Čo sú
Lipozómy sú uzavreté vezikulárne štruktúry, ktorých rozmery sa môžu líšiť od 20 do 25 nm až do 2,5 µm (t.j. 2 500 nm). Ich štruktúra (veľmi podobná štruktúre bunkových membrán) je charakterizovaná prítomnosťou jednej alebo viacerých dvojitých vrstiev amfifilných lipidov, ktoré vo vodnej fáze ohraničujú materiál obsahujúci hydrofilné jadro. Okrem toho je vodná fáza prítomná aj mimo lipozómov.
Záujem o tento objav bol okamžite veľký, najmä v lekársko-farmaceutickej oblasti.Nie je prekvapením, že od 70. rokov sa lipozómy v experimentálnej forme používajú ako nosiče liečiv. Vedci sa postupne naučili zdokonaľovať vlastnosti lipozómov tak, aby boli schopné vyvinúť požadovaný terapeutický účinok.
Výskum v tejto oblasti bol a stále je veľmi intenzívny, preto nie je prekvapujúce, že lipozómy sa v súčasnosti používajú ako účinné systémy dodávania liečiv.
Štruktúra
Štruktúra a vlastnosti lipozómov
Ako bolo uvedené, lipozómy majú štruktúru, ktorá je charakterizovaná prítomnosťou jednej alebo viacerých dvojitých vrstiev amfifilných lipidov. Podrobne sú tieto dvojité vrstvy väčšinou tvorené molekulami fosfolipidov: najvzdialenejšie vrstvy sú pravidelne umiestnené vedľa seba a vystavujú svoju polárnu hlavu (hydrofilnú časť molekuly) vodnému prostrediu, ktoré ich obklopuje; nepolárny chvost (hydrofóbny) časť molekuly) je naopak obrátená dovnútra, kde sa prepletá s druhou lipidovou vrstvou, ktorá má zrkadlovú organizáciu ako predchádzajúca. Vo vnútornej fosfolipidovej vrstve sú v skutočnosti polárne hlavy otočené smerom k vodnému prostrediu v dutine lipozómu.
Vďaka tejto konkrétnej štruktúre môžu lipozómy zostať ponorené vo vodnej fáze a súčasne obsahovať vodný obsah, v ktorom môžu byť dispergované účinné látky alebo iné molekuly.
Súčasne - vďaka dvojitej vrstve fosfolipidov - je zabránené vstupu a výstupu molekúl vody alebo polárnych molekúl, čím sa účinne izoluje obsah lipozómu (ktorý nemožno zmeniť vstupom alebo výstupom vody alebo polárnych rozpustených látok).
Niosomes
Niozómy (Neiónové lipozómy) sú konkrétne lipozómy, ktorých štruktúra sa líši od „klasických“ lipozómov. V skutočnosti sú v niosómoch fosfolipidové vrstvy nahradené syntetickými neiónovými amfifilnými lipidmi, zvyčajne pridávanými do cholesterolu. Niozómy majú rozmery menšie ako 200 nanometrov, sú veľmi stabilné a majú rôzne zvláštne vlastnosti, ktoré ich okrem iného robia veľmi vhodnými na topické použitie.
Vlastnosti
Charakteristiky lipozómov závisia od typickej štruktúry, ktorou sú tieto vezikuly vybavené. Vonkajšie vrstvy majú v skutočnosti pozoruhodnú afinitu k plazmatickým membránam, ktorých zloženie je v zásade podobné (prírodné fosfolipidy, ako napríklad fosfatidylcholín, fosfatidyletanolamín a estery cholesterolu).
Týmto spôsobom môžu byť vo vode rozpustné látky obsiahnuté v lipozomálnych mikrosférach ľahko transportované dovnútra buniek.
Lipozóm môže súčasne tiež začleniť farmakologicky aktívne lipofilné molekuly do svojej vonkajšej fosfolipidovej dvojvrstvy.
