Коллоидные поверхностно активные вещества как лекарственные формы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Курский государственный медицинский университет

Министерства здравоохранения РФ (ГБОУ ВПО КГМУ Минздрава России)

Кафедра общей и неорганической химии

Биотехнологический факультет

Реферат

Коллоидные ПАВ как лекарственные формы

Подготовила:

Студентка 3 курса 2 группы

Волковская Е.Л.

Проверила:

Доцент

Оксененко О.И.

Оглавление

липосома лекарственный препарат

Введение

1. Применение липосом в медицине

1.1 Свойства липосомальных частиц

1.2 Применение липосом в лечении вирусных заболеваний

1.3 Липосомы и противотуберкулезная терапия

1.4 Использование липосом в химиотерапии при онкозаболеваниях

2. Лекарственные препараты на основе липосом

2.1 Липосом-форте - препарат для применения в неврологической практике

2.2 Липосомы в дерматологии

Заключение

Введение

В настоящее время это, пожалуй, наиболее активно развивающееся направление практического использования липосом. 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 под действием инактивирующих агентов. 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 делаются из природных липидов и поэтому нетоксичны, не вызывают нежелательных иммунных реакций и биодеградируемы, то есть должны разрушаться под действием обычных ферментов, присутствующих в организме. Однако ситуация с терапевтическим применением липосом не так проста, как хотелось бы. Оказалось, что липосомы недостаточно стабильны в крови и быстро выводятся из кровотока макрофагами, которые находятся в печени, селезенке и костном мозгу. По этой же причине липосомные носители обычно не удается направить именно в те органы и ткани, где происходит патологический процесс. Следует, однако, сказать, что привлекательность идеи липосомной терапии была настолько велика, что перечисленные осложнения стимулировали многочисленные и интенсивные исследования, в результате которых для многих проблем были найдены оригинальные, а порой и остроумные решения.

Так, естественная нацеленность макрофагов на липосомы может быть использована для их активации, что очень полезно для борьбы с вирусными, бактериальными и грибковыми инфекциями. Тот факт, что липосомы не задерживаются такими органами, как сердце, почки, мозг, а также клетками нервной системы, позволяет за счет использования липосомных лекарственных форм значительно снизить кардиотоксичность, нефротоксичность и нейротоксичность ценных препаратов, применяемых для противораковой терапии. Кроме того, прикрепление к поверхности липосом молекул, специфичных по отношению к клеткам-мишеням (например, иммуноглобулинов), в некоторых случаях оказывается эффективным для направленной доставки противораковых, противоинфекционных и противовоспалительных препаратов.

Проблема доставки лекарства в нужное место может быть также решена путем местного применения липосомных препаратов, как это было сделано в случае противоартритных препаратов, а также препаратов для лечения дыхательного синдрома новорожденных и астмы. Все эти приемы были предложены для обычных липосом, время пребывания которых в кровотоке невелико (от нескольких минут до нескольких часов). И поэтому они не решали общей проблемы преодоления естественных барьеров для липосом в организме, основным из которых является печень. Решение проблемы оказалось довольно неожиданным и достаточно простым. Выяснилось, что клетки, вылавливающие липосомы из крови, можно обмануть, сделав поверхность липосом сильно гидрофильной за счет ковалентно связанного синтетического полимера полиэтиленгликоля. В результате время жизни липосом в кровотоке превысило двое суток. Но, что более важно, такие липосомы постепенно накапливались в тех местах, где кровеносные сосуды имели дефекты, то есть были повреждены, обладали повышенной проницаемостью или вообще были плохо развиты, что обычно характерно для опухолей и окружающих их тканей, а также при инфекционных и воспалительных процессах. Необычные свойства полиэтиленгликольсодержащих липосом и их высокая терапевтическая эффективность настолько поразили исследователей, что эти липосомы получили образное название "липосомы-невидимки" (stealth liposomes) аналогично известному самолету-невидимке "стелс", который не удается обнаружить с помощью радарных устройств.

