Phospholipid

Phospholipids (PLs) também são moléculas anfifílicas como os glicerídeos ácidos gordos PEG. A estrutura de uma molécula fosfolipídica contém duas caudas hidrofóbicas de ácidos graxos e uma cabeça hidrofílica de fosfato, unidas por uma molécula de álcool ou glicerol. Devido a esta disposição estrutural, os PLs formam camadas lipídicas e são um componente chave de todas as membranas celulares. Com base na existência do tipo de álcool presente, os PLs podem ser categorizados em duas categorias de glicerofosfolípidos e esfingomielinas. Os glicerofosfolipídios contêm uma espinha dorsal de glicerol e são o principal tipo de PL nas células eucarióticas. Geralmente, os glicerofosfolípidos de ocorrência natural têm estrutura alfa e configuração em L. Com base na variação do tipo de grupo de cabeça hidrofílica, os glicerofosfolípidos podem ser ainda subclassificados em subtipos como fosfatidilcolina (PC), fosfatidil etanolamina (PE), ácido fosfatídico (PA), fosfatidil serina, fosfatidil inositol, e fosfatidil glicerol. Da mesma forma, outros critérios podem ser usados para subclassificar os glicerofosfolipídios, tais como variação no comprimento da meada polar, variação no número, saturação dos grupos alifáticos e tipo de ligação (Tabela 6.3). As esfingomielinas contêm uma espinha dorsal de esfingosina e são parte integrante do bocal lipídico das membranas celulares dos animais. Shapiro e Flowers confirmaram que as esfingomielinas biológicas têm uma configuração d-erythro. Uma comparação detalhada entre PC e esfingomielinas é dada na Tabela 6.4.

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PLs podem formar muitos tipos de conjuntos em água devido à sua natureza anfifílica. Geralmente, três tipos diferentes de formas-micelas, PLs bilayer e fase hexagonal (HII) (Fig. 6.1)-são formados . Os lisofosfolípidos podem ser representados como uma forma molecular de cone invertido devido a um grupo de cabeça maior e a uma única cadeia hidrofóbica. Esta forma de cone invertido resulta na formação de um sistema micelar. Como mostrado na figura, a disposição em forma de cone resulta na forma HII, enquanto a forma molecular cilíndrica favorece a formação de uma camada de PLs. A formação da camada de PLs ou lipossoma pode ser afetada por vários fatores que promovem a conversão da fase lamelar para fase HII:

Figure 6.1. Várias fases polimórficas de fosfolípidos.

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Para grupos menores de cabeça de PE, o aumento da insaturação da cadeia de acilo, comprimento e temperatura resulta na formação da fase HII.

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Com alta concentração de sal, PE insaturado, PG, CL, e PA podem preferir a fase HII.

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Em pH baixo, a protonação do grupo carboxil de PS e grupo fosfato de PA resulta em transição para a fase HII.

PLs também têm sido usados como um aditivo valioso no desenvolvimento de vários nanocarriers. Fisiologicamente, o PC atua como alimento para as funções cerebrais e como substrato de síntese do neurotransmissor acetilcolina. As PL sintéticas são melhores em termos de qualidade e estabilidade, mas o custo é maior do que as PL naturais. Embora tanto a fosfatidilcolina de ovo (EPC) quanto a fosfatidilcolina de soja (SPC) possam ser utilizadas para o desenvolvimento de lipossomas, a EPC é favorecida em relação à SPC. Os lipossomas EPC têm uma maior capacidade de carga de drogas e menor taxa de vazamento. Por exemplo, Doxil contém fosfatidilcolina hidrogenada de soja (HSPC) e 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamina N- (PEG-DSPE) como um fosfolipídeo para formar lipossomos estáveis com menor tendência de transição de fase em condições fisiológicas .

PEs desempenham um papel importante na fusão de membranas devido à menor tendência de hidratação. Da mesma forma, os lipossomas baseados em PE também têm uma melhor interação com o bocal lipídico. Dioleoyl fosfatidil etanolamina (DOPE) é usado para desenvolver lipossomas sensíveis ao pH que podem evitar a degradação da droga pelas enzimas durante a endocitose. Mas para permitir a formação de lipossomas, um grupo ácido carboxílico contendo materiais deve ser adicionado. Os grupos ácidos aniônicos fornecem estabilização eletrostática por repulsão a pH neutro, e os lipossomos permanecem estáveis. Em pH ácido, os grupos carboxílicos tornam-se protonados, o que causa a conversão da forma laminar em fase HII. Esta fase instável permite a agregação, fusão e liberação de drogas em ambiente com pH ácido. Além disso, a adição de DSPE-PEG a DOPE promove a formação de lipossomas, assim como aumenta o tempo de circulação in vivo dos lipossomas .

