Fosfolipid

4 Fosfolipider

PL:erna kan bilda många olika typer av sammansättningar i vatten på grund av sin amfifila natur. I allmänhet bildas tre olika typer av former – miceller, PLs bilager och hexagonal (HII) fas (fig. 6.1). Lysofosfolipider kan representeras som en omvänd konisk molekylform på grund av en större huvudgrupp och en enda hydrofob kedja. Denna inverterade konform resulterar i bildandet av ett micellärt system. Som framgår av figuren resulterar det konformiga arrangemanget i HII-form, medan den cylindriska molekylformen gynnar bildandet av ett PLs-bilager. Bildandet av PLs bilager eller liposomer kan påverkas av olika faktorer som främjar omvandlingen av lamellär fas till HII-fas:

Figur 6.1. Olika polymorfa faser hos fosfolipider.

–

För mindre PE-huvudgrupp resulterar en ökning av acylkedjans omättnad, längd och temperatur i bildning av HII-fasen.

–

Med hög saltkoncentration kan omättad PE, PG, CL och PA föredra HII-fasen.

–

Vid lågt pH resulterar protonering av karboxylgruppen i PS och fosfatgruppen i PA i övergång till HII-fas.

PL har också använts som en värdefull tillsats vid utvecklingen av olika nanotransporter. Fysiologiskt fungerar PC som näring för hjärnans funktioner och som substrat för syntesen av neurotransmittorn acetylkolin. Syntetiska PL är bättre när det gäller kvalitet och stabilitet, men kostnaden är högre än för naturliga PL. Även om både äggfosfatidylkolin (EPC) och sojafosfatidylkolin (SPC) kan användas för att utveckla liposomer, är EPC att föredra framför SPC. EPC-liposomerna har en högre kapacitet för läkemedelsbelastning och lägre läckagehastighet. Doxil innehåller till exempel hydrerad sojafosfatidylkolin (HSPC) och 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoetanolamin-N- (PEG-DSPE) som fosfolipid för att bilda stabila liposomer med mindre tendens till fasövergång under fysiologiska förhållanden .

PE:erna spelar en viktig roll för membranfusionen på grund av den mindre hydreringstendensen. På samma sätt har PE-baserade liposomer också en bättre interaktion med lipidbilagret. Dioleoylfosfatidyletanolamin (DOPE) används för att utveckla pH-känsliga liposomer som kan undvika läkemedelsnedbrytning av enzymer under endocytos . Men för att möjliggöra bildandet av liposomer måste ett material som innehåller karboxylsyragrupper tillsättas. De anjoniska sura grupperna ger elektrostatisk stabilisering genom avstötning vid neutralt pH, och liposomerna förblir stabila. Vid surt pH blir karboxylgrupperna protonerade, vilket leder till att den laminära formen omvandlas till HII-fas. Denna instabila fas möjliggör aggregering, fusion och frisättning av läkemedel i sur pH-miljö. Vidare främjar tillsats av DSPE-PEG till DOPE bildandet av liposomer samt ökar liposomernas cirkulationstid in vivo .

Fasövergångstemperaturens (Tc) egenskap hos PLs kan utnyttjas för utveckling av temperaturkänsliga liposomer. Liposomer som består av PLs med Tc högre än den fysiologiska temperaturen kan frigöra läkemedel i cancervävnader i samband med hypertermi. Vid högre temperatur övergår gelformen till en flytande kristallin fas för att frigöra inkapslade läkemedel från liposomerna. Dipalmitoylfosfatidylkolin (DPPC) har ett Tc-värde på 41 °C och används för att utveckla värmekänsliga liposomer . Vidare kan DPPC-liposomernas läkemedelsbelastningskapacitet och frisättningshastighet förbättras genom att man tillsätter andra PL, t.ex. distearoylfosfatidylkolin (DSPC) och HSPC. För att främja frisättning av läkemedel vid tumörstället bör dock Tc för kombinationer av PLs inte överstiga 39-42 °C. Det optimala Tc-värdet på 39-40°C rapporterades för PEGylerade liposomer av DPPC och lysolipiden monopalmitoylfosfhocholin (MPPC) .