Ďalej, ako už bolo spomenuté, je možné zlepšiť vlastnosti lipozómov, aby sa vezikuly prispôsobili najrozmanitejším potrebám. K tomu je potrebné zasiahnuť vykonaním štrukturálnych zmien rôzneho druhu v závislosti od cieľa, ktorý sa má dosiahnuť: napríklad problém týkajúci sa nestability fosfolipidov (vysoký sklon k oxidácii) je možné vyriešiť čiastočnou hydrogenáciou, pridaním antioxidantu (alfa-tokoferol) alebo sa uchýliť k lyofilizácii (prolipozómy), ktorá umožňuje zachovanie stability vezikúl po veľmi dlhú dobu.
Ďalej môže byť lipidová dvojvrstva skonštruovaná tak, aby sa zvýšila väzba na určité typy buniek, napríklad prostredníctvom protilátok, lipidov alebo uhľohydrátov. Podobne je možné afinitu lipozómov k danému tkanivu modifikovať zmenou jeho zloženia a elektrického náboja (pridaním stearylamínu alebo fosfatidylserínu na získanie pozitívne nabitých vezikúl; zatiaľ čo pri dicetylfosfáte sa získajú negatívne náboje), čo zvyšuje koncentráciu liečiva v cieľový orgán.
Nakoniec, na zvýšenie „polčasu lipozómov je možné modifikovať ich povrch konjugáciou molekúl polyetylénglykolu (PEG) s lipidovou dvojvrstvou za vzniku takzvaných„ skrytých lipozómov “. Protirakovinové liečenie schválené FDA používa svoje vlastné lipozómy potiahnuté PEG. nesúce doxorubicín. Ako bolo uvedené vyššie, tento povlak výrazne zvyšuje polčas lipozómov, ktoré sa postupne koncentrujú v rakovinotvorných bunkách prestupujúcich kapilárami nádoru; tieto, v skutočnosti práve vznikajúce, sú priepustnejšie než zdravé tkanivá a ako také umožňujú lipozómom akumulovať sa v neoplastickom tkanive a uvoľňovať toxické účinné látky pre rakovinové bunky.
Použitie
Použitie a aplikácie lipozómov
Vďaka svojim zvláštnym vlastnostiam a štruktúram sa lipozómy používajú v rôznych oblastiach: od lekárskeho a farmaceutického až po čisto kozmetický. Pretože lipozómy majú vysokú afinitu k stratum corneum, v tejto oblasti sa intenzívne používajú na podporu kožnej absorpcie funkčných látok.
Pokiaľ ide o lekársku a farmaceutickú oblasť, lipozómy naopak nachádzajú uplatnenie v terapeutickej aj diagnostickej oblasti.
Zvlášť schopnosť lipozómov izolovať ich obsah z vonkajšieho prostredia je obzvlášť užitočná pri preprave látok náchylných na degradáciu (ako sú napríklad proteíny a nukleové kyseliny).
Súčasne je možné využiť lipozómy na zníženie toxicity niektorých liekov: je to napríklad prípad doxorubicínu - protirakovinového lieku, ktorý je indikovaný na rakovinu vaječníkov a prostaty - ktorý je zapuzdrený v dlho cirkulujúcich lipozómoch jeho farmakokinetika bola značne modifikovaná, rovnako ako stupeň účinnosti a toxicity.
Klasifikácia
Klasifikácia a typy lipozómov
Klasifikácia lipozómov sa môže uskutočniť na základe rôznych kritérií, ako sú: veľkosť, štruktúra (počet lipidových dvojvrstiev, z ktorých je lipozóm zložený) a prijatý spôsob prípravy (posledná klasifikácia sa však nebude brať do úvahy v priebehu článku).
V nasledujúcom texte budú tieto klasifikácie a hlavné typy lipozómov stručne popísané.
Klasifikácia založená na štrukturálnych a rozmerových kritériách
Na základe štruktúry a počtu fosfolipidových dvojvrstiev, ktoré má každý vezikul, je možné rozdeliť lipozómy na:
Unilamelárne lipozómy
Unilamelárne lipozómy pozostávajú z jednej fosfolipidovej dvojvrstvy, ktorá uzatvára hydrofilné jadro.
