Τι είναι;
Τα λιποσώματα είναι κλειστές κυψελιδικές δομές που μπορούν να κυμαίνονται από 20-25 nm έως 2, 5 μm (ή 2500 nm). Η δομή τους (πολύ παρόμοια με εκείνη των κυτταρικών μεμβρανών) χαρακτηρίζεται από την παρουσία ενός ή περισσοτέρων διπλών στρωμάτων αμφίφιλων λιπιδίων που οριοθετούν έναν υδρόφιλο πυρήνα στον οποίο βρίσκεται υλικό σε υδατική φάση. Περαιτέρω, η υδατική φάση είναι επίσης παρούσα εκτός των λιποσωμάτων.
Το ενδιαφέρον σε αυτή την ανακάλυψη ήταν αμέσως υψηλό, ειδικά στον ιατροφαρμακευτικό τομέα. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι, από τη δεκαετία του 1970, τα λιποσφαίρια έχουν χρησιμοποιηθεί σε πειραματική μορφή ως οχήματα φαρμάκων. Με λίγα λόγια, οι ερευνητές έχουν μάθει να τελειοποιούν τα χαρακτηριστικά των λιποσωμάτων, έτσι ώστε να μπορούν να ασκήσουν το επιδιωκόμενο θεραπευτικό αποτέλεσμα.
Η έρευνα στον τομέα αυτό υπήρξε και εξακολουθεί να είναι πολύ έντονη, οπότε δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι τα λιποσώματα χρησιμοποιούνται σήμερα ως αποτελεσματικά συστήματα χορήγησης φαρμάκων.
δομή
Δομή και ιδιότητες των λιποσωμάτων
Όπως αναφέρθηκε, τα λιποσώματα έχουν μια δομή η οποία χαρακτηρίζεται από την παρουσία ενός ή περισσοτέρων διπλών στρωμάτων αμφιφιλικών λιπιδίων. Αναλυτικά, αυτά τα διπλά στρώματα σχηματίζονται κυρίως από φωσφολιπιδικά μόρια: εκείνα της εξώτατης στρώσης τοποθετούνται τακτικά δίπλα-δίπλα και εκθέτουν την πολική τους κεφαλή (υδρόφιλη μερίδα του μορίου) προς το υδατικό περιβάλλον που τις περιβάλλει. η παλιά ουρά (υδρόφοβο τμήμα του μορίου) μετατρέπεται προς το εσωτερικό, όπου είναι συνδεδεμένη με εκείνη του δεύτερου λιπιδικού στρώματος, η οποία έχει μια οργάνωση που αντικατοπτρίζει την προηγούμενη. Πράγματι, στην εσωτερική στιβάδα φωσφολιπιδίου, οι πολικές κεφαλές αντιμετωπίζουν το υδατικό περιβάλλον που περιέχεται στην κοιλότητα του λιποσώματος.
Χάρη σε αυτή τη συγκεκριμένη δομή, τα λιποσώματα μπορούν να παραμείνουν βυθισμένα σε μια υδατική φάση ενώ ταυτόχρονα να περικλείουν ένα υδατικό περιεχόμενο εντός αυτών στο οποίο μπορούν να διασπαρούν δραστικές ουσίες ή άλλα μόρια.
Την ίδια στιγμή - χάρη στο διπλό φωσφολιπιδικό στρώμα - εμποδίζεται η είσοδος και έξοδος μορίων νερού ή πολικών μορίων, απομονώνοντας αποτελεσματικά το περιεχόμενο του λιποσώματος (το οποίο δεν μπορεί να τροποποιηθεί με είσοδο ή έξοδο) νερού ή πολικών διαλυτών).
νιοσώματα
Τα νιοσώματα ( μη ιονικά λιποσώματα ) είναι ειδικά λιποσώματα των οποίων η δομή είναι διαφορετική από τα "κλασικά" λιποσώματα. Στην πραγματικότητα, στα νιοσώματα τα φωσφολιπιδικά στρώματα αντικαθίστανται από μη ιονικά λιπίδια αμφίφιλης σύνθεσης, τα οποία συνήθως προστίθενται στη χοληστερόλη. Τα νιοσώματα είναι μικρότερα από 200 νανόμετρα, είναι πολύ σταθερά και έχουν διάφορα ιδιόμορφα χαρακτηριστικά τα οποία - μεταξύ άλλων - τα καθιστούν πολύ κατάλληλα για τοπική χρήση.