Применение липосом в медицине не ограничивается традиционной химиотерапией. Липосомы более перспективны в сочетании с новым поколением лекарств, созданных благодаря успехам белковой и генетической инженерии. Как известно, генетическая инженерия основана на введении фрагментов ДНК в клетки, с тем чтобы заставить их продуцировать нужные белки или полипептиды. Использование для этой цели липосом, содержащих лечебные гены, может оказаться полезным для терапии наследственных заболеваний, которые обусловлены дефектами генов, кодирующих жизненно важные белки. С помощью липосом в организм могут быть также введены различные белки, в частности ферменты, с целью энзимотерапии и цитокины для коррекции иммунного статуса организма. Весьма серьезные работы ведутся по созданию гемоглобинсодержащих липосом (гемосом) с целью получения искусственных заменителей крови.

Успехи в разработке и применении липосомных препаратов медицинского назначения велики. В настоящее время они является предметом пристального внимания со стороны фармацевтических компаний, которые инвестируют значительные средства в эту область. И по-видимому, недалеко то время, когда и на аптечных прилавках будут широко представлены разнообразные липосомные препараты, предназначенные для лечения болезней, которые сегодня кажутся неизлечимыми.

История открытия липосом.

Липосомы - это микроскопические заполненные жидкостью сферические частицы, мембрана (оболочка) которых состоит из молекул тех же природных фосфолипидов, что и клеточные мембраны. Водорастворимые (гидрофильные) лекарственные вещества могут быть заключены во внутреннее водное пространство липосом, а жирорастворимые (гидрофобные) - в бислойную липидную мембрану.

В последнее время липосомы находят все большее признание в мире как перспективные носители лекарственных веществ, поскольку согласно результатам многочисленных клинических испытаний лекарства, вводимые в составе липосом, более эффективны и менее токсичны, чем применяемые в свободном виде. Впервые на них обратил внимание английский исследователь Алек Бэнгхем (Bangham A.D.) с коллегами в 1965 году. Они заметили, что липосомы (это название утвердилось года три спустя) весьма напоминают мембраны клеток. В те годы уже было известно, что клеточные мембраны выполняют много функций, и липосомы сразу же стали важным инструментом для их изучения. В середине 60-х годов английский ученый Алек Бэнгхем, выясняя роль фосфолипидов в свертывании крови, изучал структуру дисперсий, образующихся при набухании фосфолипидов в избытке воды. На электронных микрофотографиях он увидел слоистые частицы, удивительно похожие на мембранные структуры клетки.

Следующее исследование показало, что элементы, присутствующие в растворе в момент набухания фосфолипидов, включаются внутрь этих частиц и удерживаются там длительное время, обмениваясь с наружным раствором с очень малой скоростью. Так впервые было установлено, что фосфолипиды, являющиеся основными компонентами клеточных мембран, способны самопроизвольно образовывать в воде замкнутые оболочки. Эти оболочки захватывают в себя часть окружающего водного раствора, а образующая их фосфолипидная мембрана обладает свойствами полупроницаемого барьера, легко пропускающего воду, но препятствующего проникновению растворенных в ней веществ. Как модели мембран, липосомы позволили исследовать ряд их свойств: электрическое сопротивление, проницаемость для молекул воды, для ионов и других заряженных частиц, а также для содержимого клеток. Липосомы используются, кроме того, для изучения действия на мембраны витаминов, гормонов, антибиотиков и других препаратов. Эта сторона дела привлекла наибольшее внимание исследователей, поскольку выяснилось, что липосомы хорошо справляются с ролью носителей лекарств.

Известно, что заболевания поражают не весь организм, а развиваются в отдельных органах и тканях. Так, например, при раке главные события происходят в месте расположения опухоли, при инфаркте миокарда - в мышце сердца, при дизентерии - в кишечнике. Поэтому и лечение пойдет быстрее и успешнее, если лекарства будут действовать непосредственно в очаге заболевания. Особенно это важно в тех случаях, когда приходится иметь дело с весьма ядовитыми препаратами, которые хорошо лечат саму болезнь, но при этом плохо влияют на другие системы организма. Часто это свойство некоторых лекарств заставляет отказываться от использования их и применять менее эффективные.

