Area di Ricerca
Ambiti di ricerca ad oggi attivi
L’attività di ricerca della Prof.ssa Cavallaro riguarda la sintesi, la caratterizzazione chimico-fisica e biologica di materiali biocompatibili di natura polimerica, oligosaccaridica e lipidica e sistemi da essi derivati che trovano applicazione essenzialmente nel campo del rilascio modificato e direzionato di sostanze biologicamente attive (farmaci, geni, proteine) (Drug Delivery Systems and targeting–DDST), e diagnostico, teranostico cosmetico e agroalimentare.
Progetti di ricerca degli ultimi 5 anni
PRIN 2010-2011 - Codice progetto: 20109PLMH2_006 Titolo del progetto: Identificazione di sistemi di rilascio ottimali per i Nucleic Acid Based Drugs e studio dei meccanismi di azione in alcuni modelli di patologie umane infiammatorie e tumorali.
PON 2007-2013 Codice progetto: PON01_01287 Titolo del progetto: “SIB: soluzioni avanzate basate su biomateriali a matrici composite complesse per la riparazione e la rigenerazione della cartilagine articolare mediante tecniche mininvasive”
PON 2007-2013 - Codice progetto: PON02_00355_2964193 Titolo del progetto: Sviluppo di Micro e Nano-Tecnologie e Sistemi Avanzati per la Salute dell'uomo – HIPPOCRATES
PON 2007-2013 - Codice progetto: PON01_01434 Titolo del progetto: “Piattaforma Scientifico-Tecnologica Mirata allo Sviluppo di Nuovi Approcci Terapeutici nel Trattamento delle Principali Patologie Degenerative della Retina” (REACT)
PON03PE_00216_1: DRUG DELIVERY: VEICOLI PER UN’INNOVAZIONE SOSTENIBILE (Distretto Biomedico)
Collaborazioni
Alessandro Riccardo, Dip. Biopatologia e Biotecnologie Mediche ( Di.Bi.Med), Università Palermo (Italia);
Barba Anna Angela, Dip. Farmacia, Universita’ di Salerno (Italia).
Bondì Maria Luisa, Istituto Per Lo Studio Dei Materiali Nanostrutturati – Cnr (Italia);
Brucato Valerio MB, Dip. Ingegneria Civile, Ambientale, Aerospaziale, dei Materiali (DICAM) Università Palermo (Italia);
Casadei Maria Antonietta, Dip. di “Chimica e Tecnologie del Farmaco”, Università Roma “Sapienza” (Italia);
Castelli Francesco, Dip. Scienze del Farmaco, Università di Catania (Italia);
Cervello Melchiorre, Istituto IBIM, CNR, Palermo (Italia);
Conese Massimo, Dip. Scienze Mediche e Chirurgiche, Universita’ di Foggia (Italia);
Fresta Massimo, Dip. Scienze della Salute, Universita’ “Magna Graecia” Di Catanzaro (Italia);
Grassi Gabriele, Dip. Scienze della vita, Università di Trieste (Italia);
Grassi Mario, Dip. Ingegneria e Architettura, Università di Trieste (Italia);
Guido Stefano, Dip. Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale,Universita’ degli Studi di Napoli Federico II (Italia);
Lamberti Gaetano, Dip. Ingegneria Industriale, Universita’ di Salerno (Italia);
Manca Davide, Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica, Politecnico di Milano (Italia);
Pace Elisabetta, Istituto IBIM, CNR, Palermo (Italia);
Pallavicini Piersandro, Dip. Chimica, Universita’ di Pavia (Italia);
Paolino Donatella, Dip. Medicina Sperimentale e Clinica, Universita’ “Magna Graecia” Di Catanzaro (Italia);
Pasut Gianfranco Dipartimento Di Scienze del Farmaco, Universita’ Di Padova (Italia);
Saiano Filippo, Dip. Scienze Agrarie e Forestali, Università Palermo (Italia),
San Biagio Pierluigi, Istituto di Biofisica, CNR, Palermo (Italia);
Trapani Adriana, Dip. Farmacia-Scienze del Farmaco, Università di Bari (Italia);
Principali collaborazioni estere
Nottelet Benjamin, Institut des Biomolécules Max Mousseron (CNRS UMR 5247), Département des Biopolymères Artificiels, UFR Pharmacie - Université Montpellier I, Université Montpellier 2-15, France.
Ogris Manfred, Pharmaceutical Biology–Biotechnology, Department of Pharmacy, Ludwig-Maximilians-Universität, Butenandtstr. 5–13, D-81377 Munich, Germany
Recenti Collaborazioni con Aziende
SIFI S.p.A. - Società Industria Farmaceutica Italiana (Catania, Italy)
Attività
La Professoressa Cavallaro svolge attività di ricerca avvalendosi di laboratori quali il “Lab di Polimeri Biocompatibili”; il “Lab di Caratterizzazione Fisica e Rivelazione Spettrofotometrica di Sostanze Chimiche”, il “Lab di Processi Chimici Organici, Sintesi e Purificazione di Materiali Polimerici”; il “Lab di Caratterizzazione di Materiali Biocompatibili” e, più recentemente, il “Lab di Caratterizzazione Biologica di Biomateriali e Nanostrutture”.
