Липосомы можно использовать для транспорта лекарственных средств

XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019

Липосомы как современный способ доставки лекарственный средств

Липосомы, известные как искусственно создаваемые липидные везикулы, состоят из одного или нескольких фосфолипидных бислоев, разделенных водным пространством. Диаметр их варьирует от 25 до 1000нм, визуально напоминают попавшие в воду капли жира. Но это, разумеется, лишь внешнее сходство, так как липидные пузырьки, о которых пойдет речь, имеют сравнительно малые размеры, а также содержат липиды, входящие в состав всех клеток организма.

Впервые на липидные сферические частицы обратил внимание в 1965 году английский ученый Алек Бэнгхем. Им было замечено некоторое сходство изучаемых объектов с клеточными мембранами, в результате чего липидные везикулы в дальнейшем стали использоваться с целью различных биохимических исследований. Вначале липосомы применялись лишь как модели биологических мембран. В ходе многообразных исследований были изучены механизмы транспорта различных веществ через мембраны, а также описаны их основные свойства. Впоследствии была открыта возможность использования липосом в качестве «микроконтейнеров», способных доставлять разнообразные лекарственные препараты в определенные органы и ткани [4]. Круг веществ, включаемых в липосомы, необычайно широк – от неорганических ионов и низкомолекулярных органических соединений до крупных белков и нуклеиновых кислот.

На протяжении долгого времени проводились поиски идеальных систем доставки лекарственных средств. В большинстве случаев заболевания носят локальный характер, то есть, поражают отдельные органы и ткани. Очевидно, что ход лечения окажется более быстрым и успешным при условии действия лекарства непосредственно в очаге поражения. Особенно важным это является в случаях работы с токсичными препаратами, оказывающими сильное влияние не только на очаг болезни, но и на весь организм в целом. Многие лекарственные препараты имеют низкий терапевтический индекс. Это означает, что концентрация, в которой они оказывают лечебное действие, практически не отличается от концентрации, при которой препарат становится токсичным. Также, возможна быстрая потеря активности препарата при введении в организм. Причиной этого является воздействие инактивирующих агентов. Но включение таких препаратов в липосомы может повысить их эффективность, так как с одной стороны, препарат, находящийся в липосомах, защищен ее мембраной от воздействия неблагоприятных факторов, с другой – та же самая мембрана ограничивает превышение токсичным препаратом допустимой концентрации в биологических жидкостях в организме [2].

Существует несколько свойств, позволяющих им быть в преимуществе перед другими носителями лекарств:

-Биологическая совместимость – липосомы создаются из природных липидов и поэтому не являются токсичными, следовательно, не вызывают нежелательных иммунных реакций.

-Универсальность – возможность создания широкой вариации размеров, характеристик и состава поверхности.

-Сравнительно легкое разрушение в организме с последующим высвобождением доставленных веществ.

Липосомы вводят в организм внутривенно, подкожно, перорально, внутрибрюшинно, внутрисуставно, накожно. Существует как минимум два пути проникновения липосом в клетку. Первый заключается в том, что вследствие эндоцитоза происходит захват липосом клеткой, в результате чего образуется вакуоль, которая сливается с лизосомой. Далее при помощи фермента фосфолипазы происходит гидролиз фосфолипидов мембраны лизосом, чем и обуславливается выход препарата в цитоплазму клетки. Второй путь заключается в непосредственном слиянии липосом с клеточной мембраной. При этом происходит встраивание липидного компонента липосом в мембрану клетки, а водорастворимый препарат проникает в цитоплазму.

