Liposom

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Ulike strukturer som fosfolipider kan adoptere i vandige løsninger: liposom, micelle og dobbelt lipidlag (dobbeltlag)
Lipid dobbeltlag
Liposom

Et liposom ( gresk. Lipos, fett 'og soma, kropp', flertall: liposom) er en boble ( vesikler ) som inkluderer en vandig fase og hvis membranhylster av et dobbelt lag med molekyler er det (begge et upolært lipofilt fett kjærlig) , så vel som har en polær ( hydrofil , vannelskende ) del og blir derfor referert til som amfifil . Membrandannende molekyler er vanligvis stoffer fra lipidklassen , for eksempel fosfolipider og fettsyrer . Liposomer fungerer som en modell for undersøkelse av biomembraners biofysiske egenskaper og brukes også i det kosmetiske og fremfor alt i det medisinske feltet ( medikamentmålretting ). [1] Liposomer skal skilles fra miceller , som bare har et enkelt lipidlag.

oppdagelse

Liposomer ble først oppdaget og beskrevet i 1964 av en arbeidsgruppe ved Babraham Institute ledet av den britiske hematologen Alec Douglas Bangham. [2] Navnet "liposom" kan spores tilbake til Gerald Weissmann, som også var medvirkende til oppdagelse og forskning av liposomer. [3] Publikasjonen " Negativ farging av fosfolipider og deres strukturelle modifikasjon av overflateaktive midler som observert i elektronmikroskopet " utgitt i 1964 av Alec Douglas Bangham og RW Horne i Journal of Molecular Biology anses å være publikasjonen der liposomer (på den tiden fremdeles kalt " multilamellare smektiske mesofaser " ) ble nevnt for første gang. [4]

Struktur og egenskaper

Membrandannende molekyler i et liposom har en hydrofil / lipofob og en hydrofob / lipofil del. Under dannelsen av liposomets dobbeltlag, ordner disse amfifile molekylene seg i henhold til disse egenskapene. De hydrofobe delene av molekylene er rettet mot hverandre slik at de har liten kontakt med den vandige fasen, mens de hydrofile delene av molekylene er rettet mot den vandige fasen inne og utenfor liposomet. Denne oppførselen er basert på dannelsen av en energisk gunstig sfærisk form med minst mulig overflateareal ( hydrofob effekt ). Membranens molekyler holder sammen gjennom ikke-kovalent interaksjon. Dette resulterer i en væskemembran, hvis alifatiske , lipofile indre er mottakelig for absorpsjon av et stort antall lipofile stoffer.

Størrelsen og formen på liposomer er grunnleggende avhengig av lipidmembranens kjemiske sammensetning, de fysisk-kjemiske egenskapene til den vandige fasen (f.eks. Ionestyrke , pH-verdi , osmolalitet ) der de er tilstede eller som inkluderer dem og tilberedningsprosessen (se produksjon ). Liposomer kan være enkeltlag (et dobbeltlag, unilamellar) eller flerlags (flere konsentriske dobbeltlag, multilamellare) og ha en gjennomsnittlig diameter på 25 nm til 100 um. Ved å bruke disse to parameterne, størrelse (gjennomsnittlig diameter) og lamellaritet, kan liposomer grovt deles inn i fire kategorier.

M ulti l amellære v esikler (MLV) består vanligvis av flere konsentriske lipidbilag. Gjennomsnittlig diameter er mellom 100 nm og 1000 nm. S mall u nilamellar v esicles (SUV) er unilamellar og har en gjennomsnittlig diameter mellom 20 nm og 100 nm, mens l arge u nilamellar v esicles (LUV) og g iant u nilamellar v esikler (GUV) har en diameter mellom 100 nm og 1000 nm eller mellom 1 um og 200 um. [5] De større liposomene kan derfor sees i synlig lys med et lysmikroskop .

