GENERACIÓ DE LIPOSOMES - marc teòric
Liposomes
Descripció
Els liposomes són vesícules esfèriques microscòpiques de caràcter anfifílic. Les vesícules estan formades per una o vàries bicapes o lameles concèntriques de fosfolípids que envolten un medi aquós. Aquests fosfolípids estan formats per una part polar (denominada cap) i una part apolar (denominada cua). Les parts apolars o hidrofòbiques queden disposades de forma paral·lela i juntes, cua amb cua, mentre que els caps es disposen a les parts interior i exterior de la micel·la [1]. Com a conseqüència, els liposomes es formen en ambients aquosos i són capaços d’incloure molècules hidrofíliques (polars) al seu interior. En cas d’incloure una molècula lipofílica o apolar a un liposoma, aquesta queda dins la bicapa lipídica [2].
És important no confondre la formació de liposomes o bicapes de fosfolípids amb la formació de micel·les, les quals poden contenir lípids, però en cap cas poden formar un compartiment aquós al seu interior [1].
Els liposomes són sistemes eficients pel transport de medicaments. Gràcies a la seva mida nanomètrica, milloren la farmacocinètica dels diferents fàrmacs a través del sistema circulatori. Així doncs, mitjançant l’encapsulament dels principis actius (PA), s’aconsegueix un millor transport i absorció d’aquests. A més a més, els liposomes també ajuden a augmentar la permanència dels principis actius dins l’organisme i alliberar-se més lentament [2].
Classificació i composició
La classificació dels liposomes es realitza segons el nombre de bicapes lipídiques i de la seva mida, així com en funció del seu mètode de preparació [3][4][5]:
Els liposomes es poden preparar mitjançant diferents tipus de lípids, però generalment, s’utilitzen fosfolípids (fosfatidilcolina o lecitines comercials combinades amb altres compostos, com per exemple, colesterol) [1]. També es poden utilitzar altres lípids com àcid oleic, olis derivats del peix o bé productes sintètics [6].
Processos d’obtenció
De forma general, els liposomes s’obtenen formant una película lipídica, la qual es resuspèn en un sistema aquós determinat, formant vesícules multilaminars (MLV) [2]. A partir d’aquests, es poden obtenir diferents estructures vesiculars més petites i d’una sola bicapa, mitjançant diferents tècniques com extrusió o sonicació [4]. Així doncs, en funció del mètode de preparació i dispersió dels lípids és possible obtenir vesícules de diferent mida, estructura i propietats [7][8].
Els mètodes convencionals més utilitzats són:
-
Hidratació de capa fina (mètode de Bangham): és el primer mètode que es va desenvolupar per a fabricar liposomes i és un dels més utilitzats. Es dissolen els lípids en un dissolvent orgànic i després s’evapora el dissolvent per rotavapor a pressió reduïda per a formar una película lipídica. Finalment, s’hidrata la película lipídica amb el medi aquós mitjançant agitació, obtenint-se MLV i MVV de diferents mides i formes. Si els fàrmacs a introduir dins els liposomes són liposolubles, aquests es dissoldran dins la fase orgànica, mentre que si són hidrosolubles es dissoldran a la fase aquosa [9][10].
-
Evaporació en fase reversa: s’introdueixen els fosfolípids en una fase orgànica (èter) i després es barreja amb una fase aquosa 1:3 (fase orgànica/fase aquosa). S’emulsiona la mescla per sonicació, obtenint unes micel·les invertides amb un gran espai intern aquós [10][11].
-
Injecció de solvent: presenta una alternativa a la hidratació de capa fina, ja que no utilitza grans volums de dissolvents orgànics. En aquest cas, els lípids es dissolen en un petit volum d’etanol i s’injecten lentament a una solució aquosa temperada, formant liposomes de forma espontània [10].
Actualment, s’utilitzen variacions dels mètodes tradicionals que combinen sonicació i/o extrusió amb els procediments anteriors [7]. Les solucions de liposomes solen tenir una mida de diverses micres, mentre que extruint-los es poden aconseguir vesícules de mida nanomètrica [2].
A més a més de les tècniques tradicionals i les seves combinacions, avui dia també existeixen altres mètodes de producció de liposomes, com la injecció i descompressió de fluids supercrítics, liofilització, hidratació en calent, eliminació de detergent, canal de microfluids, centrifugació dual asimètrica, etc. [8][9][10].
Un cop obtinguts els liposomes, cal guardar-los en refrigeració (4-8 ºC) i a un pH pròxim a la neutralitat. En general, la seva estabilitat en dissolució és d’una setmana aproximadament [1].
Aplicacions dels liposomes
Des de la seva aparició als anys 60, els liposomes han anat evolucionant i avui dia tenen una gran importància com a sistemes de vectorització. Actualment, és possible construir liposomes de varies mides i composició lipídica per adaptar-se a aplicacions específiques, ajudant al transport de principis actius dins l’organisme fins arribar a la cèl·lula diana [1][9].
