liposomi

struttura di un fosfolipide (tratta dal sito: www.uic.edu)		struttura globulare di un liposoma

Le caratteristiche dei liposomi possono essere modificate a seconda dei diversi farmaci veicolati. Ad esempio, per diminuire la velocità di degradazione del liposoma e rallentare la liberazione del suo contenuto si agisce modificandone la composizione e le dimensioni. Si può anche aumentare l'affinità dei liposomi per un determinato tessuto modificando la loro composizione, la carica elettrica (addizionando stearilammina si ottengono vescicole con carica positiva; con fosfato dicetilico, si ottengono cariche negative) o anche aggiungendo recettori o antigeni adesivi, il che fa aumentare la concentrazione del farmaco nell'organo bersaglio.

Le preparazioni contenenti liposomi presentano diversi vantaggi, essenzialmente:

• i costituenti di base dei liposomi, sia di origine naturale (fosfolipidi o sfingolipidi) che sintetica (tensioattivi non ionici), risultano biocompatibili e sono privi di effetti tossici o allergici;
• sono in grado di incorporare e veicolare sostanze idrofile o lipofile (farmaci, proteine ed enzimi);
• le sostanze veicolate risultano protette dall'azione di enzimi (proteasi, nucleasi) o da ambienti denaturanti (pH);
• possono essere indirizzati verso tessuti specifici;
• possono essere somministrati per via endovenosa, orale o intramuscolare;
• sono biodegradabili e attualmente preparabili su larga scala.

D'altra parte, i liposomi presentano diversi svantaggi come vettori per il rilascio di farmaci in quanto sono soggetti a degradazione ossidativa e devono essere conservati e manipolati in atmosfera di azoto. Per risolvere i problemi legati alla stabilità chimico-fisica, favorirne la conservazione nel tempo al fine della loro commercializzazione i liposomi possono essere liofilizzati (es. AmbiSome - classe H), però la ricostituzione del medicinale richiede avvertenze specifiche non attribuibili al fruitore. La tabella seguente riporta i farmaci veicolati da liposomi registrati in Italia.

tipi di liposomi e meccanismo di rilascio

• liposomi: sono piccole vescicole di 50-500 nm. di diametro circondate da una o più membrane a doppio strato di fosfolipidi. All'interno si trova materiale in fase acquosa. I liposomi hanno elevata affinità per lo strato corneo e apportano una profonda idratazione grazie alla somiglianza delle loro membrane con il cemento intercorneocitario epidermico. I liposomi fosfolipidici vengono distrutti dagli enzimi fosfolipidolitici appena raggiungono lo strato corneo. Liposomi di dimensioni superiori a 200 nm sono più facilmente riconosciuti e catturati dai macrofagi.

• niosomi™: acronimo registrato di non ionic liposomes, sono un'evoluzione dei liposomi, dove i fosfolipidi di membrana sono costituiti da lipidi amfifilici non ionici di sintesi. I niosomi sono coperti da particelle lipidiche lamellari, che secondo l'azienda che ha registrato il nome, imitano le particelle lipidiche intercellulari presenti nella pelle (in realtà, l'unica imitazione è quella del doppio strato, bilayer, della membrana cellulare; la zona intercellulare è organizzata in modo differente) e quindi dovrebbero assicurare un'assimilazione ottimale. I niosomi™ o le nanocapsule™, hanno dimensioni inferiori ai 200 nanometri, equivalenti allo spazio intercellulare presente nello strato corneale. Questa notevole miniaturizzazione aumenta il potere di diffusione delle sostanze all’interno della pelle.
  I liposomi non ionici sono molto più stabili di quelli fosfolipidici, di natura anfotera; inoltre, non vengono distrutti dagli enzimi fosfolipidolitici dello strato corneo, e la loro struttura, simile a quella delle ceramidi epidermiche, consente di cementare le lamelle cornee e ridurre la disidratazione epidermica. Infine, essendo non ionici, i niosomi sono meno tossici delle vescicole prodotte con tensioattivi ionici.

E' possibile classificare i liposomi in base alle loro diverse e più rilevanti caratteristiche: le dimensioni, la lamellarità (numero di doppi strati lipidici di cui è composto il liposoma) ed il metodo di preparazione adottato. Questi parametri, oltre che definire le differenze fra i liposomi, comportano significative caratteristiche, quali: stabilità, farmacocinetica, biodisponibilità. Queste caratteristiche possono influenzare notevolmente le possibilità di utilizzo dei liposomi.

