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Effetto del colesterolo sul doppio strato lipidico

Il gruppo steroideo planare del colesterolo si inserisce tra le catene degli acidi grassi dei fosfolipidi a livello dei primi dieci atomi di carbonio e, essendo relativamente rigido, ne riduce il movimento; d'altra parte, i restanti atomi di carbonio hanno più spazio per muoversi. A temperature superiori alla temperatura di transizione (Tm), l'effetto del colesterolo è un effetto condensante, cioè viene ridotta la motilità delle catene aciliche e quindi la fluidità del doppio strato. A temperature inferiori alla Tm, l'effetto del colesterolo è fluidificante, cioè impedisce ai fosfolipidi di interagire troppo strettamente tra loro. In questo caso il sistema è più fluido e permeabile di quanto non sarebbe senza colesterolo. L'effetto del colesterolo è modulante. Il colesterolo, modulando la rigidità delle catene, modula anche la Tm stessa.

COMPOSIZIONE DEI...

LIPOSOMI sono fondamentalmente costituiti da fosfolipidi naturali o sintetici, ma possono contenere altre sostanze come colesterolo e polimeri idrofili coniugati ai lipidi. Si possono preparare liposomi caratterizzati da cariche positive o negative sulla membrana. Per conferire carica positiva si possono inserire nei liposomi lipidi come la stearilammina, mentre per ottenere una carica negativa l'acido fosfatidico, la fosfatidilserina, etc. L'introduzione di cariche sulla superficie dei liposomi porta diversi vantaggi; nel caso di liposomi contenenti vari doppi strati concentrici la repulsione dovuta alle cariche aumenta lo spazio tra i bilayers a quindi aumenta il volume del compartimento acquoso. Inoltre la presenza di cariche superficiali comporta la reciproca repulsione tra liposomi, evitando così la loro aggregazione. Infine i liposomi carichi negativamente tendono a non interagire con le proteine plasmatiche, generalmente anch'esse cariche.

negativamente.I liposomi sono formati da fosfolipidi di vario tipo e possono includere molecole di colesterolo o di altro tipo come copolimeri a blocco, di natura diversa rispetto ai fosfolipidi, ottenendo doppi strati di liposomi chimerici, che cioè potrebbero non essere formati solo da fosfolipidi e colesterolo. Ci possono essere dei liposomi neutri formati da fosfolipidi neutri, carichi se abbiamo utilizzato fosfolipidi carichi, ma non è opportuno usare tutti fosfolipidi carichi per preparare un liposoma perché sulla superficie avremo troppe cariche, o tutte positive o tutte negative e potremmo mettere a rischio anche la formazione del liposoma stesso, quindi è opportuno usare fosfolipidi neutri e poi una percentuale di fosfolipidi carichi. Perché introdurre delle cariche sulla superficie del liposoma? Perché le code apolari del doppio strato cominciano a essere più distanziate, la struttura un po' meno rigida, quindi ci sarà

un po' d'acqua in mezzo alle code, che si ripercuote sul rilascio del p.a. Il fatto che poi i liposomi abbiano la stessa carica fa sì che nella fiala iniettabile pronta, prima della somministrazione, i liposomi potrebbero anche aggregare tra loro e formare delle vescicole più grandi, e il fatto che ci siano delle cariche porta a repulsione elettrostatica e aumento della stabilità dell'iposoma stesso. I liposomi carichi negativamente interagiscono di meno con le proteine plasmatiche, perché queste hanno delle cariche negative nette, e ciò può essere un vantaggio o svantaggio, dipende da quello che voglio ottenere. COME FACCIAMO A PREPARARE I LIPOSOMI? La tecnica più classica e più utilizzata ancora oggi è: 1. METODO DEL FILM O THIN LAYER EVAPORATION quella proposta da Bangham nel 1965 (usata per ottenere MLV E SUV), con la quale si ottengono delle vescicole abbastanza grandi che vanno poi rese più piccole con varie.tecniche che poi andremo a vedere. Nella figura vediamo che per prima si solubilizzano ifosfolipidi in un solvente organico (si usa una miscela di cloroformio ed etanolo 2:1) in palloni smerigliati. Quindi i fosfolipidi si solubilizzano in questa fase organica dove noi andiamo anche a solubilizzare il nei liposomi, nel principio attivo che andrà caricato caso in cui questo sia un principio attivo di natura lipofila. Questa fase organica nel primo pallone a sinistra viene gradualmente evaporata sottovuoto (pallone a smeriglio + rotavapor perché lavoriamo in piccola scala) mentre il pallone gira per cui si forma un film sottile di materiale fatto da fosfolipidi e principio attivo che si stratifica lungo le pareti del palloncino (centro della figura). A questo punto si aggiunge l'acqua all'interno del palloncino (se il p.a. è idrofilo invece che lipofilo, viene aggiunto invece che nella fase organica, con la fase acquosa). Quando aggiungo l'acqua al palloncino

Succede che il p.a. e ifosfolipidi che si erano stratificati come film sulle pareti del palloncino passano nella fase acquosa che deve essere posta sotto agitazione e la fase acquosa sotto agitazione trascina via e porta in dispersione i fosfolipidi che si organizzano sotto forma di vescicole multilamellari e dalle dimensioni elevate.

A questo punto quando aggiungo l'acqua (o un tampone) al palloncino succede che il p.a. e ifosfolipidi che si erano stratificati come film sulle pareti del palloncino passano nella fase acquosa che deve essere posta sotto agitazione al vortex e la fase acquosa sotto agitazione trascina via e porta in dispersione i fosfolipidi che si organizzano sotto forma di vescicole multilamellari e dalle dimensioni elevate.

