Liposoma

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Esquema dun lisosoma formado por fosfolípidos en solución acuosa.

Un liposoma (do grego 'corpo graxo') é unha vesícula esférica que ten polo menos unha bicapa lipídica. Os liposomas poden utilizarse como vehículo para a administración de nutrientes e fármacos.[1] Poden prepararse desintegrando membranas biolóxicas por procedementos como a sonicación.

Os liposomas están formados xeralmente por fosfolípidos, especialmente fosfatidilcolina, pero poden tamén conter outros lípidos, como a fosfatidiletanolamina de ovo, con tal de que sexan lípidos compatibles coa estrutura da bicapa lipídica.[2] No deseño dun liposoma para a administración de fármacos poden empregarse ligandos de superficie para que se unan a través deles a un tecido enfermo que se quere tratar.[3]

Os principais tipos de liposomas son:

  • Vesículas multilamelares (VML ou, na literatura inglesa, MLV), que teñen varias bicapas lipídicas de fase lamelar.
  • Vesículas pequenas unilamelares (VUP, ou, en inglés, SUV) dunha soa bicapa lipídica.
  • Vesículas grandes unilamelres (VGU, ou, en inglés, LUV), similares ás anteriores pero maiores.
  • Vesículas cocleadas.[4] Un tipo menos desexable de liposomas multivesiculares nos cales unha vesícula contén unha ou máis vesículas máis pequenas.

Os liposomas non deben confundirse cos lisosomas (orgánulos celulares dixestivos), nin coas micelas e micelas inversas compostas de monocapas.[5]

Descubrimento[editar | editar a fonte]

Os liposomas foron descritos por primeira vez polo hematólogo británico Alec D Bangham[6][7][8] en 1961 (publicado en 1964), no Instituto Babraham de Cambridge. Descubríronse cando Bangham e R. W. Horne estaban comprobando o novo microscopio electrónico do instituto engadindo unha tinguidura negativa a fosfolípidos secos. A semellanza coa membrana plasmática ou plasmalema era obvia, e as imaxes microscópicas serviron como primeira evidencia de que a membrana plasmática tiña unha estrutura de bicapa lipídica. A súa integridade como estrutura de bicapa pechada, que podía liberar o seu contido despois do tratamento cun deterxente (latencia ligada á estgrutura) foi establecida por Bangham, Standish e Weissmann ao ano seguinte.[9] Weissmann foi quen lle deu a estas estruturas o nome de "liposomas" por analoxía coa palabra lisosoma, os cales estivera estudando no seu laboratorio: un orgánulo simple cuxa latencia ligada á estrutura podía ser distorsionada por deterxentes e estreptolisinas.[10] Os liposomas poden ser doadamente distinguidos das micelas e das fases lipídicas hexagonais por microscopía electrónica de transmisión de tinguidura negativa.[11]

Alec Douglas Bangham cos seus colegas Jeff Watkins e Malcolm Standish escribiron un artigo en 1965 que lanzou a “industria” do liposoma. Naquela época xuntárase no Instituto Babraham con Gerald Weissmann, un médcico estadounidense interesado nos lisosomas. Weissmann, que agora é profesor emérito da Escola de Medicina da Universidade de Nova York, lembra como ambos discutiron nun pub de Cambridge sobre o papel e importancia das capas lipídicas nas células e o nome que se lles daría ás novas estruturas que atoparan. Bangham propuxera chamarlles "mesofases esmécticas multilamelares” ou ás veces “banghasomas”, pero Weissmann propuxo o termo liposoma, que prevalecería.[12][13]

Mecanismo[editar | editar a fonte]

Un liposoma ten un núcleo central constituído por unha solución acuosa rodeada dunha membrana hidrófoba de tipo bicapa lipídica; os solutos hidrófilos disoltos no núcleo central non poden pasar facilmente a través da bicapa. Os compostos químicos hidrófobos asócianse coa bicapa. Un liposoma pode, por tanto, cargarse con moléculas hidrófobas e/ou hidrófilas. Para enviar esas moléculas a un sitio onde deben actuar, a bicapa lipídica debe fusionarse con outras bicapas como a membrana plasmática e ao facelo descarga o contido do liposoma; porén, este é un evento complexo e non espontáneo.[14] Preparando liposomas nunha solución de ADN ou fármacos (que normalmente serían incapaces de difundir a través da membrana) estes poden ser enviados (indiscriminadamente) ao outro lado da bicapa lipídica, pero son despois distribuídos normalmente de forma non homoxénea.[15]

Os liposomas son utilizados como modelos para as células artificiais, Poden tamén ser deseñados para enviar fármacos doutras maneiras. Os liposomas que teñen pH baixo (ou alto) poden construírse de modo que os fármacos acuosos disoltos teñan carga en disolución (é dicir, o pH está fóra do rango do punto isoeléctrico do fármaco). Como o pH se neutraliza de forma natural dentro do liposoma (os protóns poden pasar a través dalgunhas membranas), o fármaco será tamén neutralizado, o que permite que pase libremente a través da membrana. Estes liposomas funcionan entregando os fármacos por difusión en vez de por fusión directa coa célula.

