Particelle liposomiali

Applicazioni e caratteristiche dei liposomi

Nero ma come la parte rossa, in un test reale partirebbe da 110 e poi scenderebbe subito, non c'è quella parte iniziale che sembra costante. Il materiale non aspetta a dissipare l'energia, comincia subito, quindi i valori dell'asse y (Pa) scendono subito.

Applicazioni

Caratterizzazione praticamente all'equilibrio (a riposo) del sistema:

• Formulazione, caratterizzazione viscoelastica e stabilità di formulazioni semisolide
• Stabilità di emulsioni e sospensioni a riposo o sotto stress
• Viscosità dei sistemi liquidi
• Transizioni (gelificazione, reticolazione, fusioni, transizioni vetrose)
• Cinetiche (comprese quelle di reazioni chimiche) di reticolazione o di ristrutturazione di materiali tissotropici

Liposomi: struttura

Parliamo di sistemi particellari: nano e micromolari. Ci si riferisce al diametro, quindi alle dimensioni delle particelle, che possono essere particelle di polvere normale, particelle fini, microparticelle e nanoparticelle (se il diametro è inferiore al micron quindi nanometri). In particolare nel caso di una formulazione iniettabile, nel caso in cui vogliamo progettare un sistema di drug targeting da iniettare endovena, le nanoparticelle dovrebbero avere una dimensione inferiore ai 100 nanometri, in modo tale da sfuggire al reticolo endoteliale e non essere riconosciute o quantomeno subito dal sistema immunitario potendo rimanere in circolo più tempo rispetto a nanoparticelle di dimensioni superiori.

Comunque la dimensione non è l'unico parametro che influenza o meno il riconoscimento da parte del sistema immunitario. Poi da un punto di vista fisico le particelle si suddividono anche in solide, liquide e soft. Le particelle solide possono essere sia micro che nano, quando parliamo di particelle liquide parliamo di micro e nano emulsioni, quando parliamo di soft in teoria anche queste potrebbero essere micro e nano ma non ha senso progettarle micro, ma solo nano, se otteniamo delle particelle soft più grandi del dovuto bisogna renderle più piccole.

Né liquide né solide, deformabili come quelle liquide ma non sono fatte di un liquido immiscibile di una fase dispersa come nel caso di micro e nano emulsioni, sono dei sistemi che si autoassemblano e formano delle strutture particolari nella fase acquosa. Ad esempio, le molecole di tensioattivo in acqua, una volta saturata rapidamente la fase acquosa, invece di precipitare si autoassemblano a formare le micelle che hanno spesso dimensioni anche inferiori a 100 nanometri, che sono delle strutture ordinate, fatte da una serie di molecole di tensioattivi che si organizzano tra di loro insieme all'acqua, di solito circa 50 molecole, in questa specie di pallina morbida, che può deformare se ipoteticamente la vado a toccare, per questo ''soft''.

Sono strutture ordinate perché tutte le molecole del tensioattivo che partecipa sono orientate in una certa maniera, quindi con la parte lipofila verso l'interno e l'idrofila verso l'esterno. Quando le molecole di tensioattivo, liposomi o in generale qualsiasi molecola in acqua è capace di assemblare in strutture ordinate parliamo di self assembling. Queste strutture ordinate sono dei cristalli liquidi, cioè dei liquidi ordinati (i liquidi possono avere struttura ordinata come per i cristalli liquidi, struttura normalmente disordinata o disordinata amorfa).

Ad esempio, i cristalli liquidi con cui si fanno i display sono termotropici: magari partiamo da un solido cristallino, lo riscaldiamo arrivando al punto di fusione, momento in cui si forma il liquido amorfo; invece per certi materiali al punto di fusione si forma la fase liquida, ma ordinata, cristallina, e se continuo a riscaldare arrivo al punto di fusione del cristallo liquido e si forma un liquido disordinato oltre questo punto: quindi il cristallo liquido può esistere entro un determinato range di temperatura, questo significa termotropici. Ci sono poi altri cristalli liquidi che sono liotropici, che si formano per self assembling in fase liquida. Quindi la micella che abbiamo descritto prima che si autoassembla a partire dai tensioattivi in una struttura ordinata è un cristallo liquido liotropico, ma il cristallo liquido non è tutto il sistema, è solo la micella di tensioattivo, l'acqua che sta intorno rimane disordinata.

