Fosfolípidos

4 Fosfolípidos

Los PL pueden formar muchos tipos de ensamblajes en el agua debido a su naturaleza anfifílica. En general, se forman tres tipos diferentes de formas: micelas, bicapa de PLs y fase hexagonal (HII) (Fig. 6.1). Los lisofosfolípidos pueden representarse como una forma molecular de cono invertido debido a un grupo de cabeza más grande y una sola cadena hidrofóbica. Esta forma de cono invertido da lugar a la formación de un sistema micelar. Como se muestra en la figura, la disposición en forma de cono da lugar a la forma HII, mientras que la forma molecular cilíndrica favorece la formación de una bicapa de PLs. La formación de bicapas de PLs o de liposomas puede verse afectada por varios factores que promueven la conversión de la fase laminar a la fase HII:

Figura 6.1. Diversas fases polimorfas de los fosfolípidos.

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Para grupos de cabeza de PE más pequeños, el aumento de la insaturación de la cadena de acilo, la longitud y la temperatura da lugar a la formación de la fase HII.

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Con una alta concentración de sal, el PE, PG, CL y PA insaturados pueden preferir la fase HII.

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A un pH bajo, la protonación del grupo carboxilo del PS y del grupo fosfato del PA da lugar a la transición hacia la fase HII.

Los PC también se han utilizado como un valioso aditivo en el desarrollo de diversos nanotransportadores. Fisiológicamente, el PC actúa como alimento para las funciones cerebrales y como sustrato de síntesis del neurotransmisor acetilcolina. Los PL sintéticos son mejores en términos de calidad y estabilidad, pero su coste es mayor que el de los PL naturales. Aunque tanto la fosfatidilcolina de huevo (EPC) como la fosfatidilcolina de soja (SPC) pueden utilizarse para desarrollar liposomas, se prefiere la EPC a la SPC. Los liposomas EPC tienen una mayor capacidad de carga de fármaco y una menor tasa de fuga. Por ejemplo, Doxil contiene fosfatidilcolina de soja hidrogenada (HSPC) y 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina-N- (PEG-DSPE) como fosfolípido para formar liposomas estables con menos tendencia a la transición de fase en condiciones fisiológicas.

Los EPC desempeñan un papel importante en la fusión de membranas debido a su menor tendencia a la hidratación. Asimismo, los liposomas basados en PE también tienen una mejor interacción con la bicapa lipídica. La fosfatidil etanolamina (DOPE) se utiliza para desarrollar liposomas sensibles al pH que pueden evitar la degradación del fármaco por las enzimas durante la endocitosis . Pero para permitir la formación de liposomas, es necesario añadir un grupo ácido carboxílico que contenga materiales. Los grupos ácidos aniónicos proporcionan una estabilización electrostática por repulsión a pH neutro, y los liposomas permanecen estables. A pH ácido, los grupos carboxílicos se protonan, lo que provoca la conversión de la forma laminar en la fase HII. Esta fase inestable permite la agregación, la fusión y la liberación del fármaco en un entorno de pH ácido. Además, la adición de DSPE-PEG a DOPE promueve la formación de liposomas, así como el aumento del tiempo de circulación in vivo de los liposomas.

La propiedad de la temperatura de transición de fase (Tc) de los PL puede utilizarse para el desarrollo de liposomas sensibles a la temperatura. Los liposomas formados por PLs que tienen una Tc superior a la temperatura fisiológica pueden liberar fármacos en los tejidos cancerosos asociados a la hipertermia. A mayor temperatura, la forma de gel pasa a una fase cristalina líquida para liberar los fármacos encapsulados de los liposomas. La dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) tiene un valor Tc de 41°C y se utiliza para desarrollar liposomas termosensibles. Además, la capacidad de carga de fármacos y la tasa de liberación de los liposomas de DPPC pueden mejorarse añadiendo otros PL, como la fosfatidilcolina distearoyl (DSPC) y la HSPC. Sin embargo, para promover la liberación del fármaco en el sitio del tumor, la Tc de las combinaciones de PLs no debe exceder el rango de 39-42°C. El valor óptimo de Tc de 39-40°C se comunicó para los liposomas PEGilados de DPPC y el lisolípido monopalmitoilfosfocolina (MPPC) .