Unha aproximación similar pode ser aproveitada na biodetoxificación de fármacos inxectándoos en liposomas baleiros cun gradiente de pH transmembrana. Neste caso as vesículas actúan como sumidoiros para eliminar o fármaco da circulación sanguínea e impiden que exerzan os seus efectos tóxicos.[16] Outra estratexia para a entrega de fármacos por medio de liposomas é por medio de endocitose nunha diana. Os liposomas poden facerse dentro dun determinado intervalo de tamaños que os fai dianas viables para a fagocitose natural dos macrófagos. Estes liposomas poden ser dixeridos mentres están no fagosoma do macrófago, liberando así o seu fármaco. Os liposomas poden tamén ser decorados con opsoninas e ligandos para activar a endocitose noutros tipos celulares.

O uso de liposomas para a transformación ou transfección de ADN nunha célula hóspede denomínase lipofección.

Ademais de aplicacións na entrega de fármacos e xenes, os liposomas poden utilizarse como transportadores para facer chegar tinturas a fibras téxtiles,[17] pesticidas ás plantas, encimas e suplementos nutricionais a alimentos, e cosméticos á pel.[18]

Os liposomas utilízanse tamén como cubertas externas dalgúns axentes de contraste microburbullas usados nos contrastes ecográficos.

Suplementos dietéticos e nutricionais[editar | editar a fonte]

En canto ao uso dos liposomas como transportadores de suplementos dietéticos e nutricionais, ata moi recentemente o uso dos liposoms estaba principalmente dirixido ao envío de fármacos a unha diana e non se desenvolvera o seu uso para entregar nutrientes. Porén, as capacidades tan versátiles dos liposomas están agora sendo aplicadas para outras funcións, como a administración oral de certas dietas e suplementos nutricionais dietéticos.[19]

Actualmente só unhas poucas compañías de suplementos dietéticos e nutricionais están sendo pioneiras na aplicación dos beneficios dos liposomas. Esta nova dirección e emprego da ciencia dos liposomas débese en parte a baixa absorción e taxas de biodispoñibilidade de pastillas e cápsulas orais tradicionais dietéticas e nutricionais. A baixa biodispoñibilidade oral e absorción de moitos nutrientes está ben documentada clinicamente.[20] Por tanto, a encapsulación natural de nutrientes lipófilos e hidrófilos contidos en liposomas converteuse nun método moi efectivo de sortear os órganos destrutivos do sistema gástrico e axudar á encapsulación de nutrientes para que sexan entregados nas células e tecidos.[21]

Cómpre salientar que certos factores teñen efectos de longo alcance sobre a porcentaxe de liposomas que se producen na fabricación.[22] Estas influencias tamén teñen efectos sobre a cantidade real de atrapamento dos liposomas e a calidade dos propios liposomas. Estes son elementos cruciais que contribúen a estabilidade a longo prazo dos liposomas. Estes complexos pero significactivos factores son os seguintes: (1) O método de fabricación e preparación concreto dos liposomas; (2) a constitución, calidade e tipo de fosfolípido usado como materia prima na formulación e fabricación dos liposomas; (3) a capacidae para crear tamaños de partículas liposómicas homoxéneas que sexan estables e conserven o cargamento encapsulado.[23]

Fabricación[editar | editar a fonte]

A elección do método de preparación dos liposomas depende dos seguintes parámetros:[24][25]

  1. as características fisicoquímicas do material que vai ser atrapado e o dos ingredientes liposómicos;
  2. a natureza do medio no cal están dispersas as vesículas lipídicas
  3. as concentracións efectivas de substancia atrapada e a súa potencial toxicidade;
  4. os procesos adicionais implicados durante a aplicación/entrega das vesículas;
  5. o tamaño óptimo, polidispersión e caducidade das vesículas para a pretendida aplicación; e
  6. a reproducibilidade por lotes e a posibilidade de produción a grande escala de produtos liposómicos seguros e eficaces.