Однако создать нужную концентрацию лекарственных веществ в пораженных болезнью местах, не затрагивая остальные, - задача непростая. Ведь медикаменты, каким бы способом их ни вводили, расходятся по всему организму более или менее равномерно. А чтобы они попали в нужные места, сделали вывод медики, необходим какой-то носитель, который бы мог их туда доставить. За последнии несколько лет было предпринято много попыток для решения этой проблемы, перепробовано множество соединений, и оказалось, что лучшими носителями лекарств являются липосомы. Свойства липосом и их поведение определяются прежде всего наличием у них замкнутой мембранной оболочки. Несмотря на молекулярную толщину (около 4 нм), липидный бислой (бимолекулярный липидный слой) 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. Вместе с тем гибкость бислоя и его текучесть придают липосомам высокую пластичность.

1. Применение липосом в медицине

1.1 Свойства липосомальных частиц

Какие же качества липосом дают им преимущества перед другими носителями лекарств? Прежде всего, это сродство с природными мембранами клеток по химическому составу. Известно, что липиды, входящие в состав мембран, занимают от 20 до 80 процентов их массы. Поэтому при правильном подборе компонентов липосом их введение в организм не вызывает негативных реакций.

Второе важное свойство липосом - это универсальность. Благодаря полусинтетической природе можно широко варьировать их размеры, характеристики, состав поверхности. Это позволяет поручать липосомам переносить широкий круг фармакологически активных веществ: противоопухолевые и противомикробные препараты, гормоны, ферменты, вакцины, а также дополнительные источники энергии для клетки, генетический материал.

В-третьих, липосомы сравнительно легко разрушаются в организме, высвобождая доставленные вещества, но в пути следования липосомы, сами лишенные свойств антигена, надежно укрывают и свой груз от контакта с иммунной системой и, стало быть, не вызывают защитных и аллергических реакций организма.

Важную роль играет также характер взаимодействия липосом с клетками. Оно может принимать разные формы: самая простая - липосомы адсорбируются (прикрепляются) на клеточной поверхности. Дело может на этом закончиться, а может пойти дальше: липосому поглотит клетка (этот процесс «заглатывания» называется эндоцитоз), и вместе с ней внутрь клетки попадут те вещества, которые она доставила. Наконец, липосомы могут слиться с мембранами клеток и стать их частью. При этом могут изменяться свойства клеточных мембран: например, их вязкость и проницаемость, величина электрического заряда. Может также увеличиться или уменьшиться количество каналов, проходящих через мембраны. Таким образом, благодаря липосомам появляется новый способ направленного воздействия на клетку, который можно назвать «мембранной инженерией». Формы взаимодействия липосом с мембраной клетки: липосома может увеличить проницаемость мембраны - вызвать образование дополнительных каналов (I); может прикрепиться к мембране - адсорбироваться (II); важная форма взаимодействия - поглощение липосомы клеткой, в этом случае вещество, принесенное липосомой, попадает непосредственно в клетку (III); иногда клеточная мембрана и липосома обмениваются липидами (IV), а в других случаях мембраны липосомы и клетки сливаются (V).

В зависимости от размера частиц и числа образующих их липидных слоев различают следующие липосомы:

1) малые моноламеллярные, образованные одиночным липидным бислоем (диаметр 20-50 нм);

2) крупные моноламеллярные, образованные также одиночным бислоем (диаметр 50-200 нм и выше);

3) многослойные (мультиламеллярные), насчитывающие до нескольких десятков и даже сотен липидных бислоем (диаметр до 5000-10000 нм) . Полимеризация может осуществляться как в гидрофобной, так и в гидрофильной области бислоя и приводить к, так называемым, полимерным липосомам.

Последние отличаются от обычных липосом большей стабильностью. Липосомы широко используют в качестве модельных систем при изучении принципов молипосомы организации и механизмов функционирования биолипосомы мембран. Они пригодны для изучения пассивного транспорта ионов и малых молекул через липидный бислой. Изменяя состав липидов в липосомах, можно направленно менять свойства мембран. Включением мембранных белков в липидный бислой получают так называемые, протеолипосомы, которые используют для моделирования разнообразных ферментативных, транспортных и рецепторных функций клеточных мембран. Липосомы используют также в иммунологических исследованиях, вводя в них разлипосомы антигены или ковалентно присоединяя к липосомы антитела. Они представляют собой удобную модель для изучения действия на мембраны многих лекарственных средств и других биологически активных веществ. Во внутренний водный объем липосомы (в т. ч. полимерных) можно включать лекарства, пептиды, белки и нуклеиновые кислоты, что создает возможность практического применения липосомы в качестве средства доставки разных веществ в определенные органы и ткани.