χαρακτηριστικά
Τα χαρακτηριστικά των λιποσωμάτων εξαρτώνται από την τυπική δομή της οποίας είναι εξοπλισμένα αυτά τα κυστίδια. Τα εξωτερικά στρώματα, στην πραγματικότητα, έχουν μια αξιοσημείωτη συγγένεια με τις πλασματικές μεμβράνες, οι οποίες περιγράφουν γενικά τη σύνθεση (φυσικά φωσφολιπίδια όπως φωσφατιδυλοχολίνη, φωσφατιδυλαιθανολαμίνη και εστέρες χοληστερόλης).
Με τον τρόπο αυτό, οι υδατοδιαλυτές ουσίες που περιέχονται εντός των λιποσωμικών μικροσφαιριδίων μπορούν εύκολα να μεταφερθούν μέσα στα κύτταρα.
Ταυτόχρονα, το λιπόσωμα μπορεί επίσης να ενσωματώνει φαρμακολογικώς δραστικά λιπόφιλα μόρια στην εξωτερική του διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων.
Επιπλέον, όπως αναφέρθηκε, τα χαρακτηριστικά των λιποσωμάτων μπορούν να βελτιωθούν προκειμένου να προσαρμοστούν τα κυστίδια στις πιο ποικίλες απαιτήσεις. Για να γίνει αυτό, είναι αναγκαίο να παρέμβουμε κάνοντας διαρθρωτικές αλλαγές διαφόρων ειδών ανάλογα με τον επιδιωκόμενο στόχο: για παράδειγμα, το πρόβλημα που σχετίζεται με την αστάθεια των φωσφολιπιδίων (υψηλή τάση οξείδωσης) μπορεί να επιλυθεί με μερική υδρογόνωση, προσθήκη ενός αντιοξειδωτικού (άλφα-τοκοφερόλη) ή με την προσφυγή σε λυοφιλοποίηση (προλιποσώματα), που επιτρέπει τη διατήρηση της σταθερότητας των κυστιδίων για πολύ μεγάλους χρόνους.
Περαιτέρω, η διπλή στιβάδα λιπιδίων μπορεί να κατασκευαστεί έτσι ώστε να αυξάνει τη δέσμευση σε ορισμένους κυτταρικούς τύπους, για παράδειγμα μέσω αντισωμάτων, λιπιδίων ή υδατανθράκων. Κατά τον ίδιο τρόπο, η συγγένεια των λιποσωμάτων για έναν δεδομένο ιστό μπορεί να τροποποιηθεί με μεταβολή της σύνθεσης και του ηλεκτρικού φορτίου (με την προσθήκη κυστικών κυττάρων στεαρυλαμίνης ή φωσφατιδυλσερίνης με θετικό φορτίο, ενώ με φωσφορικό δικετύλιο αποκτώνται αρνητικά φορτία) τη συγκέντρωση του φαρμάκου στο όργανο στόχο.
Τέλος, για να αυξηθεί η ημιζωή των λιποσωμάτων είναι δυνατή η τροποποίηση της επιφάνειας με τη σύζευξη μορίων πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG) στη λιπιδική διπλοστοιβάδα, παράγοντας τα αποκαλούμενα " Stealth Liposomes ". Μια εγκεκριμένη από το FDA θεραπεία καρκίνου φαρμάκου χρησιμοποιεί λιποσώματα επικαλυμμένα με PEG που μεταφέρουν δοξορουβικίνη. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αυτή η επικάλυψη αυξάνει σημαντικά την ημιζωή των λιποσωμάτων, τα οποία σταδιακά συγκεντρώνονται σε καρκινικά κύτταρα που διαπερνούν τα τριχοειδή αγγεία του όγκου. αυτά, στην πραγματικότητα, έχουν πρόσφατο σχηματισμό, είναι πιο διαπερατά από αυτά των υγιών ιστών, και ως τέτοια επιτρέπουν στα λιποσώματα να συσσωρεύονται στον νεοπλασματικό ιστό και να απελευθερώνουν εδώ τις δραστικές αρχές τοξικές για τα καρκινικά κύτταρα.
