Bilgi

1.2B: Laboratuvarda Lipsom Yapımı - Biyoloji

1.2B: Laboratuvarda Lipsom Yapımı - Biyoloji



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Fosfolipidler suya yerleştirildiğinde kendiliğinden bir tür çift katmanlı yapı oluşturacağından, lipozom üretimindeki çabaların çoğu, daha önce belirtildiği gibi hem lipozom boyutu hem de kimyasal bileşim tarafından kontrol edilen istenen boyut, katmanlı yapı ve fiziksel özelliklere sahip veziküllerin üretilmesini içerir. Ayrıca, istenen molekülü vezikül içine en uygun maliyetli şekilde ve minimum içerik sızıntısı ile hapsetmek için yollar geliştirilmelidir. Tüm üretim yöntemleri dört adımı içerir:

  1. organik çözücüde çözünen lipidlerin kurutulması;
  2. lipidlerin uygun sulu çözelti içinde dağılımı;
  3. lipozomun aşırı başlangıç ​​reaktiflerinden ayrılması; ve
  4. kimyasal bileşim, Tm, geçirgenlik, boyut vb. için veziküllerin karakterizasyonu.

Adım 1: Lipidlerin kurutulması

Arzu edilen bileşimin saflaştırılmış lipitleri (genellikle yumurta PC:kolesterol:PS, 0.9:1.0:0.1 molar oranlarında) saflaştırılmış, su içermeyen bir organik solvent karışımında (genellikle kloroform/metanol, 2:1 h/h) çözülür. ve düşük basınç (bir su aspiratörü kullanılarak) ve hafif yükseltilmiş sıcaklık (20-40°C) altında döner bir buharlaştırıcı üzerinde yuvarlak tabanlı bir şişede kurutuldu. Şişenin hızlı dönüşü, lipidin geniş bir yüzey alanına dağılmasını sağlayacak ve buharlaşma oranını artıracaktır. Son çözücü kalıntılarını gidermek için, kurutulmuş şişe genellikle gece boyunca yüksek vakum altına yerleştirilir. Küçük hacimli (< 1 ml) bir lipid çözeltisi kullanılırsa, çözücü bir nitrojen akımı altında buharlaştırılabilir. Lipit filmde kalıntı kloroformun tutulmasını önlemek için film, t-butil-metileter dietil eter içinde çözülür ve birkaç kez kurutulur. Alternatif olarak, kalıntı çözücü yüksek vakum altında uzaklaştırılabilir.

Adım 2: Uygun sulu solüsyonda lipidlerin dispersiyonu

Lipozomlar oluşturmak için lipidleri sulu bir çözeltiye dağıtmanın üç ana yöntemi vardır.

