Liposomi, appunti

Liposomi: sistemi nanoparticellari

Cosa sono i liposomi?

I liposomi sono costituiti da una fase lamellare, struttura presente anche nelle membrane cellulari con la differenza però che nelle cellule è rettilinea mentre qui è ripiegata su se stessa a formare delle palline, i cosiddetti liposomi.

Come possono essere preparati?

Possono essere preparati a partire da diversi tipi di fosfolipidi. Si ha sempre la catena di acido grasso, glicerina e il gruppo fosfato.

Come sono costituiti: struttura

Nel momento in cui la fase lamellare si ripiega ingloba all’interno acqua, è come una nanoparticella ma ingloba più acqua (ad elevato contenuto di acqua). Nel doppio strato c’è una quantità di acqua inferiore e questa dipende strettamente dalla temperatura.

Liposomi multistrato

Si possono trovare anche liposomi multistrato costituiti da una serie di “doppi strati” l’uno interno all’altro. Questo si ha per alcuni fosfolipidi che si utilizzano per preparare i liposomi. Naturalmente se l’intento è quello di creare sistemi nanoparticellari non conviene costruire questo tipo di liposomi perché avranno dimensioni molto grandi. Il diametro del liposoma multistrato è il triplo di un liposoma normale.

• Si potrebbero anche formare dei liposomi molto più grandi “bolle” che è possibile dividere con una gran quantità di energia meccanica.

Dove va il principio attivo?

Bisogna vedere se il principio attivo (p.a) è idrofilo o lipofilo. Se è solubile in acqua (ammesso che riesca a caricarlo) va a finire nella fase acquosa all’interno. Se è lipofilo finirà nel doppio strato fosfolipidico dove ci sono le catene di acidi grassi.

Dopodiché il p.a viene rilasciato dal liposoma (una volta somministrato) con una certa gradualità in base alle caratteristiche di solubilità del p.a in acqua. Se inseriamo un p.a molto solubile in acqua non possiamo pensare che questo resti all’interno a lungo, mentre se inseriamo un principio attivo mediamente solubile verrà rilasciato gradualmente.

Liposomi: classificazione

I liposomi possono essere molto piccoli, in questi casi vengono detti unilamellari ovvero hanno un solo strato (50 nm) o anche leggermente più grandi (1 micrometro). Le dimensioni maggiori però le hanno i multilamellari (oltre i micrometri).

• A seconda di come si ripiega il doppio strato si possono avere altre strutture più insolite dove due o più liposomi sono contenuti all’interno di un liposoma di dimensioni maggiori, questo succede quando il liposoma è sufficientemente grande, multivesicolari.

Tecniche di analisi

Freeze fracture electron microscopy è una tecnica nella quale i campioni sono velocemente congelati, fratturati e replicati utilizzando platino e poi trattati con sodiododecilsolfato in modo da rimuovere il materiale biologico eccetto un sottile layer di molecole attaccato alla copia. Cryo-EM è una tecnica a trasmissione elettronica che viene detta "craio" perché i campioni vengono prima congelati e poi analizzati. Il microscopio elettronico arriva ad ingrandire 300-400 mila volte le strutture quindi riusciamo ad osservare in maniera dettagliata.

Fosfolipidi più comunemente utilizzati

Possono essere sia fosfolipidi naturali o modificati in laboratorio. Modificando la testa polare e lasciando invariate le catene di acidi grassi si possono avere delle caratteristiche molto diverse.

Come variano i fosfolipidi a seconda della temperatura?

I fosfolipidi a seconda della temperatura si dispongono nel doppio strato lipidico in maniera differente. Il doppio strato può essere più rigido o più morbido. Se riscaldiamo una fase acquosa contenente liposomi notiamo una transizione reversibile e viene definita transizione gel-sol (da una fase ordinata ad una più disordinata). Di fatto ad una certa temperatura nel doppio strato si vanno ad inserire più molecole di acqua e il doppio strato diventa più flessibile, più morbido e meno rigido. Il processo è endotermico.

Questo modifica anche il rilascio di p.a; se ci troviamo ad alte temperature ci troviamo nella fase morbida dove lo strato di fosfolipidi risulterà distanziato e quindi avrà una maggiore permeabilità. Se riabbasso la temperatura torniamo immediatamente alla fase rigida.

Transizione di fase

Le membrane costituite da fosfolipidi sono caratterizzate dall’esistenza di una transizione di fase termoreversibile detta “transizione principale” durante la quale la membrana passa da una fase ordinata di “gel” ad una più fluida e disordinata “liquido-cristallina” nella quale le molecole hanno più libertà di movimento. Questa transizione è un processo endotermico e si verifica in un intervallo di temperatura attorno ad un valore detto main transition temperature o Tm.

Perché si verifica questa transizione?

Il motivo per cui si verifica questa transizione è che nella fase di gel le catene aciliche degli acidi grassi si trovano nella loro conformazione più stabile che è quella tutta trans. In questa conformazione le catene sono al massimo della loro estensione e formano uno strato molto ordinato. Sottoponendo i lipidi in fase gel ad un graduale aumento della temperatura essi acquistano energia che consente loro di portarsi dalla conformazione tutta trans a quella disordinata.