V závislosti od veľkosti možno unilamelárne lipozómy ďalej rozdeliť na:
- Malé unilamelárne vezikuly alebo SUV (Malé unilamelárne vezikuly) ktorého priemer sa môže meniť od 20 nm do 100 nm;
- Veľké unilamelárne vezikuly alebo LUV (Veľké unilamelárne vezikuly) ktorých priemer sa môže meniť od 100 nm do 1 μm;
- Obrovské unilamelárne vezikuly alebo GUV (Unilamelárne vezikuly obrov), ktorých priemer je väčší ako 1 μm.
Viacvrstvové lipozómy
Viacvrstvové lipozómy alebo MLV (MultiLamellar vezikuly) sú komplexnejšie, pretože sa vyznačujú koncentrickou prítomnosťou rôznych lipidových vrstiev (spravidla viac ako päť), oddelených od seba vodnými fázami (štruktúra cibuľovej šupky). Vďaka tejto konkrétnej charakteristike dosahujú viacvrstvové lipozómy priemer medzi 500 a 10 000 nm. Touto technikou je možné zapuzdriť vyšší počet lipofilných aj hydrofilných aktívnych zložiek.
Takzvané oligolamelárne lipozómy alebo OLV tiež patria do skupiny viacvrstvových lipozómov (OligoLamellar vezikuly), vždy pozostávajúci zo série koncentrických dvojitých vrstiev fosfolipidov, ale nižšieho počtu ako „správne“ multilamelárne lipozómy.
Multivezikulárne lipozómy
Multivezikulárne lipozómy alebo MVV (MultiVesikulárne vezikuly) sú charakterizované prítomnosťou fosfolipidovej dvojvrstvy, vo vnútri ktorej sú uzavreté ďalšie lipozómy, ktoré však nie sú sústredné ako v prípade viacvrstvových lipozómov.
Ďalšie klasifikácie
Okrem toho, čo bolo doteraz vidieť, je možné prijať ďalší klasifikačný systém, ktorý rozdeľuje lipozómy na:
- Lipozómy citlivé na PH: sú to vezikuly, ktoré uvoľňujú svoj obsah v mierne kyslom prostredí. V skutočnosti lipidy, ktoré ich tvoria, pri pH 6,5 protonizujú a podporujú uvoľňovanie liečiva. Táto funkcia je užitočná, pretože veľmi často na úrovni nádorových hmôt dochádza k významnému zníženiu pH v dôsledku nekrotického tkaniva, ktoré sa tvorí s rastom nádoru.
- Termosenzitívne lipozómy: uvoľňujú svoj obsah pri kritickej teplote (spravidla okolo 38-39 ° C). Za týmto účelom sa po podaní lipozómov zahrieva oblasť, v ktorej sa nachádza nádorová hmota, napríklad ultrazvukom.
- Imunolipozómy: uvoľňujú svoj obsah pri kontakte s bunkou, ktorá má špecifický antigén.
Výhody a nevýhody
Hlavné výhody a nevýhody lipozómov
Použitie lipozómov má množstvo významných výhod, ako napríklad:
- Zložky vonkajších fosfolipidových vrstiev sú biokompatibilné, takže nespôsobujú nežiaduce toxické alebo alergické účinky;
- Sú schopné začleniť a prenášať hydrofilné aj lipofilné molekuly v cieľových tkanivách;
- Nosené látky sú chránené pôsobením enzýmov (proteázy, nukleázy) alebo denaturačným prostredím (pH);
- Sú schopné znížiť toxicitu toxických alebo dráždivých látok;
- Môžu byť podávané rôznymi cestami (orálne, parenterálne, topické atď.);
- Môžu byť syntetizované takým spôsobom, aby sa zvýšila ich afinita k konkrétnym cieľovým miestam (proteíny, tkanivá, bunky atď.);
- Sú biologicky odbúrateľné, netoxické a v súčasnosti pripravené vo veľkom.
