結構生物化學/脂質體
脂質體是由磷脂雙分子層構成的 人工構建的囊泡。脂質體於 1961 年被英國科學家亞歷克·班漢姆（Alec Bangham）在研究血液凝固時首次發現，現正因其在實驗室技術和醫療應用中的潛力而受到研究。人們特別感興趣的是它們穿越細胞膜和將某些型別的藥物運輸到人體內預先指定位置的能力。
脂質體是球形結構，直徑通常在 15 奈米到 1000 奈米之間。各種靶向配體可以附著在其表面，以將其引導到細胞內的適當位置；這些包括但不限於膜蛋白。重要的是將脂質體與膠束區分開來；即使這兩種大分子複合物都是球形的，並且由脂質組成，膠束通常是由離子化的脂肪酸形成的，而脂質體是由磷脂組成的。此外，膠束只包含一層脂質，其非極性碳尾在中心聚集在一起（因此不允許任何水溶性化合物存在於內部），而脂質體則是由雙層構成，允許帶電分子存在於內部。這是由於磷脂的親水性甘油磷酸醇頭部存在，它們定義了脂質體的內外表面。
脂質體的主要結構成分是：[1]
- 磷脂 - 磷脂是脂質體膜的主要成分。用於脂質體的磷脂進一步分為天然磷脂和合成磷脂。最常用的磷脂被稱為卵磷脂（也稱為磷脂醯膽鹼），它是兩親性的。
- 膽固醇 - 膜中的膽固醇分子增加了膽鹼頭部基團之間的分離，這減少了正常的氫鍵和靜電相互作用。
脂質體可以根據以下特徵分為幾種型別：[2]
- 尺寸
- 層板數量
| 脂質體型別 | 尺寸 | 層板數量 |
|---|---|---|
| 小型單層囊泡 (SUV) | 20 奈米 - 100 奈米 | 單層 |
| 大型單層囊泡 (LUV) | 100 奈米 - 400 奈米 | 單層 |
| 巨型單層囊泡 (GUV) | 1 微米及更大 | 單層 |
| 大型多層囊泡 (MLV) | 200 奈米 - 約 3 微米 | 多層 |
| 多囊泡 (MVV) | 200 奈米 - 約 3 微米 | 多層 |
- 注意：層板是指脂質雙分子層。
- 注意：請參考右側的示意圖以獲得更清晰的認識。
脂質體通常透過將磷脂與有機溶劑（如氯仿或氯仿-甲醇混合物）混合和溶解來合成。隨後透過去除溶劑形成清晰的脂質膜，並且該膜的水化最終導致形成大型多層囊泡 (LMV)。LMV 包含多個雙分子層，從而建立了一個結構複雜的結構，其結構類似於洋蔥的結構。每一層雙分子層都透過水與下一層分離。較小的脂質體是透過使用超聲波處理（透過聲波進行攪拌）破壞 LMV 來產生的。此過程會產生直徑在 15 奈米到 50 奈米之間的小型單層囊泡 (SUV)。它們不太穩定，並且傾向於形成更大的囊泡。將它們儲存在超過其相變溫度的溫度下可以幫助防止形成那些更大的囊泡。為了合成更大的脂質體，通常使用擠出法。經過多次凍融迴圈後，脂質懸浮液（LMV 懸浮液）被強制透過包含孔的聚碳酸酯過濾器，這會導致形成直徑類似於孔尺寸的脂質體。如果使用直徑約為 100 奈米的孔進行這種技術，則可以形成直徑約為 120 奈米 - 140 奈米的大型單層囊泡 (LUV)。這些尺寸比透過超聲波處理獲得的尺寸更可重複。
對磷脂雙分子層的研究所得出的結果可以幫助闡明它們的幾個特性，例如它們在不同 pH 值和溫度下的滲透性、流動性和電導率。這通常使用雙分子層片進行，這些片可以更容易地生成並且更穩定，而不是脂質體之類的囊泡。然而，脂質體已被證明對相變和晶格間距的研究非常有用，因此在 1960 年代後期和 1970 年代初期被用於此類目的。
脂質體最大的潛力在於醫療領域，它們將藥物和其他化合物輸送到生物體特定區域的能力正在積極研究中。這種能力的基礎是脂質體中包含的親水性化合物無法穿過脂質雙分子層的疏水性核心，因此被困在內部。將糖基化膜蛋白連線到囊泡的外部或內部可以幫助引導脂質體到達所需的細胞。這些結合配體也可能負責囊泡與患病細胞的融合。這種藥物遞送過程通常可以降低藥物的毒性，因為藥物受到保護，不會與其他非靶細胞相互作用。此外，這種遞送方式可能更有效，因為長期迴圈的脂質體可能在血液迴圈高於平均水平的區域積聚，例如炎症部位、腫瘤或其他患病區域。
除了膜蛋白介導的囊泡與細胞膜融合外，其他因素也會導致囊泡中包含的化合物的釋放。一個例子是異質脂質體在 pH 值觸發的滲透性變化。脂質體在某些 pH 值條件下會變得“洩漏”，從而釋放其內部包含的化合物。阿黴素是一種抗癌藥物，透過這種機制被遞送到腫瘤細胞，而不會影響脂質體的整體穩定性。
