Fosfolipidy

4 Fosfolipidy

PL mohou díky své amfifilní povaze tvořit ve vodě mnoho typů sestav. Obecně se tvoří tři různé typy tvarů – micely, dvojvrstva PLs a hexagonální (HII) fáze (obr. 6.1) . Lysofosfolipidy lze díky větší hlavové skupině a jedinému hydrofobnímu řetězci znázornit jako obrácený kuželovitý molekulární tvar. Tento tvar obráceného kužele vede ke vzniku micelárního systému. Jak je znázorněno na obrázku, kuželovité uspořádání vede ke vzniku HII tvaru, zatímco válcovitý molekulární tvar upřednostňuje vznik PLs dvojvrstvy. Tvorbu PLs dvojvrstvy nebo liposomu mohou ovlivnit různé faktory, které podporují přeměnu lamelární fáze na HII fázi:

Obrázek 6.1. Různé polymorfní fáze fosfolipidů.

–

Při menší hlavové skupině PE vede zvýšení nenasycenosti acylového řetězce, jeho délky a teploty ke vzniku HII fáze.

–

Při vysoké koncentraci soli mohou nenasycené PE, PG, CL a PA preferovat HII fázi.

–

Při nízkém pH vede protonizace karboxylové skupiny PS a fosfátové skupiny PA k přechodu k HII fázi.

PL byly také použity jako cenná přísada při vývoji různých nano-nosičů. Fyziologicky působí PC jako výživa pro mozkové funkce a jako substrát syntézy neurotransmiteru acetylcholinu. Syntetické PL jsou lepší z hlediska kvality a stability, ale cena je vyšší než u přírodních PL. Ačkoli pro vývoj liposomů lze použít jak vaječný fosfatidylcholin (EPC), tak sójový fosfatidylcholin (SPC), EPC má přednost před SPC. EPC liposomy mají vyšší kapacitu náplně léčiva a nižší míru úniku . Například Doxil obsahuje hydrogenovaný sójový fosfatidylcholin (HSPC) a 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N- (PEG-DSPE) jako fosfolipid, který tvoří stabilní liposomy s menší tendencí k fázovému přechodu za fyziologických podmínek .

EPC hrají důležitou roli při fúzi membrán díky menší tendenci k hydrataci. Podobně mají liposomy na bázi PE také lepší interakci s lipidovou dvojvrstvou. Dioleoylfosfatidyl ethanolamin (DOPE) se používá k vývoji liposomů citlivých na pH, které mohou zabránit degradaci léčiva enzymy během endocytózy . Aby však bylo možné vytvořit liposomy, musí být přidány materiály obsahující karboxylové kyselé skupiny. Aniontové kyselé skupiny zajišťují elektrostatickou stabilizaci odpuzováním při neutrálním pH a liposomy zůstávají stabilní. Při kyselém pH se karboxylové skupiny protonizují, což způsobí přeměnu laminární formy na HII fázi. Tato nestabilní fáze umožňuje agregaci, fúzi a uvolňování léčiva v kyselém pH prostředí. Dále přídavek DSPE-PEG k DOPE podporuje tvorbu liposomů a také prodlužuje dobu cirkulace liposomů in vivo .

Vlastnost fázového přechodu (Tc) PL lze využít pro vývoj liposomů citlivých na teplotu. Liposomy tvořené PLs, které mají Tc vyšší než fyziologická teplota, mohou uvolňovat léčiva v nádorových tkáních spojených s hypertermií. Při vyšší teplotě přechází gelová forma do kapalně krystalické fáze a z liposomů se uvolňují zapouzdřená léčiva. Dipalmitoylfosfatidylcholin (DPPC) má hodnotu Tc 41 °C a používá se pro vývoj termosenzitivních liposomů . Kapacitu DPPC liposomů a rychlost uvolňování léčiv lze dále zlepšit přidáním dalších PL, jako je distearoylfosfatidylcholin (DSPC) a HSPC. Pro podporu uvolňování léčiva v místě nádoru by však Tc kombinací PLs neměla překročit rozmezí 39-42 °C. Optimální hodnota Tc 39-40 °C byla zaznamenána pro PEGylované liposomy DPPC a lysolipidu monopalmitoylfosfocholinu (MPPC) .

