Phospholipid

4 Phospholipider

PL’er kan danne mange typer af samlinger i vand på grund af deres amfifile natur. Generelt dannes der tre forskellige typer af former-mikeller, PLs-dobbeltlag og hexagonal (HII)-fase (fig. 6.1)-dannes . Lysophospholipider kan fremstilles som en omvendt kegleformet molekyleform på grund af en større hovedgruppe og en enkelt hydrofob kæde. Denne omvendte kegleform resulterer i dannelsen af et micellært system. Som det fremgår af figuren, resulterer kegleformet i en HII-form, mens den cylindriske molekylform begunstiger dannelsen af et PLs-dobbeltlag. PLs-dobbeltlags- eller liposomdannelsen kan påvirkes af forskellige faktorer, der fremmer omdannelsen af lamellær fase til HII-fase:

Figur 6.1. Forskellige polymorfe faser af fosfolipider.

–

For mindre PE-hovedgruppe resulterer en stigning i acylkædens umættethed, længde og temperatur i dannelse af HII-fase.

–

Med høj saltkoncentration kan umættet PE, PG, CL og PA foretrække HII-fase.

–

Ved lav pH resulterer protonering af carboxylgruppen i PS og fosfatgruppen i PA i overgang til HII-fase.

PL’er er også blevet anvendt som et værdifuldt tilsætningsstof i udviklingen af forskellige nanocarriers. Fysiologisk set fungerer PC som næring for hjernens funktioner og som substrat for syntesen af neurotransmitteren acetylcholin. Syntetiske PL’er er bedre med hensyn til kvalitet og stabilitet, men omkostningerne er højere end naturlige PL’er. Selv om både ægfosfatidylcholin (EPC) og sojabønnefosfatidylcholin (SPC) kan anvendes til udvikling af liposomer, foretrækkes EPC frem for SPC. EPC-liposomer har en højere lægemiddelbelastningskapacitet og en lavere udsivningsrate. Doxil indeholder f.eks. hydrogeneret sojaphosphatidylcholin (HSPC) og 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin-N- (PEG-DSPE) som fosfolipid for at danne stabile liposomer med mindre faseovergangstendens under fysiologiske forhold .

PE’er spiller en vigtig rolle i membranfusionen på grund af mindre hydreringstendens. På samme måde har PE-baserede liposomer også en bedre interaktion med lipiddobbeltlaget. Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE) anvendes til at udvikle pH-følsomme liposomer, der kan undgå lægemiddelnedbrydning ved enzymer under endocytose . Men for at kunne danne liposomer skal der tilsættes en carboxylsyregruppe, der indeholder materialer, som indeholder en carboxylsyregruppe. De anioniske syreholdige grupper giver elektrostatisk stabilisering ved afstødning ved neutral pH, og liposomerne forbliver stabile. Ved sur pH bliver carboxylgrupperne protoneret, hvilket medfører omdannelse af den laminære form til HII-fase. Denne ustabile fase muliggør aggregering, fusion og frigivelse af lægemiddel i et miljø med sur pH-værdi. Endvidere fremmer tilsætning af DSPE-PEG til DOPE dannelsen af liposomer samt øger liposomernes in vivo-cirkulationstid.

Faseovergangstemperaturen (Tc) for PL’er kan udnyttes til udvikling af temperaturfølsomme liposomer. Liposomer bestående af PL’er med Tc, der er højere end den fysiologiske temperatur, kan frigive lægemidler i kræftvæv i forbindelse med hypertermi. Ved højere temperatur går gelformen over i en flydende krystallinsk fase for at frigive indkapslede lægemidler fra liposomerne. Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) har en Tc-værdi på 41 °C og anvendes til udvikling af termofølsomme liposomer . Endvidere kan DPPC-liposomers lægemiddelbelastningskapacitet og frigivelseshastighed forbedres ved at tilsætte andre PL’er som f.eks. distearoylphosphatidylcholin (DSPC) og HSPC. For at fremme frigivelsen af lægemiddel på tumorstedet bør Tc for kombinationer af PL’er dog ikke overstige 39-42 °C. Den optimale Tc-værdi på 39-40 °C blev rapporteret for de PEG-cyklede liposomer af DPPC og lysolipidmonopalmitoylphosphocholin (MPPC) .

