Liposomi

Cosa sono

I liposomi sono strutture vescicolari chiuse le cui dimensioni possono variare dai 20-25 nm fino ad arrivare ai 2,5 μm (ovvero 2500 nm). La loro struttura (molto simile a quella delle membrane cellulari) si caratterizza per la presenza di uno o più doppi strati di lipidi amfifilici che delimitano un core idrofilo in cui si trova materiale in fase acquosa. La fase acquosa, inoltre, è presente anche all'esterno dei liposomi.
LiposomaI liposomi sono stati scoperti, in modo del tutto casuale, nei primi anni '60 dall'ematologo inglese Alec Bangham durante la sperimentazione di un microscopio elettronico eseguita assieme al collega R.W. Horne.
L'interesse per questa scoperta fu subito elevato, soprattutto in campo medico-farmaceutico. Non a caso, fin dagli anni '70 i liposomi sono stati utilizzati, in forma sperimentale, come veicoli di farmaci. A poco, a poco i ricercatori hanno imparato a perfezionarne le caratteristiche dei liposomi, in maniera tale da renderli in grado di esercitare l'effetto terapeutico ricercato.
La ricerca in quest'ambito è stata ed è tuttora molto intensa, non sorprende, quindi, che attualmente i liposomi vengano impiegati come efficaci sistemi di Drug Delivery.

Struttura

Struttura e Proprietà dei Liposomi

Come accennato, i liposomi sono dotati di una struttura che si caratterizza per la presenza di uno o più doppi strati di lipidi amfifilici. Nel dettaglio, questi doppi strati sono formati perlopiù da molecole fosfolipidiche: quelle dello strato più esterno sono regolarmente affiancate tra loro ed espongono la propria testa polare (porzione idrofila della molecola) verso l'ambiente acquoso che le circonda; la coda apolare (porzione idrofobica della molecola) è invece rivolta verso l'interno, dove si intreccia con quella del secondo strato lipidico, che ha un'organizzazione speculare alla precedente. Nello strato fosfolipidico interno, infatti, le teste polari sono rivolte verso l'ambiente acquoso contenuto nella cavità del liposoma.
Grazie a questa loro particolare struttura, i liposomi possono rimanere immersi in una fase acquosa ospitando contemporaneamente al loro interno un contenuto acquoso nel quale possono essere dispersi principi attivi o altre molecole.
Nel contempo - proprio grazie al doppio strato fosfolipidico - viene impedita l'entrata e l'uscita di molecole d'acqua o comunque di molecole polari, isolando di fatto il contenuto del liposoma (che non può essere modificato dall'entrata o dall'uscita di acqua o soluti polari).

Liposoma

Niosomi

I niosomi (Non Ionic Liposomes) sono particolari liposomi la cui struttura è differente rispetto ai "classici" liposomi. Difatti, nei niosomi gli strati fosfolipidici sono sostituiti da lipidi amfifilici non ionici di sintesi, addizionati di solito a colesterolo. I niosomi hanno dimensioni inferiori ai 200 nanometri, sono molto stabili e presentano varie caratteristiche peculiari che - tra l'altro - li rendono assai indicati per l'impiego topico.