En general, la eliminación de los liposomas que contienen PLs como PS, PG y PA es muy rápida debido al MPS. Esta fagocitosis de los liposomas depende de la hidrofilia en la superficie . La presencia de gangliósidos y PI da lugar a una menor captación de los liposomas por parte de los MPS y a un tiempo de circulación prolongado. El tiempo de circulación de los liposomas también depende de la fluidez de la membrana. Los liposomas con una bicapa rígida presentan una reducción del aclaramiento por parte de las MPS . La adición de Tc elevado (por ejemplo, DSPC) y de PLs rígidos (por ejemplo, esfingomielinas) resulta en una mejora del tiempo de circulación de los liposomas. La presencia de un enlace amida más estable (difícil de romper in vivo) y el potencial de enlace de hidrógeno intermolecular hacen una bicapa lipídica sólida del liposoma.

Recientemente, el tiempo de circulación de los liposomas se ha mejorado mediante la PEGilación en la superficie. Pero los liposomas PEGilados también se asocian con un fenómeno de aclaramiento sanguíneo acelerado en la inyección repetida . La formación de IgM anti-PEG promueve la rápida detección y eliminación de los liposomas PEGilados en exposiciones posteriores . Este fenómeno ABC de los liposomas se encontró más para los PL insaturados (por ejemplo, SPC, EPC y esfingomielinas de huevo) que para los PL saturados (por ejemplo, DPPC y HSPC). Además, este fenómeno ABC también puede observarse en los liposomas convencionales. Sin embargo, a diferencia de los liposomas PEGilados, los liposomas convencionales provocan el fenómeno ABC sólo a dosis altas (5 μmol/kg) y no a dosis de lípidos más bajas de 0,001 μmol/kg.

El lípido catiónico dimetil dioctadecil amonio (DDA) también se ha utilizado para formar liposomas catiónicos. Los liposomas catiónicos tienen la ventaja de una mejor captación celular, pero al mismo tiempo, la naturaleza catiónica también limita su uso debido a la toxicidad indeseable. Yusuf et al. desarrollaron un nuevo liposoma liofilizado combinando el lípido catiónico DDA y el TPGS. La captación celular de estos liposomas mejoró debido a la acción deslizante de las nanopartículas a través de la mucosa debido a la presencia de TPGS y a la atracción electrostática entre el lípido catiónico y la mucosa nasal cargada negativamente. Los liposomas catiónicos también se unen al ADN aniónico y forman un sistema neutro conocido como «Lipoplex» para la administración de genes.

El colesterol también se añade a la formulación de liposomas con PLs como aditivo estabilizador de la membrana. La presencia de colesterol en la bicapa lipídica mejora la estabilidad de los liposomas y también reduce la permeabilidad de la bicapa. Esta alteración de la permeabilidad de la bicapa se traduce en una reducción de la fuga del fármaco encapsulado durante la circulación.

Hu et al. prepararon las nanopartículas híbridas combinando liposomas de 1,2-dioleoyl-3-trimetilamonio-propano (DOTAP) y PLGA con diferentes concentraciones de colesterol . La presencia de colesterol promovió la fusión entre las nanopartículas y, a una concentración muy alta, también puede ralentizar la liberación del antígeno. Además, la fusión de las nanopartículas durante el almacenamiento se impidió mediante la PEGilación con DSPE-PEG. Los liposomas también pueden modificarse en varios tipos mediante la adición de un aditivo particular, como los etosomas, los cubosomas, etc. Los PL también pueden utilizarse como emulsionantes en formulaciones de nanoemulsiones. Intralipid fue la primera emulsión grasa nutricional intravenosa segura que contiene fosfolípidos de huevo como emulsionante. Además del PE, la lecitina de huevo también se utiliza como emulsionante para las nanoemulsiones. Sin embargo, la lecitina natural también puede convertirse en lisofosfolípidos, lo que puede causar hemólisis tras la inyección intravenosa. Lenzo et al. informaron del comportamiento de emulsificación de varios PL, como EPC, fosfatidilcolina de dioleilo (DOPC), fosfatidilcolina de dimiristoilo (DMPC), fosfatidilcolina de 1-palmitoil-2-oleoilo (POPC) y DPPC. Encontraron una vía de metabolismo de tipo diferente para los distintos PL. La tasa de eliminación de las emulsiones que contienen DPPC fue la más lenta debido a la ausencia tanto de hidrólisis mediada por lipoproteínas como de asociación de lipoproteínas de alta densidad. Además, la presencia de esfingomielinas en la nanoemulsión también puede aumentar el tiempo de circulación y reducir la captación por el hígado. Las esfingomielinas son también una parte importante de la superficie de las lipoproteínas y evitan la unión de la apolipoproteína E con la emulsión y también reducen la hidrólisis mediada por la lipoproteína. Además, también se ha preferido la combinación de PLs de huevo y tensioactivos sintéticos como el plurónico F68. Tran et al. también estudiaron el efecto de la inclusión de SPC en SEDDS. Observaron el aumento del tamaño de las gotas en presencia de SPC, pero en una variación significativa observada en la biodisponibilidad.