La tabella sopra riportata illustra le varie tipologie di liposomi.

Accanto a questa classificazione dei liposomi, se ne aggiunge una funzionale, che evidenzia più immediatamente le particolari caratteristiche:

• liposomi sensibili al pH: la loro particolare struttura li rende sensibili ad eventuali abbassamenti di pH. A pH 6.5 i lipidi che li costituiscono si protonano e favoriscono la liberazione del farmaco. Questo comportamento è praticamente vantaggioso in quanto nelle zone dove sono presenti tumori, a causa del tessuto necrotico che va formandosi con la crescita del tumore, si verifica spesso un sensibile abbassamento del pH rispetto a quello fisiologico (Smallbone et al., 2005).

• liposomi termosensibili: ad una temperatura critica (generalmente intorno a 38-39 °C) diventano permeabili al farmaco, rilasciandolo. Questo comportamento può essere utile se, dopo la somministrazione, si provvede a riscaldare (tramite ultrasuoni) la zona dove è presente la massa tumorale in modo da ottenere il maggior rilascio di farmaco solo nella zona da trattare. Questo porta a numerosi vantaggi: innanzitutto il farmaco è concentrato nella zona interessata (quindi necessitano dosaggi più bassi), secondariamente si riducono eventuali tossicità in altri distretti come reni e fegato (Mills et al., 2004).

• immunoliposomi: vengono creati e studiati in maniera tale disaggreghino e liberino il farmaco quando entrano in contatto con una cellula che presenti un antigene specifico. Questo comportamento è realizzato integrando nella membrana fosfolipidica del liposoma anticorpi monoclonali specifici per antigeni tumorali. In questo modo, il legame tra antigene e anticorpo avvicinerà in maniera determinante il liposoma alla cellula bersaglio liberando il farmaco preferenzialmente su quest'ultima (Park, 2002).

Esperimenti di legame e trasferimento con ³¹P-NMR hanno dimostrato che il processo di rilascio del contenuto dei liposomi è schematizzabile come nella figura seguente:

un esempio di applicazione dei liposomi

Una soluzione per migliorare l'indice terapeutico è stato l'inserimento della doxorubicina all'interno dei liposomi in modo che la dose efficace sia raggiunta gradualmente: via via che i globuli si aprono, secernono il loro contenuto direttamente all'interno delle cellule. In questo modo, la tossicità si è dimostrata più controllata, però rivolta a tutte le cellule indistintamente. I liposomi inoltre venivano presto riconosciuti come estranei dal sistema immunitario ed eliminati prima che potessero portare a termine la loro opera.

Un maggior successo è stato ottenuto rivestendo i liposomi con una pellicola di polietilenglicole (PEG), una sostanza inerte che non allerta il sistema immunitario. In questo modo i liposomi pegilati possono circolare liberamente senza venire distrutti: restano nel sangue per 2-3 settimane senza aprirsi e gradualmente entrano nelle cellule cancerose attraverso i capillari del tumore. Infatti, i capillari neoformati, destinati ad irrorare le aree tumorali, sono più permeabili rispetto a quelli dei tessuti sani, perciò favoriscono nel tessuto neoplastico un accumulo dei liposomi che quindi rilasciano il principio attivo proprio nel microambiente tumorale svolgendo selettivamente la sua azione tossica sulle cellule cancerose.

La tossicità della doxorubicina convenzionale, grazie alla veicolazione con liposoma pegilato si riduce nettamente: gli eventi cardiaci scendono dal 18,8% al 3,9%; l'alopecia passa dal 54% al 7%; la nausea dal 53% al 37%; il vomito dal 31% al 19%; la neutropenia (tossicità sul midollo osseo) dal 10% al 4%. L'efficacia resta invariata e migliora la qualità di vita dei pazienti. La nuova formulazione, è stata testata su due tipologie di tumori femminili, il carcinoma dell'ovaio e quello della mammella, entrambi in fase avanzata (metastatica), con risultati incoraggianti. In futuro si studierà anche la possibilità di impiegare il pegilato come trattamento di prima linea, cioè per la chemioterapia che segue l'intervento chirurgico.
Per ora, l'unico effetto collaterale che non si è riusciti a controllare è la sindrome mano-piede: causa eritema e desquamazione delle mani e dei piedi, contenibile però con semplici precauzioni.