  1. mekanik dağılım - bu yöntemde, bir kabın iç cam yüzeyi üzerinde kurutulan lipid, çok katmanlı - MLV - (su ile ayrılmış çok sayıda çift katman) veziküller oluşturmak için lipidi tam anlamıyla soyan sulu bir çözelti ile hidratlanır. Sulu çözeltinin sadece küçük bir kısmı lipozom içinde kapsüllenir, bu nedenle pahalı veya daha çok çözünmeyen çözünenlerin kapsüllenmesi için bu yöntem tercih edilen yöntem değildir. Ajitasyon derecesine ve kullanılan lipidin doğasına bağlı olarak, farklı boyutlarda lipozomlar hazırlanabilir. Bu çok katmanlı lipozomlar, birkaç teknikle tek katmanlı lipozomlar oluşturmak için daha fazla işlenebilir. Bunlar, MLV'nin prob veya banyo sonikasyonu, tanımlanmış gözenek boyutuna sahip membran filtreler yoluyla MLV'nin yüksek basıncında ekstrüzyon veya pH'daki geçici bir değişikliğin MLV'yi tek katmanlı lipozomlar lehine dengesizleştirdiği pH ile indüklenen vezikülasyonu içerir. Başka bir teknik, SUV'nin tekrar tekrar dondurma ve çözme yoluyla veya asidik fosfolipidler (PS gibi) içeren SUV'nin Ca2+ aracılı agregasyon yoluyla füzyonu yoluyla füzyonunu içerir.
  2. Organik solvent dispersiyonu - Bu yöntemlerde, organik çözücüler içinde çözülen lipidler, organik çözücünün içinde bulunabileceği sulu bir çözeltiye, ince bir iğne ile yavaş bir hızda enjekte edilir. karışabilir (etanol gibi) veya karışmaz (örneğin eter). Her durumda, lipidler, iki katmanlı yapılar oluşturmak için organik çözücü ve sulu çözelti arasındaki arayüzde yönlendirilir. Etanolde çözülmüş lipidlerin enjeksiyonu SUV üretmek için basit bir yol sağlar, ancak lipozom oluşumu %7.5'ten daha yüksek bir etanol konsantrasyonunda gerçekleşemediğinden, toplam sulu fazın sadece bir kısmı kesecik içinde tutulabilir; dolayısıyla bu teknik, pahalı bir çözünen maddenin tutulması için uygun maliyetli değildir. Alternatif olarak, lipit eter içinde çözülebilir ve eterin enjekte edildiği hızda buharlaşması için ısıtılan sulu bir çözeltiye yavaşça enjekte edilebilir. Eter uçucu hale geldiğinden, büyük miktarlarda lipit katılabilir ve sulu çözeltinin kapsülleme verimliliği yüksektir.
  3. Deterjan dispersiyonu ve çözündürme - Bu yöntemde lipidler, deterjanların eklenmesiyle sulu bir çözelti içinde çözülür. Deterjanlar çözeltiden yavaşça çıkarılır, bu da kendiliğinden lipozom oluşumuna neden olur. Deterjanlar, serbest lipid konsantrasyonu minimum kritik değere, kritik misel konsantrasyonuna (CMC) yükseldiğinde sulu çözeltide kendiliğinden miseller oluşturan tek zincirli amfifillerdir; bu konsantrasyonda, deterjanın kendi kendine birleşmesi, kararlı bir agrega olan miselin oluşmasına neden olur. Bu, birkaç farklı deterjanın CMC'si ile birlikte aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

KRİTİK MİKEL KONSANTRASYONU

isim

mm

mg/ml

MW

n-hepty glukopiranozid7019.5278
n-oktil glukopiranozit23.26.8292
n-nonil glukopiranozit6.52.0306
n-desil maltozid2.191.1499
n-dodesil maltotriosit0.20.16825
Triton X-100 (a)0.240.15625
Nonidet P-40 (b)0.290.02603
Ara 20 (c)0.0330.041364
Brij 98 (d)0.0250.041527
sodyum deoksikolat2-61.7415
sodyum taurokolat10-156.7538
sodyum kolat146.0431
sodyum dodesil sülfat8.32.4289

Avanti Polar Lipidlerden Lipid Verileri

Bu prosedürde, lipid küçük bir kapta biriktirilir. Daha sonra kapsülleme için suda çözünür moleküller içeren sulu bir çözelti eklenir. Deterjan daha sonra lipid konsantrasyonundan fazla ve CMC'sinden daha yüksek bir konsantrasyonda eklenir. Lipid molekülleri daha sonra deterjan miselinde "emülsifiye edilir". Çözündürülmüş karışım daha sonra büyük hacimli bir sulu çözelti içine yerleştirilen yarı geçirgen bir diyaliz torbasına yerleştirilir. Çözeltideki serbest deterjan, miseldeki deterjanla dengededir. Torba, monomerik deterjan molekülünün geçebileceği kadar büyük, ancak büyük miselin geçemeyeceği kadar küçük mikroskobik delikler içerir. Bu işlem sırasında lipit, deterjan-lipit karışımı bir misel oluşturan misel içine gömülür. Diyaliz devam ederken, monomerik deterjan hem torbadaki hacim hem de torbayı çevreleyen hacim boyunca bölünürken, karışık misel torbada kalır. Torbayı çevreleyen sulu solüsyon birkaç kez taze solüsyonla değiştirilirse torbadaki denge monomerik forma kayar. Alternatif olarak, deterjanı adsorbe eden boncuklar (Bio-Rad'dan Bio Bead SM-2 gibi), deterjan yeniden dengeleme sürecini hızlandırmak için torbayı çevreleyen sulu çözeltiye yerleştirilebilir. Sonunda, tüm deterjan bu formdadır ve yavaş gerçekleşen işlem sırasında, karışık misel içindeki lipid, bir lipozom oluşturmak üzere kendi kendine birleşir. Düşük monomer moleküler ağırlıklı ve yüksek CMC'li bir deterjan, bu lipozom üretim yöntemi için en çok arzu edilendir. Serbest deterjanı uzaklaştırmanın başka bir yöntemi de jel filtrasyon kromatografisidir. Bu teknikte, farklı moleküler ağırlıktaki moleküller birbirinden ayrılabilir. Bu tartışmayı bir açıklama izler. Tek katmanlı lipozomların oluşumuna yönelik bu yöntem, lipozomu hedeflemek amacıyla zar proteinleri lipozom çift tabakasına yerleştirilecekse tercih edilen yöntemdir. Bununla birlikte, pahalı çözünür moleküllerin nicel kapsüllenmesi için en iyi yöntem değildir.