Debido a su naturaleza anfifílica, los PLs también pueden formar micelas en o por encima de un cierto valor de CMC. La combinación de PC y sal biliar puede formar un sistema de micelas mixtas que actúa como sistema de administración encapsulando fármacos poco solubles . Aunque el PC es generalmente insoluble en agua, las micelas mixtas con sales biliares forman una solución clara y promueven la adsorción de fármacos lipofílicos. Del mismo modo, las micelas mixtas a base de SPC y ácido glicocólico también presentan una mejor estabilidad y compatibilidad y están disponibles comercialmente como Valium y Konakion . Las mezclas de PE y PEG también pueden formar micelas estéricamente estabilizadas en lugar de liposomas si su contenido supera ciertos límites. El residuo de PEG en la superficie puede impedir la captación del MPS, y el núcleo de PL puede proporcionar estabilidad al SMM. Además, la vida media en circulación de las SMM puede reducirse sustituyendo el DSPE como componente lipídico por DOPE . Pero la capacidad de solubilización del SMM es limitada para los fármacos poco solubles en agua. La adición de una proporción óptima de EPC en el PE-PEG SMM puede aumentar el potencial de solubilización.

Pocos fármacos como los flavonoides tienen una afinidad especial por los fosfolípidos, y pueden formar complejos también conocidos como fitosomas . Estos complejos de PL y fármacos tienen una mejor absorción a través de la membrana GI, mejorando así la biodisponibilidad del fármaco principal. La estabilidad de los fármacos también mejora en forma de complejo con la prolongación de la acción del fármaco.

Turk et al. desarrollaron HLPNs para la entrega de un fármaco hidrofóbico utilizando DSPE-PEG y PLGA. El PLGA formó un núcleo hidrofóbico, donde el fármaco hidrofóbico queda atrapado, y el DSPE forma una cubierta alrededor del núcleo . Del mismo modo, el SPC también se utiliza para formar una nanoestructura alrededor de un núcleo de PLGA para la administración de metotrexato. La presencia de PLs en la superficie de los HLPNs puede imitar la membrana biológica y ayudar a una mejor penetración a través de ella. Otro tipo de HLPN en el que intervienen los PL son las nanopartículas de sílice mesoporosa recubiertas de PL. Zhang et al. desarrollaron este tipo de nanopartículas con un núcleo de sílice mesoporoso para encapsular fármacos rodeado de PL catiónico, lo que permite una liberación prolongada del fármaco. En la superficie más externa, también adjuntaron otra capa de carboximetil quitosano con carga negativa, que gobierna la liberación del fármaco en función del pH. Zhang et al. también desarrollaron HLPNs con un núcleo de sílice mesoporoso cargado con doxorubicina y lo cubrieron con una capa de PL termo-respondiente que contenía DPPC/DSPC/colesterol/DSPE-PEG . Este sistema HLPN evita la liberación prematura del fármaco de la sílice mesoporosa y libera el fármaco a un ritmo más rápido sólo a pH 5, en comparación con pH 7,4.