Os liposomas útiles raramente se forman espontaneamente. Fórmanse normalmente proporcionando suficiente enerxía aunha dispersión de (fosfo)lípidos nun solvente polar, como a auga, para degradar os agregados multilamelares en vesículas bicapa unilamelares ou oligolamelares.[2][15]

Os liposomas poden, pois, crearse por sonicación dunha dispersión de lípidos anfipáticos, como os fosfolípidos, en auga.[5] Unha baixa taxa de cizalladura orixina liposomas multilamelares. Os agregados orixinais, que teñen moitas capas como unha cebola, forman progresiamente liposomas menores e finalmente unilamelares;estes últimos adoitan ser inestables, debido ao seu pequeno tamaño e os defectos creados pola sonicación. A sonicación considérase xeralmente un método algo "bruto" de preparación xa que pode danar a estrutura do fármaco que foi encapsulado. Novos métodos como a extrusión e o método Mozafari [26] están a ser empregados para producir materiais para uso humano. Usando lípidos diferentes da fosfatidilcolina pode facilitarse moito a preparación de liposomas.[2]

Perspectivas[editar | editar a fonte]

Outros avances na investigación sobre liposomas permitiron que os liposomas eviten a detección polo sistema inmunitario do corpo, especificamente, as células do sistema reticulo-endotelial. Estes liposomas denomínanse "liposomas sixilosos". Foron propostos por G. Cevc e G. Blume[27] e pouco despois, independentemente, polos grupos de L. Huang e V. Torchilin[28] e constrúense con PEG (polietilén glicol) chatolado na parte externa da membrana. O recubrimento con PEG, que é inerte no corpo, permite unha vida circulatoria máis longa para o mecanismo de entrega do fármaco. Porén, as investigacións tratan actualmente de descubrir a que cantidade de recubrimento con PEG en realidade se dificulta a unión do liposoma co sitio diana. Ademais do recubrimento de PEG, a maioría dos liposomas sixilosos tamén teñen algún tipo de especie química biolóxica unida como ligando ao liposoma, que lle permite unirse por medio da expresión específica no sitio diana de entrega do fármaco. Estes ligandos de diana poden ser anticorpos monoclonais (constituíndo un inmunoliposoma), vitaminas ou antíxenos específicos, pero deben ser accesibles.[29] Os liposomas dirixidos a diana poden unirse a case calquera tipo de célula do corpo e entregar fármacos que, se non, habería que administralos sistemicamente. Os fármacos que son tóxicos poden ter efectos tóxicos moito menores se só se entregan nos tecidos enfermos. Os polimersomas, relacionados morfoloxicamnte cos liposoms, poden tamén utiliarse deste modo. Tamén están relacionados morfoloxicamente cos liposomas as vesículas moi deformables, deseñadas para a entrega de material transdérmico non invasiva, coñecidos como transfersomas.[30]