Generelt er elimineringen af liposomer, der indeholder PL’er som PS, PG og PA, meget hurtig på grund af MPS. Denne fagocytose af liposomer afhænger af hydrofiliciteten på overfladen . Tilstedeværelsen af gangliosid og PI resulterer i nedsat optag af liposomer af MPS og forlænget cirkulationstid. Liposomernes cirkulationstid afhænger også af membranens fluiditet. Liposomer med et stift bilag har en reduceret clearance af MPS . Tilsætning af høj Tc (f.eks. DSPC) og stive PL’er (f.eks. sfingomyeliner) resulterer i en forbedring af liposomernes cirkulationstid. Tilstedeværelsen af en mere stabil amidbinding (vanskelig at bryde in vivo) og intermolekylært hydrogenbindingspotentiale gør et fast lipiddobbeltlag af liposomer.

For nylig er liposomers cirkulationstid blevet forbedret ved PEGylering ved overfladen. Men PEGylerede liposomer er også forbundet med et accelereret blodclearancefænomen ved gentagen injektion . Dannelsen af anti-PEG IgM fremmer hurtig påvisning og clearance af PEG-cyklede liposomer ved efterfølgende eksponeringer . Dette ABC-fænomen for liposomer blev fundet mere for umættede PL’er (f.eks. SPC, EPC og sphingomyeliner fra æg) end for mættede PL’er (f.eks. DPPC og HSPC). Desuden kan dette ABC-fænomen også observeres for konventionelle liposomer. Men i modsætning til PEG-alioterede liposomer fremkalder de konventionelle liposomer kun ABC-fænomenet ved en høj dosis (5 μmol/kg) og ikke ved en lavere lipiddosis på 0,001 μmol/kg .

Det kationiske lipid dimethyldioctadecylammonium (DDA) er også blevet anvendt til at danne kationiske liposomer. Kationiske liposomer har den fordel, at de har en bedre celleoptagelse, men samtidig begrænser den kationiske natur også deres anvendelse på grund af uønsket toksicitet. Yusuf et al. har udviklet en ny lyophiliseret liposom ved at kombinere både kationisk lipid DDA og TPGS . Celleoptagelsen af disse liposomer blev forbedret på grund af nanopartiklernes glidende virkning gennem slimhinden på grund af tilstedeværelsen af TPGS og den elektrostatiske tiltrækning mellem det kationiske lipid og den negativt ladede næseslimhinde. Kationiske liposomer binder også til anionisk DNA og danner et neutralt system kendt som “Lipoplex” til genlevering.

Cholesterol er også tilsat liposomformuleringen med PL’er som et membranstabiliserende tilsætningsstof. Tilstedeværelsen af kolesterol i lipiddobbeltlaget forbedrer stabiliteten af liposomer og reducerer også dobbeltlagets permeabilitet. Denne permeabilitetsændring af bilaget resulterer i en reduktion i indkapslet lægemiddellækage under cirkulation.

Hu et al. fremstillede hybridnanopartikler ved at kombinere 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propan (DOTAP) liposomer og PLGA med forskellige koncentrationer af kolesterol . Tilstedeværelsen af kolesterol fremmede fusionen mellem nanopartikler, og ved meget høj koncentration kan det også bremse frigivelsen af antigen. Endvidere blev fusion af nanopartikler under opbevaring forhindret ved PEGylering med DSPE-PEG. Liposomer kan også modificeres til forskellige typer ved at tilsætte et bestemt tilsætningsstof som f.eks. ethosomer, cubosomer osv. PL’er kan også anvendes som emulgator i nanoemulsioner. Intralipid var den første sikre ernæringsmæssige intravenøse fedtemulsion, der indeholder ægfosfolipider som emulgator. Ud over EP anvendes æglecithin også som emulgator til nanoemulsioner. Naturlig lecithin kan dog også blive omdannet til lysofosfolipider, hvilket kan forårsage hæmolyse efter IV-injektion. Lenzo et al. rapporterede om emulgeringsadfærd for forskellige PL’er såsom EPC, dioleoylphosphatidylcholin (DOPC), dimyristoylphosphatidylcholin (DMPC), 1-palmitoyl-2-oleoylphosphatidylcholin (POPC) og DPPC . De fandt en anden type metabolismevej for forskellige PL’er. Eliminationshastigheden for DPPC-holdige emulsioner var langsomst på grund af fraværet af både lipoproteinlipase-medieret hydrolyse og højdensitetslipoproteinassociation. Endvidere kan tilstedeværelsen af sfingomyeliner i nanoemulsioner også øge cirkulationstiden og reducere leverens optagelse. Sphingomyeliner er også en vigtig del af lipoproteinoverfladen og forhindrer binding af apolipoprotein E-binding med emulsion og reducerer også lipoproteinlipase-medieret hydrolyse . Desuden har man også foretrukket kombinationen af æg-PL’er og syntetiske overfladeaktive stoffer som f.eks. pluronic F68. Tran et al. undersøgte også virkningen af SPC-inkludering i SEDDS. De observerede en stigning i dråbestørrelsen i tilstedeværelsen af SPC, men i signifikant variation observeret i biotilgængelighed .

