Artykuł sponsorowany
Liposomy – definicja
Czym są liposomy? To pęcherzyki lipidowe o kulistym kształcie, które otaczają wodny rdzeń warstwą fosfolipidów – związków chemicznych, które budują błony komórkowe.
Ich struktura chroni zamknięte wewnątrz substancje przed działaniem czynników zewnętrznych. Dzięki temu liposomy są idealnymi nośnikami leków, witamin i innych związków bioaktywnych. Wyróżniają się zdolnością do selektywnego transportu substancji do wybranych miejsc w organizmie.
Struktura i cechy charakterystyczne liposomów
Liposomy składają się z jednej lub wielu warstw lipidowych otaczających przestrzeń wodną. Lipidy – związki tłuszczowe – tworzą dwuwarstwy, w których hydrofilowe (przyciągające wodę) głowy ustawiają się na zewnątrz i do wnętrza pęcherzyka, a hydrofobowe (odpychające wodę) ogony stykają się ze sobą wewnątrz warstwy.
Cholesterol reguluje płynność błony i zmniejsza jej przepuszczalność w kontakcie z płynami ustrojowymi. Dzięki temu liposomy pozostają stabilne w krwiobiegu i mogą dłużej utrzymywać zamknięte w sobie substancje aktywne.
Budowa liposomów może podlegać modyfikacji z wykorzystaniem różnych związków (np. polimerów) – w celu wydłużenia czasu krążenia liposomów we krwi i zmniejszenia ich rozpoznawania przez układ immunologiczny.
W medycynie, kosmetologii i przemyśle opracowuje się coraz to nowsze technologie, które pozwalają wdrażać nowe rozwiązania oparte właśnie na zastosowaniu liposomów.
Liposomy w naturze i wytwarzane przemysłowo – porównanie
Liposomy nie występują naturalnie w organizmach żywych. Jednak ich budowa wzorowana jest na strukturze błony komórkowej. Właśnie ta cecha umożliwia im integrację z komórkami organizmu.
W procesie produkcji przemysłowej wykorzystuje się techniki umożliwiające precyzyjne formowanie pęcherzyków lipidowych o kontrolowanej wielkości i liczbie warstw. Dzięki temu powstają liposomy o zróżnicowanej strukturze, które są odporne na działanie czynników zewnętrznych i mogą transportować substancje do wyznaczonych miejsc.
Naturalne błony komórkowe ulegają dynamicznym przemianom i są integralną częścią procesów życiowych, natomiast przemysłowe liposomy koncentrują się na zadaniu transportu substancji bioaktywnych w ściśle określonych warunkach. Dzięki modyfikacjom powierzchniowym mogą omijać mechanizmy obronne organizmu, akumulować się w określonych tkankach i uwalniać zawartość w odpowiedzi na czynniki zewnętrzne (np. pH, temperatura czy pole magnetyczne).
Rodzaje liposomów i ich specyfika
Rozmiar liposomów mieści się zwykle w zakresie od kilkudziesięciu do kilkuset nanometrów. Im większy pęcherzyk i im więcej warstw lipidowych, tym większa zdolność do przenoszenia substancji o różnej rozpuszczalności – wodnej (hydrofilowej) lub tłuszczowej (hydrofobowej).
Rodzaje i funkcje liposomów:
- Liposomy jednowarstwowe – pęcherzyki lipidowe otoczone jedną dwuwarstwą fosfolipidową. Wyróżnia się liposomy małe (SUV) o średnicy 20–100 nanometrów i duże (LUV) o średnicy od 100 do 1000 nanometrów.
- Liposomy wielowarstwowe – zawierają kilka dwuwarstw lipidowych (tworzą strukturę przypominającą cebulę). Pozwalają na transport większej ilości substancji, zarówno hydrofilowych, jak i hydrofobowych.
- Liposomy stealth – zawierają na powierzchni glikol polietylenowy (PEG). Zabezpiecza je on przed rozpoznaniem przez układ odpornościowy i wydłuża ich czas krążenia w organizmie.
- Liposomy termowrażliwe – zmieniają swoją strukturę pod wpływem temperatury. To adekwatność, która umożliwia uwalnianie substancji aktywnej w miejscach o podwyższonej temperaturze, np. w tkankach nowotworowych.
- Immunoliposomy – posiadają na swojej powierzchni przeciwciała lub ligandy, które kierują je do konkretnych komórek.
Jak działają liposomy?
Liposomy, dzięki swojej budowie, mogą skutecznie transportować substancje aktywne do wnętrza komórek. Zjawisko to polega na wnikaniu liposomów do organizmu i ich interakcji z błonami biologicznymi – strukturami otaczającymi każdą komórkę.