Gordon AN et al. Recurrent Epithelial Ovarian Carcinoma: A Randomized Phase III Study of Pegylated Liposomal Doxorubicin Versus Topotecan. J Clin Oncol 2001; 19:3312-3322
Wigler N et al. Reduced cardiac toxicity and comparable efficacy in a phase III trial of pegylated liposomal doxorubicin (Caelyx/Doxil) vs. doxorubicin for first-line treatment of metastatic breast cancer. ASCO 177a; 2002

preparazione dei liposomi MLV e SUV

liposoma unilamellare		liposoma multilamellare. (www.encapsula.com)

La preparazione industriale dei liposomi dipende dalla tipologia che si desidera ottenere. Qui descriveremo la preparazione di laboratorio che è abbastanza semplice e pemette di ottenere liposomi MLV e SLV.

In un pallone di vetro (v. figura sotto) si versa la soluzione dei lipidi in cloroformio e si aggiunge il farmaco polverizzato se questo è lipofilo (diversamente, il farmaco viene aggiunto dopo). Quindi, la soluzione viene evaporata a pressione ridotta, mantenendo il sistema in rotazione fino al formarsi di una pellicola, che viene ulteriormente seccata con l'uso di una pompa meccanica per circa 1h.

Successivamente il film lipidico viene reidratato con tampone TES [acido N-Tris(idrossimetil)metil-2-aminoetansolfonico] e contemporaneamente si aggiunge la soluzione di farmaco se idrofilo (questo passaggio si salta se il farmaco è lipofilo).

La miscela viene quindi messa in un'agitatore (vortex) fino a che assume un aspetto omogeneo e senza precipitati. Si ha così la formazione di liposomi MLV. Successivamente, mediante sonicazione, si ottengono i SUV. Si può sonicare sia con un sonicatore ad immersione (400 Watt) che con un bagno sonicatore (30 Watt).

liposomi e cosmetica

I vantaggi offerti dalle preparazioni cosmetiche contenenti liposomi sono riassumibili in quattro punti:

• i costituenti di base dei liposomi, sia di origine naturale (fosfolipidi o sfingolipidi) o sintetica (tensioattivi non ionici), risultano in generale completamente biocompatibili, senza dare indesiderati effetti tossici o allergici;
• i liposomi sono in grado di incorporare e veicolare sostanze sia idrofile che lipofile (questa caratteristica è importante in quanto si evita l'utilizzo di solventi organici o tensioattivi);
• le sostanze veicolate risultano protette dall'azione di enzimi (proteasi, nucleasi) o di ambienti denaturanti (pH). In questo modo possono essere utilizzate sostanze molto labili come acidi nucleici, peptidi e proteine;
• i liposomi sono in grado di ridurre la tossicità di agenti tossici o irritanti.

Ogni linea cosmetica, oltre al detergente, al tonico ed all'idratante, comprende sempre altri prodotti per il viso (nutrienti, antirughe, per la zona occhi, eccetera) e per il corpo (antismagliature, anticellulite, ecc.). Questi preparati sono proposti per mantenere i tessuti della pelle in ottimali condizioni di turgore e freschezza.

Per migliorare i risultati non sempre in grado di mantenere le promesse, la cosmesi fa ricorso a tutti i mezzi possibili, utilizzando sia prodotti biologici (di origine animale), vegetali e vitaminici, sia ricorrendo ai cosiddetti sistemi "membrana mimetici" capaci di svolgere un'azione più incisiva e prolungata.
Esempi di questi sistemi, detti anche a cessione programmata, sono i liposomi, i niosomi™, i fitosomi (lecitina con varie molecole vegetali), i nanosomi (o liposomi veri), le collasfere (microsfere composte da collagene e proteoglicani, contenenti lipidi) e le microsferule di cellulosa (unisfere).