Липосомы нашли свое применение в самых различных сферах, но как носители лекарств наиболее широкое применение получили в экспериментальной онкологии [1]. Имеется ряд препаратов, которые способны к весьма эффективному разрушению злокачественных клеток. Несмотря на это, применение их в терапевтических целях не всегда представляется возможным из-за большой токсичности или слабой растворимости в воде. Именно с помощью липосом возможно преодоление подобных трудностей. Липосомы также применяются в борьбе с инфекционными заболеваниями. Так, лечение лейшманиоза с помощью липидных везикул позволяет не только снизить токсичность принимаемых лекарственных веществ, но и способствовать инокуляции этих веществ, тем самым подавлять активность паразитов примерно в 290 раз [3].

Таким образом, использование комплексов «липосома-препарат» имеет ряд преимуществ перед применением одних лишь препаратов. В технологии лекарственных форм наметилась тенденция к созданию новых видов лекарственных препаратов, обеспечивающих направленный транспорт лекарств в органы. Несомненно, это способно привести к видоизменению многих существующих в данный момент методов лечения онкологических, инфекционных и многих других видов заболеваний.

Дудниченко А.С., Перспективы использования липосомальных форм противоопухолевых препаратов. – Режим доступа: http://provisor.com.ua/archive/2000/N19/dudnichenko.php

Машковский М.Д. Лекарственные средства. (В 2-х томах)/ М.Д. Машковский. — М.: ООО «Издательство Новая Волна», 2002. — Т. 2 — 608 с.

Швец В.И., Краснопольский Ю.М. Липосомы в фармации. Продукты нанобиотехнологии. – Режим доступа: http://provisor.com.ua/archive/2008/N03/lipos_308.php

Шляхто, Е.В. Нанотехнологии в биологии и медицине /Е.В. Шляхто. — СПб: Санкт-Петербург, 2009. — 320 с.

Источник

Липосомальная система доставки активных веществ

В состав местных венотоников входят не только активные вещества, но и компоненты, обеспечивающие доставку лекарственного средства «к месту назначения».

Гели, мази, кремы — местные средства, которые должны сначала пройти через кожу, чтобы начать действовать там, где нужно. Эффективность местных венотоников зависит не только от состава, но и от их способности проникать через кожу.

Кожа защищает тело человека от различных неблагоприятных внешних воздействий, участвует в дыхании, терморегуляции и многих других процессах, поэтому она состоит из нескольких слоев (основные — эпидермис, дерма и гиподерма), являющихся барьерами для местных лекарственных средств. Чтобы обеспечить доставку лекарственных средств «к месту назначения», в «Детрагеле» применяется липосомальная система.

Что такое липосомы?

Липосомы — это сферические пузырьки, выстланные внутри несколькими слоями жироподобных веществ — липидов. Внутри они полые, что позволяет заполнять их различными веществами.

Впервые липосомы были рассмотрены в качестве «транспортной системы» для лекарственных препаратов в конце 70-х годов прошлого века, а именно в 1976 г. Эта форма легче усваивается организмом и позволяет большему количеству действующего вещества попасть в «цель». Сегодня липосомы используются в т. ч. для лечения пациентов с онкологическими заболеваниями, так как считается, что липосомальные препараты имеют меньше побочных эффектов и работают лучше [1].

Липосомы обладают рядом преимуществ, включая биосовместимость, способность к самосборке, способность нести несколько лекарственных препаратов.

Как работает липосомальная система?

Способность липосом сохранять внутри как гидрофильные (водорастворимые), так и гидрофобные (нерастворимые в воде) вещества делает их незаменимыми «наноконтейнерами» для доставки лекарственных препаратов к клеткам тела.

Благодаря своей биосовместимости (организм принимает вещество и не отторгает его) и биоразлагаемости (способность вещества постепенно растворяться в организме) липосомы могут проникать через клеточные мембраны и поглощаться клеткой вместе с содержащимся в ней препаратом, что значительно увеличивает терапевтический эффект. Липосомы работают для доставки лекарства путем диффузии, т. е. перемещая вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой.

Где применяются липосомы?

Липосомы активно применяются в качестве «транспортной системы» доставки лекарств в медицине, используются в вакцинах с целью усиления иммунного ответа, а также добавляются в различные косметические средства для улучшения проникновения.

