Los liposomas son los precursores de las nanopartículas lipídicas. Son pequeñas vesículas cerradas que se forman espontáneamente a partir de una bicapa de fosfolípidos. Tienen una estructura similar a las membranas celulares y pueden simular las propiedades de las membranas celulares. Los liposomas fueron descubiertos por Bangham et al. en la década de 1960 y se utilizaron inicialmente como modelo simple para estudiar la estructura y función de las membranas celulares. Con el avance de la tecnología y una investigación más profunda, los liposomas se han convertido gradualmente en un posible vehículo de administración de fármacos. Debido a su estructura anfipática, los liposomas pueden transportar diversos fármacos. Los fármacos hidrófilos pueden encerrarse en la región interior acuosa de los liposomas, mientras que los fármacos hidrófobos pueden encapsularse en la región de la cadena de hidrocarburos de la bicapa lipídica, como se muestra a continuación.
Composición de liposomas
Los liposomas utilizados para la administración de fármacos se componen principalmente de varios tipos de fosfolípidos y colesterol, de los cuales los fosfolípidos (glicerofosfolípidos y esfingomielina) son su esqueleto básico. Los glicerofosfolípidos son lípidos con glicerol como columna vertebral y la esfingomielina es un lípido con esfingosina como columna vertebral. La siguiente figura muestra las estructuras básicas de los glicerofosfolípidos y la esfingomielina.
Diagrama esquemático de la estructura de los glicerofosfolípidos.
Diagrama esquemático de la estructura de la esfingomielina.
Nota: R1 y R2 pueden ser ácidos grasos saturados o ácidos grasos insaturados, como ácido láurico, ácido palmítico, ácido oleico, ácido erúcico, etc. R3 puede ser fosfatidilcolina neutra (PC), fosfatidiletanolamina (PE) o fosfatidilserina cargada (PS). ), fosfatidilinositol (PI) o ácido fosfatídico a diferentes valores de pH. (PA), fosfatidilglicerol (PG)
El colesterol es un lípido neutro anfipático que puede ajustar la fluidez de la bicapa lipídica, aumentar la estabilidad de los liposomas, reducir la fuga de fármacos y desempeñar un papel en la prolongación y el control de la liberación de fármacos.
Además de los fosfolípidos y el colesterol, también se pueden agregar a los liposomas materiales de membrana como polisacáridos (como oligosacáridos, quitosano y ácido hialurónico) y tensioactivos para mejorar la estabilidad de los liposomas y regular la liberación de fármacos.
Clasificación de liposomas
Según las diferentes estructuras y propiedades, los liposomas se pueden dividir en tipos como liposomas unilaminares, liposomas multilamelares y liposomas multivesiculares. Además, según la carga que llevan los liposomas, se pueden dividir en liposomas catiónicos (como DOTAP), liposomas aniónicos (como DOPS) y liposomas neutros (como DSPE). Según diferentes funciones, también existen liposomas de larga circulación, liposomas modificados con glicosilo, liposomas termosensibles, liposomas sensibles al pH, inmunoliposomas, liposomas magnéticos, liposomas elásticos, etc.
Ventajas y estabilidad de los liposomas.
Los liposomas son sistemas térmicamente inestables y propensos a problemas como fuga y degradación de fármacos. Para lograr una terapia dirigida, la estabilidad es un factor indispensable para los liposomas. La estabilidad de los liposomas incluye estabilidad física, estabilidad química y estabilidad biológica. La estabilidad física y química generalmente se refiere a la capacidad de una formulación de liposomas para mantener sus propiedades durante un período determinado. Los fosfolípidos son propensos a reacciones de degradación química, como la hidrólisis de enlaces éster y la peroxidación de cadenas de acilo insaturadas, y estos fenómenos pueden afectar la estabilidad a largo plazo de las formulaciones de liposomas. Además, para mantener la integridad de la estructura de la vesícula liposómica, es necesario equilibrar las diversas fuerzas de interacción dentro y entre los liposomas. La elección de fosfolípidos saturados o fosfolípidos de baja saturación, la concentración adecuada de bicapa, los tipos de tampón adecuados y la adición de antioxidantes, quelantes de metales y crioprotectores pueden aumentar la estabilidad de los liposomas.
La estabilidad biológica se refiere a la capacidad de los liposomas para mantener su integridad en presencia de proteínas séricas. En la sangre, después de que los liposomas se unen a las proteínas séricas, se produce la opsonización, lo que da como resultado una rápida eliminación de los liposomas. Para mejorar la estabilidad biológica se pueden añadir sustancias como el polietilenglicol (PEG) para evitar la opsonización y prolongar el tiempo de circulación de los liposomas en la sangre.