Existeixen diferents mecanismes d’interacció entre les cèl·lules i els liposomes, sent els liposomes més petits (<80 nm de diàmetre) els que millor penetren dins les cèl·lules. La interacció entre les substàncies actives dels liposomes i les cèl·lules es pot dur a terme a través de 4 mecanismes [1][12]:
-
Endocitosis: a través de les cèl·lules del sistema fagocític mononuclear, que provoca l’alliberació del fàrmac gràcies a l’acció del enzims tissulars. Pot provocar canvis en la sustancia transportada pel liposoma.
-
Fusió directa: la membrana del liposoma s’uneix amb la membrana plasmàtica cel·lular, alliberant-se el contingut per coalescència dins el citoplasma cel·lular.
-
Transferència de lípids: els greixos de la membrana liposomal són transferits a la membrana cel·lular. No es produeixen alteracions en el contingut del liposoma.
-
Adsorció estable: els liposomes presenten alteracions inespecífiques o forces hidrofòbiques o electroestàtiques dèbils amb la membrana cel·lular.
En quant a vies d’administració de liposomes, dins el món mèdic i farmacèutic, s’han estudiat les següents: intravenosa, intraperitoneal, subcutània, intramuscular, intralinfàtica, oral, nassal, oftàlmica, intraarticular, intratraqueal i tòpica. Algunes de les seves aplicacions són l’elaboració de vacunes, enzimoteràpia, tractament d’infeccions bacterianes i tractament d’inflamacions, entre d’altres [12].
En farmàcia i cosmètica, és possible encapsular extractes vegetals amb compostos bioactius com flavonoides, alcaloides, polifenols, tanins i saponines. Els liposomes són efectius per encapsular fàrmacs d’administració tòpica i oral, analgèsics, antiinflamatoris, actius antiarrugues, insulina, fàrmacs anticancerosos i cosmètica per l’acné. També es poden usar en nombrosos fàrmacs antivirals, antibiòtics, vacunes, enzims i suplements minerals i vitamínics [9].
En cosmètica, inclús s’han utilitzat liposomes sense addició de substàncies actives, doncs la fabricació de vesícules amb ceramides, colesterol i fosfolípids exerceixen una funció hidratant i de barrera, reparant les capes lípídiques de l’estrat corni [3]. En semi- sòlids, com sèrums, cremes i pomades, la combinació de liposomes amb humectants com la glicerina o el propilenglicol, augmenta de 2 a 4 vegades la seva capacitat fixadora d’aigua de la pell [13]. Per altra banda, com a vehicles transportadors de substàncies actives, els liposomes poden aplicar-se a productes capil·lars, semi-sòlids i inclús perfums [3].
Unilaminars
Liposomes formats per una sola bicapa. Inclouen vesícules grans i petites, afectant a la seva capacitat d’encapsulació.
-
Vesícules unilaminars de petites dimensions (SUV - small unilamellar vesicles): important relació superfície/lípid i menor capacitat d’encapsulació de molècules hidrosolubles. La seva mida és d’entre 20 - 100 nm
-
Vesícules unilaminars de grans dimensions (LUV - large unilamellar vesicles): elevat volum interior, permet encapsulament de nombroses molècules hidrosolubles. La seva mida és >100 nm.
Plurilaminars
Liposomes formats per varies capes lipídiques.
-
Vesícules multilaminars (MLV - multilamellar vesicles): permeten l'obtenció de liposomes unilaminars, passant per processos d’extrusió i/o sonicació, formant una sola bicapa. La seva mida és >500 nm.
-
Vesícules multivesiculars (MVV - multivesicular vesicles): estan compostes de nombroses cambres aquoses de diferents mides, delimitades per una única bicapa lipídica. Proporciona major estabilitat d’encapsulament i assegura una alliberació més sostinguda dels fàrmacs en comparació amb els liposomes unilaminars. La seva mida és superior a les MLV (>1000 nm)
Avantatges i desavantatges dels liposomes
El seu ús presenta les següents avantatges i desavantatges [1][13][14]:
Avantatges
-
Protegir el principi actiu (PA) contra la inactivació química, inmunològica o enzimàtica, des del punt d’aplicació fins a la diana terapèutica.
-
Augmentar l’especificitat de l’acció del PA i la seva eficàcia.
-
Disminuir la toxicitat del PA a diferents òrgans.
-
Incrementar el temps de vida mitjà del PA en circulació.
-
Millora la farmacocinètica dels PA.
-
Producció a nivell industrial a gran escala.
Desavantatges
-
Alts costos de preparació.
-
Baixa estabilitat.
-
Baixa solubilitat.
-
Baix percentatge d'encapsulament.
-
Difícil quantificació de la dosi liposomada.
-
Capacitat per a protegir el fàrmac limitada.
-
Possible oxidació del fosfolípid i trencament de les molècules per hidròlisi.