Liposom - Liposome
Et liposom er en sfærisk vesikel med mindst et lipid -dobbeltlag . Liposomet kan bruges som et lægemiddelleveringsmiddel til administration af næringsstoffer og farmaceutiske lægemidler , såsom lipid -nanopartikler i mRNA -vacciner og DNA -vacciner . Liposomer kan fremstilles ved at forstyrre biologiske membraner (såsom ved sonikering ).
Liposomer er oftest sammensat af phospholipider , især phosphatidylcholin , men kan også indbefatte andre lipider, såsom æg phosphatidylethanolamin , så længe de er forenelige med lipiddobbeltlag struktur. En liposom design kan anvende overflade ligander til fastgørelse til usund væv.
De vigtigste typer liposomer er multilamellær vesikel (MLV, med flere lamellære fase lipid -dobbeltlag ), den lille unilamellare liposomvesikel (SUV, med et lipid -dobbeltlag ), den store unilamellare vesikel (LUV) og cochleate vesikel. En mindre ønskelig form er multivesikulære liposomer, hvor en vesikel indeholder en eller flere mindre vesikler.
Liposomer bør ikke forveksles med lysosomer eller med miceller og omvendte miceller sammensat af monolag .
Opdagelse
Ordet liposom stammer fra to græske ord: lipo ("fedt") og soma ("krop"); det er så opkaldt, fordi dets sammensætning primært er af phospholipid.
Liposomer blev først beskrevet af den britiske hæmatolog Alec D Bangham i 1961 (udgivet 1964), ved Babraham Institute, i Cambridge. De blev opdaget, da Bangham og RW Horne testede instituttets nye elektronmikroskop ved at tilføje negativ plet til tørre phospholipider. Ligheden med plasmalemmaet var indlysende, og mikroskopbillederne tjente som det første bevis for, at cellemembranen var en dobbeltlags lipidstruktur. Deres integritet som en lukket, dobbeltlagsstruktur, der kunne frigive dens indhold efter vaskemiddelbehandling (struktur-forbundet latens) blev etableret af Bangham, Standish og Weissmann i det næste år. Weissmann - under en pub -diskussion i Cambridge med Bangham - kaldte strukturerne først "liposomer" efter lysosomet, som hans laboratorium havde undersøgt: en simpel organel, hvis strukturforbundne latens kunne blive forstyrret af vaskemidler og streptolysiner. Liposomer kan let skelnes fra miceller og sekskantede lipidfaser ved negativ farvningstransmissionselektronmikroskopi.
Alec Douglas Bangham med kollegerne Jeff Watkins og Malcolm Standish skrev papiret fra 1965, der effektivt lancerede liposom "industrien". Omkring dette tidspunkt fik han selskab hos Babraham af Gerald Weissmann , en amerikansk læge med interesse for lysosomer. Nu er han emeritusprofessor ved New York University School of Medicine, Weissmann husker, at de to sad i en pub i Cambridge og reflekterede over lipidarkets rolle i at adskille cellens indre fra det ydre miljø. Denne indsigt, de mente, var at cellefunktionen, hvad opdagelsen af den dobbelte helix havde været for genetik. Bangham havde kaldt sine lipidstrukturer "multilamellære smektiske mesofaser" eller undertiden "Banghasomes". Det var Weissmann, der foreslog det mere brugervenlige udtryk liposom.
Mekanisme
Et liposom har en vandig opløsningskerne omgivet af en hydrofob membran i form af et lipid -dobbeltlag ; hydrofile opløste stoffer opløst i kernen kan ikke let passere gennem dobbeltlaget. Hydrofobe kemikalier forbinder med dobbeltlaget. Et liposom kan derfor fyldes med hydrofobe og/eller hydrofile molekyler. For at levere molekylerne til et virkningssted kan lipid -dobbeltlaget smelte sammen med andre dobbeltlag såsom cellemembranen og dermed levere liposomindholdet; dette er imidlertid en kompleks og ikke-spontan begivenhed. Ved at forberede liposomer i en opløsning af DNA eller lægemidler (som normalt ikke ville kunne diffundere gennem membranen) kan de (uden forskel) afleveres forbi lipid-dobbeltlaget, men fordeles derefter typisk ikke-homogent. Liposomer bruges som modeller for kunstige celler. Liposomer kan også designes til at levere medicin på andre måder. Liposomer, der indeholder lav (eller høj) pH, kan konstrueres således, at opløste vandige lægemidler oplades i opløsning (dvs. pH ligger uden for lægemidlets pI -område ). Da pH naturligt neutraliserer inden for liposomet ( protoner kan passere gennem nogle membraner), vil lægemidlet også blive neutraliseret, så det frit kan passere gennem en membran. Disse liposomer virker til at levere lægemiddel ved diffusion frem for ved direkte cellefusion.