Los liposomas son similares en estructura a las membranas biológicas y tienen buena biocompatibilidad. Como portadores de fármacos, los liposomas tienen las siguientes ventajas:
1. Pueden transportar diferentes tipos de fármacos/genes: los liposomas tienen una estructura bicapa especial que puede sellar y proteger muchos tipos diferentes de fármacos y genes, incluidos los fármacos solubles en agua y en grasa.
2. Potencial de administración de fármacos a través de diferentes vías: Los liposomas se pueden administrar a través de diferentes vías, incluyendo administración oral, inyección, aplicación tópica, etc. La vía de administración más adecuada se puede seleccionar según las necesidades específicas.
3. Prevenir la degradación química y biológica: los liposomas tienen una estructura similar a las membranas celulares y pueden proteger los medicamentos de la degradación química y biológica, extender la vida media de los medicamentos y mejorar la estabilidad y biodisponibilidad de los medicamentos.
4. Reducir los efectos secundarios no específicos y la toxicidad de los medicamentos: los liposomas pueden sellar los medicamentos en su interior, reducir el impacto de los medicamentos en los tejidos no objetivo, reducir los efectos secundarios no específicos y la toxicidad y mejorar la eficacia y los indicadores terapéuticos de los medicamentos.
5. Capacidades versátiles de modificación química y orientación: los liposomas se pueden modificar químicamente para lograr efectos de orientación uniendo ligandos específicos o grupos funcionales para mejorar la orientación y selectividad de los fármacos.
6. Compatible con materiales biodegradables y no tóxicos: Los liposomas pueden ser compatibles con materiales biodegradables y no tóxicos para reducir los efectos adversos en el cuerpo humano.
Aplicación de liposomas
Debido a que los liposomas tienen buena biocompatibilidad, no toxicidad y diversas capacidades de transporte de fármacos, los liposomas tienen amplias perspectivas de aplicación en sistemas de administración de fármacos. El éxito de la investigación de Doxil ha inspirado la investigación y el desarrollo de sistemas de administración de fármacos mediante liposomas, por lo que los liposomas se utilizan ampliamente en diversos campos del tratamiento de enfermedades.
La aplicación más importante de los liposomas en la administración de fármacos es el tratamiento del cáncer. El cáncer, una enfermedad en la que las células sanas del cuerpo se dividen sin control, se considera uno de los principales desafíos médicos de este siglo. En términos generales, la permeabilidad vascular de los sitios tumorales suele ser mayor y los liposomas pueden dirigirse a los tejidos tumorales a través de células epiteliales capilares. Además, la estructura del liposoma es muy flexible y puede modificarse con diversos polímeros y formulaciones. Cuerpo, etc., para mejorar la estabilidad y lograr mejores efectos de orientación. Los liposomas son capaces de transportar fármacos con diferentes propiedades fisicoquímicas y, por tanto, se consideran ideales para la administración de fármacos y el tratamiento del cáncer en nanomedicina. En el campo del tratamiento del cáncer, los sistemas de administración de fármacos mediante liposomas han demostrado un gran potencial. Con el paso de los años, con la profundización de la investigación, los enfoques y métodos terapéuticos de los liposomas como portadores de fármacos antitumorales se han generalizado cada vez más. Actualmente existen algunos fármacos que se utilizan para el tratamiento del cáncer como Marqibo® (vincristina), Lipusu (Paclitaxel), Onivyde® (irinotecan), etc.
Otra área importante de aplicación es el tratamiento antifúngico. Las infecciones por hongos representan una amenaza cada vez mayor para la salud humana, especialmente para las poblaciones inmunocomprometidas, y las infecciones por hongos invasivas causan una morbilidad y mortalidad particularmente altas. Como barrera natural para los hongos, la biopelícula afectará el efecto de los medicamentos antimicóticos sobre las bacterias, reducirá la absorción de medicamentos y dificultará que los medicamentos antimicóticos sean efectivos. Como portador de fármacos, los liposomas tienen buena biocompatibilidad y pueden reducir los efectos tóxicos y secundarios de los fármacos. Una estructura similar a una membrana biológica puede fusionarse con la membrana plasmática de la célula microbiana y liberar altas concentraciones de fármacos en la membrana celular o el citoplasma, logrando una administración más eficiente y evitando la salida de fármacos. Los medicamentos que se utilizan actualmente para el tratamiento antimicótico incluyen liposomas de anfotericina B, como Ambisome®, Abelcet® y Amphotec®.