Błona biologiczna składa się z dwuwarstwy lipidowej, której struktura przypomina budowę liposomów. Dzięki temu liposomy mogą łączyć się z błonami komórkowymi lub być wchłaniane przez endocytozę – proces, w którym komórka otacza i pochłania zewnętrzny pęcherzyk.
Działanie liposomów w organizmie (ich interakcje z błonami biologicznymi) są ściśle uzależnione od ich wielkości, składu lipidowego oraz ładunku elektrostatycznego.
Zastosowanie liposomów w medycynie i farmacji
Liposomy stały się nośnikami leków w wielu obszarach medycyny – są wykorzystywane w onkologii, leczeniu chorób zakaźnych oraz w terapii genowej.
- W przypadku nowotworów wykorzystywane są w terapiach celowanych, do dostarczania leków przeciwnowotworowych bezpośrednio do tkanek guza. Liposomy przenoszą substancje czynne bezpośrednio do komórek nowotworowych i minimalizują ich wpływ na zdrowe tkanki.
- W terapii genowej liposomy pełnią funkcję nośników kwasów nukleinowych – materiału genetycznego wykorzystywanego w leczeniu chorób o podłożu genetycznym.
Rola liposomów w kosmetykach i pielęgnacji skóry
Liposomy w kosmetykach wspierają pielęgnację skóry na poziomie, który trudno osiągnąć innymi nośnikami. Ich budowa pozwala na bezpośrednie przenikanie przez warstwy skóry. Dzięki temu transport substancji aktywnych przez skórę staje się bardziej efektywny i dokładny – serum liposomowe będzie miało znacznie lepszą skuteczność działania miejscowego niż inny kosmetyk dostarczający składniki aktywne niezamknięte w liposomach kosmetycznych.
Liposomy w farmacji oraz dermatologii przyczyniły się do zmiany podejścia do transportu substancji odżywczych i leczniczych. Wprowadzenie liposomalnych witamin stało się odpowiedzią na wyzwania związane ze stabilnością i biodostępnością składników. Liposomalna witamina D czy witamina C – czyli formy zamknięte w strukturze lipidowej, wykazują większą odporność na działanie czynników środowiskowych i lepiej przenikają przez błony biologiczne.
Nasuwa się pytanie, jak stosować liposomy, by osiągnąć optymalny efekt? Preparaty aplikowane miejscowo, działają na powierzchni skóry i w jej głębszych warstwach, natomiast liposomalne suplementy diety formeds oddziałują na organizm od wewnątrz. Kompleksowe podejście daje najlepsze efekty – z perspektywy łagodzenia zmian i objawów chorób dermatologicznych oraz poprawiania nawilżenia i wygładzenia skóry.
Wykorzystanie liposomów w przemyśle
Poza medycyną i kosmetologią liposomy znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym, chemicznym i biotechnologicznym. W sektorze spożywczym służą do zamykania wrażliwych składników (m.in. witamin czy probiotyków) i chronią je przed degradacją pod wpływem warunków środowiskowych.
W przemyśle chemicznym liposomy wykorzystuje się do kontrolowanego uwalniania substancji chemicznych (m.in. pestycydów czy środków ochrony roślin). Liposomy stabilizują związki i minimalizują ich wpływ na środowisko – zmniejszają ryzyko ich przedostania się do wód gruntowych lub gleby.
Bibliografia:
- Goik, U., Załębska-Żyłka, I., & Pietrzycka, A. (2015). Liposomy jako nośniki substancji aktywnych przenoszonych w głąb skóry. Engineering of Biomaterials, 18(130).
- Fijałkowski, W., Kopycińska, M., Przybyło, M., & Langner, M. (2023). Liposomy–znane nieznane narzędzia farmakologiczne. Lek w Polsce, 381(2), 29-38.
- Kostryco, M., & Chwil, M. Liposomy jako nośniki fitozwiązków. Problemy i wyzwania współczesnego rolnictwa oraz ochrony środowiska, 50.
- Meissner, J. M., Toporkiewicz, M., Matusewicz, L., & Machnicka, B. (2016). Liposomy jako niewirusowe systemy dostarczania leków genetycznych. Advances in Hygiene & Experimental Medicine/Postepy Higieny i Medycyny Doswiadczalnej, 70.
- Bozzuto, G., & Molinari, A. (2015). Liposomes as nanomedical devices. International journal of nanomedicine, 975-999.
- Nsairat, H., Khater, D., Sayed, U., Odeh, F., Al Bawab, A., & Alshaer, W. (2022). Liposomes: Structure, composition, types, and clinical applications. Heliyon, 8(5).