En lignende tilgang kan udnyttes i biodetoksificering af lægemidler ved at injicere tomme liposomer med en transmembran pH -gradient. I dette tilfælde fungerer vesiklerne som dræn for at fjerne stoffet i blodcirkulationen og forhindre dets toksiske virkning. En anden strategi for levering af liposomlægemidler er at målrette mod endocytosehændelser . Liposomer kan laves i en bestemt størrelse område, der gør dem levedygtige mål for naturlig makrofag fagocytose . Disse liposomer kan blive fordøjet, mens de er i makrofagens fagosom , og frigiver dermed dets lægemiddel. Liposomer kan også dekoreres med opsoniner og ligander for at aktivere endocytose i andre celletyper.
Anvendelsen af liposomer til transformation eller transfektion af DNA til en værtscelle er kendt som lipofektion .
Ud over gen- og lægemiddeltilførselsapplikationer kan liposomer bruges som bærere til levering af farvestoffer til tekstiler, pesticider til planter, enzymer og kosttilskud til fødevarer og kosmetik til huden.
Liposomer bruges også som ydre skaller af nogle mikrobobler kontrastmidler, der anvendes i kontrastforstærket ultralyd .
Kost- og kosttilskud
Indtil for nylig var den kliniske anvendelse af liposomer til målrettet lægemiddellevering , men nye applikationer til oral levering af visse kost- og kosttilskud er under udvikling. Denne nye anvendelse af liposomer skyldes til dels den lave absorption og biotilgængelighed af traditionelle orale diæt- og ernæringstabletter og kapsler. Den lave orale biotilgængelighed og absorption af mange næringsstoffer er klinisk veldokumenteret. Derfor, den naturlige indkapsling af lipofile og hydrofile ville næringsstoffer i liposomer være en effektiv metode til at omgå de destruktive elementer i det gastriske system, tillader det indkapslede næringsstof, der skal leveres effektivt til celler og væv.
Udtrykket nutraceutisk kombinerer ordene næringsstof og farmaceutisk , oprindeligt opfundet af Stephen DeFelice, der definerede nutraceutika som "mad eller del af en fødevare, der giver medicinske eller sundhedsmæssige fordele, herunder forebyggelse og/eller behandling af en sygdom". Men i øjeblikket er der endnu ingen afgørende definition af nutraceutika for at skelne dem fra andre fødevareafledte kategorier, såsom kosttilskud, naturlægemidler, præ- og probiotika, funktionelle fødevarer og berigede fødevarer. Generelt bruges dette udtryk til at beskrive ethvert produkt, der stammer fra fødekilder, og som forventes at give sundhedsmæssige fordele ud over næringsværdien af daglig mad. En lang række næringsstoffer eller andre stoffer med ernæringsmæssige eller fysiologiske virkninger (EU -direktiv 2002/46/EF) kan være til stede i disse produkter, herunder vitaminer , mineraler , aminosyrer , essentielle fedtsyrer , fibre og forskellige planter og urteekstrakter. Liposomale næringsstoffer indeholder bioaktive forbindelser med sundhedsfremmende virkninger. Indkapslingen af bioaktive forbindelser i liposomer er attraktiv, da liposomer har vist sig at være i stand til at overvinde alvorlige forhindringer, som bioaktiver ellers ville støde på i mave -tarmkanalen (GI) ved oral indtagelse.
Det er vigtigt at bemærke, at visse faktorer har vidtrækkende virkninger på procentdelen af liposom, der udbyttes i fremstillingen, såvel som den faktiske mængde realiseret liposomindfangning og den faktiske kvalitet og langsigtede stabilitet af selve liposomerne. De er følgende: (1) Den faktiske fremstillingsmetode og fremstilling af selve liposomerne; (2) Konstituering, kvalitet og type af rå phospholipid, der anvendes til formulering og fremstilling af liposomerne; (3) Evnen til at skabe homogene liposompartikelstørrelser, der er stabile og holder deres indkapslede nyttelast. Disse er de primære elementer i udviklingen af effektive liposombærere til brug i kosttilskud og kosttilskud.