Özet: LUV'lerin hazırlanması

  • Avanti'den lipozom hazırlığı

Adım 3: Lipozomun Fazla Başlangıç ​​Reaktiflerinden Ayrılması

Lipozomlar oluşturulduktan sonra serbest monomerik lipid, deterjan ve kapsüllenmemiş çözünen maddelerden ayrılmalıdırlar. Bu, tekrar diyaliz ile veya daha kolay bir şekilde jel filtrasyon kromatografisi ile yapılabilir. Farklı boyutlardaki makromoleküller, durağan fazın çeşitli boyutlarda gözenekler içeren polimerize bir agaroz veya akrilamid boncuk olduğu bir kolon üzerinde ayrılabilir. Mobil fazdaki (sulu tamponlu çözelti) küçük bir molekül (monomer deterjan, serbest lipid veya küçük sulu çözünen gibi) boncuktaki gözeneklere girebilirken, daha büyük bir makromolekül veya agrega (büyük bir protein, bir misel, veya bir lipozom), boyut kısıtlaması nedeniyle olmayabilir. Sonuç, kolonun toplam hacminin daha büyük bir fraksiyonunun daha küçük moleküller için mevcut olmasıdır, bu nedenle kolonda daha uzun zaman harcarlar ve daha büyük türlerden sonra mobil çözücü tarafından ayrıştırılırlar. Gelecekteki bir deneyde jel kromatografisi teorisini inceleyeceğiz.

  • Voet2'den Jel Filtrasyon Kromatografisinin animasyonu

Adım 4: Veziküllerin Karakterizasyonu

Lipozomlar, hem çift tabakanın ortalama lipid ve protein yapısını belirlemek için kimyasal olarak hem de kapsüllenmiş materyalin boyutunu, geçirgenliğini, katmanlılığını ve miktarını belirlemek için fiziksel olarak karakterize edilebilir. Boyut genellikle elektron mikroskobu ile veya dolaylı olarak bu büyük türlerden gelen ışık saçılımı ile belirlenir. Bu laboratuvarda, sadece PC'den oluştuğunu bildiğiniz lipozomun lipid yapısını karakterize etmek yerine, bir dizi fosfolipid üzerinde ince tabaka kromatografisi yapacaksınız. Ayrıca lipozomda bir çözünen madde kapsülleyip kapsüllemediğinizi de belirleyeceksiniz.


Yarım saatte kök hücre yapmanın basit yolu büyük keşif olarak karşılandı

Japonya'daki bilim adamları, vücuttaki herhangi bir dokuya dönüşebilen hücreleri yapmanın radikal ve son derece kolay bir yolunu geliştirdi.

Başarı, işe aşina olan araştırmacılar tarafından büyük bir keşif olarak selamlandı ve insan dokusunda tekrarlanabilirse, hasarlı veya hastalıklı organları onarabilecek hastaya uygun kök hücreler yapmak için ucuz ve basit prosedürlere yol açabilir.

Bir dizi zarif deneyde araştırmacılar, hayvanlardan koparılan hücrelerin, yarım saat boyunca hafif asidik bir çözeltiye daldırılarak tamamen güçlü ana hücrelere dönüştürülebileceğini gösterdi.

Bilim adamları, hücrelerin potansiyelini göstermek için onları fare embriyolarına enjekte ettiler ve hayvanların vücutlarında doku ve organlara dönüştüklerini gösterdiler.

