Диссертация (1141401), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Так впервые было установлено, что ФЛ,являющиеся основными компонентами клеточных мембран, способнысамопроизвольно образовывать в воде замкнутые мембранные оболочки. Этиоболочки захватывают в себя часть окружающего водного раствора, аобразующаяихфосфолипиднаямембранаобладаетсвойствамиполупроницаемого барьера, легко пропускающего воду, но препятствующегодиффузии растворенных в ней веществ. Липидные частицы в дальнейшемполучили название липосомы (от греч.
lipos – жир и soma – тело или частица)[7]. В 70-е гг. начались первые систематические исследования свойствлипосом в качестве удобной модели клеточных мембран. Тогда же появилосьубеждение, что такие липидные наноструктуры, будучи нагруженысоответствующей субстанцией, могут стать перспективной ЛФ для многихмедицинских препаратов [123].Липосомыпредставляютсобойнебольшиесамообразующиесяфосфолипидные везикулы сферической формы, размером от 50 до 1000 нм[131]. Очень важными факторами, обеспечивающими опухолетропностьлипосомальных препаратов, являются, с учетом особенностей ангиогенезаопухолей,размерывезикул,липидныйсоставиповерхностныехарактеристики липосом [66].Основным компонентом липосом являются ФЛ.
ФЛ относятся к классуполярных липидов и представляют собой сложные эфиры жирных кислот иглицерола. Уникальное строение природных ФЛ, в молекулах которыходновременнонаходятсягидрофобныеиполярныефрагменты,50предопределяет их незаменимую роль во многих важнейших биологическихпроцессах. ФЛ являются одними из основных компонентов биомембранэукариотических и прокариотических клеток, среди них есть биологическиактивные вещества, которые используются в пищевой и фармацевтическойпромышленности.Широкое использование липидов в медицине основано на их высокойфункциональной активности, малой токсичности, биосовместимости ибиодеградируемости.
ФЛ для медицинских целей производятся в основномиз желтков куриных яиц или соевых бобов, в небольших количествахиспользуется также другое растительное сырье и ткани животных. Наиболеечастое применение нашел фосфатидилхолин (структурная формула наРисунке 11), получаемый из природного сырья. Фосфатидилхолин – главныйФЛ большинства типов животных. Его содержание обычно составляет неменее 50% суммы ФЛ.Рисунок 11. Структурная формула фосфатидилхолина [7]ДругиеФЛсфингомиелин––фосфатидилэтаноламин,обычноприсутствуюткакфосфатидилглицерин,минорныекомпонентыфосфолипидной смеси при получении липосом или эмульсий. Заслуживаютупоминанияинесколькодругихсоединений:фосфатидилинозит,дифосфатидилглицерин (кардиолипин), фосфатидилсерин, фосфатиднаякислота [19, 20].Многие ФЛ при диспергировании в воде самопроизвольно образуютгетерогенную смесь бислойных везикулярных структур.
Выбор типа ФЛ51определяет «жесткость» (или «текучесть») и заряд бислоя. Насыщенные ФЛ сдлинными ацильными цепями, такие как дипальмитоилфосфатидилхолин,образуют жесткую, довольно непроницаемую бислойную структуру, в товремя как ненасыщенный фосфатидилхолин из природных источников(яичный или соевый) придает большую проницаемость и меньшуюстабильностьбислою[45,46].Использованиеположительноилиотрицательно заряженных липидов при получении липосом обеспечивает имповерхностный заряд.
Благодаря включению в заряженные липосомы ЛВприобретают новые фармакокинетические свойства по сравнению сосвободными препаратами. В случае инкапсулирования в катионныелипосомы таких препаратов как этопозид и фотосенс, значительноувеличивалась их противоопухолевая активность и снижалась общаятоксичность [44, 95, 167].В состав липосом может также включаться холестерин. Холестеринявляется самым распространенным липидом класса стеролов, которыйсодержится в плазматических мембранах животных клеток, лизосомах,эндосомах и аппарате Гольджи, составляя около 30% всей массымембранных липидов.
Его молекула состоит из компактного, жесткогогидрофобного ядра, а полярной головкой является гидроксильная группа(Рисунок 12). В структуре стеролов можно выделить три участка, важныхпри связывании с ФЛ: 1) плоский скелет, 2) длинная боковая цепочка вположении С17, 3) группа ОН в β-положении у атома С3. Между полярнымигруппами ФЛ и ОН-группами холестерина образуются водородные связи, амежду жирнокислотными остатками и кольцевой системой холестеринаосуществляется гидрофобное взаимодействие [27, 37].52Рисунок 12. Структурная формула холестерина [116]Поскольку основным структурным элементом биомембран являютсяФЛ, долгое время функциональная роль стеринов была непонятна.
