Wat zijn
Liposomen zijn gesloten vesiculaire structuren waarvan de afmetingen kunnen variëren van 20-25 nm tot 2,5 m (d.w.z. 2500 nm). Hun structuur (zeer vergelijkbaar met die van celmembranen) wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een of meer dubbele lagen van amfifiele lipiden die een hydrofiel kernbevattend materiaal in de waterige fase afbakenen. Verder is de waterige fase ook buiten de liposomen aanwezig.
De belangstelling voor deze ontdekking was meteen groot, vooral op medisch-farmaceutisch gebied.Het is niet verrassend dat liposomen sinds de jaren 70 in experimentele vorm worden gebruikt als medicijndragers. Geleidelijk aan hebben onderzoekers geleerd de eigenschappen van de liposomen te verfijnen, zodat ze in staat zijn om het gewenste therapeutische effect uit te oefenen.
Onderzoek op dit gebied was en is nog steeds zeer intensief, daarom is het niet verrassend dat liposomen momenteel worden gebruikt als effectieve medicijnafgiftesystemen.
Structuur
Structuur en eigenschappen van liposomen
Zoals gezegd hebben liposomen een structuur die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een of meer dubbele lagen amfifiele lipiden. In detail bestaan deze dubbele lagen meestal uit fosfolipidemoleculen: die van de buitenste laag worden regelmatig naast elkaar geplaatst en stellen hun polaire kop (hydrofiele deel van het molecuul) bloot aan de waterige omgeving die hen omringt; de apolaire staart (hydrofobe deel van het molecuul) is in plaats daarvan naar binnen gericht, waar het verstrengeld is met die van de tweede lipidelaag, die een spiegelorganisatie heeft met de vorige. In de binnenste fosfolipidelaag zijn de poolkoppen in feite naar de waterige omgeving gekeerd in de holte van het liposoom.
Dankzij deze specifieke structuur kunnen de liposomen ondergedompeld blijven in een waterige fase en tegelijkertijd een waterige inhoud bevatten waarin actieve ingrediënten of andere moleculen kunnen worden gedispergeerd.
Tegelijkertijd wordt - dankzij de dubbele laag van fosfolipiden - het binnendringen en verlaten van watermoleculen of polaire moleculen voorkomen, waardoor de inhoud van het liposoom effectief wordt geïsoleerd (dat niet kan worden gewijzigd door het binnenkomen of verlaten van water of polaire opgeloste stoffen).
Niosomen
de niosomen (Niet-ionische liposomen) zijn specifieke liposomen waarvan de structuur verschilt van de "klassieke" liposomen. In feite worden in de niosomen de fosfolipidelagen vervangen door synthetische niet-ionische amfifiele lipiden, die gewoonlijk aan cholesterol worden toegevoegd. Niosomen hebben afmetingen van minder dan 200 nanometer, zijn zeer stabiel en hebben verschillende eigenaardige eigenschappen die ze onder meer zeer geschikt maken voor uitwendig gebruik.
Functies
De kenmerken van liposomen hangen af van de typische structuur waarvan deze blaasjes zijn voorzien. De buitenste lagen hebben namelijk een opmerkelijke affiniteit voor plasmamembranen, waarvan de samenstelling in grote lijnen gelijk is (natuurlijke fosfolipiden zoals fosfatidylcholine, fosfatidylethanolamine en cholesterolesters).
Op deze manier kunnen de in water oplosbare stoffen die zich in de liposomale microsferen bevinden gemakkelijk in de cellen worden getransporteerd.
Tegelijkertijd kan het liposoom ook farmacologisch actieve lipofiele moleculen opnemen in zijn buitenste fosfolipide dubbellaag.
