عنوان: لیپوزوم ها و کاربرد آنها در دارو رسانی(1) نویسندگان : 1- علیرضا ولی زاده 2- اسماعیل میرزایی

مشخصات لیپوزوم ها لیپوزوم‌ وزیکولی ‌میکروسکوپی شامل دولایه‌ی فسفولیپیدی است که یک فضای مائی را احاطه می کند. ضخامت لیپید دولایه بطور معمول بین 3 تا 6 نانومتر می باشد. لیپوزومهای تشکیل شده قطری بین 50 نانومتر تا 50 میکرومتر دارند. لیپوزوم ها به دلیل خصوصیات آمفیپاتیکی (دوگانه دوستی) عناصر سازنده آنها، امکان دارو‌رسانی دارو‌های هیدروفیل و لیپوفیل را فراهم می نمایند.

مشخصات لیپوزوم ها لیپوزوم ها به عنوان یک حامل بسیار مناسب درسیستم های دارو‌رسانی نوین مورد ‌توجه واقع شده اند، چون : سمیت ذاتی پایین دارند. زیست تجزیه پذیرند. ایمونوژنیسیته نیستند . ساختارهای ریز و کیسه مانندی دارند ( شبیه بسته یا کپسول) . با به دام انداختن دارو درون لیپوزوم (انکپسولاسیون)، از آن برای حمل داروها به نقاط مختلف بدن استفاده می شود. دارورسانی، یکی از کاربردهای مهم لیپوزومها می باشد.

تاریخچه لیپوزوم ها لیپوزومها بیش از 45 سال است که مورد تحقیقات گسترده قرار گرفته اند. امکان حضور ساختارهای وزیکول مانند، در سیستمهای آبی حاوی مولکولهای آمفی پاتیک اولین بار بوسیله Bernard در سال 1947 فرض گردید. در سال 1962، A.D.Bangham و R.W.Home با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، پراکندگی فسفولیپیدها را در آب بررسی کردند. نتایج کلی آزمایشات نشان می داد که فسفولیپید به طریق خود مونتاژی (self-assemble) ساختار کیف مانندی را تشکیل می دهد که Gerald Weissman آنها را لیپوزوم نامید.

ویژگیهای ساختاری لیپوزومها لیپوزومها کیسه هایی متشکل از لیپید دولایه هستند که بصورت مصنوعی تولید می شوند. ساختار لیپوزومها از مولکولهای دوگانه دوست (آمفی پاتیک) تشکیل شده است که دارای یک سر آبدوست و یک سرآبگریز می باشند. بیشتر لیپوزومهای سنتز شده از مولکولهای آمفی پاتیک از لیپیدی بنام فسفولیپید تشکیل می شوند.

ساختار فسفولیپیدها ساختار فسفولیپیدها متشکل از موارد زیر می باشد.: یک گروه الکلی به عنوان اسکلت فسفولیپیدی ( گلیسرول یا اسفنگوزین) دو مولکول اسید چرب گروه فسفات گروهای متصل به فسفات

ساختار فسفولیپیدها فسفولیپید ها، آمفی پاتیک می باشند. انتهای یک سر فسفولیپید ها گروه فسفات (آبدوست) و انتهای سر دیگر اسید چرب است که بعلت وجود ساختار هیدروکربنی آبگریز می باشد. وزیکولهای فسفولیپیدی یا لیپوزومها از اجتماع فسفولیپید ها در محیط مائی به دور هم بوجود می آیند.

روشهای سنتز لیپوزوم ها مناسبترین روش از بین انواع روشهای سنتز لیپوزوم، آن روشی است که: لیپوزومهایی با اندازه مد نظر تولید می کند. راندمان بارگیری دارویی خوب دارد.

روشهای سنتز لیپوزوم ها انتخاب روش سنتز به پارامترهای زیر بستگی دارد: ویژگیهای فیزیکوشیمیایی مواد درون لیپوزوم و اجزاء لیپوزوم. ماهیت محیطی که وزیکولهای لیپیدی در درون آن پراکنده شده اند. غلظت موثر مواد به دام افتاده و سمیت بالقوه آنها. فرآیندهای اضافی دخیل در طی کاربرد وزیکولها یا رسانش وزیکولها. اندازه، پلی دیسپرسیتی(polydispersity) و عمر قفسه ای (shelf-life) بهینه وزیکولها برای اهداف کاربردی. تکرار پذیری دسته به دسته ( batch-to-batch) و امکان تولید محصولات سالم و کارآمد لیپوزومی در مقیاس بزرگ.