1.2 Применение липосом в лечении вирусных заболеваний

Многие исследователи считают, что применение липосом в вакцинации способно усилить действие вакцин и при этом позволит сэкономить значительные денежные средства.

По мнению Марка Дж. Остро, вице-президента «Liposome Company» (USA), занимающей в мире ведущее положение в развитии липосомной технологии, в ближайшее время найдут свое применение не менее 15 новых терапевтических средств, основанных на липосомной технологии. По оценке американских специалистов, в ближайшее время продажа липосом на мировом рынке составит 20-25 % средств доставки лекарственных препаратов.

Ведущее положение в исследованиях и разработках липосомальных форм введения лекарственных средств занимают три американские компании -- «The Liposome Company» (TLC), «Liposome Technology Inc.» (LTI), «Vestar». Благодаря их исследованиям на рынок уже введены липосомальный амфотерицин В (TLC) для лечения системных микозов, противоопухолевые липосомальные препараты -- даунорубицин («Vestar»), доксорубицин (TLC -- Dox 99), цисплатин (TLC). Многие препараты проходят завершающие стадии клинических испытаний -- это и липосомальные вакцины против гриппа и меланомы, и противодиабетический комплекс инсулин-липосомы, и противовирусные нуклеозиды для лечения СПИДа, и серия липосомальных бронхорасширяющих препаратов и т.д.

Создание препаратов рекомбинантного ИФН, не вызывающих побочных эффектов, - крайне актуальная проблема. Одним из подходов к решению этой сложной задачи является липосомирование, т. е. заключение ИФН в липосому. На международном фармрынке уже представлен липосомальный амфотерицин В для лечения системных микозов, противоопухолевые липосомальные препараты - даунорубицин, доксорубицин, цисплатин. Целый ряд препаратов находится на завершающих фазах клинических испытаний: липосомальные вакцины против гриппа и меланомы, противодиабетический комплекс инсулин-липосомы, противовирусные нуклеозиды для лечения СПИДа, серия липосомальных бронхорасширяющих препаратов и др. Эти препараты значительно менее токсичны, чем нелипосомированные.

Достоинства липосом как носителей лекарств состоят в том, что, полученные из природных фосфолипидов, они в отличие от полимерных систем доставки лекарств полностью биодеградируемы и биосовместимы. Включенные в липосомы лекарственные вещества оказываются более устойчивыми в организме, так как изолированы липидной мембраной от повреждающих воздействий, в частности от разрушения в желудочно-кишечном тракте, поэтому в меньшей степени оказывают общетоксическое действие на организм. Уникальной особенностью липосом является возможность доставки лекарственных препаратов внутрь клеток, с которыми они взаимодействуют, путем слияния или эндоцитоза. Особый интерес вызывает возможность орального применения липосомальных белковых препаратов.

1.3 Липосомы и противотуберкулезная терапия

Гидразид никотиновой кислоты -- основной противотуберкулёзный препарат. Если упаковать его в липосомы, это позволит адресно доставлять лекарство к микобактериям туберкулёза. Исследованиями в этой области занимаются специалисты Научного центра клинической и экспериментальной медицины СО РАМН при поддержке федеральной целевой программы Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007--2012 годы.

При туберкулёзном воспалении образуются гранулемы, которые состоят из клеток иммунной системы макрофагов, набитых микобактериями туберкулёза. Поэтому в макрофаги необходимо доставить лекарство. Адресная доставка позволит снизить токсическую нагрузку на печень. Макрофаги обладают способностью заглатывать мелкие частицы, поэтому предлагаемое лекарство, гидразид никотиновой кислоты, упаковывают в липосомы. Новосибирские учёные создали молекулярно-липосомальные гибридные композиции (МЛГК) размером от 200 до 450 нм, которые содержат окисленные декстраны, связанные с лекарством. Теперь исследователи проверяют, какие факторы могут повлиять на эффективность заглатывания МЛГК фагоцитами.