Bovendien kunnen, zoals vermeld, de eigenschappen van de liposomen worden verbeterd om de blaasjes aan de meest uiteenlopende behoeften aan te passen. Om dit te doen, is het noodzakelijk om in te grijpen door verschillende soorten structurele veranderingen aan te brengen, afhankelijk van het te bereiken doel: bijvoorbeeld het probleem met betrekking tot de instabiliteit van fosfolipiden (hoge neiging tot oxidatie), kan worden opgelost door gedeeltelijke hydrogenering, toevoeging van een antioxidant (alfa-tocoferol) of door toevlucht te nemen tot lyofilisatie (proliposomen), waardoor de stabiliteit van de blaasjes zeer lang behouden blijft.
Bovendien kan de lipidedubbellaag zo worden geconstrueerd dat de binding aan bepaalde celtypen wordt verhoogd, bijvoorbeeld door antilichamen, lipiden of koolhydraten. Evenzo kan de affiniteit van liposomen voor een bepaald weefsel worden gewijzigd door de samenstelling en elektrische lading ervan te variëren (toevoeging van stearylamine of fosfatidylserine om positief geladen blaasjes te verkrijgen; terwijl met dicetylfosfaat negatieve ladingen worden verkregen), waardoor de concentratie van het geneesmiddel in het doelorgaan.
Ten slotte, om de "halfwaardetijd van liposomen te verlengen, is het mogelijk om hun oppervlak te modificeren door polyethyleenglycol (PEG) -moleculen te conjugeren aan de lipidedubbellaag, waardoor de zogenaamde "Stealth Liposomen" worden geproduceerd. Een door de FDA goedgekeurde behandeling met geneesmiddelen tegen kanker maakt gebruik van zijn eigen PEG-gecoate liposomen die doxorubicine dragen Zoals hierboven vermeld, verlengt deze coating de halfwaardetijd van liposomen aanzienlijk, die zich geleidelijk concentreren in kankercellen die de haarvaten van de tumor doordringen; deze zijn in feite recentelijk gevormd, zijn meer permeabel dan die van gezonde weefsels, en laten als zodanig de liposomen toe om zich op te hopen in het neoplastische weefsel en de giftige actieve ingrediënten voor kankercellen af te geven.
Toepassingen
Gebruik en toepassingen van liposomen
Dankzij hun bijzondere eigenschappen en structuren worden liposomen op verschillende gebieden gebruikt: van medisch en farmaceutisch tot puur cosmetisch. Aangezien liposomen een hoge affiniteit hebben voor het stratum corneum, worden ze in feite intensief gebruikt op dit gebied om de cutane absorptie van functionele stoffen te bevorderen.
Op medisch en farmaceutisch gebied vinden liposomen daarentegen toepassingen op zowel therapeutisch als diagnostisch gebied.
In het bijzonder is het vermogen van liposomen om hun inhoud te isoleren van de externe omgeving bijzonder nuttig bij het transport van stoffen die vatbaar zijn voor afbraak (zoals bijvoorbeeld eiwitten en nucleïnezuren).
Tegelijkertijd kunnen liposomen worden gebruikt om de toxiciteit van sommige geneesmiddelen te verminderen: dit is bijvoorbeeld het geval voor doxorubicine - een geneesmiddel tegen kanker dat is geïndiceerd bij eierstok- en prostaatkanker - dat is ingekapseld in lang circulerende liposomen de farmacokinetiek ervan is aanzienlijk gewijzigd, evenals de mate van werkzaamheid en toxiciteit.
Classificatie
Classificatie en soorten liposomen
De classificatie van liposomen kan worden uitgevoerd op basis van verschillende criteria, zoals: grootte, structuur (aantal lipidedubbellagen waaruit het liposoom is samengesteld) en de gebruikte bereidingswijze (de laatste classificatie wordt echter niet overwogen in de loop van het artikel).
Hieronder zullen deze classificaties en de belangrijkste soorten liposomen kort worden beschreven.
Classificatie op basis van structurele en dimensionale criteria
Op basis van de structuur en het aantal fosfolipide dubbellagen die elk blaasje heeft, is het mogelijk om liposomen te verdelen in:
Unilamellaire liposomen
Unilamellaire liposomen bestaan uit een enkele fosfolipide dubbellaag die een hydrofiele kern omsluit.