Japonya, Kobe'deki Riken laboratuvarında çalışan Haruko Obokata, Guardian'a ekibinin hücrelerden dokular yetiştiren birkaç düzine fare yarattığını ve bir ila iki yıl boyunca sağlıklarını takip ettiğini söyledi. “Şimdiye kadar sağlıklı, verimli ve normal görünüyorlar” dedi.

Bu bulgu, birçok araştırmacıyı hayrete düşürdü, çünkü kök hücre yapmak için daha önce yapılan girişimler zorluklarla doluydu. Bir yol, embriyoların yaratılmasını ve yok edilmesini içerdiği için tartışmalı olan klonlamadır. İndüklenmiş pluripotens adı verilen daha yeni bir yöntem, yetişkin hücreleri daha esnek, olgunlaşmamış bir duruma dönüştürmek için genetik manipülasyon kullanır.

King's College London'dan bir kök hücre bilimcisi olan Dusko Ilic, Nature dergisinde iki makalede bildirilen çalışmanın "kök hücre biyolojisinde yeni bir çağ açacak büyük bir bilimsel keşif" olduğunu söyledi.

Coşkusu, University College London'da kök hücre uzmanı olan Chris Mason tarafından paylaşıldı. "İnsanda işe yararsa, bu, hastanın kendi hücrelerini başlangıç ​​materyali olarak kullanarak geniş bir yelpazede hücre terapilerini mümkün kılan oyun değiştirici olabilir" dedi.

Obokata, Harvard Tıp Okulu'nda çalışırken beş yıl önce prosedür üzerinde çalışmaya başladı. Bu fikir, ince bir tüpten sıkılan hücrelerin kök hücre boyutuna küçüldüğünü tesadüfen fark ettikten sonra aklına geldi. Isı, açlık ve asidik koşullardan kaynaklanan farklı stres türlerinin hücreler üzerinde ne gibi etkileri olduğuna daha yakından bakmaya devam etti.

Obokata, deneyleri yıllarca mükemmelleştirdikten sonra, yeni doğan farelerden alınan beyaz kan hücrelerini kök hücrelere çok benzeyen hücrelere dönüştürebildiğini gösterdi. Aynı şeyi beyin, deri, kas, kemik iliği, akciğer ve karaciğer hücreleri ile yapmaya devam etti. "Böyle dikkate değer bir dönüşümün sadece dışarıdan gelen uyaranlarla tetiklenebileceğini görmek çok şaşırtıcıydı" dedi.

Obokata, diğer bilim adamlarını ikna etmekte zorlandı ve çalışma hakkındaki makalesi birkaç kez reddedildi. Sonunda, araştırmacıları bulguların gerçek olduğuna ikna etmek için yeterli çapraz kontrolü tamamladı.

Obokata, prosedürü "uyaranla tetiklenen pluripotens kazanımı" olarak adlandırır ve sonuçta ortaya çıkan hücreler Stap hücreleridir. pH'ı 5.5 olan hafif asidik bir çözeltiye daldırma en iyi sonucu verdi. Sıkma hücreleri benzer bir etkiye sahipti ancak daha az verimliydi.

Çalışmaların baş yazarı, Havard Tıp Okulu'ndan Charles Vacanti Nature'a verdiği demeçte, "Bu hücrelerin üretilmesi esasen Tabiat Ana'nın yaralanmaya tepki verme şeklidir" dedi.

Cambridge Üniversitesi'ndeki Wellcome Trust/MRC kök hücre enstitüsü müdürü Austin Smith, çalışmanın sağlam göründüğünü, ancak insanlarda ve bir hastadan alınan deri hücreleri gibi yetişkin dokularda işe yarayıp yaramayacağının belirsiz olduğunu söyledi.

Bilim adamları prosedürü insanlarda çalışacak şekilde alabilirlerse, uyarılmış pluripotent kök (iPS) hücrelere dayalı tedavilerin geliştirilmesini engelleyen düzenleyici engellerin hızla üstesinden gelebilir. iPS hücrelerine dayalı tedaviler, incelemeye tabidir, çünkü hücrelere genler eklenerek onları kök hücrelere dönüştürür. Bu genlerin, hastalarda güvenle kullanılmadan önce muhtemelen çıkarılması gerekir.