Además del tratamiento del cáncer y el tratamiento antifúngico, los liposomas también tienen una amplia gama de aplicaciones en otros campos. Por ejemplo, en el tratamiento de enfermedades oculares, se utilizan sistemas de administración de fármacos mediante liposomas para tratar infecciones oculares. Además, los liposomas también se pueden utilizar para el tratamiento contra la malaria, la preparación de vacunas liposómicas (como las vacunas contra la influenza) y la superación de barreras biológicas (como la barrera hematoencefálica, el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer), y han logrado buenos resultados.
Sin embargo, la producción a gran escala de liposomas ha sido desafiante y costosa, lo que ha llevado a un alto posicionamiento de los liposomas en el mercado. No obstante, con los avances en ciencia y tecnología, las expectativas siguen siendo altas para el desarrollo continuo de liposomas y nanomedicina como sistemas de administración de fármacos.
Referencias:
[1] Pattni, BS; Chupín, VV; Torchilin VP Nuevos desarrollos en la administración de fármacos liposomales [J]. Química. Rev.2015, 115, 10938-10966.
[2] Yang Fuyu. Liposomas en investigación de biopelículas y aplicaciones farmacológicas [J]. Avances en Bioquímica y Biofísica. 1977, 06, 36-40.
[3] Tenchov, R.; Pájaro, R.; Zhou, QQ; et al. Nanopartículas lipídicas: desde los liposomas hasta la administración de vacunas de ARNm, un panorama de diversidad y avance en la investigación [J]. ACS Nano. 2021, 15, 16982-17015.
[4] Liu, P.; Chen, GL; Zhang, JC Una revisión de los liposomas como sistema de administración de fármacos: estado actual de los productos aprobados, entornos regulatorios y perspectivas futuras [J]. Moléculas. 2022, 27, 1372-1394. [5]
Liu Yang, Lu Wanliang, Zhang Qiang. Sistemas de administración de fármacos en liposomas y nanopartículas. Progreso de la investigación de [J]. Revista de la Academia China de Ciencias Médicas. 2006, 28, 583-589.
[6] Hussain, A.; Singh, S.; Sharma, D.; et al. Liposomas elásticos como nuevos portadores: avances recientes en la administración de fármacos [J]. Int J Nanomedicina. 2017, 12, 5087-5108.
[7] Torchilin, VP Avances recientes con liposomas como portadores farmacéuticos [J]. Descubrimiento de medicamentos de Rev Nacional. 2005, 4, 145–160.
[8] Filipczak, N.; Pan, JY; Yalamarty, SSK; et al. Avances recientes en la tecnología de liposomas [J]. Revisiones de administración avanzada de medicamentos. 2020, 156, 4-22.
[9] Grande, DE; Abdelmessih, RG; Fink, EA; et al. Composición de liposomas en el diseño, síntesis, caracterización y aplicación clínica de administración de fármacos [J]. Revisiones de administración avanzada de medicamentos. 2021, 176, 113851 [
10] Huang Ziyuan, Sun Yuqi, Hu Haiyang, Zhuang Rui, Xu Qi, Chen Dawei. Técnicas y métodos de investigación sobre la estabilidad de formulaciones de liposomas[J]. Acta Pharmaceutical Sínica, 2016, 51, 356-361.
[11] Samad, A.; Sultana, Y.; Aqil, M. Sistemas de administración de fármacos liposomales: una revisión actualizada [J]. Entrega de medicamentos actual. 2007, 4, 297-305.
[12] Ebrahim, S.; Peyman, Georgia; Lee, PJ Aplicaciones de liposomas en oftalmología [J]. Surv Oftalmol. 2005, 50, 167-182.
[13] Nsairat, H.; Khater, D.; Sayed, U.; et al. Liposomas: estructura, composición, tipos y aplicaciones clínicas[J]. Heliyón. 2022, 8, 9394.
[14] Rommasi, F.; Esfandiari, N. Nanomedicina liposomal: aplicaciones para la administración de fármacos en la terapia del cáncer [J]. Res Lett a nanoescala. 2021, 16, 95.
[15] Chen Shuisheng, Zhou Keqian, Li Xiaodong, Lu Quanzhen, Yu Yuan. Aplicación y mecanismo de sistemas de administración de nanofármacos en el tratamiento de infecciones antifúngicas. Acta Pharmaceutical Sínica, 2021, 56, 1893-1901.