χρήσεις
Χρήσεις και εφαρμογές των λιποσωμάτων
Χάρη στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τις δομές τους, τα λιποσώματα χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς: από τον ιατρικό και τον φαρμακευτικό τομέα έως τον καθαρά καλλυντικό. Στην πραγματικότητα, δεδομένου ότι τα λιποσώματα έχουν υψηλή συγγένεια για την κεράτινη στιβάδα, χρησιμοποιούνται εντατικά στην περιοχή αυτή για να ευνοούν την δερματική απορρόφηση λειτουργικών ουσιών.
Όσον αφορά τον ιατρικό και φαρμακευτικό τομέα, αντ 'αυτού, τα λιποσώματα βρίσκουν εφαρμογές τόσο στο θεραπευτικό όσο και στο διαγνωστικό πεδίο.
Συγκεκριμένα, η ικανότητα των λιποσωμάτων να απομονώσουν τα περιεχόμενά τους από το εξωτερικό περιβάλλον είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στην μεταφορά ουσιών επιρρεπών σε αποικοδόμηση (όπως, για παράδειγμα, πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα).
Ταυτόχρονα, τα λιποσώματα μπορούν να αξιοποιηθούν για να μειώσουν την τοξικότητα ορισμένων φαρμάκων: αυτή είναι η περίπτωση, για παράδειγμα, της doxorubicin - ενός αντικαρκινικού φαρμάκου που ενδείκνυται στον καρκίνο των ωοθηκών και του προστάτη - το οποίο είναι ενθυλακωμένο σε λιποσώματα μακράς κυκλοφορίας έχει παρατηρήσει σημαντικές τροποποιήσεις στη φαρμακοκινητική του καθώς και τη βελτίωση του βαθμού αποτελεσματικότητας και τοξικότητας.
ταξινόμηση
Ταξινόμηση και τύποι λιποσωμάτων
Η ταξινόμηση των λιποσωμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια, όπως: διαστάσεις, δομή (αριθμός διπλών λιπιδικών στρωμάτων των οποίων συντίθεται το λιπόσωμα) και μέθοδος παρασκευής (αυτή η τελευταία ταξινόμηση όμως δεν θα ληφθεί υπόψη στην άρθρο).
Αυτές οι ταξινομήσεις και οι κύριοι τύποι λιποσωμάτων θα περιγραφούν σύντομα παρακάτω.
Ταξινόμηση βάσει διαρθρωτικών και διαστατικών κριτηρίων
Ανάλογα με τη δομή και τον αριθμό των διπλών στρώσεων φωσφολιπιδίων κάθε φλύκταινας είναι εφοδιασμένο με, είναι δυνατόν να διαιρέσει τα λιποσώματα σε:
Μονοστοιβαδικά λιποσώματα
Τα μονοστρωματικά λιποσώματα αποτελούνται από μία διπλή διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίου που περικλείει έναν υδρόφιλο πυρήνα.
Ανάλογα με το μέγεθός τους, τα μονόγαλα λιποσώματα μπορούν να ταξινομηθούν περαιτέρω σε:
- Μικρά μονοστρωματικά κυστίδια ή SUV ( Μικρά μονοστρωματικά κύστεις ) των οποίων η διάμετρος μπορεί να κυμαίνεται από 20 nm έως 100 nm.
- Μεγάλες μονοστρωματικές κυστίδια ή LUV ( Μεγάλες μονοστρωματικές κυψέλες ) των οποίων η διάμετρος μπορεί να κυμαίνεται από 100 nm έως 1 μm.
- Γιγαντιαία μονοστρωματικά κυστίδια ή GUV ( Giants Unilamellar Vesicles ) των οποίων η διάμετρος είναι μεγαλύτερη από 1 μm.
Πολυστρωματικά λιποσώματα
Τα πολυελασματικά λιποσώματα ή τα MLV είναι πολύ πιο πολύπλοκα, επειδή χαρακτηρίζονται από την ομόκεντρη παρουσία διαφόρων στιβάδων λιπιδίων (γενικά περισσότερων από πέντε), διαχωρισμένων μεταξύ τους με υδατικές φάσεις (δομή κρεμμυδιού). Για το συγκεκριμένο αυτό χαρακτηριστικό, τα πολυελασματικά λιποσώματα φθάνουν διαμέτρους που κυμαίνονται από 500 έως 10.000 nm. Με αυτή την τεχνική είναι δυνατόν να ενθυλακωθούν μεγαλύτερος αριθμός λιπόφιλων και υδρόφιλων δραστικών ουσιών.