Obokata, deneylerini insan dokusuyla tekrarlamak için çalışmaların sürdüğünü, ancak henüz sonuç alamadıklarını söyledi. Geriye kalan birçok sorudan biri, vücuttaki hücrelerin asitle, kalp yanığı ile temas ettiğinde veya insanlar meyve suyu içtiğinde neden sürekli kök hücreye dönüşmediğidir. Şüphe, hücreler vücuttayken kök hücrelere dönüş yeteneğinin bloke edilmesidir.

Prosedür insanlarda mükemmelleştirilebilse bile, Smith, hastaların Stap hücreleri ile tedavi edilmesinden önce büyük engellerin kaldığını söyledi. Stap hücrelerinden büyütülen herhangi bir dokunun vücutta güvenli olduğunun kanıtlanması gerekir. Bilim adamlarının tümöre dönüşemeyeceklerini ve hastaların sağlıklı dokuları ile sorunsuz çalıştıklarını göstermeleri gerekecekti.

Obokata, yeni prosedürün hasarlı vücut parçalarını yenilemenin ötesinde kullanımları olabileceğini ve hücrelerin yaşamlarımız boyunca aşınma ve yıpranma biçimine ışık tutabileceğini söyledi. Guardian'a “Mekanizmayı inceleyerek hücrelerin yaşının nasıl kilitlendiği hakkında daha fazla şey öğrenebiliriz” dedi.


Gözden geçirmek

Tanıtım

Lipozomlar, kolesterol ve toksik olmayan doğal fosfolipidlerden oluşturulabilen küresel şekilli küçük yapay keseciklerdir. Boyutları ve hidrofobik ve hidrofilik karakterleri nedeniyle (biyouyumluluğun yanı sıra), lipozomlar ilaç dağıtımı için umut verici sistemlerdir. Lipozom özellikleri, lipid bileşimi, yüzey yükü, boyut ve hazırlama yöntemi ile önemli ölçüde farklılık gösterir (Tablo 1). Ayrıca, iki katmanlı bileşenlerin seçimi, "sertliği" veya "akışkanlığı" ve çift katmanın yükünü belirler. Örneğin, doğal kaynaklardan (yumurta veya soya fasulyesi fosfatidilkolin) elde edilen doymamış fosfatidilkolin türleri çok daha geçirgen ve daha az kararlı çift katmanlar verirken, uzun açil zincirli doymuş fosfolipidler (örneğin dipalmitoilfos phatidilkolin) sert, oldukça geçirimsiz bir çift katmanlı yapı oluşturur[1– 3].

Fosfolipidlerin sulu çözeltilerde hidrate edildiklerinde dürtüsel olarak kapalı yapılar oluşturdukları gösterilmiştir. Bir veya daha fazla fosfolipid çift katmanlı membrana sahip olan bu veziküller, bu ilaçların doğasına bağlı olarak sulu veya lipid ilaçları taşıyabilir. Lipidler sulu ortamda amfipatik (hem hidrofobik hem de hidrofilik) olduklarından, termodinamik faz özellikleri ve kendi kendine bir araya gelme özellikleri, hidrofobik bölümlerinin küresel çift katmanlar halinde entropik olarak odaklanmış müsaderesini etkiler. Bu katmanlara lamel[4] denir. Genellikle lipozomlar, partikül boyutları 30 nm ile birkaç mikrometre arasında değişen küresel veziküller olarak kesindir. Polar baş gruplarının iç ve dış sulu fazların yolunda yönlendirildiği, sulu birimleri çevreleyen bir veya daha fazla lipit çift katmanından oluşurlar. Öte yandan, polar lipitlerin kendi kendine toplanması, moleküler şekil, sıcaklık ve çevresel ve hazırlama koşullarına dayanan geleneksel çift katmanlı yapılarla sınırlı değildir, ancak çeşitli kolloidal parçacıklar halinde kendi kendine birleşebilir[5].

Lipozomlar, kozmetik ve ilaç endüstrilerinde çok sayıda molekül için taşıyıcı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Ek olarak, gıda ve tarım endüstrileri, stabil olmayan bileşikleri (örneğin, antimikrobiyaller, antioksidanlar, aromalar ve biyoaktif elementler) tutabilen ve işlevlerini koruyabilen dağıtım sistemlerini büyütmek için lipozom kapsüllemenin kullanımını kapsamlı bir şekilde araştırmıştır. Lipozomlar hem hidrofobik hem de hidrofilik bileşikleri yakalayabilir, tutulan kombinasyonların ayrışmasını önleyebilir ve tutulanları belirlenen hedeflerde serbest bırakabilir[6-8].