Mentre i prodotti di biotecnologia vanno progressivamente sostituendo le sostanze di origine animale (molto in disuso, in quanto gli episodi della "mucca pazza", agli occhi dei consumatori, non sono circoscrivibili con certezza) e si stanno sviluppando vari prodotti di provenienza marina (plancton, chitina, uova di pesce ecc.), il settore fitocosmetico ricorre a sostanze chimicamente definite, estratti selezionati e purificati e comunque estratti secchi in sostituzione dei vecchi e diluiti estratti glicolici, delle tinture idroalcoliche, dei macerati, decotti e infusi.

I liposomi sono un'imitazione di quegli stessi liposomi che si formano nei corpi del Golgi delle cellule epidermiche. I liposomi, inviluppati da vescicole (corpi di Odland), vengono espulsi dalle cellule granulose dell'epidermide, e da qui risalgono verso lo strato lucido che separa la cellule ancóra vitali dalle cellule morte (strato corneo).
Qui il doppio strato fosfolipidico viene distrutto enzimaticamente con la formazione di un'utile barriera protettiva composta da ceramidi, colesterolo e acidi grassi.

La tecnica cosmetica ha ricalcato l'idea alla rovescia: proponendo l'impiego di liposomi veicolati in creme e gel. Questa progettazione è verosimile in quanto i liposomi attraversato lo strato corneo raggiungono la zona lucida, dove subiscono lo stesso destino dei liposomi prodotti dall'epidermide: si trasformano in materiale lipidico con funzione di barriera protettiva.

A questo punto, la descrizione del processo imitativo di quello naturale, è stata affidata - per la commercializzazione - ai pubblicitari, che hanno individuato vari richiami propagandistici per la commercializzazione dei liposomi. Così, si sono ipotizzate una serie di azioni che, pur coerenti con le caratteristiche dei liposomi, non sono documentate sperimentalmente. Ed ecco che i messaggi pubblicitari hanno assunto connotazioni miracolistiche, sostanzialmente riassumibili così: "i liposomi penetrano come una sorta di proiettili nella pelle ed entrano nelle cellule (o raggiungono il derma!) dove producono... la ristrutturazione dell'epidermide ed il suo conseguente effetto di ringiovanimento". Il termine "effetto" è coerente con la pubblicità dei cosmetici.

Quando parliamo delle sostanze di natura oleosa presenti sulla pelle ci riferiamo in genere al sebo, cioè alla secrezione (molto abbondante nelle pelli giovani) delle ghiandole associate ai follicoli piliferi. Però, nell'epidermide esistono anche grassi d'origine completamente diversa, strettamente legati al processo di formazione e di esfoliazione delle cellule cutanee. Nel loro percorso dallo strato basale a quelli più superficiali esse liberano infatti delle vescicole che contengono un particolare tipo di grassi che vanno a disporsi tra le cellule in via di trasformazione come il cemento viene steso tra i mattoni di una costruzione: si forma così lo strato barriera della pelle. Qualsiasi alterazione di questo strato protettivo dovuta a cause esterne o interne, si manifesta con desquamazione, irritazione e aridità.

La difficoltà di approvvigionamento di sostanze così particolari è stato per un pò di tempo il fattore limitante il loro utilizzo in campo dermocosmetico. La principale fonte di ceramidi è stata a lungo quella della pelle di maiale, mentre oggi si utilizzano ceramidi ottenute biotecnologicamente. Esistono poi ceramidi completamente sintetici, ma una certa differenza strutturale rispetto a quelle presenti naturalmente nelle umana pone dubbi sui loro effetti a lungo termine.
Tra i derivati affini alle ceramidi abbiamo la fitosfingosina ed altri particolari sfingolipidi. Si tratta di parti di ceramidi che, una volta applicate sulla pelle, hanno dimostrato azioni simili alle loro parenti complete, con il vantaggio di una maggior penetrazione. Bisogna ricordare, infatti, che le ceramidi sono materie prime di natura molto grassa e difficili da inserire nelle comuni formule cosmetiche. Per questa loro stessa caratteristica intrinseca, il trattamento con prodotti a base di ceramidi è particolarmente indicato per le pelli tendenzialmente secche, in cui la funzione barriera non è perfetta, e che quindi tendono ad arrossarsi e ad irritarsi.
E' importante la scelta oculata delle creme che le contengono: tendono ad essere particolarmente ricche, quindi poco adatte alle pelli che non sopportano i grassi. Per quest'ultimo tipo d'epidermidi sono più adatte versioni fluide, oppure quelle contenenti solo i precursori delle ceramidi.