Všeobecně platí, že eliminace liposomů obsahujících PL, jako jsou PS, PG a PA, je díky MPS velmi rychlá. Tato fagocytóza liposomů závisí na hydrofilitě na povrchu . Přítomnost gangliosidu a PI vede ke sníženému vychytávání liposomů MPS a k prodloužení doby cirkulace. Doba cirkulace liposomů závisí také na tekutosti membrány. U liposomů s tuhou dvojvrstvou dochází ke snížení clearance MPS . Přidání vysokého Tc (např. DSPC) a tuhých PL (např. sfingomyelinů) vede ke zlepšení doby cirkulace liposomů. Přítomnost stabilnější amidové vazby (obtížně porušitelné in vivo) a potenciál mezimolekulární vodíkové vazby vytvářejí pevnou lipidovou dvojvrstvu liposomu.

V poslední době byla doba cirkulace liposomů zlepšena pomocí PEGylace na povrchu. PEGylované liposomy jsou však také spojeny s jevem zrychlené clearance krve při opakovaném podání . Tvorba anti-PEG IgM podporuje rychlou detekci a clearance PEGylovaných liposomů při dalších expozicích . Tento ABC fenomén liposomů byl zjištěn spíše u nenasycených PL (např. SPC, EPC a vaječných sfingomyelinů) než u nasycených PL (např. DPPC a HSPC). Kromě toho lze tento jev ABC pozorovat také u běžných liposomů. Na rozdíl od PEGylovaných liposomů však konvenční liposomy vyvolávají ABC jev pouze při vysoké dávce (5 μmol/kg) a nikoliv při nižší dávce lipidů 0,001 μmol/kg .

K tvorbě kationtových liposomů byl použit také kationtový lipid dimethyl dioktadecyl amonium (DDA). Výhodou kationických liposomů je lepší vychytávání buňkami, ale zároveň kationická povaha také omezuje jejich použití kvůli nežádoucí toxicitě. Yusuf a spol. vyvinuli nový lyofilizovaný liposom kombinací kationického lipidu DDA a TPGS . Vychytávání těchto liposomů buňkami se zlepšilo díky kluznému působení nanočástic hlenem v důsledku přítomnosti TPGS a elektrostatické přitažlivosti mezi kationickým lipidem a záporně nabitou nosní sliznicí. Kationtové liposomy se také spojují s aniontovou DNA a vytvářejí neutrální systém známý jako „Lipoplex“ pro doručování genů.

Do liposomové formulace s PL se také přidává cholesterol jako přísada stabilizující membránu. Přítomnost cholesterolu v lipidové dvojvrstvě zlepšuje stabilitu liposomů a také snižuje propustnost dvojvrstvy. Tato změna propustnosti dvojvrstvy vede ke snížení úniku zapouzdřeného léčiva během cirkulace.

Hu a spol. připravili hybridní nanočástice kombinací 1,2-dioleoyl-3-trimethylamonium-propanu (DOTAP) liposomů a PLGA s různými koncentracemi cholesterolu . Přítomnost cholesterolu podporovala fúzi mezi nanočásticemi a při velmi vysoké koncentraci může také zpomalit uvolňování antigenu. Fúzi nanočástic během skladování dále zabránila PEGylace pomocí DSPE-PEG. Liposomy lze také modifikovat na různé typy přidáním určité přísady, jako jsou etosomy, kubosomy atd. PL lze také použít jako emulgátor v nanoemulzních formulacích. Intralipid byl první bezpečnou nutriční nitrožilní tukovou emulzí, která obsahuje vaječné fosfolipidy jako emulgátor. Kromě EP se jako emulgátor pro nanoemulze používá také vaječný lecitin. Přírodní lecitin se však také může přeměnit na lysofosfolipidy, které mohou po intravenózní injekci způsobit hemolýzu. Lenzo a kol. uvedli emulgační chování různých PL, jako jsou EPC, dioleoylfosfatidylcholin (DOPC), dimyristoylfosfatidylcholin (DMPC), 1-palmitoyl-2-oleoylfosfatidylcholin (POPC) a DPPC . Zjistili odlišný typ cesty metabolismu pro různé PL. Rychlost eliminace emulzí obsahujících DPPC byla nejpomalejší v důsledku absence hydrolýzy zprostředkované lipoproteinovou lipázou i asociace s lipoproteiny vysoké hustoty. Dále přítomnost sfingomyelinů v nanoemulzi může také prodloužit dobu cirkulace a snížit vychytávání játry. Sfingomyeliny jsou také důležitou součástí povrchu lipoproteinů a zabraňují vazbě apolipoproteinu E s emulzí a také snižují hydrolýzu lipoproteinů zprostředkovanou lipázou . Kromě toho byla upřednostňována také kombinace vaječných PL a syntetických povrchově aktivních látek, jako je pluron F68. Tran et al. rovněž studovali účinek zařazení SPC do SEDDS. Pozorovali zvětšení velikosti kapek v přítomnosti SPC, ale při významných rozdílech pozorovaných v biologické dostupnosti .

