Wykład 7 - Liposomy Flashcards
Czym są liposomy?
To kuliste pęcherzyki (woreczki) zbudowane z jednej lub kilku dwuwarstw lipidowych, które zamykają wewnątrz fazę wodną. Są tworzone sztucznie, najczęściej z fosfolipidów, by enkapsulować różne związki (leki, barwniki) w ich wnętrzu.
Jak kształt cząsteczki (lipidu) wpływa na tworzenie różnych struktur (miceli, dwuwarstw, faz heksagonalnych)?
Lipidy o kształcie „stożka odwróconego” (szersza „główka”, wąski „ogon”) sprzyjają formowaniu miceli i struktur heksagonalnych odwróconych (tzw. Hex II). Lipidy cylindryczne (główka i ogony zbliżone powierzchnią) najchętniej układają się w dwuwarstwę (lamellarną). Jeśli „główka” jest wąska, a „ogon” szerszy, powstają struktury odwrotne, np. fazy heksagonalne.
Jak wygląda podział lipidów ze względu na ich kształt i stosunek objętości „główki” do „ogonów”?
Zwykle wyróżnia się: - Inverted cone (P < 1/3–2/3), sprzyjające tworzeniu miceli, - Cylinder (P ~1), tworzące dwuwarstwę lamellarną, - Cone (P > 1), promujące odwrócone miceli (fazy heksagonalne). P to stosunek wielkości główki (A * długość ogona) do całkowitej objętości/obszaru ogonów.
Jaką rolę odgrywają fosfolipidy (np. fosfatydylocholina, fosfatydyloseryna) w tworzeniu liposomów?
To podstawowe lipidy o kształcie cylindrycznym i amfipatycznej budowie – idealnie formują dwuwarstwę w wodzie. Fosfatydylocholina (lecyna) jest najpopularniejsza. Fosfatydyloseryna z kolei ma ładunek ujemny (zależny od pH), co może wpływać na stabilizację liposomów lub oddziaływania z białkami.
Dlaczego fosfatydyloseryna na zewnętrznej warstwie błony komórkowej bywa sygnałem apoptozy?
W zdrowych komórkach fosfatydyloseryna (PS) występuje głównie w listku wewnętrznym. Jej ekspozycja na zewnątrz (np. w procesie apoptozy) stanowi rozpoznawalny sygnał dla makrofagów, że komórka ma zostać usunięta.
Na co zwraca się uwagę przy wyborze fosfolipidów do tworzenia liposomów (np. DMPC, DPPC)?
Przede wszystkim na temperaturę przejścia fazowego (Tm). Lipidy z wyższym Tm tworzą bardziej „sztywną” błonę w temperaturze pokojowej i mogą wymagać podgrzania do formowania liposomów. W zastosowaniach biologicznych zwykle dąży się do tego, by Tm był zbliżony do temperatury ciała (ok. 37°C), co sprzyja stabilności i płynności dwuwarstwy.
Jak temperatura przejścia fazowego (Tm) wpływa na właściwości fosfolipidów w dwuwarstwie?
Poniżej Tm lipid jest w stanie „żelowym” (bardziej sztywnym, zredukowana płynność), a powyżej Tm – w stanie ciekłokrystalicznym („płynnym”). Dla liposomów kluczowe jest, by w temperaturze aplikacji (np. 37°C) znalazły się w stanie ciekłokrystalicznym, zapewniając optymalną przepuszczalność i elastyczność.
Dlaczego do produkcji liposomów do podania dożylnego nie wykorzystuje się zazwyczaj czystej (naturalnej) lecytyny sojowej?
Ma bardzo niską temperaturę przejścia fazowego (ok. 0 °C). Oznacza to, że w temperaturze ciała (ok. 37 °C) jej dwuwarstwa będzie w fazie płynnej (ciekłokrystalicznej) – mniej stabilnej podczas przechowywania. Takie liposomy mogą szybciej się „rozciekać” i gorzej chronić załadowany lek.
Jaki wpływ ma wysoka temperatura przejścia fazowego (Tc) lipidów na stabilność liposomów w temp. 37 °C?
Jeśli Tc lipidów jest wyższe lub zbliżone do 37 °C, w tej temperaturze tworzą one fazę żelową, co nadaje błonie większą sztywność i odporność. Dzięki temu liposomy są bardziej stabilne podczas krążenia we krwi i mniej przepuszczalne dla ładunku. Jednak mogą też trudniej oddawać lek (niższa biodostępność).
Jakie lipidy o wyższym Tc wykorzystuje się w liposomach dożylnej formy leku?