Dopodiché possiamo trovare metodi fisici meccanici per spezzare la continuità di queste multilamelle, in modo tale che queste si richiudono nuovamente in vescicole più piccole e con meno lamelle (quindi per passare da mlv a suv).

Possibilmente fino ad arrivare ad una lamella sola, auspicabilmente al di sotto dei 100 nm. Per rimpicciolire i liposomi attraverso energia che può essere acustica (vibrazioni ultrasoniche ad elevata energia: quanto piccole otterremo le vescicole dipenderà dalla potenza/energia degli ultrasuoni e dal tempo di sonicazione).

RIDIMENSIONAMENTO DELLE MLV

ESTRUSIONE A BASSA O MEDIA

Liposomi più piccoli e tendenzialmente unilamellari sono ottenuti estrudendo le vescicole più grandi, forzandole a passare attraverso i fori molto più piccoli delle loro dimensioni. La vescicola tal quale non passa dal foro più piccolo, ma a prescindere dalla temperatura gel sol il liposoma è una struttura soft, per cui viene spinto, deformato, a passare attraverso il foro piccolo e all'uscita si spezza in vescicole molto più piccole ed è anche

più facile ottenere strutture unilamellari. Se le vescicole sono molto grandi, appena unilamellari. Se le vescicole sono molto grandi, appena formate nel pallone, possono essere delle dimensioni di svariati micron. Pensare di ridurre una vescicola di dimensioni 5-10 micron a 70-90 nanometri in un colpo solo forzandole a passare in un foro piccolissimo non è possibile, vanno prima estruse attraverso dei fori più larghi poi nuovamente via via sempre più piccoli fino a dimensioni inferiori a 100 nm. Il problema fondamentale è che quando comincio a far passare delle strutture vescicolari attraverso dei pori da 70 nm ad es non è facile riprodurre su scala industriale delle membrane che abbiano tutti i pori precisi da 70 nm, quindi quella di 70 nm è una media, i liposomi non sono tutti uguali, la dimensione e distribuzione dimensionale viene poi studiata dalle macchine laser light scattering (ci sono diversi tipi, quella che si usa per vedere delle

dimensioni così piccole, ofoton correlation spectroscopy, che si basa sul fatto che qualsiasi (nano)particella dispersa nei suoi movimenti browniani, quando viene colpita da un raggio laser, riflette secondo la dimensione il raggio e dall'intensità del raggio diffratto è possibile risalire alle dimensioni della particella, che quando è così piccola siccome oscilla poi bisogna però seguire anche le oscillazioni e le variazioni di intensità di luce diffratta che ci sono nell'oscillazione della particella e poi si applicano dei modelli matematici che mettono in relazione tutti i zig zag che le particelle fanno e si arriva a una modellizzazione dimensionale della particella assumendo che questa sia sferica, per i liposomi è così ma per altre particelle potrebbe non essere così. L'occhio umano non vede oltre pochi micron quindi si ricorre a queste tecniche). Questa parte della preparazione prende ancora

più tempo rispetto aquella iniziale che ci porta alla formazione delle vescicole giganti multilamellari, quindi nella preparazione dei liposomi su scala industriale la sfida è questa qua, non è tanto la difficoltà nel produrre le grandi vescicole che si formano da sole seguendo il metodo di preparazione classico, ma il problema è riuscire ad ottenere poi anche su scala industriale liposomi sufficientemente piccoli e con una distribuzione dimensionale più stretta possibile.

Comunque si possono usare più metodi in combinazione, l'estrusione, la sonicazione, l'omogeneizzazione, una bella passata al rotore statore per un po' di tempo e piano piano l'energia meccanica spezza le lamelle più grandi e le fa diventare più piccole.

1. Un metodo più recente ma che è confinato solo a laboratorio e non ha ancora applicazioni industriali è il metodo che usa le piastrine di MICROFLUIDICA. Immagine A:

se io faccio convergere due fluidi identici quelli che arrivano sopra e sotto, ediverso quello da sinistra, questi tre ingressi fanno sì che si formi un flusso che va verso destra. Anche se sono fluidi miscibili tra loro, non si mescolano in un unico flusso ma la spinta e la velocità è tale che i fluidi non fanno in tempo a mescolarsi ed è come se si formassero due fiumi paralleli ed escono separati. Esempi di circuiti di microfluidica in plexiglass. Questi canalicoli che vengono fatti nello spessore di plexiglass possono avere forme diverse. Immagine B: se in questi 5 ingressi faccio entrare nei due canali di sopra e sotto tampone fosfato (PBS) in acqua e in quello centrale invece una soluzione organica dei miei fosfolipidi, però in solvente organico miscibile con l'acqua, quindi non cloroformio o cloruro di metilene, ma etanolo, alcol isopropilico, acetone. Nel canale centrale ci sarà un canale centrale percorso da IPA (alcol isopropile), quindi.li d'acqua a sinistra e a destra sono solubilizzati in IPA (isopropilico).
Dettagli
Publisher
A.A. 2020-2021
13 pagine
1 download
SSD Scienze chimiche CHIM/09 Farmaceutico tecnologico applicativo

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Giorgia197 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnologie farmaceutiche industriali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli studi "Carlo Bo" di Urbino o del prof Palmieri Filippo.