¹Schubert R., Schmidt K.H. - Biochemistry, 1988, 27:8787

nanoemulsioni

evening primrose (foto: www.nps.gov/whsa)

componente	funzione	peso (% p/P)
olio di evening primrose	lipide	25,0
tocoferolo	antiossidante	5,0
lecitina	agente emulsionante	4,0
acqua	diluente	fino a 100

Le particelle che si formano con un processo di omogenizzazione ad alta pressione, evidenziano un nucleo liquido e lipofilo, separato dalla fase acquosa che lo circonda da uno strato monomolecolare di fosfolipidi. Le nanoemulsioni, quindi, differiscono chiaramente dai liposomi, in cui un doppio strato fosfolipidico separa un nucleo acquoso da una fase esterna idrofila. Se le nanoemulsioni sono preparate con un eccesso di fosfolipidi, si può avere la comparsa di liposomi.

Le nanoemulsioni offrono dei benefici per i prodotti destinati al mantenimento e protezione della pelle grazie alla loro capacità idratante ed alle caratteristiche veicolanti. Analogamente ai liposomi, facilitano la penetrazione nella pelle degli ingredienti attivi; però, grazie al loro nucleo lipofilo, le nanoemulsioni sono più adatte dei liposomi a trasportare componenti lipofilici.

Un ulteriore vantaggio delle nanoemulsioni è che non scremano: ciò permette la formulazione di prodotti liquidi che sono vaporizzabili (spray) e non mostrano una separazione di fase durante l'immagazzinaggio.

ciclodestrine

Struttura di una γ-ciclodestrina

Sono ottenute dalla degradazione enzimatica dell'amido e le strutture più comuni sono la α, β e γ- CD. Hanno una struttura cava a tronco di cono e le classi di CD differiscono per grandezza di anello e solubilità in acqua. A temperatura ambiente si presentano come una polvere bianca cristallina e inodore dal sapore debolmente dolce. La struttura tridimensionale costringe i gruppi ossidrilici sui bordi esterni, mentre nella cavità sono presenti solo atomi di idrogeno e ponti ossigeno. Questo fa sì che la cavità centrale abbia natura idrofobica, mentre la parte esterna è idrofilica: ciò si traduce nella possibilità per le CD di ospitare molecole idrofobe all'interno della cavità e di essere solubili in acqua.

Le CD più usate sono le β in quanto l'α presenta una cavità troppo piccola e la γ ha costi di produzione troppo elevati.
Accoppiate con molecole organiche, le CD formano un complesso di inclusione ospite/ospitante che determina una variazione delle proprietà chimico-fisiche della sostanza inclusa tra cui la solubilità acquosa apparente che risulta aumentata rispetto alla molecola tal quale. Grazie al fenomeno della complessazione ed all'assenza di tossicità, le CD trovano impiego nei preparati dermatologici, per rendere più stabili e resistenti ai fattori ambientali le sostanze contenute, migliorandone la conservazione. Ad esempio, sono utilizzate per la fotostabilità di molecole farmacologicamente attive e di sostanze di interesse dermocosmetico, come i filtri solari; infatti, riducendo la formazione dei radicali liberi che si formano in seguito a irraggiamento, minimizzano il danno dei fotoprodotti sulle macromolecole biologiche. Inoltre, la complessazione con le CD dei filtri solari, favorisce la loro permanenza sulla superficie cutanea per esplicare e mantenere la loro funzione protettiva.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
HOME PAGE

Marcello Guidotti, copyright 2003-2006-2008-2012
questa pagina può essere riprodotta su qualsiasi supporto o rivista purché sia citata la fonte e l'indirizzo di questo sito (ai sensi degli artt. 2575 e 2576 cc. Legislazione sul diritto d'autore). Le fotografie sono tratte da siti web e sono, o possono ritenersi, di pubblico dominio purché utilizzate senza fini di lucro. Le immagini di prodotti presenti nel sito hanno unicamente valenza esemplificativa oltre che, eventualmente, illustrare messaggi fuorvianti e non vi è alcun richiamo diretto o indiretto alla loro qualità e/o efficacia il cui controllo è affidato alle autorità regolamentatorie.