I allmänhet är elimineringen av liposomer som innehåller PL såsom PS, PG och PA mycket snabb på grund av MPS. Denna fagocytos av liposomer beror på hydrofiliteten på ytan . Närvaron av gangliosid och PI resulterar i minskat upptag av liposomer av MPS och förlängd cirkulationstid. Liposomernas cirkulationstid beror också på membranets fluiditet. Liposomer med ett styvt dubbelskikt har en minskad clearance av MPS . Tillsats av hög Tc (t.ex. DSPC) och styva PLs (t.ex. sfingomyeliner) leder till att liposomernas cirkulationstid förbättras. Närvaron av en stabilare amidbindning (svår att bryta in vivo) och intermolekylär vätebindningspotential gör liposomen till ett fast lipiddubbelskikt.

Nyligen har liposomernas cirkulationstid förbättrats genom PEGylering på ytan. Men PEGylerade liposomer är också förknippade med ett accelererat fenomen för blodclearance vid upprepad injektion . Bildandet av anti-PEG IgM främjar snabb upptäckt och clearance av PEGylerade liposomer vid efterföljande exponeringar . Detta ABC-fenomen för liposomer konstaterades i större utsträckning för omättade PL (t.ex. SPC, EPC och sphingomyeliner från ägg) än för mättade PL (t.ex. DPPC och HSPC). Dessutom kan detta ABC-fenomen också observeras för konventionella liposomer. Till skillnad från PEGylerade liposomer framkallar dock de konventionella liposomerna ABC-fenomenet endast vid hög dos (5 μmol/kg) och inte vid en lägre lipiddos på 0,001 μmol/kg .

Den katjoniska lipiden dimetyldioctadecylammonium (DDA) har också använts för att bilda katjoniska liposomer. Kationiska liposomer har fördelen av bättre cellupptag, men samtidigt begränsar den katjoniska karaktären också deras användning på grund av oönskad toxicitet. Yusuf et al. utvecklade en ny lyofiliserad liposom genom att kombinera både den katjoniska lipiden DDA och TPGS . Cellupptaget av dessa liposomer förbättrades på grund av nanopartiklarnas glidande verkan genom slem på grund av närvaron av TPGS och den elektrostatiska attraktionen mellan den katjoniska lipiden och den negativt laddade nässlemhinnan. Kationiska liposomer binder också till anjoniskt DNA och bildar ett neutralt system som kallas ”Lipoplex” för genleverans.

Cholesterol tillsätts också till liposomformuleringar med PLs som en membranstabiliserande tillsats. Närvaron av kolesterol i lipidbilagan förbättrar liposomernas stabilitet och minskar också bilagrets permeabilitet. Denna permeabilitetsförändring av bilagret resulterar i en minskning av läckage av inkapslade läkemedel under cirkulationen.

Hu et al. framställde hybridnanopartiklarna genom att kombinera 1,2-dioleoyl-3-trimetylammoniumpropan (DOTAP) liposomer och PLGA med olika koncentrationer av kolesterol . Närvaron av kolesterol främjade fusionen mellan nanopartiklarna, och vid mycket hög koncentration kan det också bromsa frisättningen av antigen. Vidare förhindrades fusion av nanopartiklar under lagring genom PEGylering med DSPE-PEG. Liposomer kan också modifieras till olika typer genom att tillsätta en särskild tillsats, t.ex. etosomer, kubosomer osv. PLs kan också användas som emulgeringsmedel i nanoemulsioner. Intralipid var den första säkra näringsmässiga intravenösa fettemulsionen som innehåller äggfosfolipider som emulgeringsmedel. Förutom EP används även ägglecitin som emulgeringsmedel för nanoemulsioner. Naturligt lecitin kan dock också omvandlas till lysofosfolipider, vilket kan orsaka hemolys efter intravenös injektion. Lenzo et al. rapporterade om emulgeringsbeteendet hos olika PL som EPC, dioleoylfosfatidylkolin (DOPC), dimyristoylfosfatidylkolin (DMPC), 1-palmitoyl-2-oleoylfosfatidylkolin (POPC) och DPPC . De fann olika typer av metabolismvägar för olika PLs. Elimineringshastigheten för DPPC-innehållande emulsioner var långsammast på grund av avsaknad av både lipoproteinlipasmedierad hydrolys och förening med högdensitetslipoprotein. Närvaron av sfingomyeliner i nanoemulsioner kan också öka cirkulationstiden och minska upptaget i levern. Sphingomyeliner är också en viktig del av lipoproteinytan och förhindrar bindning av apolipoprotein E-bindning med emulsion och minskar också lipoproteinlipasmedierad hydrolys. Dessutom har kombinationen av ägg-PLs och syntetiska ytaktiva ämnen, t.ex. pluronic F68, också varit att föredra. Tran et al. studerade också effekten av SPC-inkludering i SEDDS. De observerade en ökning av droppstorleken i närvaro av SPC, men en betydande variation observerades i biotillgänglighet .

