Czym są
Liposomy to zamknięte pęcherzykowe struktury, których wymiary mogą wahać się od 20-25 nm do 2,5 μm (tj. 2500 nm). Ich struktura (bardzo podobna do błon komórkowych) charakteryzuje się obecnością jednej lub więcej podwójnych warstw lipidów amfifilowych, które ograniczają hydrofilowy rdzeń zawierający materiał w fazie wodnej. Ponadto faza wodna jest również obecna poza liposomami.
Zainteresowanie tym odkryciem było natychmiast duże, szczególnie w dziedzinie medyczno-farmaceutycznej.Nie jest zaskoczeniem, że od lat 70-tych liposomy są stosowane w formie eksperymentalnej jako nośniki leków. Stopniowo naukowcy nauczyli się udoskonalać właściwości liposomów w taki sposób, aby były zdolne do wywierania pożądanego efektu terapeutycznego.
Badania w tej dziedzinie były i nadal są bardzo intensywne, dlatego nie dziwi fakt, że liposomy są obecnie stosowane jako skuteczne systemy dostarczania leków.
Struktura
Struktura i właściwości liposomów
Jak wspomniano, liposomy mają strukturę, która charakteryzuje się obecnością jednej lub więcej podwójnych warstw lipidów amfifilowych. Mówiąc dokładniej, te podwójne warstwy składają się głównie z cząsteczek fosfolipidów: warstwy najbardziej zewnętrznej są regularnie umieszczane obok siebie i odsłaniają swoją polarną głowę (hydrofilową część cząsteczki) w kierunku otaczającego je środowiska wodnego; apolarny ogon (hydrofobowy część cząsteczki) jest skierowana do wewnątrz, gdzie przeplata się z warstwą drugiej warstwy lipidowej, która ma organizację lustrzaną w stosunku do poprzedniej. w jamie liposomu.
Dzięki tej szczególnej strukturze liposomy mogą pozostać zanurzone w fazie wodnej, jednocześnie utrzymując zawartość wodną, w której mogą być zdyspergowane składniki aktywne lub inne cząsteczki.
Jednocześnie - dzięki podwójnej warstwie fosfolipidowej - zapobiega się wchodzeniu i wychodzeniu cząsteczek wody lub cząsteczek polarnych, skutecznie izolując zawartość liposomu (który nie może być modyfikowany przez wchodzenie lub wychodzenie wody lub polarnych substancji rozpuszczonych).
Niosomy
Niosomy (Liposomy niejonowe) są szczególnymi liposomami, których struktura różni się od „klasycznych” liposomów. W rzeczywistości w niosomach warstwy fosfolipidowe są zastępowane przez syntetyczne niejonowe amfifilowe lipidy, zwykle dodawane do cholesterolu. Niosomy mają wymiary poniżej 200 nanometrów, są bardzo stabilne i mają różne szczególne cechy, które między innymi sprawiają, że są bardzo odpowiednie do stosowania miejscowego.
Cechy
Charakterystyka liposomów zależy od typowej struktury, jaką posiadają te pęcherzyki. W rzeczywistości warstwy zewnętrzne mają niezwykłe powinowactwo do błon plazmatycznych, których skład jest bardzo podobny (naturalne fosfolipidy, takie jak fosfatydylocholina, fosfatydyloetanoloamina i estry cholesterolu).
W ten sposób rozpuszczalne w wodzie substancje zawarte w mikrosferach liposomalnych mogą być łatwo przeniesione do wnętrza komórek.
Jednocześnie liposom może również włączać do swojej zewnętrznej dwuwarstwy fosfolipidowej farmakologicznie aktywne cząsteczki lipofilowe.