خلاصه مراحل کلی سنتز لیپوزومها مراحل سنتز توضیح 1- خشک کردن چربی از حلال آلی ابتدا باید مولکولهای چربی یا فسفولیپیدها را در یک محلول آلی حل کرد. در مرحله بعدی باید این محلول آلی را با یک محلول آبی جایگزین کرد. در نتیجه، حلال آلی که مولکولهای چربی یا فسفولیپید در آن حل شده را از محیط محلول، بوسیله تبخیر یا ... خارج می کنند. 2- پراکندگی چربی در محیط آبی در این مرحله محلول آبی را جایگزین محلول آلی می کنند تا مولکولهای چربی در درون این محیط پراکنده شده و تشکلیل لیپوزومهای متنوعی با ابعاد و لایه های مختلف دهند. 3- تخلیص لیپوزومهای حاصل حال باید لیپوزومهای با اندازه و نوع مورد نظر را از بین محصولات سنتزی مختلف تخلیص کرد. 4- آنالیز محصولات نهایی در مرحله آخر باید خواص و ویژگیهای این لیپوزومهای خالص شده را با استفاده از ابزار و تکنیکهای مختلف شناسایی شود.

روش کلی تهیه لیپوزوم ها بر پایه بارگیری دارو تکنیکهای بارگیری غیر فعال: به دام انداختن دارو، قبل از ساخت یا در طی ساخت لیپوزوم می باشد. این روش به سه دسته با تکنیک های مختلف تقسیم می شود. در این تکنیکها: داروهای آبدوست در محیط مائی درون لیپوزومها انکپسوله می شوند. داروهاي محلول درآب، به محلول مائی‌ای اضافه شده و بین توده و تجمع سر‌های آب‌گریزبه دام می افتد. داروهای آبگریز(لیپوفیل) در بین دو لایه فسفولیپیدی محصور می گردند. مواد محلول در چربی در بین دو لایه‌ی فسفولیپیدی قرار می گیرند.

اثرات بارگیری دارو بر لیپوزوم با محصورشدن دارو‌ی محلول درآب درلیپوزوم‌، تغییری درخصوصیات فیزیکی لیپوزوم ایجاد نمی‌ شود و تأثیر متقابلی بین دارو ولیپوزوم ایجاد نمی شود. با قرارگیری دارو‌های چربي‌دوست درغشای لیپوزوم، درخواص فیزیکی آنها مانند دمای تغییرفاز (TC) تغییرات قابل ملاحظه‌ای ایجاد ‌می کنند.

انواع روشهای بارگیری غیر فعال لیپوزومها تکنیکهای بارگیری غیر فعال 1- روش های انتشار مکانیکی هیدراتاسیون فیلم چربی بوسیله تکان دادن دستی،غیر دستی یا خشک کردن انجمادی (Freeze drying) Lipid film hydration by hand shaking, non-hand shaking or freeze drying میکروامولسیفیکاسیونی Micro-emulsification سونیکاسیون Sonication سلول فشار فرانسوی French pressure cell انفصال غشایی Membrane extrusion وزیکولهای اماده شده خشک Dried reconstituted vesicles لیپوزومهای گداخته شده منجمد Freeze-thawed liposomes 2- روش های انتشار حلال تزریق اتانول Ethanol injection تزریق اتر Ether injection وزیکولهای امولسیون دوتایی Double emulsion وزیکولهای فاز بخار معکوس Reverse phase evaporation vesicles وزیکولهای چند لایه پایدار Stable pluri lamellar vesicles 3- روش های حذفی دترجنت حذف دترجنت (شلاته، آلکیل گلیکوزید، تریتون X 100) از مخلوط میسلها بوسیله دیالیز، ستون کروماتوگرافی، رقیق سازی Detergent (cholate, alkylglycoside, triton x-100) removal from mixemicells by: Dialysis, Column chromatography, Dilution