Липосомальная система венотоника «Детрагель» [3]

Эссенциальные фосфолипиды, входящие в состав «Детрагеля», помогают сформировать липосому, которая содержит внутри гепарин и эсцин [3]. Благодаря способности фосфолипидов связываться с клеточными мембранами липосома «Детрагеля» проникает в микроциркуляторное русло (сосудистая сеть, располагающаяся между мелкими артериями и венами) и доставляет лекарственные вещества к месту поражения, восстанавливая микроциркуляцию крови и способствуя заживлению синяков и гематом [2].

2. Инструкция по медицинскому применению лекарственного препарата Детрагель® ЛП-001044.

3. Савельева М. И. Возможности трансдермальных систем доставки лекарственных средств, применяемых при хронических заболеваниях вен. Флебология. — 2018. — 12(1). — С. 40–49.

ИМЕЮТСЯ ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ. НЕОБХОДИМО ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ СО СПЕЦИАЛИСТОМ

Источник

Липосомы можно использовать для транспорта лекарственных средств

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital)

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital); Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), R16 «Molecular Pharmacology and Advanced Therapeutics», Brain and Neuroscience Communities of Research); ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет» Минздрава России, НИИ фармакологии

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital); Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), R16 «Molecular Pharmacology and Advanced Therapeutics», Brain and Neuroscience Communities of Research)

Транспорт лекарственных средств через роговицу глаза: перспективы применения липосомальных лекарственных форм

Журнал: Вестник офтальмологии. 2014;130(4): 117-122

Аляутдин Р. Н., Иежица И. Н., Агарвал Р. Транспорт лекарственных средств через роговицу глаза: перспективы применения липосомальных лекарственных форм. Вестник офтальмологии. 2014;130(4):117-122.

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital)

Анатомические и физиологические барьеры глазного яблока определяют низкую биодоступность офтальмологических препаратов. Уникальная структура роговицы, состоящая из связанных плотными контактами эпителиальных клеток и гидрофильной стромы, ограничивает проникновение как гидрофильных, так и липофильных лекарственных средств при традиционных путях введения. Кроме того, слезная пленка, включающая белки и ферменты, также представляет собой барьер для транскорнеального транспорта лекарственных препаратов. Несмотря на то что в роговице имеются различные транспортные системы, принимающие участие в доставке некоторых лекарственных препаратов, проблемы повышения биодоступности офтальмологических препаратов являются актуальными. Одной из систем доставки лекарственных веществ через роговицу могут быть липосомы. Это средство доставки лекарственных веществ представляет собой везикулярные структуры, состоящие из внешнего бислоя липидов и внутреннего пространства, заполненного раствором лекарственного вещества. Эта особенность структуры липосом определяет условия для их проникновения через как гидрофильные, так и липофильные среды глаза, включая барьеры переднего и заднего сегментов глаза. Липосомы являются эффективным средством для целенаправленной доставки лекарственных веществ в переднюю камеру глаза. Эта статья представляет собой обзор литературы, посвященной взаимодействию лекарственных веществ с барьерами передней камеры глаза и перспективам использования липосом для транскорнеальной доставки лекарственных средств.

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital)

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital); Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), R16 «Molecular Pharmacology and Advanced Therapeutics», Brain and Neuroscience Communities of Research); ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет» Минздрава России, НИИ фармакологии

Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), Faculty of Medicine, Sungai Buloh Campus, Jalan Hospital); Технологический Институт МАРА, Медицинский факультет, Малайзия (Universiti Teknologi MARA (UiTM), R16 «Molecular Pharmacology and Advanced Therapeutics», Brain and Neuroscience Communities of Research)

Анатомические особенности расположения органа зрения создают иллюзию простоты лекарственной терапии офтальмологических заболеваний с помощью местного введения препаратов 2. Действительно, введение лекарственных препаратов в конъюнктивальный мешок имеет ряд преимуществ: локализация эффектов препарата, что позволяет избежать ненужных системных побочных эффектов; введение препаратов, не требующее специальных навыков, что трудно достичь при системном введении, возможность использования удобного, неинвазивного и безболезненного метода, что особенно важно при длительной терапии. Вместе с тем местное применение лекарственных веществ в офтальмологии, несмотря на кажущуюся простоту, имеет ряд ограничений 5.