Afhankelijk van hun grootte kunnen unilamellaire liposomen verder worden ingedeeld in:
- Kleine unilamellaire blaasjes of SUV's (Kleine unilamellaire blaasjes) waarvan de diameter kan variëren van 20 nm tot 100 nm;
- Grote unilamellaire blaasjes of LUV's (Grote unilamellaire blaasjes) waarvan de diameter kan variëren van 100 nm tot 1 m;
- Gigantische unilamellaire blaasjes of GUV's (Reuzen Unilamellaire Vesicles) waarvan de diameter groter is dan 1 m.
Multilamellaire liposomen
Multilamellaire liposomen of MLV's (Multilamellaire blaasjes) zijn complexer, omdat ze worden gekenmerkt door de concentrische aanwezigheid van verschillende lipidenlagen (meestal meer dan vijf), van elkaar gescheiden door waterige fasen (uienhuidstructuur). Vanwege dit specifieke kenmerk bereiken multilamellaire liposomen diameters tussen 500 en 10.000 nm. Met deze techniek is het mogelijk om een groter aantal lipofiele en hydrofiele actieve ingrediënten in te kapselen.
De zogenaamde oligolamellaire liposomen of OLV's behoren ook tot de groep van multilamellaire liposomen (Oligolamellaire blaasjes), altijd bestaande uit een reeks concentrische fosfolipide dubbele lagen, maar met een lager aantal dan de "juiste" multilamellaire liposomen.
Multivesiculaire liposomen
Multivesiculaire liposomen of MVV's (Multivesiculaire blaasjes) worden gekenmerkt door de aanwezigheid van een fosfolipide dubbellaag waarbinnen andere liposomen zijn ingesloten die echter niet concentrisch zijn zoals in het geval van multilamellaire liposomen.
Andere classificaties
Naast wat tot nu toe is gezien, is het mogelijk om een ander classificatiesysteem toe te passen dat liposomen verdeelt in:
- PH-gevoelige liposomen: dit zijn blaasjes die hun inhoud afgeven in een licht zure omgeving. In feite, bij pH 6,5 protoneren de lipiden waaruit ze bestaan en bevorderen de afgifte van het medicijn. Deze functie is nuttig omdat er vaak ter hoogte van de tumormassa's een significante verlaging van de pH is, vanwege het necrotische weefsel dat zich vormt met de groei van de tumor.
- Thermogevoelige liposomen: ze geven hun inhoud af bij een kritische temperatuur (meestal rond de 38-39 ° C). Hiertoe wordt na toediening van de liposomen het gebied waar de tumormassa aanwezig is verwarmd, bijvoorbeeld door middel van ultrageluid.
- Immunoliposomen: ze geven hun inhoud af wanneer ze in contact komen met een cel die een specifiek antigeen heeft.
Voor-en nadelen
Belangrijkste voordelen en nadelen van liposomen
Het gebruik van liposomen heeft een aantal belangrijke voordelen, zoals:
- De bestanddelen van de externe fosfolipidenlagen zijn biocompatibel, zodat ze geen ongewenste toxische of allergische effecten veroorzaken;
- Ze zijn in staat om zowel hydrofiele als lipofiele moleculen in doelweefsels op te nemen en te transporteren;
- De vervoerde stoffen worden beschermd door de werking van enzymen (proteasen, nucleasen) of door denaturerende omgevingen (pH);
- Ze kunnen de toxiciteit van giftige of irriterende stoffen verminderen;
- Ze kunnen via verschillende routes worden toegediend (oraal, parenteraal, topisch, enz.);
- Ze kunnen zodanig worden gesynthetiseerd dat ze hun affiniteit voor bepaalde doelwitplaatsen (eiwitten, weefsels, cellen, enz.) verhogen;
- Ze zijn biologisch afbreekbaar, niet giftig en momenteel op grote schaal te bereiden.