Ci sono diversi tensioattivi che autoassemblano, ma non tutti i tipi lo fanno, dipende poi anche dalla concentrazione, per esempio molti tensioattivi che originano le micelle all'inizio danno le micelle ma se continuo ad aggiungere tensioattivo dalla struttura sferica micellare si formano dei cilindri, dei bastoncini; la struttura è sempre tridimensionalmente ordinata ma non ha più una forma sferica. Questi tensioattivi nella figura accanto sono H₂O fosfolipidi, i quali invece di formare una micella, una sfera, formano una struttura più complessa. A differenza delle micelle hanno fase acquosa nel core della struttura.

Il fosfolipide è formato da una molecola di glicerolo esterificata con 2 acidi grassi. Se al fosfolipide stacchiamo l'estere fosforico otteniamo il digliceride, sempre un tensioattivo ma di tipo diverso, ha HLB basso, forma strutture completamente diverse dal fosfolipide, ha una testa e una coda polare importanti, infatti vanno a formare il doppio strato fosfolipidico, detta in chimica fisica fase lamellare, ed è una struttura a cristalli liquidi. Quindi alcuni tensioattivi formano delle lamelle che possono potenzialmente essere lunghe all'infinito anche se non è così.

Quindi le fasi lamellari non si chiudono, non formano le micelle. Nella maggior parte dei fosfolipidi è così, in questo modo nel momento in cui del materiale genetico è andato a finire nella pallina formata dal richiudersi della fase lamellare dei fosfolipidi si formarono le cellule primordiali. Il liposoma che è formato appunto dal richiudersi di questo doppio strato di fosfolipidi, contiene come le cellule, anche acqua all'interno. Ciò significa che questa particella chiamata liposoma può essere usata per trasportare molecole di principio attivo. Nell'immagine a destra, il p.a. è rappresentato da quei pallini neri. Siccome all'interno c'è una fase acquosa, i p.a. sia idrofili che lipofili potrebbero essere entrambi caricati all'interno dei liposomi, che a loro volta possono poi essere somministrati endovena.

Nell'immagine a destra abbiamo un liposoma multistrato, a sinistra monostrato. Nel caso del multistrato abbiamo una struttura abbiamo una pallina dentro un'altra pallina, nell'esempio abbiamo tre lamelle concentriche (liposoma multilamellare). Se il liposoma è multilamellare l'acqua non è contenuta solo al centro, nel core, ma anche tra una lamella e l'altra, tant'è vero che il p.a., in questo caso idrosolubile, lo vediamo posizionato non solo al centro ma anche tra una lamella e l'altra, mentre se fosse stato liposolubile si sarebbe andato a distribuire all'interno di ciascuna lamella, non nella fase acquosa. Una dimensione al di sotto dei 100 nanometri che serve a noi è possibile solo se il liposoma è monolamellare, perché più lamelle ci sono più è grande.

Le lamelle sono intercalate anche con altre molecole anfipatiche che hanno varie funzioni, modulare la rigidità della lamella o costituire dei gruppi funzionali esposti alla fase acquosa esterna che possano indirizzare il liposoma verso un determinato sito dell'organismo.

Classificazione

In base al numero di lamelle e quindi in base alle dimensioni. Nella figura accanto abbiamo un liposoma multilamellare che è stato congelato e poi tagliato a metà e analizzato al microscopio elettronico a trasmissione. Questo processo è detto criotem. Quando i liposomi sono multilamellari (MLV), sono >550 nm, se di dimensione intermedia, sono detti large unilamellar vesicles (LUV) e hanno dimensioni 100-500 nm, se più piccoli small unilamellar (SUV) <100 nm.

Fosfolipidi più comunemente utilizzati

Per la preparazione di liposomi nei più complessi cambia la testa polare, nel senso che al gruppo fosfato dall'altra parte c'è legato un gruppo funzionale che in qualche modo rafforza la parte polare, quindi ad esempio dall'acido fosfatidico passiamo alla fosfatidiletanolammina, oppure se l'ammonio è quaternario fosfatidilcolina (lecitina), oppure al gruppo fosfato potrebbero essere legati degli amminoacidi come nel caso della fosfatidilserina, molto espresso nelle membrane cellulari del nostro organismo. In base al tipo di acido grasso attaccato al glicerolo possiamo avere diversi tipi di fosfatidilserina, ciò vale anche per gli altri aa.