Однако намодельных мембранах было показано, что стеролы участвуют в стабилизацииопределенных физических свойств мембран. Роль холестерина в "жидком"бислое сводится к уменьшению размеров динамических дефектов междукластерами за счет непосредственного их заполнения и уменьшения наклонауглеводородных цепей фосфолипидных молекул в самих кластерах. ВрезультатесмесиФЛ-холестеролзанимаютпоупорядоченностипромежуточное положение между гелевым и жидкокристаллическимсостояниями чистого ФЛ. По сути, холестерин играет роль своеобразного«наполнителя», снижая силы притяжения между углеродными цепямилипидов.
Это приводит к уменьшению проницаемости и увеличениюмеханической устойчивости бислоя [36].В водной среде молекулы ФЛ и холестерина самоорганизуются влипидный бислой, при этом полярные «головки» ФЛ обращены крастворителю, а хвостовые части обращены друг к другу, таким образом,формируя внутреннее водное пространство или ядро [136].
Внутреннеегидрофильное ядро липосом наиболее подходит для инкапсулированияводорастворимыхагентов[120].Втовремякакгидрофобные,жирорастворимые и амфифильные ЛВ могут быть включены в липидныйбислой (Рисунок 13) [43, 73, 171].53Рисунок 13. Структура липосомы [136]1.2.3. Включение лекарственных веществ в липосомыСпособность липосом включать в себя различные вещества можноохарактеризовать с помощью двух параметров – внутренний водный объем(ВВО) и эффективность включения (ЭВ).ВВО, или «захватывающий» объем, – это объем, ограниченный даннымколичеством липида.
Определяется как количество водорастворимоговещества в расчете на моль липида.ЭВ – один из важнейших параметров липосомальных препаратоввычисляетсякаклипосомами,котношениеобщеймассымассевещества,вещества,взятогоассоциированногодлясприготовлениялипосомальной дисперсии. ЭВ зависит от коэффициента распределения (Кр)и от доли объема дисперсии, занимаемого липосомами. Чем больше Кр, тембольше вещества будет находиться в мембране, то есть в липосомах.ПоэтомуЭВлипофильныхигидрофобныхвеществ,восновном,определяется концентрацией липидов и растворимостью конкретноголипофильного вещества в этой фазе.
Не включившееся гидрофобноевещество вследствие нерастворимости в воде образует отдельную фазу,которую, как правило, можно отделить фильтрованием [27, 92, 121].54Доля полярных веществ внутри липосом зависит от их растворимости вводе и пропорциональна только доле ВВО липосом, которая возрастает сувеличением размера липосом и с ростом концентрации липидов (т.е.количества липосом). Кроме того, необходимо отметить, что холестеринуплотняет фосфолипидный бислой. И, таким образом, объем липидной фазылипосом, содержащих холестерин, для одной и той же массы липидовменьше,чемобъемлипиднойфазылипосомбезхолестеринаи,следовательно, ЭВ будет меньше [92, 121].Поскольку ЭВ вещества зависит от его свойств, в частности отрастворимости в воде, существует и два технологических подхода к загрузкепрепаратов в везикулы – пассивная и активная загрузка. Самым простым изних является пассивное инкапсулирование.
Липофильные соединенияспособныраспределятьсявлипосомальноймембране,поэтомуихрастворяют вместе с липидами в подходящем органическом растворителе.Далее растворитель упаривают под вакуумом до образования липиднойпленки, которую высушивают и гидратируют водным раствором дляполучения липосом. Учитывая Кр препарата, можно добиться высокойстепени его включения и стабильного удерживания в двойном слое липидов[106].В случае пассивной загрузки в липосомы гидрофильных соединений ихобычно растворяют в водной среде, используемой для гидратации липиднойпленки. В зависимости от условий гидратации и свойств препарата ЭВменяется от 5 до 20%, а не загрузившийся препарат остается в водной среде,окружающейгидрофильноговезикулы[56]. В редких случаях пассивнаяпрепаратадостигает90%[55].Взагрузкадальнейшемневключившийся препарат необходимо удалить с помощью дополнительныхтехнологических приемов.Дляувеличенияприменяютсяметодывключенияактивнойгидрофильныхзагрузки,приЛВвкоторойлипосомывещества55инкапсулируются в уже готовые везикулы с помощью определенноготрансмембранного градиента.
При этом процент включившегося веществаможет достигать 100% от исходного количества при соотношении ЛВ/липид0,1-0,3, что недостижимо в большинстве случаев для методов пассивнойзагрузки. Но, хотя активная загрузка и увеличивает количество попадающихв липосомы молекул ЛВ, нередко это приводит к ухудшению последующеговысвобождения, например, в случае активной загрузки доксорубицина сиспользованием градиента сульфата аммония. Поэтому представляетсяцелесообразным использовать активную загрузку при создании липосом,расчитанных на интернализацию в клетки-мишени, путем присоединения«молекулярного адреса» [10].1.2.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