Ponadto, jak wspomniano, właściwości liposomów można poprawić w celu dostosowania pęcherzyków do najróżniejszych potrzeb. W tym celu należy interweniować, dokonując różnego rodzaju zmian strukturalnych w zależności od celu, który ma zostać osiągnięty: na przykład problem związany z niestabilnością fosfolipidów (wysoka tendencja do utleniania), można rozwiązać przez częściowe uwodornienie, dodatek antyoksydant (alfa-tokoferol) lub stosując liofilizację (proliposomy), co pozwala zachować stabilność pęcherzyków przez bardzo długi czas.
Ponadto podwójna warstwa lipidowa może być skonstruowana w taki sposób, aby zwiększyć wiązanie z pewnymi typami komórek, na przykład poprzez przeciwciała, lipidy lub węglowodany. Podobnie, powinowactwo liposomów do danej tkanki może być modyfikowane poprzez zmianę jej składu i ładunku elektrycznego (dodanie stearyloaminy lub fosfatydyloseryny w celu uzyskania dodatnio naładowanych pęcherzyków; natomiast w przypadku fosforanu dicetylu uzyskuje się ładunki ujemne), co zwiększa stężenie leku w organ docelowy.
Wreszcie, aby wydłużyć „okres półtrwania liposomów”, można modyfikować ich powierzchnię poprzez sprzęganie cząsteczek glikolu polietylenowego (PEG) z dwuwarstwą lipidową, tworząc tak zwane „Liposomy Stealth”. własne liposomy powleczone PEG, zawierające doksorubicynę.Jak stwierdzono powyżej, ta powłoka znacznie wydłuża okres półtrwania liposomów, które stopniowo koncentrują się w komórkach rakowych przenikających naczynia włosowate guza; w rzeczywistości są one niedawno utworzone, są bardziej przepuszczalne niż te ze zdrowych tkanek i jako takie umożliwiają akumulację liposomów w tkance nowotworowej i uwalnianie toksycznych składników aktywnych dla komórek rakowych.
Zastosowania
Zastosowania i zastosowania liposomów
Dzięki swoim szczególnym właściwościom i strukturze liposomy znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach: od medycznej i farmaceutycznej po czysto kosmetyczną. W rzeczywistości, ponieważ liposomy mają wysokie powinowactwo do warstwy rogowej naskórka, są one intensywnie wykorzystywane w tej dziedzinie, aby sprzyjać wchłanianiu substancji funkcjonalnych przez skórę.
Natomiast w dziedzinie medycyny i farmacji liposomy znajdują zastosowanie zarówno w dziedzinie terapeutycznej, jak i diagnostycznej.
W szczególności zdolność liposomów do izolowania ich zawartości ze środowiska zewnętrznego jest szczególnie przydatna w transporcie substancji podatnych na degradację (takich jak np. białka i kwasy nukleinowe).
Jednocześnie liposomy mogą być wykorzystywane w celu zmniejszenia toksyczności niektórych leków: tak jest np. w przypadku doksorubicyny – leku przeciwnowotworowego, który jest wskazany w raku jajnika i prostaty – który jest zamknięty w liposomach o długim krążeniu jego farmakokinetyka została znacznie zmodyfikowana, podobnie jak stopień skuteczności i toksyczności.
Klasyfikacja
Klasyfikacja i typy liposomów
Klasyfikacji liposomów można dokonać na podstawie różnych kryteriów, takich jak: wielkość, struktura (liczba dwuwarstw lipidowych, z których składa się liposom) oraz przyjęty sposób przygotowania (ta ostatnia klasyfikacja nie będzie jednak brana pod uwagę w trakcie artykułu).
Poniżej te klasyfikacje i główne typy liposomów zostaną krótko opisane.
Klasyfikacja na podstawie kryteriów konstrukcyjnych i wymiarowych
W oparciu o strukturę i liczbę dwuwarstw fosfolipidowych, które posiada każdy pęcherzyk, można podzielić liposomy na:
Liposomy jednowarstwowe
Liposomy jednowarstwowe składają się z pojedynczej dwuwarstwy fosfolipidowej, która otacza hydrofilowy rdzeń.