Membranen til et liposom kan bestå av forskjellige lipider. Avhengig av ønsket farmakodynamisk virkningsprofil, farmakokinetisk oppførsel, kjemiske og fysiske egenskaper som størrelse, størrelsesfordeling, lamellaritet, fluiditet , permeabilitet , zeta -potensial , faseovergangstemperatur for membranen og mye mer, kan liposomer for medisinske og kosmetiske applikasjoner forberedes fra et bredt spekter av forskjellige lipider fra stoffklassene til fosfolipider og steroler kan velges. Lipidene fra disse to stoffklassene er først og fremst strukturelle komponenter i liposomet. I tillegg lipopolysakkarider (f.eks. Lipid A som adjuvans ), fettsyrer og andre lipofile stoffer som f.eks. B. tokoferoler (som en antioksidant ) og squalen som membrankomponenter brukes.

Det første trinnet i utviklingen av levende celler i urssuppen var sannsynligvis liposomlignende strukturer som spontant dannet seg fra amfifile lipider (for eksempel fra fosfatidylkolin lecitin ) i et vandig medium.

applikasjoner

På grunn av den liposomale formuleringen av medisinske stoffer, er det mulig gjennom inkludering immobilisering for å beskytte sensitive medisinske stoffer fra mulig metabolisme etter påføring . På samme måte brukes niosomer . I tillegg kan inkludering av legemidler i liposomer øke plasmahalveringstiden . Liposomer som et legemiddelleveringssystem kan forbedre transporten av legemidler til de stedene i organismen der de trengs. Som et resultat kan bivirkninger av det liposomalt formulerte legemidlet reduseres, og siden lavere doser kan administreres, kan effektiviteten og den terapeutiske indeksen økes. En liposomformulering er åpen for de fleste medisiner på grunn av egenskapene til liposomet. Hydrofile legemidler er vedlagt og befinner seg i det hydrofile indre av liposomet. Lipofile legemidler er innebygd i membranen og amfifile legemidler ved grensesnittet mellom det indre av membranen og den vandige fasen. Liposomformuleringer av legemidler som biofarmaka , som inkluderer vaksiner [6] samt siRNA og miRNA for applikasjoner i terapeutisk RNA-interferens [7] , men også av ikke-biologiske syntetiske legemidler, gir farmakologiske og økonomiske fordeler.

Virosomer , dvs. liposomer som bærer virushylsterproteiner i lipidmembranen, tjener samtidig som et system for målrettet og selektiv transport og som et adjuvans. [8] Virosomer som absorberes i celler gjennom endosommembranen etter endocytose har også egenskapen til å kunne utløse både en humoral immunrespons og en cellulær immunrespons . [9]

I noen farmasøytiske produkter må liposomene også beskyttes av et overfladisk polymerlag (vanligvis laget av polyetylenglykol) for å forhindre at de smelter sammen med en vilkårlig cellemembran (vanligvis i leveren ) før den aktive ingrediensen har nådd målet. På vei til destinasjonen kan de aktive ingrediensene som er innelukket i et liposom beskyttes mot destruktive effekter av enzymer og mot for tidlig utskillelse fra kroppen av lipiddobbeltlaget. Ved hjelp av fremmede molekyler (for eksempel antistoffer ) som er festet til utsiden av liposomene, kan man også prøve å bestemme den eksakte destinasjonen for den aktive ingrediensen ved å binde seg til en spesifikk reseptor ( medikamentmålretting ). På grunn av sin cellemembranlignende kjemiske natur, kan liposomer antagelig lett smelte sammen med cellemembranen eller, etter pinocytose eller endocytose , med endosomet og lysosommembranen og deretter frigjøre innholdet i cellens indre .

Innen bioteknologi brukes liposomer tidvis for å introdusere fremmed materiale, for eksempel plasmider , i en celle. Denne prosessen er kjent som liposomal transfeksjon eller lipofeksjon , men har hittil bare vært dårlig forstått og er også langt mindre effektiv enn transduksjon ved bruk av en virusvektor .

Som et alternativ til liposomer brukes også polymersomes .