Учёные провели эксперименты на мышиных макрофагах. Клетки обработали ферментами и соединениями, которые теоретически могли бы помешать макрофагам поглощать липосомы. Процесс поглощения можно условно разделить на две стадии: сначала МЛГК налипают на клетки, а потом попадают внутрь. Оказалось, что слущивание с поверхности фагоцитов белковых молекул, способных выполнять функции рецепторов, не играет роли в прилипании МЛГК к мембранам клеток. Несколько ослабить этот процесс может пониженный метаболизм в клеточных мембранах. Собственно фагоцитоз, то есть доля клеток, поглощающих липосомы, и количество липосом, которые заглатывает одна клетка, зависит от подвижности цитоскелета клетки, то есть возможности мембраны втягиваться и выпячиваться, и от уровня метаболизма на клеточных мембранах. Нарушения этих процессов снижают активность фагоцитоза вдвое, но, тем не менее, поглощение МЛГК всё равно происходит. Исследователи пришли к выводу, что макрофаги активно захватывают лекарство, заключённое в липосомах, поэтому МЛГК в состоянии обеспечить его адресную доставку к микобактериям туберкулёза.

1.4 Использование липосом в химиотерапии при онкозаболеваниях

Стандартной экструзией через калиброванные ядерные мембраны получены стабильные липосомы среднего диаметра 100 нм на основе природных фосфолипидов и липофильных пролекарств широко применяемых химиотерапевтических средств - метотрексата и мелфалана. Липосомы показали эффективность при системном введении мышам с экспериментальными опухолями. Фармакокинетика метотрексата в плазме крови мышей свидетельствует о преимуществах его применения в виде липофильного пролекарства в липосомах.

Открытие явления пассивного транспорта частиц примерно 100-нм размеров в опухоли и очаги воспаления послужило импульсом для бурного развития исследований в области разработки систем доставки лекарств. Применение нанотехнологий уже является общепризнанной в мире стратегией развития фармацевтического производства на ближайшие десятилетия. Включение лекарств в биосовместимые полимерные или супрамолекулярные носители уменьшает концентрацию свободных препаратов в кровотоке и препятствует их быстрому выведению почечной системой, что позволяет уменьшить общую токсичность и увеличить терапевтический индекс за счет улучшения фармакокинетики и биораспределения. Накопление наноразмерных носителей в опухолях и очагах воспаления осуществляется благодаря дефектной архитектуре формирующейся de novo сосудистой системы и повышенной проницаемости ее эндотелия. В то же время, высокое интерстициальное давление в солидных (твердых) опухолях не позволяет удерживаться в них частицам с размерами менее 30-40 нм (эффект enhanced permeability and retention). Оптимальный размер носителей, обеспечивающий пассивный транспорт лекарств, попадает в интервал 50-150 нм. Липосомы, наряду с липидными наносферами, относятся к наиболее био- и гемосовместимым носителям и пригодны для системного введения в организм. Липосомы более 30 лет назад привлекли внимание в качестве систем доставки лекарств. Исследования получили новый импульс после разработки технологии получения липосом Stealth®. Поверхность таких липосом защищена от опсонизации (адсорбции белков плазмы) и преждевременного вывода из кровотока клетками иммунной системы благодаря экранированию привитыми высокогидратированными остатками полиэтиленгликоля.

Препараты на основе Stealth-липосом применяются в клинике уже более 10 лет: например, липосомы с доксорубицином (Doxil, Caelix и др. производства США, стран ЕС, Украины) - для лечения саркомы Капоши и рака яичников. Однако создание подобных конструкций для широкого спектра водорастворимых средств оказалось невозможным, поскольку метод активной загрузки, применяемый при их производстве, пригоден лишь для ограниченного числа лекарств, имеющих природу слабых амфифильных кислот или оснований (например, антибиотики антрациклинового ряда типа доксорубицина). Альтернативный лабораторный способ - формирование липосом в водно-солевом растворе лекарства с последующим отделением от невключившегося агента - нетехнологичен.