К обстоятельствам, ограничивающим эффективность этого пути введения, относятся прекорнеальные факторы, физиологические и биохимические особенности строения роговицы, а также физико-химические свойства лекарственного вещества и его растворителя [7].

Прекорнеальные факторы

Офтальмологические лекарственные формы для местного применения быстро удаляются из конъюнктивального мешка, поэтому время поглощения лекарства составляет только несколько минут, определяя низкую биодоступность лекарственного препарата, обычно менее 5% [8]. Важную роль в этом процессе играет слезная жидкость (СЖ). Образуемая ею пленка имеет три слоя: внешний липидный слой, средний — гидрофильный и внутренний слизистый. Липидный слой предотвращает высыхание среднего слоя. Муцин за счет взаимодействия с поверхностью глаза обеспечивает более плотный контакт гидрофильной части СЖ.

СЖ по ряду причин является препятствием для вводимых местно лекарственных препаратов.

«Слезный» клиренс обеспечивает удаление препарата из прекорнеальной области и увеличивает всасывание препарата окружающими тканями. Кроме того, белки СЖ способны сорбировать лекарственные препараты, снижая биодоступность последних до 5% [9]. Связывание их с лекарственными веществами способно изменять биодоступность последних. Содержащиеся в СЖ белки структурно и функционально гетерогенны [10]. Общее число таких белков по разным данным составляет 60-500, в том числе протеазы и ингибиторы протеаз [11]. Основными белками являются лактоферрин, лизозим, липокалин, липофилин, белки комплемента и иммуноглобулины. Важный протеин СЖ липокаин имеет несколько мест связывания, что предполагает его взаимодействие с другими компонентами СЖ. Противотуберкулезный препарат рифампицин образует с липокаином прочный комплекс. Этот комплекс теряет стабильность в кислой среде, поэтому липокаин может рассматриваться как потенциальная транспортная система для доставки рифампицина в очаг специфического воспаления [12].

Лактоферрин, относящийся к мультифункциональным структурам, является компонентом иммунной системы и обладает нуклеазной активностью. Наряду с этим С-концевая часть лактоферрина может связываться с НПВС, блокаторами ЦОГ2, эторикоксибом, парекоксибом и нимесулидом, угнетая их активность при местном применении [13]. Лизозим, фермент с гликозид-гидролазной активностью, за счет гидрофобных взаимодействий способен связываться с пенициллинами и цефалоспоринами (цефрадин, цефуроксим, цефотаксим, цефтриаксон). Важным активным ферментом СЖ является кальцийзависимая фосфолипаза А2, в норме обеспечивающая бактерицидную активность в отношении грамположительных бактерий. Но фосфолипазная активность фермента увеличивает порозность мембран липосом, приводя к преждевременному выделению лекарственного препарата. В состав СЖ входят 12 ферментов, включающих альдолазу, пируваткиназу, амилазу, металлопротеиназы, которые способны оказать влияние на фармакокинетику офтальмологических препаратов [14, 15].

Наличие в СЖ белков, способных связывать лекарственные препараты, приводит к конкуренции последних за места связывания при комбинированном применении. Так, комбинированное применение тимолола и пилокарпина приводит к снижению концентрации бета-блокатора в тканях глаза за счет увеличения связывания с белками СЖ [16]. Пилокарпина нитрат повышал биологическую активность в 10 раз при его комбинировании с цетилпиридиния хлоридом, вытесняющим пилокарпин из связи с белками СЖ [17].