روش کلی تهیه لیپوزوم ها بر پایه بارگیری دارو تکنیکهای بارگیری فعال: به نوع معینی از ترکیبات با گروه های یونیزه شونده و یا محلول در آب و چربی که می توانند بعد از تشکیل به داخل لیپوزوم نفوذ کنند، مربوط می شود. داروهای دوگانه دوست، بعد از تشکیل شدن درون لیپوزوم بارگیری می شوند. تفاوت تکنیک بارگیری غیرفعال و فعال: در تکنیک بارگیری غیر فعال، دارو قبل یا در طی تشکیل لیپوزوم درون آن به دام می افتد و بعد از تشکیل لیپوزوم نمی توانند به درون آن نفوذ کند. تکنیک بارگیری فعال منحصر به داروهای محدودی می شود.  

اصلاح سطحی لیپوزومها با اصلاح سطحی، لیپوزومهایی با ویژگیهای متمایز و دلخواه به دست می آید. سطح لیپوزومها با انواع مختلفی از مواد طبیعی اصلاح می شود: گلیکولیپیدها گلیکوپروتئینها سطح لیپوزومها با استفاده از اتصال شیمیایی به مولکولهای دیگر بویژه ماکرومولکولها، اصلاح می شود: پروتئینها ( آنتی بادیها ) لکتین پلیمرهای سنتزی ( پلی اتیلن گلیکول) پلی لاکتیک اسید

انواع اصلاحات سطحی لیپوزومها اصلاح سطحی با هدف از استفاده مواد مورد استفاده گلیکولیپیدها برای اتصال به آنتی بادیها. گانگلیوزیدهای GD1a و GM1 گانگلیوزیدهای GM3 ، GD1a، GD1b گانگلیوزیدهای GM1 ، GD1a و GT1 سربروزید سولفاتها گلیکوپروتئینها برای هدف یابی دقیق استفاده می شود. این گلیکوپروتینهای سطحی برای اتصال با رسپتورهای سطحی سلول استفاده می شوند. گلیکوفورینها(Glycophorins) گلیکوپروتئینهای میله ای ویروسی(ویروزوم (virosomes)) آنتی بادیها (ایمونولیپوزوم) برای هدف یابی دقیق و فعال استفاده می شود. ایمونولیپوزومها (لیپوزوم به همراه آنتی بادی) پلی ساکاریدها پایداری لیپوزوم از طریق کاهش اکسایش آنها، از طرف دیگر افزایش تحریک کردن سیستم دفاعی اندوتلیال خون(مناسب برای اضافه کردن به واکسنها برای تحریک بیشتر سیستم ایمنی). مانوز لکتینها برای اتصال به رسپتورهای سطح سلولی. پلیمرهای سنتزی برای افزایش نیمه عمرپلاسمایی وکاهش ایمونوژنیسیته. پلی اتیلن گلیکول (PEG)

تقسیم بندی لیپوزومها بر اساس روش های مختلف لیپوزومهای GUL ( وزیکولهای تک لایه غول پیکر= GaintUnilamellar Vesicle) با اندازه(≥ 1.0 µm)، به علت اندازه بزرگ و انسداد مویرگها، برای دارورسانی درون رگی مناسب نیستند. در دارورسانی درون رگی از لیپوزومهای SUL ( وزیکولهای تک لایه کوچک = Small Unilamellar Vesicle) با اندازه (20-100 nm)، استفاده می شود. برای دارورسانی به تومورها از لیپوزومهای هوشمند حساس به pH استفاده می شود. برای فرار از فاگوسیت شدن توسط سیستم اندوتلیال خون، می توان از لیپوزومهای اصلاح شده با پلیمرهای سنتزی مثل پلی اتیلن گلیکول (PEG) استفاده نمود.