A propriedade da temperatura de transição de fase (Tc) dos PLs pode ser utilizada para o desenvolvimento de lipossomas sensíveis à temperatura. Os lipossomas constituídos por PLs com Tc superior à temperatura fisiológica podem liberar drogas nos tecidos cancerígenos associados à hipertermia. A temperaturas mais altas a forma de gel transita para uma fase líquida cristalina para liberar drogas encapsuladas dos lipossomos. A Dipalmitoyl fosfatidilcolina (DPPC) tem um valor de Tc de 41°C e é usada para desenvolver lipossomos termossensíveis. Além disso, a capacidade de carga de drogas e a taxa de liberação de lipossomos DPPC pode ser melhorada com a adição de outros PL como a fosfatidilcolina distearoyl (DSPC) e HSPC. Entretanto, para promover a liberação de drogas no local do tumor, o Tc de combinações de PLs não deve exceder a faixa de 39-42°C. O valor ideal de Tc de 39-40°C foi relatado para os lipossomos PEGylated liposomes of DPPC and lysolipid monopalmitoyl phosphocholine (MPPC) .

Em geral, a eliminação de lipossomas contendo PLs como PS, PG, e PA é muito rápida devido à MPS. Esta fagocitose dos lipossomas depende da hidrofilicidade da superfície . A presença de ganglioside e PI resulta na diminuição da absorção de lipossomas pela MPS e tempo prolongado de circulação. O tempo de circulação dos lipossomas também depende da fluidez da membrana. Os lipossomos com um bocal rígido têm uma redução na depuração por MPS . A adição de Tc elevado (por exemplo, DSPC) e PL rígido (por exemplo, esfingomielinas) resulta em melhora no tempo de circulação dos lipossomos. A presença de uma ligação amida mais estável (difícil de quebrar in vivo) e o potencial de ligação intermolecular de hidrogênio fazem um bocal lipídico sólido do lipossomo.

Recentemente, o tempo de circulação dos lipossomos tem sido melhorado pelo PEGylation na superfície. Mas os lipossomas PEGylated também estão associados ao fenômeno de depuração acelerada do sangue em injeção repetida . A formação de IgM anti-PEG promove a rápida detecção e depuração dos lipossomas PEGylated em exposições subsequentes . Este fenómeno de lipossomas ABC foi encontrado mais para PLs insaturados (por exemplo, SPC, EPC e esfingomielinas de ovos) do que para PLs saturados (por exemplo, DPPC e HSPC). Além disso, esse fenômeno do ABC também pode ser observado para lipossomos convencionais. Entretanto, ao contrário dos lipossomos PEGylated, os lipossomos convencionais só provocam o fenômeno ABC em dose alta (5 μmol/kg) e não em dose baixa de 0,001 μmol/kg .

O lipídio catiônico dimetil dioctadecilamônio (DDA) também tem sido usado para formar lipossomos catiônicos. Os lipossomas catiónicos têm um benefício de melhor absorção das células, mas ao mesmo tempo, a natureza catiónica também limita o seu uso devido à toxicidade indesejável. Yusuf et al. desenvolveram um novo lipossoma liofilizado combinando ambos os lipossomas catiônicos DDA e TPGS . A captação celular destes lipossomos foi melhorada devido à ação deslizante das nanopartículas através do muco devido à presença do TPGS e à atração eletrostática entre o lipídio catiônico e a mucosa nasal carregada negativamente. Os lipossomos catiônicos também se ligam com o DNA aniônico e formam um sistema neutro conhecido como “Lipoplex” para liberação de genes.

O colesterol também é adicionado à formulação dos lipossomos com PLs como aditivo estabilizante membranar. A presença de colesterol no bocal lipídico melhora a estabilidade dos lipossomas e também reduz a permeabilidade do bocal. Esta alteração da permeabilidade do bileto resulta em uma redução do vazamento de drogas encapsuladas durante a circulação.