Vzhledem k jejich amfifilní povaze mohou PLs také tvořit micely při určité hodnotě CMC nebo nad ní. Kombinace PC a žlučové soli může vytvořit smíšený micelární systém, který funguje jako doručovací systém tím, že zapouzdřuje špatně rozpustná léčiva . Ačkoli je PC obecně nerozpustný ve vodě, smíšené micely se žlučovými solemi tvoří čirý roztok a podporují adsorpci lipofilních léčiv. Podobně i smíšené micely na bázi SPC a kyseliny glykocholové vykazují lepší stabilitu a kompatibilitu a jsou komerčně dostupné jako Valium a Konakion . Směsi PE a PEG mohou také vytvářet stericky stabilizované micely místo liposomů, pokud jejich obsah překročí určité limity. Zbytky PEG na povrchu mohou zabránit absorpci MPS a PL jádro může zajistit stabilitu SMM. Také poločas cirkulace SMM lze zkrátit nahrazením DSPE jako lipidové složky DOPE . Solubilizační kapacita SMM je však omezená pro léčiva špatně rozpustná ve vodě. Přídavek optimálního podílu EPC do PE-PEG SMM může zvýšit solubilizační potenciál.

Mnoho léčiv, jako jsou flavonoidy, má zvláštní afinitu k fosfolipidům a mohou vytvářet komplexy známé také jako fytosomy . Tyto komplexy PL a léčiv mají lepší absorpci přes membránu GI, čímž se zlepšuje biologická dostupnost mateřského léčiva. V komplexní formě se také zlepšuje stabilita léčiv s prodloužením účinku léčiva.

Turk a kol. vyvinuli HLPN pro podávání hydrofobního léčiva pomocí DSPE-PEG a PLGA. PLGA vytvořila hydrofobní jádro, v němž se hydrofobní léčivo zachytí, a DSPE tvoří obal kolem jádra . Podobně se SPC používá také k vytvoření nanoobalu kolem jádra PLGA pro podávání methotrexátu. Přítomnost PL na povrchu HLPN může napodobovat biologickou membránu a napomáhat lepšímu průniku skrz ni . Dalším typem HLPN zahrnujícím PLs jsou nanočástice mesoporézního oxidu křemičitého obalené PL . Zhang a spol. vyvinuli takové nanočástice, které mají jádro z mezoporézního oxidu křemičitého pro enkapsulaci léčiv obklopené kationtovými PL, což umožňuje prodloužené uvolňování léčiva . Na nejvzdálenější povrch navíc připojili další vrstvu záporně nabitého karboxymethylchitosanu, který řídí uvolňování léčiva v závislosti na pH. Zhang a spol. rovněž vyvinuli HLPN s jádrem z mesoporézního oxidu křemičitého naloženým doxorubicinem a pokryli jej termoreaktivní vrstvou PL obsahující DPPC/DSPC/cholesterol/DSPE-PEG . Tento systém HLPN zabraňuje předčasnému uvolňování léčiva z mesoporézního oxidu křemičitého a uvolňuje léčivo rychleji pouze při pH 5 ve srovnání s pH 7,4.

.