Viktige næringsstoffer og kosttilskudd, spesielt de med en normalt sakte, regulert eller bare delvis absorpsjonsmekanisme, for eksempel vitamin C , kan også komme bedre inn i blodet når de er innesluttet i liposomer. [10] For noen funksjonelle naturlige stoffer som curcumin , hvis biotilgjengelighet er lav på grunn av deres hydrofobisitet, er det påvist en betydelig økning i biotilgjengeligheten gjennom liposomer. [11] En menneskelig studie [12] som sammenlignet effekten av oralt administrert vitamin C i lukket og useglet form kontra intravenøs administrering konkluderte med at (1) konsentrasjonen av liposomalt vitamin C som sirkulerte i blodet var større enn oralt administrert, ikke inkludert variant. Mengden detektert i blodet var imidlertid fortsatt lavere enn etter intravenøs administrering. (2) Den målte iskemiske reperfusjonsverdien, etablert som en markør for oksidativt stress, ble på samme måte redusert mellom alle administrasjonsformer.

Produksjon

Multilamellare liposomer (MLV) dannes spontant ved oppløsning av lipider i en vandig fase. Unilamellare liposomer (SUV / LUV) kan genereres ved forskjellige metoder.

Ferdige liposomale legemidler

I 2008 hadde 11 legemidler blitt godkjent i liposomal leveringsform. [1. 3]

Eksempler på liposomale ferdige legemidler [13] [14]
Aktiv ingrediens Handelsnavn Farmasøytisk gründer Type liposomer Bruksområder)
Amfotericin B Abelcet ("over hele verden") Kefallon , Teva Lipidlameller Systemiske soppinfeksjoner
AmBisome (forskjellige europeiske land, TR, CDN, USA) Gilead Sciences , Astellas Konvensjonelle liposomer
Cytarabin DepoCyte (EU, CH) Pacira Limited Multivesikulære liposomer Malign lymfomatøs meningiose
Daunorubicin DaunoXome (GB, DE, DK) Gilead Sciences HIV-assosiert Kaposis sarkom
Doxorubicin Myocet ("over hele verden") Teva Konvensjonelle liposomer Metastatisk brystkreft
Doxil (USA) / Caelyx ("over hele verden" unntatt USA) Janssen-Cilag PEG -ylerte liposomer Brystkreft , eggstokkreft , HIV-assosiert Kaposis sarkom, myelomatose
Morfin DepoDur (USA) SkyePharma, Endo Multivesikulære liposomer Postoperativ analgesi
Hepatitt A -vaksine Epaxal / HAVpur Berna Biotech , Novartis Virosomer Hepatitt A-virus
Influensavaksine Inflexal V / Influvac Berna Biotech, Novartis Virosomer Influensa
Paclitaxel Lipusu (CN) Luye Pharma Konvensjonelle liposomer Eggstokkreft
Flom Definity (USA) Lantheus Ultralydkontrast
Verteporfin Visudyne (EU, CH, J, USA) Novartis Våt aldersrelatert makuladegenerasjon , patologisk nærsynthet

Betydningen av liposomale legemiddelformuleringer for medikamentmålretting, spesielt ved indikasjoner som kreft eller infeksjoner ved cystisk fibrose, er tydelig i et betydelig antall tilsvarende formuleringer blant foreldreløse legemidler . [15]

litteratur

  • RRC New (red.): Liposomer en praktisk tilnærming. IRL Press ved Oxford University Press, Oxford 1990, ISBN 0-19-963077-1 .
  • Dietrich Arndt, Iduna Fichtner: Liposomer: Presentasjon - Egenskaper - Søknad. (= Fremskritt innen onkologi. Bind 13). Akademie-Verlag, Berlin 1986, ISBN 3-05-500148-6 .
  • Volker Weissig (red.): Liposomer: Metoder og protokoller. Bind 1: Farmasøytiske nanobærere. (= Metoder i molekylærbiologi. Bind 605). Humana Press, New York 2010, ISBN 978-1-60327-360-2 .
  • Volker Weissig (red.): Liposomer: Metoder og protokoller. Bind 2: Biologiske membranmodeller. (= Metoder i molekylærbiologi. Bind 606). Humana Press, New York 2010, ISBN 978-1-60761-446-3 .
  • Shelley D. Minteer (red.): Enzymstabilisering og immobilisering: Metoder og protokoller. (= Metoder i molekylærbiologi. Bind 679). Humana Press, Totowa NJ 2011, ISBN 978-1-60761-895-9 .