Роговица

Эпителий роговицы

Роговица является следующим существенным барьером на пути лекарственных препаратов. Эта структура глаза является уникальной, так как имеет гидрофильную часть, строму, покрытую, как сандвич, с двух сторон двумя липидными слоями (эпителия и эндотелия). В результате препараты, которые одновременно имеют как гидрофобную, так и гидрофильную природу, могут проникать через ткани роговицы свободно. Если же препараты являются полярными или высоколипофильными соединениями, они проникают в роговицу значительно менее эффективно. Пока лекарственное средство находится в контакте с внешней поверхностью глаза, градиент концентрации служит в качестве движущей силы проникновения в роговицу. В этом случае физико-химические свойства, такие как растворимость в воде и липофильность, являются двумя определяющими факторами, которые регулируют скорость проникновения препаратов через роговицу. Другие физические свойства молекул (например, рКа и коэффициент распределения) также могут оказать влияние на проницаемость роговицы глаза [18].

Роговица является не только барьером для механических повреждений, но также обеспечивает избирательную проницаемость для химических соединений с целью поддержания гомеостаза в тканях передней камеры глаза. Структурно и функционально в роговице можно выделить эпителиальный слой, строму и эндотелиальный монослой. Барьерные функции эпителия обеспечиваются развитой системой активного транспорта, регулирующего поступление в клетки и выведение гидрофильных и липофильных соединений, а также плотными контактами между телами эпителиальных клеток [19].

В процессе формирования поверхностного слоя эпителия роговицы эпителиоциты экспрессируют плотные контакты, которые не характерны для более глубоких слоев эпителия. Плотные контакты в значительной степени снижают парацеллюлярный транспорт, являющийся механизмом проникновения гидрофильных веществ. Таким образом, поверхностные слои эпителия роговицы представляют препятствие для проникновения гидрофильных веществ [20]. Этим фактором определяется низкая проницаемость ряда лекарственных веществ через роговицу. Через неповрежденную роговицу плохо проникают гидрофильный амикацин [21], циклоспорин А [22], липофильный дексаметазон [23], вариконазол [24], гатифлоксацин [25]. Повреждение эпителия перед инстилляцией лекарственного препарата значительно снижает защитные свойства роговицы [26].

Обеспечение доставки необходимых для жизни веществ определяет наличие в эпителии роговицы развитых систем облегченного и активного транспорта. Эти виды транспорта имеют большее значение для доставки гидрофильных соединений, нежели для проникновения липофильных лекарственных средств, что связано с низкой пассивной диффузией гидрофильных лекарственных средств через мембрану. Транспортные системы, экспрессированные на апикальной поверхности эпителиальных клеток роговицы, обеспечивают активную доставку гидрофильных соединений. Для липофильных соединений, легко проникающих через клеточные мембраны, существует обратный транспорт, осуществляемый специфическими транспортными системами.

Транспортные системы роговицы

Транспорт аминокислот в эпителии роговицы важен, потому что эпителий представляет собой интенсивно регенерирующую ткань c непрерывным синтезом белка. Основным источником питательных веществ в эпителии является водянистая влага и в меньшей степени лимбальное кровообращение. Аминокислоты активно поступают в эпителий роговицы из водянистой влаги, тогда как слезная сторона эпителия выступает в качестве диффузионного барьера [27]. Концентрация аминокислот в СЖ сопоставима с плазмой за исключением аспарагината, глутаминовой кислоты и таурина, которые присутствуют в СЖ в гораздо более высоких концентрациях, чем в плазме [28].

