Sistemi di rilascio basati sui liposomi

Sistemi di rilascio basati sui liposomi – Definizione e Meccanismo di Rilascio

I liposomi sono vettori che possono essere utilizzati per il rilascio controllato di differenti tipi di molecole attive e, grazie alle loro caratteristiche uniche, trovano largo impiego in diversi campi di applicazione come quello farmaceutico, medico, nutraceutico, cosmoceutico. In campo medico, i liposomi sono utilizzati per il rilascio controllato di farmaci in modo da realizzare il pieno potenziale delle molecole terapeutiche, mantenendole disponibili per il tempo necessario e in prossimità di tessuti/cellule bersaglio.

Nel settore alimentare i liposomi hanno un grande potenziale come materiali “contenitori” per preservare molti ingredienti bioattivi, inclusi i composti che sono poco solubili in acqua, vitamine, proteine, peptidi, etc.

Lo sviluppo di liposomi intelligenti con specifiche caratteristiche (in termini di dimensione, carica, capacità di carico, capacità di rispondere agli stimoli) per la biodisponibilità di farmaci e prodotti nutraceutici è essenziale per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche, come l’utilizzo di farmaci a base di acidi nucleici (NABDs) nella terapia genica, nonché per la produzione di nuove formulazioni per la sicurezza alimentare.

Cosa sono i liposomi?

I liposomi sono vescicole strutturali chiuse costituite da uno o più doppi strati lipidici che circondano un core acquoso (Figura 1).

cationic Unilamellar Vesicles
Figura 1. Rappresentazione schematica di vescicole unilamellari cationiche con il farmaco idrofilico incapsulato all’interno del core acquoso e il farmaco idrofobico intrappolato nel doppio strato fosfolipidico.

Possono essere classificati sulla base della loro composizione e dimensione. Sulla base della loro composizione vengono distinti in convenzionali, invisibili, cationici, mirati e liposomi che rispondono agli stimoli. Sulla base della dimensione possono essere classificati in Vescicole Multilamellari (MLVs), Vescicole Grandi Unilamellari (LUVs) e Vescicole Piccole Unilamellari (SUVs).

Micro e nano liposomi sono sistemi altamente biocompatibili e biodegradabili che, grazie alla loro bassa tossicità e immunogenicità e alla loro capacità di incorporare farmaci idrofilici e idrofobici, sono i candidati ideali per il rilascio controllato di diversi tipi di molecole attive per applicazioni farmaceutiche e nutraceutiche. Inoltre, la loro somiglianza con le membrane biologiche e la possibilità di funzionalizzazione mediante legame a specifici lingandi (molecole che permettono il direzionamento del vettore verso i tessuti target), li rendono sempre più importanti nel campo della terapia genica come sistemi per il trasporto di farmaci a base di acidi nucleici (NABDs).

I liposomi, come sistemi per il rilascio controllato di farmaci, sono in grado di minimizzare la degradazione e la perdita dei farmaci, riducendo e prevenendo, allo stesso tempo, effetti collaterali e tossici; possono aumentare l’assorbimento e la biodisponibilità dei farmaci migliorandone la distribuzione e la penetrazione nei compartimenti cellulari.

Meccanismo di rilascio delle molecole attive

In generale, i due principali meccanismi che regolano il rilascio degli ingredienti attivi dai liposomi sono la diffusione e l’erosione.

NABDs-liposomes delivery mechanism
Figura 2. Rappresentazione schematica degli step cruciali del meccanismo di rilascio dei complessi NABDs-liposomi: il lipoplesso viene internalizzato mediante il percorso endocitico; all’interno dell’endosoma il complesso promuove l’escape endosomiale, destabilizzando la membrana endosomiale, e viene degradato ad opera di enzimi interni all’organello; l’acido nucleico viene rilasciato nel citoplasma e traslocato verso il nucleo.

In particolare, in campo medico, per superare i limiti dovuti alla aspecificità dei comuni agenti terapeutici, i liposomi incapsulanti gli ingredienti attivi devono aumentare il loro accumulo vicino alle cellule bersaglio e facilitarne il rilascio al loro interno. Questo è possibile mediante due passaggi chiave: l’endocitosi e la fuoriuscita del principio attivo dall’endosoma. Il percorso endocitico è il maggiore meccanismo di inglobamento cellulare e rappresenta la modalità di internalizzazione dei liposomi nella cellula: i doppi strati fosfolipidici rispettivamente del liposoma e della membrana cellulare interagiscono tra loro portando ad una fusione tra le due membrane. Il processo è facilitato per liposomi cationici grazie all’interazione tra la loro carica positiva e quella negativa della membrana plasmatica.

Successivamente all’internalizzazione, i liposomi contenenti le molecole attive vengono inglobati all’interno degli endosomi, organelli interni alla cellula che prendono parte ai percorsi di smistamento e di secrezione cellulare. Qui i liposomi destabilizzano la membrana endosomiale e vengono degradati ad opera di specifici enzimi assicurando il rilascio degli agenti terapeutici nell’ambiente citosolico; il meccanismo è chiamato “escape endosomiale”. In questo modo i liposomi evitano la degradazione delle molecole attive all’interno dei lisosomi, compartimenti cellulari preposti alla degradazione degli elementi di scarto o estranei alla cellula, e portano all’espressione di agenti terapeutici come i NABDs, all’interno del nucleo. Il processo è schematizzato in Figura 2.

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