Hu et al. prepararam as nanopartículas híbridas combinando lipossomas de 1,2-dioleoil-3-trimetilamônio-propano (DOTAP) e PLGA com diferentes concentrações de colesterol . A presença de colesterol promoveu a fusão entre nanopartículas, e em concentrações muito altas, também pode retardar a liberação de antígeno. Além disso, a fusão de nanopartículas durante o armazenamento foi prevenida pelo PEGylation com DSPE-PEG. Os lipossomas também podem ser modificados em vários tipos adicionando um determinado aditivo como etosomas, cubossomas, etc. Os PLs também podem ser usados como emulsificantes em formulações de nanoemulsão. Intralipid foi a primeira emulsão nutricional segura de gordura intravenosa que contém fosfolípidos de ovo como emulsificante. Além da EP, a lecitina de ovo também é usada como emulsificante para nanoemulsões. No entanto, a lecitina natural também pode ser convertida em lisofosfolípidos, que podem causar hemólise após a injeção intravenosa. Lenzo et al. relataram o comportamento de emulsificação de vários PL como EPC, dioleoyl fosfatidilcolina (DOPC), dimiristoil fosfatidilcolina (DMPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl fosfatidilcolina (POPC), e DPPC . Eles encontraram um caminho de tipo diferente de metabolismo para diferentes PLs. A taxa de eliminação das emulsões contendo DPPC foi a mais lenta devido à ausência de hidrólise lipoproteica e associação de lipoproteínas de alta densidade. Além disso, a presença de esfingomielinas na nanoemulsão também pode aumentar o tempo de circulação e reduzir a absorção pelo fígado. As esfingomielinas são também uma parte importante da superfície das lipoproteínas e impedem a ligação da apolipoproteína E com emulsão e também reduzem a hidrólise lipo-mediada de lipoproteínas. Além disso, a combinação de PLs de ovo e surfactantes sintéticos como o pluronic F68 também tem sido preferida. Tran et al. também estudaram o efeito da inclusão do SPC no SEDDS. Eles observaram o aumento do tamanho das gotas na presença de SPC, mas na variação significativa observada na biodisponibilidade .

Devido à sua natureza anfifílica, os PLs também podem formar micelas com ou acima de um certo valor de CMC. A combinação de PC e sal biliar pode formar um sistema misto de micelas que atua como sistema de entrega, encapsulando drogas pouco solúveis . Embora o PC seja geralmente insolúvel em água, as micelas mistas com sais biliares formam uma solução clara e promovem a adsorção de drogas lipofílicas. Da mesma forma, o SPC e as micelas mistas à base de ácido glicocólico também exibem melhor estabilidade e compatibilidade e estão disponíveis comercialmente como Valium e Konakion . As misturas de PE e PEG também podem formar micelas estericamente estabilizadas em vez de lipossomas, se o seu conteúdo exceder determinados limites. O resíduo de PEG na superfície pode impedir a absorção de MPS, e o núcleo PL pode fornecer estabilidade ao SMM. Também a semi-vida de circulação do SMM pode ser reduzida através da substituição do DSPE como componente lipídico por DOPE . Mas a capacidade de solubilização do SMM é limitada para drogas pouco solúveis em água. A adição da proporção ideal de EPC no PE-PEG SMM pode aumentar o potencial de solubilização.

Poucas drogas como os flavonóides têm uma afinidade especial com os fosfolípidos, e podem formar complexos também conhecidos como fitosomas . Estes complexos PL e fármacos têm uma melhor absorção através da membrana GI, melhorando assim a biodisponibilidade do fármaco de origem. A estabilidade das drogas também é melhorada na forma complexa com o prolongamento da ação da droga.

Turk et al. desenvolveram HLPNs para o fornecimento de uma droga hidrofóbica usando DSPE-PEG e PLGA. A PLGA formou um núcleo hidrofóbico, onde a droga hidrofóbica fica presa, e o DSPE forma uma casca ao redor do núcleo. Da mesma forma, o SPC também é usado para formar uma nanoqueta ao redor de um núcleo PLGA para a entrega de metotrexato. A presença de PLs na superfície de HLPNs pode imitar a membrana biológica e ajudar a uma melhor penetração através dela . Outro tipo de HLPN envolvendo PLs é a nanopartículas de sílica mesoporosa revestidas com PL. Zhang et al. desenvolveram tais nanopartículas tendo um núcleo de sílica mesoporosa para encapsulamento de drogas cercado de PL catiônico, o que permite a liberação prolongada de drogas . Na superfície mais externa, também fixaram outra camada de carboxi metil quitosano com carga negativa, que rege a libertação dependente do pH do fármaco. Zhang et al. também desenvolveram HLPNs com um núcleo de sílica mesoporosa carregado com doxorubicina e o cobriram com uma camada PL termo-responsiva contendo DPPC/DSPC/cholesterol/DSPE-PEG . Este sistema HLPN previne a liberação prematura do fármaco da sílica mesoporosa e libera o fármaco a uma taxa mais rápida apenas a pH 5, em comparação com o pH 7,4,