Транспортные системы аминокислот включают SLC1 (преимущественно глутамат и нейтральные аминокислоты), SLC6 (глицин, ГАМК). Система SLC7 LAT опосредует Na + -независимый транспорт больших нейтральных ароматических аминокислот. Субстратами для LAT1 являются лейцин, фенилаланин, метионин глутамин, глицин, серин. Эта транспортная система также участвует в доставке таких лекарственных препаратов, как L-ДОПА, метилдопа, габапентин и мелфалан [29], баклофен [30].

Транспортеры олигопептидов SLC15 принадлежат к суперсемейству протонассоциированных транспортеров олигопептидов (POT) [31]. PepT1 и PepT2 транспортируют ди- и трипептиды, а также β-лактамные антибиотики, ингибиторы АПФ, ингибиторы ренина и аналоги вирусных нуклеозидов (валацикловир, валганцикловир).

SLCO — органический анионный транспортер полипептидов участвует в переносе как эндогенных соединений (например, соли желчных кислот, стероидные конъюгаты, гормоны щитовидной железы), так и лекарственных препаратов (например, эналаприл, правастатин, фексофенадин, зидовудин, дексаметазон и дигоксин) [32].

Барьерная функция эпителия роговицы во многом определяется также наличием АВС — транспортеров, представляющих самое большое семейство белков, не только обеспечивающих барьерную функцию для ксенобиотиков, но также лимитирующих транспорт лекарственных веществ в глаз. Эти транспортеры относятся к мембранным белкам, состоящим из многих доменов и использующим энергию АТФ для транспорта веществ через клеточные мембраны у всех позвоночных [33]. В это семейство белков входят MDR1/ABCB1 (белки множественной лекарственной устойчивости; P-gp), белки множественной устойчивости MRP4/ABCC4, а также BCRP/ABCG2 (белок устойчивости опухоли молочной железы). В роговице субстратами для P-gp могут быть противоопухолевые средства этопосид, доксорубицин, винкристин; блокаторы кальциевых каналов верапамил и дилтиазем; ингибиторы ВИЧ протеазы индинавир и ритонавир; гормоны тестостерон, прогестерон; иммунодепрессанты такролимус, циклоспорин; эритромицин, дигоксин, хинидин, фексофенамид, лоперамид. Транспортер MRP4/ABCC4 имеет сродство к нуклеозидным аналогам, к числу которых относятся противоопухолевые средства 6-меркаптопурин и метотрексат, противовирусные препараты адефовир и тенофовир. Кроме того, этот фермент «выкачивает» диуретики фуросемид и трихлорметиазид, антибиотики цефазолин и цефтизоксим. Субстратами для BCRP/ABCG2 являются противоопухолевые средства метотрексат, митоксантрон, топотекан и иматиниб; статины розувастатин и питавастатин, а также дантролен, празозин, нитрофурантоин.

Строма

Строма — расположенный глубже слой гидратированного коллагена является препятствием для липофильных соединений 36. Для гидрофильных соединений строма, напротив, предпочтительнее, чем эпителий и эндотелий. В модели in vitro изолированная роговица кролика помещалась в двухкамерную систему, в которой роговица служила перегородкой между камерами. В раствор со стороны эндотелия роговицы добавляли гидрофильный краситель флуоресцеин. Краситель быстро проникал через эндотелиальный слой за счет транс- и парацеллюлярного транспорта. В конечном итоге концентрация гидрофильного флуоресцеина в строме была выше, чем в эндотелии и эпителии. В эпителии краситель появился со значительным латентным периодом [37].

Эндотелий роговицы

Эндотелий роговицы защищает строму от водянистой влаги. Эта структура представлена монослоем гексагональных клеток, образующих мозаичную поверхность. Основной функцией стромы является сохранение тургора стромы, что является гарантией сохранения прозрачности последней. Гидрофильные глюкозаминогликаны стромы определяют постоянный ток жидкости из передней камеры через эндотелий в строму. Несмотря на наличие плотных контактов эндотелий роговицы обладает порозностью, поэтому трансэндотелиальное сопротивление невелико и составляет 30 мОм [38, 39].

Источник