weblenker

Commons : Liposomes - Samling av bilder, videoer og lydfiler

Individuelle bevis

  1. VP Torchilin: Narkotika målretting. I: European Journal of Pharmaceutical Sciences . 11, supplement 2, 2000, s. S81-S91.
  2. David W. Deamer: Fra "Banghasomes" til liposomer: Et minne om Alec Bangham, 1921-2010 . I: FASEB Journal . teip   24 , nei.   5 , 2010, s.   1308-1310 , doi : 10.1096 / fj.10-0503 .
  3. ^ Grazia Sessa, Gerald Weissmann: Fosfolipidkuler (liposomer) som modell for biologiske membraner. I: Journal of Lipid Research. Bind 9, nr. 3, 1968, s. 310-318.
  4. ^ AD Bangham, RW Horne: Negativ farging av fosfolipider og deres strukturelle modifikasjon av overflateaktive midler som observert i elektronmikroskopet. I: Journal of Molecular Biology . Bind 8, utgave 5, 1964, s. 660-668.
  5. Emeline Rideau, Rumiana Dimova, Petra Schwille, Frederik R. Wurm, Katharina Landfester: liposomer og polymersomes: en komparativ gjennomgang mot celle hermet. I: Chemical Society Reviews . teip   47 , nei.   23 , 2018, ISSN 0306-0012 , s.   8572-8610 , doi : 10.1039 / C8CS00162F .
  6. Günther Strobl: Key rolle for østerrikske selskapet Polymun Scientific i Covid-Vakzin , derstandard.at av 12 november 2020, tilgjengelig på 12 november 2020.
  7. ^ Ala Daka, Dan Peer: RNAi-baserte nanomedisiner for målrettet personlig behandling. I: Advanced Drug Delivery Reviews . Bind 64, utgave 13, oktober 2012, s. 1508–1521.
  8. Yasufumi Kaneda: Virosomer: utviklingen av liposomet som et målrettet medikamentleveringssystem. I: Advanced Drug Delivery Reviews . teip   43 , nei.   2–3 , 30. september 2000, s.   197-205 , doi : 10.1016 / S0169-409X (00) 00069-7 .
  9. A. Wagner, G. Stiegler, K. Vorauer-Uhl, H. Katinger, H. Quendler, A. Hinz, W. Weissenhorn: One Step Membrane Incorporation of Viral Antigenes as a Vaccine Candidate Against HIV. I: Journal of Liposome Research . Bind 17, 2007, s. 139-154.
  10. ^ JC Kraft, JP Freeling, Z. Wang, RJ Ho: Fremvoksende forskning og klinisk utviklingstrender av liposom- og lipidnanopartikkel -legemiddelleveringssystemer . I: J Pharm Sci. teip   103 , nr.   1 , 2014, s.   29-52 .
  11. ^ J. Shaikh, DD Ankola, V. Beniwal, D. Singh, MN Kumar: Innkapsling av nanopartikler forbedrer oral biotilgjengelighet av curcumin med minst 9 ganger sammenlignet med curcumin administrert med piperin som absorpsjonsforsterker. I: Eur J Pharm Sci. Nei.   37 , 2009, s.   223-230 .
  12. ^ Janelle L. Davis, Hunter L. Paris, Joseph W. Beals, Scott E. Binns, Gregory R. Giordano, Rebecca L. Scalzo, Melani M. Schweder, Emek Blair, Christopher Bell: Liposomal-innkapslet askorbinsyre: påvirkning på C -vitamin Biotilgjengelighet og kapasitet til å beskytte mot iskemi - reperfusjonsskade . I: Nutr Metab Insights. Nei.   9 , 20. juni 2016, s.   25-30 .
  13. a b L. Zhang, FX Gu, JM Chan, AZ Wang, RS Langer, OC Farokhzad: Nanoparticles in Medicine: Therapeutic Applications and Developments . I: Klinisk farmakologi og terapeutikk . Bind 83, nr.   5 , 2008, s.   761-769 , doi : 10.1038 / sj.clpt.6100400 , PMID 17957183 .
  14. R. Schubert: Liposomer. I: U. Weidenauer, K. Mäder (red.): Innovative medikamentformer. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, oktober 2009, s. 162.
  15. ^ Betegnelser på sjeldne sykdom (foreldreløse) , åpnet 4. februar 2013.