Caratteristiche

Le caratteristiche dei liposomi dipendono dalla tipica struttura di cui queste vescicole sono dotate. Gli strati esterni, infatti, possiedono una notevole affinità per le membrane plasmatiche, di cui ricalcano a grandi linee la composizione (fosfolipidi naturali come fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina ed esteri del colesterolo).
In questo modo, le sostanze idrosolubili contenute all'interno delle microsfere liposomiali possono essere facilmente veicolate all'interno delle cellule.
Allo stesso tempo, il liposoma può anche incorporare molecole lipofile farmacologicamente attive nel suo doppio strato fosfolipidico esterno.
Inoltre, come accennato, le caratteristiche dei liposomi possono essere perfezionate al fine di adattare le vescicole alle più svariate esigenze. Per fare ciò, è necessario intervenire operando modifiche strutturali di varia natura in funzione dell'obiettivo che si intende raggiungere: ad esempio, il problema relativo all'instabilità dei fosfolipidi (alta tendenza all'ossidazione), può essere risolto per parziale idrogenazione, aggiunta di un antiossidante (alfa-tocoferolo) o ricorrendo alla liofilizzazione (proliposomi), che consente di preservare la stabilità delle vescicole per tempi molto lunghi.
Ancora, il doppio strato lipidico può essere costruito in modo da far aumentare il legame a certi tipi cellulari, ad esempio tramite anticorpi, lipidi o carboidrati. Allo stesso modo, l'affinità dei liposomi per un determinato tessuto può essere modificata variandone la composizione e la carica elettrica (addizionando stearilammina o fosfatidilserina si ottengono vescicole con carica positiva; mentre con fosfato dicetilico, si ottengono cariche negative), il che fa aumentare la concentrazione del farmaco nell'organo bersaglio.
Infine, per aumentare l'emivita dei liposomi è possibile modificarne la superficie mediante la coniugazione di molecole di polietilenglicole (PEG) al doppio strato lipidico, producendo i cosiddetti "Liposomi Stealth". Un trattamento farmacologico antitumorale approvato dalla FDA utilizza proprio liposomi rivestiti da PEG che trasportano doxorubicina. Come sopra affermato, questo rivestimento aumenta notevolmente l'emivita dei liposomi, che si concentrano gradualmente nelle cellule cancerose permeando i capillari del tumore; questi, infatti, essendo di recente formazione, risultano più permeabili rispetto a quelli dei tessuti sani, e come tali permettono ai liposomi di accumularsi nel tessuto neoplastico e rilasciare in questa sede i principi attivi tossici per le cellule cancerose.

Usi

Usi e Applicazioni dei Liposomi

Grazie alle loro particolari caratteristiche e strutture, i liposomi trovano impiego in diversi ambiti: da quello medico e farmaceutico fino ad arrivare a quello prettamente cosmetico. Difatti, dal momento che i liposomi hanno elevata affinità per lo strato corneo, essi sono intensamente utilizzati in quest'ambito per favorire l'assorbimento cutaneo di sostanze funzionali.
Per quanto riguarda l'ambito medico e farmaceutico, invece, i liposomi trovano applicazioni sia in campo terapeutico che diagnostico.
In particolare, la capacità dei liposomi di isolare il loro contenuto dall'ambiente esterno risulta essere particolarmente utile nella veicolazione di sostanze inclini alla degradazione (come, ad esempio, proteine ed acidi nucleici).
Allo stesso tempo, i liposomi possono essere sfruttati allo scopo di ridurre la tossicità di alcuni farmaci: è questo il caso, ad esempio, della doxorubicina - un farmaco antitumorale che trova indicazione nel carcinoma ovarico e della prostata - che incapsulata in liposomi a lunga circolazione ha visto considerevolmente modificata la propria farmacocinetica, nonché migliorato il grado di efficacia e tossicità.

Classificazione

Classificazione e Tipi di Liposomi

La classificazione dei liposomi può essere effettuata in base a diversi criteri, quali: dimensioni, struttura (numero di doppi strati lipidici di cui è composto il liposoma) e metodo di preparazione adottato (quest'ultima classificazione, tuttavia, non verrà presa in esame nel corso dell'articolo).
Di seguito, tali classificazioni e i principali tipi di liposomi saranno brevemente descritti.

Classificazione basata su criteri strutturali e dimensionali

In base alla struttura e al numero di doppi strati fosfolipidici di cui ciascuna vescicola è dotata, è possibile suddividere i liposomi in:

Liposomi unilamellari

I liposomi unilamellari sono costituiti da un unico doppio strato fosfolipidico che racchiude un core idrofilo.
In funzione delle loro dimensioni, i liposomi unilamellari possono essere ulteriormente classificati in:

  • Vescicole unilamellari piccole o SUV (Small Unilamellar Vesicles) il cui diametro può variare dai 20 nm ai 100 nm;
  • Vescicole unilamellari grandi o LUV (Large Unilamellar Vesicles) il cui diametro può variare dai 100 nm fino a 1 μm;
  • Vescicole unilamellari giganti o GUV (Giants Unilamellar Vesicles) il cui diametro è superiore a 1 μm.