På grund av deras amfifila natur kan PL också bilda miceller vid eller över ett visst CMC-värde. Kombinationen av PC och gallsalt kan bilda ett blandat micellsystem som fungerar som leveranssystem genom inkapsling av svårlösliga läkemedel . Även om PC i allmänhet är olöslig i vatten bildar de blandade micellerna med gallsalter en klar lösning och främjar adsorptionen av lipofila läkemedel. På samma sätt uppvisar SPC- och glykokolsyrabaserade blandade miceller också bättre stabilitet och kompatibilitet och finns tillgängliga i handeln som Valium och Konakion . PE- och PEG-blandningar kan också bilda steriskt stabiliserade miceller i stället för liposomer om deras innehåll överskrider vissa gränser. PEG-resterna på ytan kan förhindra att MPS tas upp, och PL-kärnan kan ge stabilitet åt SMM. SMM:s cirkulationshalveringstid kan också minskas genom att DSPE som lipidkomponent ersätts med DOPE . Men SMM:s solubiliseringskapacitet är begränsad för svårlösliga läkemedel som är svårlösliga i vatten. Tillsatsen av en optimal andel EPC i PE-PEG SMM kan öka löslighetspotentialen.

Få läkemedel som flavonoider har en särskild affinitet för fosfolipider och kan bilda komplex som även kallas fytosomer . Dessa PL- och läkemedelskomplex har en bättre absorption genom GI-membranet, vilket förbättrar biotillgängligheten för moderläkemedlet. Läkemedelsstabiliteten förbättras också i komplexform med förlängd läkemedelsverkan.

Turk et al. utvecklade HLPNs för leverans av ett hydrofobt läkemedel med hjälp av DSPE-PEG och PLGA. PLGA bildade en hydrofob kärna, där det hydrofoba läkemedlet fastnar, och DSPE bildar ett skal runt kärnan . På samma sätt används SPC för att bilda ett nanoskal runt en PLGA-kärna för att leverera metotrexat. Närvaron av PL på ytan av HLPNs kan efterlikna det biologiska membranet och bidra till bättre penetration genom det. En annan typ av HLPN med PL är PL-kapslade mesoporösa kiselnanopartiklar . Zhang et al. har utvecklat sådana nanopartiklar med en kärna av mesoporös kiseldioxid för inkapsling av läkemedel som omges av katjonisk PL, vilket möjliggör förlängd frisättning av läkemedel . På den yttersta ytan har de också fäst ytterligare ett lager av negativt laddat karboximetylchitosan som styr den pH-beroende frisättningen av läkemedlet. Zhang et al. utvecklade också HLPN med en kärna av mesoporös kiseldioxid laddad med doxorubicin och täckte den med ett värmekänsligt PL-skikt som innehåller DPPC/DSPC/kolesterol/DSPE-PEG . Detta HLPN-system förhindrar för tidig frisättning av läkemedlet från mesoporös kiseldioxid och frisätter läkemedlet snabbare endast vid pH 5, jämfört med pH 7,4.

.