Мы предлагаем включать лекарства в липидный бислой липосом в виде липидных производных - липофильных пролекарств, которые расщепляются внутриклеточными ферментами с высвобождением исходного препарата. Такой подход упрощает технологию получения лекарственных липосом и делает ее универсальной. Более того, по сравнению с инкапсулированием в водный объем липосом, включение в бислой позволяет улучшить фармакологические свойства системы доставки в целом, благодаря уменьшению потерь лекарства как в кровотоке, так и при взаимодействии липосомы с клеткой. Очевидно также, что липидные производные способны к прямому трансмембранному переносу, что кардинально меняет механизм эндоцитоза и внутриклеточного трафика препарата и облегчает разгрузку липосом. Для сравнения, чтобы обеспечить выход лекарства из водного объема Stealth-липосом после их попадания в эндосомы клетки-мишени, предлагается использовать рН-чувствительные молекулярные триггеры, в том числе пептидные, фосфолипидные и др.

Низкая эффективность внутриклеточной разгрузки, обусловленная жесткостью липидного бислоя (температура его фазового перехода превышает 60(С) и затрудненным слиянием с клеточными мембранами - один из существенных недостатков Stealth-липосом. Нами разработаны синтезы липидных производных широко применяемых в клинике химиотерапевтических средств: мелфалана (и его рацемата сарколизина) и метотрексата. Цитотоксик мелфалан - алкилирующий агент, действующий независимо от стадии клеточного цикла, - применяется в химиотерапии почти 50 лет. Цитостатик метотрексат, антиметаболит фолиевой кислоты, также давно используется для лечения онкологических и аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, где он по-прежнему остается «лекарством номер один».

Связь между лекарством и остальной частью молекулы пролекарства должна легко гидролизоваться внутри клетки. Поскольку эстеразы обладают меньшей специфичностью, чем амидазы, и широко представлены во всех органах и тканях, предпочтительна сложноэфирная связь, а не амидная. Кроме того, при разработке молекулярных структур липидных конъюгатов учитывалось их наилучшее соответствие упаковке липидного бислоя липосом. Липосомы с пролекарствами формируются стандартным методом экструзии: липидные пленки, полученные из смеси всех амфифильных компонентов (яичный фосфатидилхолин, фосфатидилинозит из пекарских дрожжей и пролекарства), подвергаются гидратации буферным физраствором, затем 5-6 циклам замораживания (жидкий азот) - оттаивания и наконец, 10-20-кратной экструзии при температуре не выше +40 С через поликарбонатные мембранные фильтры с размерами пор 100 нм. Для экструзии мы используем установку фирмы Lipex (Канада) при давлении азота до 50 ат или ручной экструдер Avanti (США), в зависимости от количества требуемых препаратов.

Физико-химическая стабильность липосом исследована нами с помощью динамического лазерного светорассеяния, электронной микроскопии и гель-хроматографии в сочетании со спектрофотометрическим анализом на хромофоры лекарств и липидный фосфор. Показано, что пролекарства полностью (нагрузка липидного бислоя до 10 мол. %) встраиваются в мембрану липосом и образуют стабильные дисперсии, содержащие лекарственное начало в концентрациях, пригодных для системного введения животным. Такие дисперсии можно хранить несколько дней при +4 С.

Однако сами лекарства, в особенности остаток мелфалана, в водной среде подвергаются постепенной деградации. Для длительного хранения дисперсии можно замораживать при -196 (С и хранить при температурах ниже -20 (C; перед применением их необходимо разморозить и кратковременно обработать на ультразвуковой бане. Действительно, агрегаты липосом, образовавшиеся после размораживания дисперсий диспергируются с восстановлением исходных наноразмерных липосом.

2. Лекарственные препараты на основе липосом

2.1 Липосом-форте - препарат для применения в неврологической практике

Липосом-форте -препарат для применения в неврологической практике Активное действующее вещество: фосфолипиды гипоталамуса (общее название активного ингредиента) в ампулах по 2 мл содержит:

Гипоталамуса фосфолипиды 28 мг.

Вспомогательные вещества: Маннитол, натрия фосфат двузамещенный додекагидрат, фосфат натрия дигидрофосфат дигидрат, эфир п-гидроксибензойной кислоты, вода для инъекций.