Fremstilling
Valget af liposomfremstillingsmetode afhænger bl.a. af følgende parametre:
- de fysisk -kemiske egenskaber ved det materiale, der skal fanges og de liposomale ingredienser;
- arten af mediet, hvori lipidvesiklerne er dispergeret
- den effektive koncentration af det indesluttede stof og dets potentielle toksicitet
- yderligere processer involveret under påføring/levering af vesiklerne;
- optimal størrelse, polydispersitet og holdbarhed af vesiklerne til den påtænkte anvendelse og,
- batch-til-batch reproducerbarhed og mulighed for storskala produktion af sikre og effektive liposomale produkter
Nyttige liposomer dannes sjældent spontant. De dannes typisk efter at have leveret nok energi til en dispersion af (phospho) lipider i et polært opløsningsmiddel, såsom vand, til at nedbryde multilamellære aggregater til oligo- eller unilamellære dobbeltlagsvesikler.
Liposomer kan derfor dannes ved sonikering af en dispersion af amfipatiske lipider, såsom phospholipider , i vand. Lav forskydningshastighed skaber multilamellære liposomer. De originale aggregater, der har mange lag som et løg, danner derved gradvist mindre og til sidst unilamellare liposomer (som ofte er ustabile på grund af deres lille størrelse og de sonikeringskabte defekter). Sonikering betragtes generelt som en "grov" fremstillingsmetode, da det kan skade strukturen af lægemidlet, der skal indkapsles. Nyere metoder såsom ekstrudering, mikromixing og Mozafari -metode anvendes til fremstilling af materialer til human brug. Brug af andre lipider end phosphatidylcholin kan i høj grad lette liposomfremstilling.
Udsigt
Yderligere fremskridt inden for liposomforskning har været i stand til at tillade liposomer at undgå påvisning af kroppens immunsystem, specifikt cellerne i reticuloendothelial system (RES). Disse liposomer er kendt som " stealth liposomer ". De blev først foreslået af G. Cevc og G. Blume og, uafhængigt og kort tid efter, grupperne af L. Huang og V. Torchilin og er konstrueret med PEG ( Polyethylenglycol ), der stikker på ydersiden af membranen. PEG -belægningen, som er inaktiv i kroppen, giver mulighed for længere kredsløbstid for lægemiddelleveringsmekanismen. Forskning søger imidlertid i øjeblikket at undersøge, ved hvilken mængde PEG -belægning, PEG faktisk hindrer binding af liposomet til leveringsstedet. Undersøgelser har også vist, at PEGylerede liposomer fremkalder anti-IgM-antistoffer, hvilket fører til en forbedret blodclearance af liposomerne ved geninjektion. Ud over en PEG -belægning har de fleste stealth -liposomer også en slags biologiske arter knyttet som en ligand til liposomet for at muliggøre binding via et specifikt udtryk på det målrettede lægemiddelleveringssted. Disse målande ligander kan være monoklonale antistoffer (der danner et immunoliposom), vitaminer eller specifikke antigener , men skal være tilgængelige. Målrettede liposomer kan målrette mod næsten enhver celletype i kroppen og levere lægemidler, der ellers ville blive leveret systemisk. Naturligt giftige lægemidler kan være meget mindre systemisk giftige, hvis de kun leveres til syge væv. Polymersomes , morfologisk relateret til liposomer, kan også bruges på denne måde. Morfologisk relateret til liposomer er også meget deformerbare vesikler, designet til ikke-invasiv transdermal materialelevering, kendt som transfersomer .
Nogle lægemidler mod kræft, såsom doxorubicin (Doxil) og daunorubicin, kan administreres via liposomer. Liposomal cisplatin har modtaget forældreløs lægemiddelbetegnelse for kræft i bugspytkirtlen fra EMEA.
En undersøgelse, der blev offentliggjort i maj 2018, undersøgte også den potentielle anvendelse af liposomer som "nanobærere" af befrugtende næringsstoffer til behandling af underernærede eller sygelige planter. Resultaterne viste, at disse syntetiske partikler "lettere trænger ind i planteblade end nøgne næringsstoffer", hvilket yderligere bekræfter anvendelsen af nanoteknologi til at øge afgrødeudbyttet.
Se også
- Azotosom
- Lamella (cellebiologi)
- Langmuir – Blodgett film
- Lipid dobbeltlag
- Målrettet levering af lægemidler