Комплексы катионных полимерных микросфер с отрицательно заряженными липосомами - формирование, строение и свойства (1105582), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Основные причины неудач – ограниченная емкостьлипосомального контейнера, низкая эффективность захвата липосом целевыми клеткамии медленное высвобождение лекарства в зоне терапевтического действия.Различныминаучнымигруппамиранеепредпринималисьпопыткииммобилизовать липосомы на поверхности твердых носителей (имплантов) с цельюзначительного локального концентрирования контейнеров и повышения тем самымэффективноститерапевтическогодействиялипосомальныхлекарств.Однакозакрепление липосом на твердом носителе (стеклянной пластинке, полимерном волокне,коллоиднойчастицеипроч.)обычносопровождаетсяихразрушениеминеконтролируемым выходом лекарства. Описанные в литературе немногочисленныеудачные примеры иммобилизации нативных (неразрушенных) липосом предполагаютпроведение достаточно сложных процедур предварительной модификации как липосом,так и поверхности.

Это заставляет обратиться к поиску новых подходов киммобилизации липосом, которые лишены указанных выше недостатков.В данной работе исследованы закономерности формирования и свойствамультилипосомальных конструкций, иммобилизованных на частицах с привитымиполикатионными цепями. Продемонстрированы возможности получения полимерколлоидных комплексов, несущих заданное число липосом, заполненных различнымсодержимымвзаданноминкапсулированного вещества.соотношении,атакжеуправляемогоиспускания62.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫСистемы для доставки лекарственных веществ являются многообещающими вфармацевтическом плане по нескольким причинам. Во-первых, за счёт пассивнойдоставки контейнер с лекарственным средством накапливается в определённыхобластях: опухолях, местах инфекций и воспаления. Во-вторых, такая технологияпозволяет улучшить терапевтический индекс уже существующих лекарственныхпрепаратов. В-третьих, на данный момент очень интенсивно благодаря успехамбиотехнологии развивается область получения новых лекарственных препаратов наоснове белков, пептидов, олигонуклеотидов и плазмидов.

Клинические разработкилекарств такого типа невозможны без применения носителей.Несмотря на то, что наномедицина является достаточно новой ветвью науки,большое количество различных типов наноконтейнеров для доставки лекарственныхвеществ было разработано за последние 30 лет. Используемые в настоящее времяфармацевтическиеполимерныеконтейнеры,наночастицы,полиэлектролитныетакиекакдендримеры,комплексыилипосомы,вирусымножествоидругих,мицеллы,наноэмульсии,вирусоподобныечастицы,демонстрируютширокоеразнообразие полезных свойств: долговременная циркуляция в кровотоке, приводящая ких накоплению в патологических областях; специфическая доставка, возможнаяблагодаря различным лигандам на поверхности частиц; повышенная способность кпроникновению в клетку; способность к высвобождению содержимого под действиемопределённых физиологических условий.Далее более подробно будут рассмотрены липосомальные наноконтейнеры испособы их модификации полимерами, позволяющие улучшить их физико-химическиехарактеристики.2.1.

Модельные липидные мембраныЛипосомы – сферические липидные бислойные структуры. Размер липосом лежитв области от 20 нм до нескольких микрометров. Липосомы могут быть сформированыодной или несколькими концентрическими мембранами, каждая толщиной около 4 нм.Липосомы обладают уникальными свойствами благодаря амфифильной природе7составляющих их липидов, что обеспечивает возможность их использования вбиомедицинских целях. Схематическое строение липосом показано на Рис. 1.Рис. 1.

Схематическое изображение липосомыДля того чтобы понять свойства и поведение липосом следует рассмотретьглавные свойства амфифильных липидов и их поведение в водных растворах.2.1.1. ЛипидыЛипидами называют жирные кислоты и их фосфоро- и азотсодержащиепроизводные [1]. Огромное разнообразие их подклассов обусловлено большимколичеством функций, выполняемых липидами в биологических объектах.Характерной чертой всех мембранных липидов, за исключением триглицеридов,является их амфифильная природа – наличие полярной головки из гидрофильных группмолекулы и гидрофобных радикалов. Наиболее многочисленны по разнообразиюглицерофосфолипиды, называемые также фосфолипидами [2]. Каркасом молекулфосфолипидов служит глицерин по одной из гидроксильных групп этерифицированныйостатком фосфорной кислоты, по двум другим жирными кислотами. Кроме фосфатнойгруппы полярная головка липида обычно включает остаток спирта или сахара.

Именноэтот остаток обуславливает важнейшие физико-химические свойства молекулы липида –форму молекулы и ее заряд при физиологических условиях.Фосфатидилхолин относится к классу глицерофосфолипидов и является наиболеераспространённымлипидомплазматическоймембраныклетокэукариот.Его8содержание в плазматической мембране эукариотических клеток колеблется в пределахот 30 до 45%.

[1]. Смесь природных фосфатидилхолинов с различной длиной истепенью насыщенности хвостов называется лецитин. Структурная формула 2пальмитоил-3-олеоил-фосфатидилхолина,являющегосяосновнымкомпонентомлецитина, приведена ниже.2.1.2. Организация водно-липидных смесейАмфифильная природа – наличие полярной головки из гидрофильных группмолекулы и гидрофобных углеводородных хвостов – позволяет липидам образовывать вводных растворах стабильные агрегаты. С точки зрения термодинамики, основнойсилой, стабилизирующей липидные агрегаты, являются гидрофобные взаимодействия,которые имеют энтропийную природу и связаны с ограничениями, налагаемыми наупаковку молекул воды вокруг неполярных углеводородов.