Certos fármacos anticancerosos como a doxorrubicina (Doxil) e a daunorrubicina poden ser administrados por medio de liposomas.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Kimball's Biology Pages, "Cell Membranes."
  2. 2,0 2,1 2,2 Cevc, G (1993). "Rational design of new product candidates: the next generation of highly deformable bilayer vesicles for noninvasive, targeted therapy.". Journal of Controlled Release 160 (2): 135–146. doi:10.1016/j.jconrel.2012.01.005. 
  3. Torchilin, V (2006). "Multifunctional nanocarriers". Advanced Drug Delivery Reviews 58 (14): 1532–55. PMID 17092599. doi:10.1016/j.addr.2006.09.009. 
  4. Explanation on twst.com commercial page, cf. also Int.Patent PCT/US2008/074543 on p.4, section 0014
  5. 5,0 5,1 Stryer S. (1981) Biochemistry, 213
  6. Bangham, A. D.; Horne, R. W. (1964). "Negative Staining of Phospholipids and Their Structural Modification by Surface-Active Agents As Observed in the Electron Microscope". Journal of Molecular Biology 8 (5): 660–668. PMID 14187392. doi:10.1016/S0022-2836(64)80115-7. 
  7. Horne, R. W.; Bangham, A. D.; Whittaker, V. P. (1963). "Negatively Stained Lipoprotein Membranes". Nature 200 (4913): 1340. Bibcode:1963Natur.200.1340H. PMID 14098499. doi:10.1038/2001340a0. 
  8. Bangham, A. D.; Horne, R. W.; Glauert, A. M.; Dingle, J. T.; Lucy, J. A. (1962). "Action of saponin on biological cell membranes". Nature 196: 952–955. Bibcode:1962Natur.196..952B. PMID 13966357. doi:10.1038/196952a0. 
  9. Bangham A.D.; Standish M.M.; Weissmann G. (1965). "The action of steroids and streptolysin S on the permeability of phospholipid structures to cations". J. Molecular Biol. 13: 253–259. doi:10.1016/s0022-2836(65)80094-8. 
  10. Sessa G.; Weissmann G. (1970). "Incorporation of lysozyme into liposomes: A model for structure-linked latency". J. Biol. Chem. 245: 3295–3301. 
  11. YashRoy R.C. (1990). "Lamellar dispersion and phase separation of chloroplast membrane lipids by negative staining electron microscopy" (PDF). Journal of Biosciences 15 (2): 93–98. doi:10.1007/bf02703373. 
  12. Weissmann G.; Sessa G.; Standish M.; Bangham A. D. (1965). "ABSTRACTS". J. Clin. Invest 44: 1109–1116. doi:10.1172/jci105203. 
  13. Geoff Watts (2010-06-12). "Alec Douglas Bangham". The Lancet 375 (9731): 2070. doi:10.1016/S0140-6736(10)60950-6. Consultado o 2014-10-01. 
  14. Cevc, G; Richardsen, H (1993). "Lipid vesicles and membrane fusion.". Advanced Drug Delivery Reviews 38 (3): 207–232. 
  15. 15,0 15,1 Barenholz, Y; G, Cevc (2000). Physical chemistry of biological surfaces, Chapter 7: Structure and properties of membranes. New York: Marcel Dekker. pp. 171–241. 
  16. Bertrand, Nicolas; Bouvet, CéLine; Moreau, Pierre; Leroux, Jean-Christophe (2010). "Transmembrane pH-Gradient Liposomes to Treat Cardiovascular Drug Intoxication". ACS Nano 4 (12): 7552–8. PMID 21067150. doi:10.1021/nn101924a. 
  17. Barani, H; Montazer, M (2008). "A review on applications of liposomes in textile processing". Journal of liposome research 18 (3): 249–62. PMID 18770074. doi:10.1080/08982100802354665. 
  18. Meure, LA; Knott, R; Foster, NR; Dehghani, F (2009). "The depressurization of an expanded solution into aqueous media for the bulk production of liposomes". Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 25 (1): 326–37. PMID 19072018. doi:10.1021/la802511a. 
  19. Yoko Shojia; Hideki Nakashima (2004). "Nutraceutics and Delivery Systems". Journal of Drug Targeting. 
  20. Williamson, G; Manach, C (2005). "Bioavailability and bioefficacy of polyphenols in humans. II. Review of 93 intervention studies". The American Journal of Clinical Nutrition 81 (1 Suppl): 243S–255S. PMID 15640487. 
  21. Bender, David A. (2003). Nutritional Biochemistry of Vitamins. Cambridge, U.K. 
  22. Szoka Jr, F; Papahadjopoulos, D (1980). "Comparative properties and methods of preparation of lipid vesicles (liposomes)". Annual Review of Biophysics and Bioengineering 9: 467–508. PMID 6994593. doi:10.1146/annurev.bb.09.060180.002343. 
  23. Chaize, B; Colletier, JP; Winterhalter, M; Fournier, D (2004). "Encapsulation of enzymes in liposomes: High encapsulation efficiency and control of substrate permeability". Artificial cells, blood substitutes, and immobilization biotechnology 32 (1): 67–75. PMID 15027802. doi:10.1081/BIO-120028669. 
  24. Gomezhens, A; Fernandezromero, J (2006). "Analytical methods for the control of liposomal delivery systems". TrAC Trends in Analytical Chemistry 25 (2): 167–178. doi:10.1016/j.trac.2005.07.006. 
  25. Mozafari, MR; Johnson, C; Hatziantoniou, S; Demetzos, C (2008). "Nanoliposomes and their applications in food nanotechnology". Journal of liposome research 18 (4): 309–27. PMID 18951288. doi:10.1080/08982100802465941. 
  26. Colas, JC; Shi, W; Rao, VS; Omri, A; Mozafari, MR; Singh, H (2007). "Microscopical investigations of nisin-loaded nanoliposomes prepared by Mozafari method and their bacterial targeting". Micron (Oxford, England : 1993) 38 (8): 841–7. PMID 17689087. doi:10.1016/j.micron.2007.06.013. 
  27. Blume, G; Cevc, G (1990). "Liposomes for the sustained drug release in vivo.". Biochimica et Biophysica Acta 1029 (1): 92–97. doi:10.1016/0005-2736(90)90440-y. 
  28. Klibanov, AL; Maruyama, K; Torchilin, VP; Huang, L (1990). "Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes.". FEBS Letters 268 (1): 235–237. doi:10.1016/0014-5793(90)81016-h. 
  29. Blume, G; Cevc, G; Crommelin, M D A J; Bakker-Woudenberg, I A J M; Kluft, C; Storm, G (1993). "Specific targeting with poly (ethylene glycol)-modified liposomes: coupling of homing devices to the ends of the polymeric chains combines effective target binding with long circulation times.". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 1149 (1): 180–184. doi:10.1016/0005-2736(93)90039-3. 
  30. Cevc, G (2004). "Lipid vesicles and other colloids as drug carriers on the skin.". Advanced drug delivery reviews 56 (5): 675–711. PMID 15019752. doi:10.1016/j.addr.2003.10.028. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]