Форма выпуска: Раствор для в.м. / в.в. инъекций (внутримышечных или внутривенных инъекций) - № 5ампул по 2мл.

Показания: Терапия метаболической аномалии в результате церебрального нейроэндокринного расстройства. И как вспомогательное средство при болезни Паркинсона и синдромов паркинсонизма.

Принимаем, что радиус микрокапилляра составляет примерно 5 нм, тогда. Полученное значение более чем в 20 раз превышает толщину рогового слоя и примерно в десять раз - суммарную толщину рогового и блестящего слоев эпидермиса. Это означает, что, извиваясь в виде своеобразного "червячка" (повторяя изгибы микрокапилляров), деформированная липосомальная частица (Лдеф) должна заполнить смежные микрокапилляры рогового и блестящего слоев и, при этом, часть липосомального фрагмента или останется на поверхности кожи, или проникнет в зернистый, шиповидный слои эпидермиса и далее. У нас нет фактов, которые могли бы подтвердить или опровергнуть возможность реализации такого механизма преодоления трансэпидермального барьера. Отметим, однако, что для его реализации требуется, чтобы бислойная липидная мембрана липосомы имела высокую эластичность и прочность.

Аналогичным образом рассмотрим вероятность размещения Лдеф в микрокапилляре, имеющем радиус около 5 нм с учетом толщины удлиненной частицы. Если диаметр Лдеф равен диаметру микрокапилляра с ориентировочным значением 10 нм, то на этом расстоянии необходимо разместить две бислойные липидные мембраны и при этом между ними должен остаться промежуток для размещения внутрилипосомального водного раствора и для предотвращения слипания мембран, которое, в принципе, может вести к дроблению липосомальной частицы на более мелкие фрагменты. Принимая во внимание, что фосфолипиды, образующие бислойные мембраны, имеют длинноцепочечные жирнокислотные "хвосты", состоящие из 16-22 метиленовых (СН2) фрагментов, можно ориентировочно оценить толщину бислойной мембраны. Учитывая то обстоятельство, что длина ординарной связи С-С составляет примерно 1,54 A (или 0,15 нм), а двойной связи С=С - примерно 1,42 A (или 0,14 нм) и углы между атомами углерода в жирнокислотном фрагменте равняются 109° (для насыщенных связей) и 120° (для ненасыщенных связей), толщина бислойной мембраны составит около 5-6 нм.

Следует отметить условности такого рода расчетов, так как, например, ранее при обсуждении строения чешуек рогового слоя приводилась толщина однослойной мембраны, равная 12-15 нм. А ведь нам необходимо разместить в микрокапилляре с диаметром около 10 нм две такие бислойные мембраны и сохранить пространство для размещения внутрилипосомального водного раствора. Эти достаточно простые арифметические расчеты, которые, конечно, грешат некоторой неточностью, указывают, тем не менее, на возможные затруднения в объяснении механизма преодоления трансэпидермального барьера липосомальными частицами.

Не затрагивая деталей этого механизма, связанных с возможностью деформации бислойной мембраны по толщине под внешним воздействием, а также экспериментально установленный факт слияния двух липидных мембран при их сближении, можно сформулировать парадокс, связанный с механизмом транспорта липосом через неповрежденную кожу. В водных системах, содержащих вещества, способные образовывать липидные мембраны, возможно два варианта ассоциации этих веществ. Один вариант связан с образованием "истинных" липосом Другой вариант ассоциации липидов в водной системе может быть связан с образованием, так называемых, наносом (nanosomes, niosomes и т.д.), которые представляют собой мельчайшие сферы, состоящие из липидов, не имеющие, в отличие от липосом, внутреннего водного резервуара и отделенные от внешней водной среды монослойной липидной мембраной Образование таких частиц, по-видимому, является энергетически оправданным, так как необходимость структурирования (снижения энтропии системы) проявляется только в организации поверхностного ламинарного монослоя, в то время как внутренние молекулы, содержащиеся в сфере, располагаются хаотично.

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-гидроксиэтилам моний 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.

Таким образом, можно сказать, 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.

