Применение липосом в медицине

- глубина  проникновения активного агента;

- потенциал  инкапсуляции.

Глубина проникновения активного агента определялась посредством использования органического вещества, которое находилось в свободно-радикальном состоянии и его присутствие в тех или иных слоях кожи (ухо свиньи) определялось с помощью известного метода электронного парамагнитного резонанса. Следует заметить, что вещество (N-(1-оксил-2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидил)-N,N-диметил-N-гидроксиэтиламмоний иодид), обладало амфотерными свойствами, то есть имело сродство к полярным молекулам, например, к воде, а наличие углеводородного цикла с четырьмя метильными фрагментами могло определять его сродство к липидам. Кроме этого, биофизические исследования свидетельствуют, что чем меньше диаметр сферы, верхний слой которой образован из регулярно расположенных полярных групп, тем прочнее образующиеся в процессе сольватации на поверхности сферы ионные пары и, наоборот, для больших сфер прочность связывания полярных молекул (ионов) с поверхностью снижается.

Поэтому установленная авторами разработки предельная величина константы диффузии (>1·10-7cм2с-1) может относиться к новому состоянию системы, включающему большое количество липидных сфер (наночастиц). Такие частицы, вне всякого сомнения, более подвижны по сравнению с липосомами и их проникающая способность достаточно высока, что и фиксируется экспериментами с меткой, которая, как уже отмечалось выше, с одной стороны, обладает определенной липофильностью, а с другой стороны, способна образовывать достаточно прочную (ионную и/или водородную) связь с поверхностью сферы.

Остается объяснить приводимые авторами данные по инкапсулированию глюкозы. Степень инкапсулирования измеряется количеством раствора глюкозы, инкапсулированного в "везикулах" (это могут быть как липидные сферы, так и липосомы), измеряемого в мкл на единицу веса липидов, составляющих мембрану (или входящих в состав сфер). Ее определяют немедленно после отделения свободной глюкозы (не вошедшей в капсулы), а также спустя 24 часа после отделения. Разность между этими двумя последовательными измерениями иллюстрирует проницаемость (а скорее стабильность) капсул и может считаться их потенциалом инкапсулирования (или потенциалом стабильности). Естественно, что и абсолютные величины степени инкапсулирования (хотя при этом нужны точные данные по исходной концентрации глюкозы в обоих экспериментах), и потенциалы инкапсулирования (или потенциал стабильности для капсул малого размера) оказались более высокими, чем для капсул большего размера. А теперь рассмотрим сродство молекул глюкозы к ингредиентам, входящим в состав капсул, используемым разработчиками фирмы Л`Ореаль. В патенте представлены десять вариантов везикул, доставляющих активный агент в глубокие слои кожи (авторы называют их липосомами). В их составах содержатся триглицерилцетиловый эфир, смесь монотриглицерин-, ди- и трицетиловых эфиров, холестерин, сорбитана пальмитат, ПЭГ 8 стеарат, ПЭО5 фитостерола, дистеарат полиоксиэтилен(20)метилглюкозы, диглицерилдистеарат, моно- и дистеараты сахарозы, тетреглицерилтристеарат. Простое перечисление этих ингредиентов, даже для неподготовленного читателя, позволяет сделать вывод о том, что глюкоза, являющаяся многоатомным спиртом (полиолом) имеет высокую степень сродства с указанными ингредиентами, содержащими большое число гидроксильных групп. В отличие от этого, основной "липидной" составляющей везикул второй группы является лецитин, концентрация которого варьирует от 100 до 20% или димиристилфосфат (95%). Эти вещества, способные образовывать бислойные липидные мембраны, образуют липосомы. При этом местом локализации глюкозы может являться внутренний водный резервуар липосомы, а также ее поверхность, с полярными группами которой возможно образование нестабильных водородных связей.

Таким образом, приведенные авторами работы результаты исследований не могут опровергнуть предположение о том, что в случае препаратов, способных доставить вещество в глубокие слои кожи, они имели дело с наночастицами, в структуру которых и встраивалось активное вещество (будь это радикальная метка или глюкоза). В другом варианте они имели дело с весьма нестабильными липосомальными образованиями, не способными доставить свое содержимое в нижние слои кожи.

Итак, это наночастицы - и не просто наночастицы, а системы, содержащие вещества, способствующие повышению проницаемости кожи или так называемые энхансеры. И, если внимательно взглянуть на текст патента, то, вообще-то говоря, вы не найдете здесь доводов в пользу того, что авторы в случае высокоэффективных препаратов имели дело действительно с наночастицами, а не с обычной кремовой композицией, содержащей указанные ингредиенты. Вот что говорят об этом сами авторы: "Везикулы первой категории, так называемые везикулы глубокого действия, обычно находятся в жидком состоянии, при комнатной температуре обычно находятся в состоянии геля"

Выводы

Как известно, липиды — гидрофобные соединения, то есть соединения, отталкивающие от себя молекулы воды; они являются одним из основных компонентов биологических клеточных мембран, создающих в организме энергетический резерв, а также способных образовывать защитные покровы. Свойства липосом и их поведение определяются прежде всего наличием у них замкнутой мембранной оболочки. Несмотря на молекулярную толщину (около 4 нм), липидный бислой отличается исключительной механической прочностью и гибкостью. Благодаря этому липосомы сохраняют целостность при различных повреждающих воздействиях, а их мембрана обладает способностью к самозалечиванию возникающих в ней структурных дефектов. Кроме того, гибкость бислоя и его текучесть придают липосомам высокую пластичность.