Servizi erogabili in regime di conto terzi
Da oltre venti anni il Laboratorio di Polimeri Biocompatibili svolge attività di ricerca inerente la sintesi, la caratterizzazione chimico-fisica e più recentemente anche una preliminare caratterizzazione biologica su materiali polimerici biocompatibili e sistemi da essi derivati che trovano applicazioni essenzialmente nel campo del rilascio di sostanze biologicamente attive (farmaci, geni, proteine) e dell’ingegneria tissutale. Inoltre il Laboratorio vanta esperienza anche su materiali di natura lipidica e fosfolipidica (nanoparticelle lipidiche e liposomi) ed oligosaccaridica (ciclodestrine). L’elevata versatilità formulativa dei sistemi preparati e caratterizzati consente inoltre il loro impiego anche in campo diagnostico, cosmetico ed agroalimentare. Il laboratorio ha pertanto esperienza sulla chimica dei polimeri sia naturali (esempio polisaccaridi, peptidi, proteine), che sintetici (poliamminoacidi, poliesteri, poliammidi, polianidridi), sulle più avanzate procedure di funzionalizzazione di tali materiali nonché sui processi tecnologici che consentono la loro trasformazione in sistemi le cui dimensioni vanno dalla scala nanometrica (nanoparticelle, nanogeli, tensioattivi e micelle polimeriche, complessi interpolielettrolitici con materiale genico), alle microparticelle, agli idrogeli (biodegradabili, stimolo sensibili, intelligenti), agli scaffold tridimensionali per la crescita cellulare (film, spugne, scaffold fibrillari).
Il laboratorio svolge già attività di ricerca per conto di aziende private nella realizzazione e caratterizzazione di sistemi per il drug delivery e per la rigenerazione dei tessuti, alcuni dei quali sono già in fase di scale up per una prossima immissione nel mercato. Il Laboratorio vanta personale altamente specializzato ed un ampio parco apparecchiature per cui è in grado di interfacciarsi con un vasto numero di utenti che lavorano nel settore tecnologico-farmaceutico, cosmetico, agroalimentare, diagnostico e più in generale biomedico. Il Laboratorio pertanto è in grado di fornire consulenze e ricerche finalizzate al trasferimento tecnologico ad Imprese ed Enti di ricerca sia pubblici che privati, per la formulazione e la caratterizzazione sia di sistemi innovativi che convenzionali.
Principali servizi offerti
• modificazioni chimiche e strutturali su materiali polimerici di interesse industriale utilizzando metodiche a basso impatto ecologico (impiego di microonde, uso di fotoirradiatori)
• produzione di scaffold per l’ingegneria tissutale mediante innovative procedure sintetiche e tramite elettrospinning
• risoluzione di problematiche correlate all’instabilità di forme farmaceutiche, cosmetiche e prodotti diagnostici
• preparazione e caratterizzazione di prodotti utilizzati in campo agro-alimentare (rilascio di pesticidi, fertilizzanti, aromi, conservanti)
• preparazione di innovativi sistemi farmaceutici e biomedici per aumentare la compliance del paziente
• caratterizzazione chimicofisica di materiali polimerici e non o sistemi da essi derivati, mediante spettroscopia 1H-NMR, FT-IR, UV, misure reologiche, determinazione dimensioni particellari, valutazione proprietà elettriche di superficie, microscopia ottica ed analisi di immagine
•determinazione pesi molecolari e indice di polidispersità di materiali polimerici mediante Size Exclusion Chromatography e Light Scattering
• valutazione in vitro delle proprietà bioadesive di materiali di interesse farmaceutico, cosmetico e biomedico
• test di stabilità a breve e a lungo termine su materiali polimerici e non,
• determinazione grado di purezza di materiali polimerici e non, mediante tecniche cromatografiche e spettroscopiche
• valutazione in vitro delle proprietà di rilascio di sostanze biologicamente attive da sistemi polimerici e non,
• determinazione delle proprietà assorbenti liquidi acquosi e non, di prodotti per uso igienico-sanitario
• test in vitro di citocompatibilità di materiali polimerici e non, su linee cellulari modello
• valutazione delle capacità di transfezione di DNA veicolato da vettori non virali
Principali strumenti ed apparecchiature:
-Reattore a microonde (CEM Discover – SP); Omogenizzatore (VWR VDI 25 S40); Omogenizzatore ad Alta pressione EmulsiFlexTM -C5; Elettrospinning (Nano Spider NS Lab, Elmarco – Nano for Life); Ultracentrifuga (BECKMAN COULTER–OPTIMA XPN–100-ULTRACENTRIFUGE); NANOSPRAYDRYING (Nano Spray Dryer B-90 Buchi; Cappa a Flusso Laminare (Thermo MSC advance); Microscopio a Fluorescenza; Reometro (Discovery HR-2, TA Instruments); Reattore al plasma (Femto 40 kHz, Diener Electronic GmbH); Laser freddo 810nm (GBox 15A 15W-810nm, GIGAA LASER); Spettroscopio FT-IR (Alpha series, Bruker); Zetasizer NanoZS instrument (Malvern); Sistema di pompaggio HPLC (WATERS) completo per cromatografia ad esclusione dimensionale equipaggiato con un sistema di pompe e detector ad indice di rifrazione; Sistema per cromatografia HPLC costituito da pompa binaria (Agilent) a gradiente, rivelatore UV-VIS (Agilent); N. 2 Sistemi freeze-drying (Labconco e Hewards); Fotoreattore tipo Rayonet e Fotoreattore Polymer; sistema per microfluidica (Elveflow).