På grund af deres amfifile natur kan PL’er også danne miceller ved eller over en vis CMC-værdi. Kombinationen af PC og galdesalt kan danne et blandet micellesystem, der fungerer som leveringssystem ved at indkapsle dårligt opløselige lægemidler . Selv om PC generelt er uopløseligt i vand, danner de blandede miceller med galdesalte en klar opløsning og fremmer adsorptionen af lipofile lægemidler. På samme måde udviser SPC- og glykocholsyrebaserede blandede miceller også bedre stabilitet og kompatibilitet og er tilgængelige i handelen som Valium og Konakion . PE- og PEG-blandinger kan også danne sterisk stabiliserede miceller i stedet for liposomer, hvis deres indhold overskrider visse grænser. PEG-resten på overfladen kan forhindre optagelsen af MPS, og PL-kernen kan give stabilitet til SMM. SMM’s cirkulationshalveringstid kan også reduceres ved at erstatte DSPE som lipidkomponent med DOPE . Men SMM’s solubiliseringskapacitet er begrænset for dårligt vandopløselige lægemidler. Tilføjelsen af en optimal andel EPC til PE-PEG SMM kan øge solubiliseringspotentialet.

Få lægemidler som flavonoider har en særlig affinitet for fosfolipider, og de kan danne komplekser, også kendt som phytosomer . Disse PL- og lægemiddelkomplekser har en bedre absorption gennem GI-membranen og forbedrer dermed biotilgængeligheden af det oprindelige lægemiddel. Stabiliteten af lægemidler forbedres også i kompleksform med forlængelse af lægemiddelvirkningen.

Turk et al. udviklede HLPN’er til levering af et hydrofobt lægemiddel ved hjælp af DSPE-PEG og PLGA. PLGA dannede en hydrofob kerne, hvor det hydrofobiske lægemiddel bliver indespærret, og DSPE danner en skal omkring kernen . På samme måde anvendes SPC også til at danne en nanoskal omkring en PLGA-kerne med henblik på afgivelse af methotrexat. Tilstedeværelsen af PL’er på overfladen af HLPN’er kan efterligne den biologiske membran og bidrage til en bedre penetration gennem den . En anden type HLPN med PL’er er PL-kappede mesoporøse silica-nanopartikler . Zhang et al. har udviklet sådanne nanopartikler med en kerne af mesoporøs silica til indkapsling af lægemidler omgivet af kationisk PL, hvilket giver mulighed for langvarig frigivelse af lægemidlet . På den yderste overflade anbragte de også et andet lag af negativt ladet carboxymethylchitosan, som styrer den pH-afhængige frigivelse af lægemidlet. Zhang et al. udviklede også HLPN’er med en kerne af mesoporøs silica fyldt med doxorubicin og dækkede den med et termoresponsivt PL-lag indeholdende DPPC/DSPC/cholesterol/DSPE-PEG . Dette HLPN-system forhindrer for tidlig frigivelse af lægemiddel fra mesoporøs silica og frigiver kun lægemiddel med en hurtigere hastighed ved pH 5 i forhold til pH 7,4.