Επίσης, ανήκουν στην ομάδα των πολυστρωματικών λιποσωμάτων είναι τα λεγόμενα λιποσώματα ολιγολαμελλό ή OLV ( OligoLamellar Vesicles ), που αποτελούνται πάντοτε από μία σειρά συγκεντρικών διπλών φωσφολιπιδικών στρωμάτων, αλλά με μικρότερο αριθμό σε σύγκριση με τα "κατάλληλα" πολυελασματικά λιποσώματα.
Πολυσωματιδιακά λιποσώματα
Τα πολυσωματιδιακά λιποσώματα ή MVV ( Πολυβυσικιδικοί κυστίδια ) χαρακτηρίζονται από την παρουσία ενός διπλού φωσφολιπιδικού στρώματος εντός του οποίου περικλείονται άλλα λιποσώματα τα οποία, εντούτοις, δεν είναι ομόκεντρα όπως στην περίπτωση των πολυστρωματικών λιποσωμάτων.
Άλλες ταξινομήσεις
Εκτός από ό, τι έχει παρατηρηθεί μέχρι τώρα, είναι δυνατόν να υιοθετηθεί ένα άλλο σύστημα ταξινόμησης που διαιρεί τα λιποσώματα σε:
- Ευαίσθητα σε ΡΗ λιποσώματα : είναι κυστίδια που απελευθερώνουν το περιεχόμενό τους σε ελαφρώς όξινα περιβάλλοντα. Στην πραγματικότητα, σε ρΗ 6, 5 τα λιπίδια που τα συνθέτουν πρωτονάνουν και ευνοούν την απελευθέρωση του φαρμάκου. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι χρήσιμο επειδή πολύ συχνά στο επίπεδο μάζας όγκου υπάρχει μια σημαντική μείωση του ρΗ, λόγω του νεκρωτικού ιστού που σχηματίζεται με την ανάπτυξη του όγκου.
- Ευαίσθητα στη θερμοκρασία λιποσώματα : απελευθερώνουν τα περιεχόμενά τους σε κρίσιμη θερμοκρασία (γενικά γύρω στους 38-39 ° C). Για το σκοπό αυτό, μετά τη χορήγηση των λιποσωμάτων, η περιοχή όπου υπάρχει η μάζα όγκου θερμαίνεται, για παράδειγμα με υπερήχους.
- Ανοσοποιητικά λιποσώματα : απελευθερώνουν το περιεχόμενό τους όταν έλθουν σε επαφή με ένα κύτταρο που έχει ένα συγκεκριμένο αντιγόνο.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των λιποσωμάτων
Η χρήση λιποσωμάτων έχει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως:
- Τα συστατικά των εξωτερικών στρωμάτων φωσφολιπιδίων είναι βιοσυμβατά, επομένως δεν προκαλούν ανεπιθύμητα τοξικά ή αλλεργικά αποτελέσματα.
- Είμαι σε θέση να ενσωματώσω τόσο υδρόφιλα όσο και λιπόφιλα μόρια στους ιστούς στόχους.
- Οι ουσίες που μεταφέρονται προστατεύονται από τη δράση των ενζύμων (πρωτεάσες, νουκλεάσες) ή από μετουσιωτικά περιβάλλοντα (pH).
- Είναι σε θέση να μειώσουν την τοξικότητα τοξικών ή ερεθιστικών παραγόντων.
- Μπορούν να χορηγηθούν μέσω διαφόρων οδών (από το στόμα, παρεντερικά, τοπικά κ.λπ.).
- Μπορούν να συντίθενται έτσι ώστε να αυξάνεται η συγγένειά τους για συγκεκριμένες θέσεις στόχους (πρωτεΐνες, ιστούς, κύτταρα κ.λπ.).
- Είναι βιοδιασπώμενα, απαλλαγμένα από τοξικότητα και μπορούν να παρασκευαστούν σε μεγάλη κλίμακα.