Liposomi multilamellari

I liposomi multilamellari o MLV (MultiLamellar Vesicles) sono più complessi, perché caratterizzati dalla presenza concentrica di vari strati lipidici (in genere più di cinque), separati tra loro da fasi acquose (struttura a buccia di cipolla). Per questa particolare caratteristica, i liposomi multilamellari raggiungono diametri compresi tra i 500 ed i 10.000 nm. Con questa tecnica è possibile incapsulare un numero più alto di principi attivi sia lipofili che idrofili.
Appartengono al gruppo dei liposomi multilamellari anche i cosiddetti liposomi oligolamellari o OLV (OligoLamellar Vesicles), costituiti sempre da una serie di doppi strati fosfolipidici concentrici, ma di numero inferiore rispetto ai liposomi multilamellari "propriamente detti".

Liposomi multivescicolari

I liposomi multivescicolari o MVV (MultiVesicular Vesicles) si caratterizzano per la presenza di un doppio strato fosfolipidico al cui interno sono racchiusi altri liposomi che, tuttavia, non sono concentrici come nel caso dei liposomi multilamellari.

Altre classificazioni

Oltre a quanto finora visto, è possibile adottare un altro sistema di classificazione che suddivide i liposomi in:

  • Liposomi sensibili al pH: sono vescicole che liberano il proprio contenuto in ambienti leggermente acidi. Infatti, a pH 6.5 i lipidi che li costituiscono si protonano e favoriscono la liberazione del farmaco. Questa caratteristica è utile perché molto spesso a livello delle masse tumorali si assiste ad un sensibile abbassamento del pH, a causa del tessuto necrotico che va formandosi con la crescita del tumore.
  • Liposomi termosensibili: liberano il loro contenuto ad una temperatura critica (generalmente intorno a 38-39°C). A tal fine, dopo la somministrazione dei liposomi, si provvede a riscaldare la zona dov'è presente la massa tumorale, ad esempio tramite ultrasuoni.
  • Immunoliposomi: liberano il loro contenuto quando entrano in contatto con una cellula che presenta un antigene specifico.

Vantaggi e Svantaggi

Principali Vantaggi e Svantaggi dei Liposomi

L'impiego dei liposomi presenta una serie di vantaggi non indifferenti, quali:

  • I costituenti degli strati fosfolipidici esterni risultano biocompatibili, per cui non provocano indesiderati effetti tossici o allergici;
  • Sono in grado di incorporare e veicolare nei tessuti bersaglio sia molecole idrofile che lipofile;
  • Le sostanze veicolate risultano protette dall'azione di enzimi (proteasi, nucleasi) o da ambienti denaturanti (pH);
  • Sono in grado di ridurre la tossicità di agenti tossici o irritanti;
  • Possono essere somministrati attraverso differenti vie (orale, parenterale, topica, ecc.);
  • Possono essere sintetizzati in maniera tale da aumentarne l'affinità per particolari siti target (proteine, tessuti, cellule, ecc.);
  • Sono biodegradabili, privi di tossicità e attualmente preparabili su larga scala.

Struttura liposomaIl principale svantaggio dei liposomi, invece, è legato all' instabilità, poiché a causa della loro struttura sono particolarmente soggetti a subire degradazione ossidativa. Per ovviare a questo inconveniente e facilitarne la conservazione, i liposomi possono essere sottoposti a processi di liofilizzazione. Tuttavia, la ricostituzione di questi sistemi, così come la loro manipolazione e il loro impiego richiedono competenze specifiche. A tutto ciò si aggiungono, inoltre, gli elevati costi di produzione.




Ultima modifica dell'articolo: 19/09/2017