Для практического применения липосом и везикул исключительно важна их способность включать в себя и удерживать вещества различной природы. Круг веществ, включаемых в липосомы, необычайно широк — от неорганических ионов и низкомолекулярных органических соединений до крупных белков и нуклеиновых кислот. Первое применение липосом в научных исследованиях было связано с использованием липосом в качестве транспортного средства для доставки лечебных агентов в живую ткань. В 1971 г. была предпринята попытка замыкания в липосомах ферментов с последующим введением везикул в кровоток для коррекции метаболических нарушений в печени при гликогенозе. В дальнейшем разрабатывались липосомальные формы ряда противоопухолевых препаратов, комплексонов, антибиотиков, гормонов. Благодаря наличию в липосомах двухслойных мембран они могут использоваться для транспортировки как гидрофильных, так и гидрофобных лекарственных веществ. Липосомы малотоксичны и легко подвергаются биодеградации в отличие от полимерных систем с контролируемой доставкой лекарственных средств.

В настоящее время липосомальная терапия — одно из наиболее активно развивающихся направлений в фармакологии и медицине. Способность липосом включать в себя самые разные вещества практически без каких-либо ограничений в отношении их химической природы, свойств и размера молекул дает поистине уникальные возможности для решения некоторых медицинских проблем. Так, многие лекарственные препараты имеют низкий терапевтический индекс. Это означает, что концентрация, в которой они оказывают лечебное действие, мало отличается от концентрации, при которой препарат становится токсичным. В других случаях лекарственный препарат при введении в организм может быстро терять активность. Включение таких препаратов в липосомы может значительно повысить их терапевтическую эффективность, поскольку, с одной стороны, препарат, находящийся в липосоме, защищен ее мембраной от действия неблагоприятных факторов, а с другой — та же мембрана не позволяет токсичному препарату превысить допустимую концентрацию в биологических жидкостях организма. Липосома в данном случае выполняет роль хранилища, из которого препарат высвобождается постепенно, в нужных дозах и в течение требуемого промежутка времени.

С точки зрения биологической совместимости липосомы идеальны как переносчики лекарственных препаратов. Они изготавливаются из природных липидов и поэтому нетоксичны, не вызывают нежелательных иммунных реакций и биодеградируемы, то есть должны разрушаться под действием обычных ферментов, присутствующих в организме.

В настоящее время большие возможности открываются в отношении активного «адресования» липосомальных форм лекарственных веществ органу-мишени с помощью различных, в том числе физических воздействий — тепло, ионизация и т.д. Уникальной особенностью липосом является возможность доставки лекарственных препаратов внутрь клеток, с которыми они взаимодействуют путем слияния или эндоцитоза. Модифицируя мембрану липосом молекулами, обеспечивающими «узнавание» клетки или органа-мишени, можно осуществлять направленную транспортировку лекарств. Это обусловливает использование липосомальных форм препаратов для лечения внутриклеточного паразитизма (липоидный ретикулоз, кожный лейшманиоз). Очевидна перспективность применения липосомальных форм антипаразитарных препаратов также для лечения малярии и токсоплазмоза. Актуальной представляется и проблема инкапсулирования в липосомах и внутриклеточного введения нуклеиновых кислот.

В ряде лабораторий получены удовлетворительные результаты по включению нативной ДНК или РНК в липосомы, разработаны липосомальные формы противоопухолевых препаратов, таких как метотрексат, доксорубицин, винкристин, винбластин, актиномицин, L-аспарагиназа, противогрибкового препарата амфотерицин В, ряда пептидов, полиеновых антибиотиков, противовоспалительных кортикостероидных препаратов — кортизона, гидрокортизона, дексаметазона; бычьего инсулина и некоторых других препаратов.

Литература

1. Юрасов В.В., Подгорный Г.Н., Кучеряну В.Г., и др. (1996) Бюллетень эксперим. биол. мед., 122, 614-617.
2. Юрасов В.В., Кучеряну В.Г., Кудрин В.С., и др. (1997) Бюллетень эксперим. биол. мед., 123, 150-153.
3. Дранов А.Л., Дудниченко А.С., Бутенко К.А., Краснопольский Ю.М. (1994) Вестн. фармации, №3-4, С. 88-92.
4. Дранов А.Л., Дудниченко А.С., Мезин И.А., и др. (1996) Бюлл. экспер. биол. мед., № 8, 85-89.
5. Дудниченко А.С., Краснопольский Ю.М. (1996) Бюлл. экспер. биол. 18, 125-129.
6. Дудниченко А.С., Краснопольский Ю.М. (1996) Бюлл. экспер. биол. 18, 392-396.
7. Жданов Р.И. Куценко Н.Г. Федченко В.И. (1997) Вопр. мед. химии 43, 3-12
8. Тараховский Ю.С., Иваницкий Р.Г. (1998) Биохимия. 63, 723-736.
9. Водовозова Е.Л., Никольский П.Ю., Михалев И.И. и др. // Биоорган. химия. 1996. Т. 22. С. 548.
10. Водовозова Е.Л., Евдокимов Д.В., Молотковский Юл.Г. // Биоорган. химия. 2004. Т. 30. С. 663.
11. Водовозова Е.Л., Кузнецова Н.Р., Кадыков В.А. // Рос. нанотехнологии. 2008. Т. 3. С. 162.
12. Козлов А.М., Корчагина Е.Ю., Водовозова Е.Л. и др. // Бюлл. экспер. биол. мед. 1997. Т. 123. С. 439.