di circa decine di nanometri.

Il rivestimento viscoso aumenta lo smorzamento di un fattore 5. Tuttavia, gli effetti inerziali dominano il comportamento delle nanobolle per intervalli di pressione rilevanti per le applicazioni di rilascio di farmaci. Nel caso di rivestimento rigido, la dinamica dell'oscillazione è determinata dalla proprietà della capsula. Nel caso di nanobolle con rivestimento composto da polimeri reticolati biodegradabili e fosfolipidi, il processso di autoassemblaggio a partire da vescicole liquide, prevede i seguenti passaggi:
• deposizione di un monolayer di fosfolipidi attorno ad una gocciolina di perfluorocarbone
• aggiunta di un polimero idrofilo
• fotopolimerizzazione dei radicali liberi
Queste vescicole liquide, in presenza di ultrasuoni, potrebbero subire una transizione da liquido a gas, trasformando così le vescicole polimeriche in bolle di micro e nano dimensioni.