Przykładowo uwodornioną lecytynę sojową (hydrogenated soy phosphatidylcholine, HSPC), DSPC (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) czy DPPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine). Ich temperatury topnienia przekraczają 40 °C (DSPC: ~55 °C, DPPC: ~41 °C), co zwiększa stabilność liposomów w warunkach fizjologicznych.
Dlaczego zbyt „sztywne” (żelowe) liposomy mogą dawać gorszą biodostępność leku?
W fazie żelowej dwuwarstwa jest mniej przepuszczalna, co utrudnia uwalnianie substancji czynnej. Lek uwalnia się wolniej lub może wymagać dodatkowych bodźców (podgrzewanie, pH, enzymy). W efekcie biodostępność może być niższa, choć równolegle rośnie stabilność i czas krążenia.
W jakich zakresach wielkości klasyfikuje się liposomy i jak się je oznacza?
• SUV (small uni-lamellar vesicles): ok. 20–60 nm (małe, jednowarstwowe).• LUV (large uni-lamellar vesicles): 60–1000 nm (większe, jednowarstwowe).• MLV (multi-lamellar vesicles): 200–20 000 nm (pęcherzyki wielowarstwowe).• MVV (multi-vesicular vesicles): duże struktury zawierające wiele pęcherzyków w środku.
Jakie są podstawowe metody otrzymywania liposomów (MLV, LUV, SUV)?
- Hydratacja cienkiego filmu lipidowego (z rozpuszczalnika organicznego; zwykle powstają MLV).- Liofilizacja rozpuszczalnika organicznego (MLV).- Wstrzykiwanie roztworów etanolowych (LUV, SUV).- Odparowywanie faz odwróconych (LUV).- Dializa z detergentem (SUV, LUV).- Sonikacja, ekstruzja, homogenizacja ciśnieniowa – zmniejszanie rozmiaru i zmiana MLV na SUV lub LUV.
Na czym polega metoda cienkiego filmu lipidowego (thin film) w otrzymywaniu MLV?
Polega na odparowaniu rozpuszczalnika organicznego (np. chloroformu) z mieszaniny lipidów, tworzeniu cienkiego filmu na ściance kolby, a następnie uwadnianiu go roztworem wodnym, co tworzy MLV.
Jaka jest typowa wydajność (procentowa) inkorporacji leku w liposomach uzyskanych metodą thin film?
Zazwyczaj 2–7% w zależności od stężenia lipidów i innych parametrów.
Co mierzy się w eksperymencie z 31P NMR w kontekście liposomów?
Mierzy się intensywność sygnału pochodzącego od fosforu (z fosfolipidów), co pozwala śledzić interakcje jonów (np. Mn²⁺) z warstwą lipidową i efektywność inkorporacji.
Jaką rolę pełnią jony manganu (Mn²⁺) w badaniach 31P NMR liposomów?
Jony Mn²⁺ „wygaszają” (quenchują) sygnał fosforanów, co wskazuje na przenikanie jonów do wnętrza liposomów i pozwala ocenić efektywność inkorporacji.
W jaki sposób cykle zamrażania i rozmrażania wpływają na wnikanie Mn²⁺ do liposomów?
Podczas zamrażania tworzą się kryształy lodu niszczące dwuwarstwę lipidową, powstają „dziury”, a w trakcie rozmrażania Mn²⁺ może penetrować głębiej do wnętrza liposomów, wzmacniając wygaszanie.
Na czym polega liofilizacja z rozpuszczalnika organicznego w otrzymywaniu MLV?
Lipidy rozpuszcza się w łatwo zamarzającym rozpuszczalniku (np. tert-butanol, cykloheksan), następnie mieszaninę zamraża się i liofilizuje, uzyskując porowaty „lipidowy ciasteczko” łatwe do uwodnienia.
Jakie są zalety liofilizacji z użyciem np. tert-butanolu lub cykloheksanu?
Rozpuszczalniki te zamarzają w stosunkowo wysokich temperaturach, co ułatwia szybką i skuteczną liofilizację, dając porowate lipidy, które szybko się uwadniają.
Co to jest „lipidowe ciasteczko”?
To porowata masa lipidów otrzymana po liofilizacji, która bardzo łatwo się uwadnia, tworząc liposomy.
Na czym polega metoda wstrzykiwania roztworu etanolowego?
Roztwór lipidów w etanolu wstrzykuje się do fazy wodnej, co prowadzi do samoistnego tworzenia najczęściej dużych, jednowarstwowych (unilamellarnych) liposomów.
Jakie są zalety metody wstrzykiwania roztworu etanolowego?
Prosta procedura, tworzy liposomy jednowarstwowe o dużej objętości wewnętrznej.
Jakie są wady metody etanolowej wytwarzania liposomów?
Niskie stężenie uzyskanych liposomów i obecność etanolu w końcowym preparacie.