- 自 1960 年代以來，製藥公司一直在深入研究脂質體及其在醫藥領域的應用。脂質體作為藥物遞送方法具有許多優勢。這些優勢如下：
- 脂質體具有生物相容性、完全可生物降解性、無毒性、柔韌性和非免疫原性。
- 脂質體具有親脂性和水性環境，使其可用於遞送疏水性、兩親性和親水性藥物。
- 脂質體及其層包裹著藥物，從而保護藥物免受環境的影響，同時充當緩釋機制。這種包封還可以保護敏感區域免受藥物的影響。
- 脂質體在施用形式方面非常通用。這些形式包括懸浮液、氣溶膠、凝膠、乳膏、洗劑和粉末，然後可以透過大多數常見的藥物給藥途徑進行給藥。
- 脂質體在尺寸方面也靈活，因此它們可以包封各種尺寸範圍的分子。
- 脂質體可以幫助主動靶向，因為它在與部位特異性配體偶聯方面具有靈活性。
- [4]
- 儘管具有所有這些奇妙的優勢，但與其他藥物遞送方法相比，脂質體確實有一些缺點。
-
- 脂質體包封的藥物需要很高的生產成本。
- 脂質體可能發生包封藥物的洩漏和融合。
- 脂質體磷脂可能發生氧化和水解。
- 脂質體的半衰期較短。
- 脂質體的溶解度較低。
- [5]
| 上市藥物 | 目標疾病 |
|---|---|
| DoxilTM | 卡波濟肉瘤 |
| DaunoXomeTM | 卡波濟肉瘤、乳腺癌和肺癌 |
| AmphotecTM | 利什曼病、真菌感染 |
| Fungizone® | 利什曼病、真菌感染 |
| VENTUSTM | 炎症性疾病 |
| ALECTM | 嬰兒擴張性肺病 |
| Topex-Br | 哮喘 |
| Depocyt | 癌症治療 |
| Novasome® | 天花 |
| 禽類逆轉錄病毒疫苗 | 水痘 |
| Epaxal –Berna 疫苗 | 甲型肝炎 |
| Doxil® | 難治性卵巢癌 |
| NyotranTM | 真菌感染 |
- 1. http://www.nanopharmaceuticals.org/Liposomes.html
- 2. http://www.fasebj.org/content/24/5/1308.full
- 3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17092599
- 4. http://www.avantilipids.com/index.php?option=com_content&view=article&id=1384&Itemid=372
- 5. http://www.bioportfolio.com/resources/pmarticle/264214/Heterogeneous-Liposome-Membranes-With-Ph-triggered-Permeability-Enhance-The-In-Vitro-Antitumor.html
- 6. D Papahadjapoulos 和 N Miller。“磷脂模型膜 I. 水合液晶的結構特徵。”生物化學與生物物理學報。135. (1967) 624-638。
- 7. H Trauble 和 D H Haynes。“脂雙層片層在晶體-液晶相變時的體積變化。”化學。物理。脂質。7. (1971) 324-335。
- 8. Berg, Jeremy (2012). 生物化學. 紐約：W. H. Freeman and Company. ISBN 978-1-4292-2936-4.
- ↑ “脂質體：靶向藥物遞送的多功能平臺。”Shri B. M. Shah 製藥學院。Sanjay S. Patel (M. Pharm)，2006 年。
- ↑ “現代護膚品的製劑學原理”，Rolf Daniels 教授，2005 年
- ↑ “脂質體藥物產品：化學制造和控制問題。”Arthur B. Shaw 博士，2001 年。
- ↑ “脂質體：靶向藥物遞送的多功能平臺。”Shri B. M. Shah 製藥學院。Sanjay S. Patel (M. Pharm)，2006 年。
- ↑ “脂質體：靶向藥物遞送的多功能平臺。”Shri B. M. Shah 製藥學院。Sanjay S. Patel (M. Pharm)，2006 年。
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