تقسیم بندی لیپوزومهابر اساس پارامترهای ساختاری اساس این تقسیم بندی، اندازه لیپوزومها و تعداد لایه های تشکیل دهنده آنها است. بر اساس پارامترهای ساختاری MLV Multilamellar Vesicles وزیکولهای چند لایه ≥ 0.5 µm OLV Oligolamellar vesicles 0.1 - 1 µm ULV Unilamellar Vesicles وزیکولهای تک لایه SUV Small Unilamellar Vesicle وزیکولهای تک لایه کوچک 20-100 nm MUL Medium Unilamellar Vesicle وزیکولهای تک لایه متوسط LUV Large Unilamellar Vesicle وزیکولهای تک لایه بزرگ ≤ 100 nm GUV Gaint Unilamellar Vesicle وزیکول تک لایه غول پیکر ≥ 1.0 µm MVV Multivesicular vesicles وزیکولهای چند وزیکولی ≤ 1.0 µm

لیپوزوم های تک دیواره و چند دیواره فرق لیپوزوم Multilamellar و Oligolamellar در تعداد لایه ها می باشد. در لیپوزومهای Multilamellar تعداد لایه های بیشتری دیده می شود. لیپوزومهای تک دیواره تنها شامل یک لایه بوده و بر اساس اندازه به چهار گروه تقسیم بندی می شوند: کوچک متوسط بزرگ غول پیکر لیپوزومهای MVV، لیپوزومهای بزرگی هستند که در درون آنها چندین وزیکول قرار دارد.

تقسیم بندی لیپوزومها بر اساس روش های تهیه توضیح نوع روش عبارت به انگلیسی DRV روش آبگیری و آبدهی Dehydration and Rehydration REV SUV و OLV های تهیه شده به روش فاز بخار معکوس SUL s/OLVs made by reverse phase evaporation method MLV – REV MLV های تهیه شده به روش فاز بخار معکوس MLV made by reverse phase evaporation method VET وزیکولهای تهیه شده به روش انفصال Vesicles prepared by Extrusion Technique FATMLV انجماد وذوب MLV Frozen and thawed MLV SPLV وزیکولهای چندلایه پایدار Stable plurilamellar vesicles

تقسیم بندی بر اساس ترکیبات و کاربردها CL Conventional Liposomes (لیپوزومهای متداول) این نوع لیپوزومها ماهیتا دارای بار منفی هستند که بعلت داشتن فسفولیپید وکلسترول می باشد. این نوع لیپوزومها در عین ساده-تر بودن در بین انواع لیپوزومها، پرکاربردترین لیپوزومها برای انتقال انواع داروها به بافتهای مختلف بدن هستند. FL Fusogenic Liposomes (لیپوزومهای الحاقی) از ویروس Sendai بازسازی شده بعنوان حامل لیپوزومی استفاده می شود (RSVE). آنتی ژنهای سطحی این ویروسها به رسپتورهای سطحی سلولهای خاصی متصل می شوند.

تقسیم بندی بر اساس ترکیبات و کاربردها pH Sensitive Liposomes لیپوزومهای حساس به pH- بطور هوشمند داروهای بارگیری شده را در ناحیه و نقطه ای که pH مورد نظر است، آزاد می کند. استفاده از فسفولیپیدهایی مانند PE یا DOPE با OA Cationic Liposomes لیپوزومهای کاتیونیک- دارای بار سطحی مثبت هستند و از آنها برای ژن رسانی استفاده فراوانی می شود. از لیپیدهای کاتیونیک همراه با DOPE ساخته می شوند.

تقسیم بندی بر اساس ترکیبات و کاربردها Long Criculatory (stealth) liposomes لیپوزومهای گردش طولانی ،با اصلاح سطحی، از فاگوسیته شدن توسط سلولهای دفاعی سیستم اندوتلیای خون فرار می کنند و مدت زمان طولانی تری در گردش خون باقی می مانند. از اینرو برای تنظیم دوز داروهایی که باید در طی زمان دوز ثابتی در خون داشته باشند(مانند انسولین) استفاده می شوند. دردمای Tc بالا با استفاده از 5 - 10% کلسترول تهیه می شوند. سطح آنها بوسیله مولکولها یاپلیمرهای طبیعی یا مصنوعی اصلاح می شود تا از فاگوسیتوز بوسیله سلولهای اندوتلیای در امان باشند و چرخه طولانی-تری در سیستم گردش خون داشته باشند. Immuno - Liposomes لیپوزومهای ایمنی بطور اختصاصی سلولهای هدف را شناسایی می کند و به آن متصل می شوند. بنابراین برای هدف یابی فعال گزینه مناسبی می باشند. این نوع لیپوزومها با اتصال آنتی بادیها به سطح لیپوزومها تهیه می شوند.