W zależności od wielkości liposomy jednowarstwowe można dalej podzielić na:
- Małe pęcherzyki jednowarstwowe lub SUV-y (Małe pęcherzyki jednowarstwowe), których średnica może wahać się od 20 nm do 100 nm;
- Duże jednowarstwowe pęcherzyki lub LUV (Duże pęcherzyki jednowarstwowe), których średnica może wahać się od 100 nm do 1 μm;
- Olbrzymie jednolamelarne pęcherzyki lub GUV (Giganty Unilamelarne Pęcherzyki) o średnicy większej niż 1 μm.
Liposomy wielowarstwowe
Liposomy wielowarstwowe lub MLV (Pęcherzyki wielowarstwowe) są bardziej złożone, ponieważ charakteryzują się koncentryczną obecnością różnych warstw lipidowych (na ogół więcej niż pięciu), oddzielonych od siebie fazami wodnymi (struktura skórki cebuli). Dzięki tej szczególnej właściwości liposomy wielowarstwowe osiągają średnice od 500 do 10 000 nm. Dzięki tej technice możliwe jest kapsułkowanie większej liczby zarówno lipofilowych, jak i hydrofilowych składników aktywnych.
Tak zwane liposomy oligolamelarne lub OLV również należą do grupy liposomów multilamelarnych (Pęcherzyki OligoLamelarne), zawsze składający się z szeregu koncentrycznych podwójnych warstw fosfolipidowych, ale w mniejszej liczbie niż „właściwe” wielowarstwowe liposomy.
Liposomy wielopęcherzykowe
Liposomy wielopęcherzykowe lub MVV (Pęcherzyki wielopęcherzykowe) charakteryzują się obecnością podwójnej warstwy fosfolipidowej, wewnątrz której zamknięte są inne liposomy, które jednak nie są koncentryczne, jak w przypadku liposomów wielowarstwowych.
Inne klasyfikacje
Oprócz tego, co widzieliśmy do tej pory, możliwe jest przyjęcie innego systemu klasyfikacji, który dzieli liposomy na:
- Liposomy wrażliwe na PH: są to pęcherzyki, które uwalniają swoją zawartość w lekko kwaśnym środowisku. W rzeczywistości, przy pH 6,5 lipidy, które je tworzą, protonują i sprzyjają uwalnianiu leku. Cecha ta jest przydatna, ponieważ bardzo często na poziomie mas guza dochodzi do znacznego obniżenia pH, ze względu na tworzenie się tkanki martwiczej wraz ze wzrostem guza.
- Liposomy termoczułe: uwalniają swoją zawartość w krytycznej temperaturze (na ogół około 38-39°C). W tym celu, po podaniu liposomów, ogrzewa się obszar, w którym znajduje się masa guza, np. za pomocą ultradźwięków.
- Immunoliposomy: uwalniają swoją zawartość, gdy wejdą w kontakt z komórką, która ma określony antygen.
Zalety i wady
Główne zalety i wady liposomów
Stosowanie liposomów ma szereg istotnych zalet, takich jak:
- Składniki zewnętrznych warstw fosfolipidowych są biokompatybilne, więc nie powodują niepożądanych efektów toksycznych lub alergicznych;
- Są w stanie włączyć i przenieść zarówno hydrofilowe, jak i lipofilowe cząsteczki w tkankach docelowych;
- Przenoszone substancje są chronione przez działanie enzymów (proteaz, nukleaz) lub przez środowiska denaturujące (pH);
- Są w stanie zmniejszyć toksyczność środków toksycznych lub drażniących;
- Można je podawać różnymi drogami (doustnie, pozajelitowo, miejscowo itp.);
- Mogą być syntetyzowane w taki sposób, aby zwiększyć ich powinowactwo do określonych miejsc docelowych (białek, tkanek, komórek itp.);
- Są biodegradowalne, nietoksyczne i obecnie nadają się do przygotowania na dużą skalę.