2.2 Липосомы в дерматологии

Липосомальные формы препаратов создаются специально для доставки биологически активных веществ к клеточным системам организма. Допустим, какой-нибудь медицинский препарат пептидной природы при введении в кровеносную систему не успевает достичь мелких капилляров, то есть претерпевает превращение под действием ферментов крови (например, протеаз). Или, например, каким образом сохранить (доставить в кровь) такой препарат как интерферон, являющийся пептидом, при его введении через желудочно-кишечный тракт? Поэтому возникла оригинальная идея - защитить медицинский препарат двуслойной липидной мембраной.

Таким образом, основное действующее начало липосомальных препаратов должно содержаться внутри липосомы (в водном растворе). Такая липосомальная частица, мигрируя по кровеносному руслу или попадая в желудок человека и испытывая на себе действие желудочного сока и ферментов, может быть, даже постепенно "раздеваясь" и теряя бислойную мембрану, увеличивает время жизни медицинского препарата и повышает вероятность его доставки к клеточным системам организма. Можно себе представить также ситуацию, когда липосомальный фрагмент, завершив путь по кровеносному руслу, в конечной капиллярной петле вытекает вместе с плазмой крови в межклеточную жидкость и соприкасается с клеточной мембраной. Так как двухслойная мембрана липосомальной частицы имеет сродство (аналогична) клеточной мембране, то может произойти их слияние и внутреннее содержание липосомы как бы впрыскивается внутрь клеток.

Стилизованное изображение слияния липосомальной частицы с клеткой. Естественно, что результатом взаимодействия липосомальной частицы с клеткой будет не только процесс слияния. Рассматриваются и другие возможные варианты взаимодействия: адсорбция на клеточной поверхности, обмен липидов с клеточной мембраной, захват липосом без разрушения в ходе эндоцитоза. Однако можно полагать, что эти варианты либо предшествуют слиянию, либо при рассмотрении брутто-процесса результатом взаимодействия является появление в клеточном цитозоле веществ, вводимых в липосомы.

Достоверно установлена практическая необходимость использования липосомальных форм медицинских препаратов. В качестве примера можно привести запатентованную сотрудниками Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" липосомальную форму препарата "Реаферон", позволяющую вводить этот генно-инженерный аналог интерферона в организм человека перорально без заметного снижения активности. В отличие от медицинских косметические препараты наносятся только на поверхность кожи, и поэтому важнейшим вопросом является способность липосомальных частиц преодолевать трансэпидермальный барьер. Современная технология производства липосом позволяет получать частицы с размерами не ниже 100 нм. Обычно размеры липосом колеблются от 200 до 600 нм. Однако эти значения в десятки раз превышают размеры вирусов, в том числе и оболочечных, окруженных липидной мембраной, не способных проникать через неповрежденную кожу. Поэтому трудно представить себе механизм преодоления гигантской липосомальной частицей микрокапилляров рогового и блестящего слоев эпидермиса. Разработчики липосомальных косметических препаратов полагают, что липосомальная частица обладает способностью деформировать свою структуру в процессе преодоления микрокапилляров.

В дискуссиях об "особом статусе" липосомальных косметических препаратов часто возникает вопрос о том, почему они нашли такое широкое распространение и почему очень известные и, несомненно, уважаемые косметологические фирмы считают своими долгом выпускать такого рода косметику. В водных системах, содержащих вещества, способные образовывать липидные мембраны, возможно два варианта ассоциации этих веществ. Один вариант связан с образованием "истинных" липосом Другой вариант ассоциации липидов в водной системе может быть связан с образованием, так называемых, наносом (nanosomes, niosomes и т.д.), которые представляют собой мельчайшие сферы, состоящие из липидов, не имеющие, в отличие от липосом, внутреннего водного резервуара и отделенные от внешней водной среды монослойной липидной мембраной Образование таких частиц, по-видимому, является энергетически оправданным, так как необходимость структурирования (снижения энтропии системы) проявляется только в организации поверхностного ламинарного монослоя, в то время как внутренние молекулы, содержащиеся в сфере, располагаются хаотично.

Заключение

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, 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.

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 систем с контролируемой доставкой лекарственных средств.

Размещено на Allbest.ru