К другим, менее значимымстабилизирующим факторам, относятся: вандерваальсовы взаимодействия междусоседними гидрофобными цепями и водородные связи, которые образуются междуполярнымиголовкаминекоторыхлипидов(например,междумолекуламифосфатидилэтаноламина). В результате агрегации система принимает форму, прикоторой молекулы воды контактируют с полярными головками липида, а гидрофобныехвостыобращеныдругкдругу.Формаагрегатов,образуемыхмолекуламифосфолипидов: мицеллы, коаксиальные цилиндрические с гексагональной симметриейили бислойные (ламеллярные) структуры, – зависит от геометрических параметровмолекулы липида. Устойчивые бислои могут образовывать липиды, молекулы которыхможно представить в форме цилиндра (например, глицерофосфолипиды с двумяалкильными цепями) [1, гл 2]. В случае плоских бислоев наличие контактов с полярнымрастворителем крайних гидрофобных участков энергетически невыгодно, поэтому9система самопроизвольно замыкается, образуя сферические везикулы – липосомы,которые широко используются в качестве моделей липидных мембран.2.1.2.1.

Надмолекулярные липидные структурыЛипиды обладают амфифильной природой, поэтому, попадая в водный раствор,они стремятся образовать такие надмолекулярные структуры, в которых взаимодействиегидрофобных хвостов с водной средой было бы минимальным, а взаимодействиегидрофильных «головок» с полярным растворителем — максимальным. По этойпричине энергетически выгодными являются агрегаты, в которых гидрофобные участкизамыкаются на себя, а гидрофильные повернуты в растворитель, образуя «щит» наповерхности гидрофобной фазы. В случае неполярных органических растворителейобразуются обращенные везикулы.

Можно выделить два типа таких структур: мицеллыи везикулы. То, какая форма будет реализована в растворе, зависит от природы липидови термодинамических параметров. Методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [3;4]было показано, что молекулы воды ориентируются вокруг полярных головок липида,образуя плотно связанную гидратную оболочку. При этом на каждую заряженную илигидрофильную группу приходится от 3 до 20 молекул воды.2.1.2.2. Условия образования липидного бислояСпособность молекул образовывать агрегаты определенного строения зависит отстандартного химического потенциала, который зависит от 1)силы поверхностногопритяжения на границе раздела фаз вода-липид, 2)силы отталкивания между головкамилипидов и 3)свободной энергии, зависящей от длины углеводородного фрагментамолекулы и определяющей критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ).Влияние геометрических факторовЭффективная форма липидной молекулы определяет структуру мембраны,которую образуют такие молекулы.

Изменение pH и концентрации противоиона вносятвклад в упаковку липидов за счет изменения гидратной оболочки полярной головки исилы водородных связей между соседними головками.Эффективная молекулярная форма описывается параметром упаковки P :Pv/(al),где ν — молекулярный объем углеводородной области амфифильной молекулы, a —оптимальнаяплощадьповерхности,занимаемаямолекулойнагидрофобной10поверхности раздела, l — максимальная длина алкильной цепи. Вклад эффективнойформы молекулы как функция от параметра упаковки P представлен на Рис. 2 [5].Рис. 2.

Геометрия липидов и параметр их упаковки [6].Таким образом, условие образования бислоя сводится к тому, что P долженлежать в интервале от ½ до 1.Влияние термодинамических факторовНеобходимо учитывать не только геометрические характеристики молекул, но иих термодинамические параметры. Для этого, был введен определенный критерий,описывающий процессы, происходящие при растворение амфифильных молекул вполярных растворителях. Этот критерий — стандартная свободная энергия переносавещества между полярной и неполярной фазой ( Gпереноса ), определяется по отношениюконцентраций вещества в водной и органической фазах:[ X ]H2O[ X ]HCK, при этомo RT ln K  Gпереноса  (  HC  Ho 2O ).В свою очередь, Gпереноса , а значит, и химический потенциал, отвечают завозможность образования надмолекулярных структур.

В результате выделяют параметр11— критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ), благодаря которому можноуказать условия образование липидных агрегатов.Водный раствор может состоять из смеси различных форм, включая мономеры иассоциаты. Важно отметить, что химический потенциал для равновесного состоянияодинаков для всех форм: N  No  kT ln  X N / N  / N  const.для всех N, где  N — стандартный химический потенциал агрегатов, содержащих Nмолекул, X N — мольная доля амфифильных молекул в агрегатах, содержащих Nмолекул, k — константа Больцмана, Т — температура.Для упрощенной монодисперсной системы имеем:X1  X M ( X ККМ ) ,тогда химический потенциал не будет зависеть от количества молекул в агрегате.1o   M ,1o  kT ln( X ККМ )   Mo  kT ln( X ККМ / M ) / М ,oGмиц  Mo  1o   kT ln( X ККМ ) ,oгде Gмиц— свободная энергия гидрофобного переноса за счет вытеснения воды изнеполярныхобластейамфифильныхагрегатовприформированииассоциата,содержащего локальные органическую фазу.

Характеристики

Список файлов диссертации