Biyouyumlulukları, biyolojik olarak bozunabilirlikleri, düşük toksisiteleri ve hem hidrofilik hem de lipofilik ilaçları yakalama[9] ve tümör dokularına bölgeye özgü ilaç dağıtımını basitleştirme [10] yetenekleri nedeniyle, lipozomlar hem araştırma sistemi olarak hem de ticari olarak bir ilaç olarak oranlarını artırmıştır. -Teslimat sistemi. İlaç toksisitesini azaltmak ve/veya belirli hücreleri hedeflemek amacıyla lipozomlar üzerinde birçok çalışma yapılmıştır[11-13].

Lipozomal enkapsülasyon teknolojisi (LET), tıbbi araştırmacılar tarafından iyileştirici promotörler olarak hareket eden ilaçları garantili vücut organlarına iletmek için kullanılan en yeni dağıtım tekniğidir. Bu dağıtım sistemi önerisi, hayati kombinasyonların vücuda verilmesini hedef aldı. LET, çok sayıda materyali içine alan, lipozom adı verilen mikroskobik altı köpükler üretme yöntemidir. Bu "lipozomlar", ağız ve midedeki enzimlere, alkali çözeltilere, sindirim sularına, safra tuzlarına ve insan vücudunda üretilen bağırsak florasına ve ayrıca serbest radikallere karşı dirençli olan içeriklerinin etrafında bir bariyer oluşturur. Bu nedenle lipozomların içeriği oksidasyon ve bozulmadan korunur. Bu koruyucu fosfolipid kalkanı veya bariyeri, lipozomun içeriği, içeriğin kullanılacağı tam hedef bez, organ veya sisteme iletilinceye kadar hasarsız kalır[14].

Klinik ilaçlar, şu anda kullanımda çok geniş bir ilaç molekülü yelpazesini tutar ve her yıl listeye yeni ilaçlar eklenir. İlaç kullanan herhangi bir tedavinin temel amaçlarından biri, yan etkilerini en aza indirirken ilacın terapötik indeksini artırmaktır. Konservatif kemoterapötiklerin çoğunun klinik yararlılığı, ya terapötik ilaç konsantrasyonlarını hedef yumuşak dokuya verememe ya da normal organlar ve dokular üzerindeki Spartan ve zararlı toksik yan etkiler nedeniyle sınırlıdır. Hedef bölgeye 'seçici' teslimat sağlayarak bu zorlukların üstesinden gelmek için farklı yaklaşımlar yapılmıştır, ideal çözüm, ilacı tek başına hastalıktan etkilenen hücrelere, dokulara, organlara hedeflemek olacaktır.Seçilen taşıyıcılar, örneğin koloidal partiküller ve moleküler konjugatlar, bu belirleme için uygun olabilir. Kolloidal partiküller, örneğin ters misel, noizom, mikro ve nano küreler, eritrositler ve polimerler ve lipozomlar gibi ilacın partiküllü bir koloidal sisteme fiziksel olarak dahil edilmesinden kaynaklanır. Bu taşıyıcılar arasında en çok araştırılanlar lipozomlardır. Onların çekiciliği, onları biyolojik olarak parçalanabilir ve biyolojik olarak uyumlu kılan bileşimlerinde yatmaktadır. Lipozom, doğal veya sentetik lipidlerden oluşan bir veya daha fazla çift katman tarafından tutulan sulu bir çekirdek içerir. Biyolojik olarak inert ve zayıf immünojenik olan doğal fosfolipidlerden oluşurlar ve düşük doğal toksisiteye sahiptirler. Ayrıca, farklı lipofilikliklere sahip ilaçlar lipozomlarda kapsüllenebilir: güçlü lipofilik ilaçlar neredeyse tamamen lipid çift tabakasında tutulur, yoğun hidrofilik ilaçlar tamamen sulu bölmede bulunur ve ara logP'li ilaçlar lipit ve sulu fazlar arasında zahmetsizce bölünür. çift ​​tabakada ve sulu çekirdekte[15].

Bu derleme, lipozomların özelliklerini kısaca açıklayacak ve lipozom hazırlığı, karakterizasyonları, etkileyen faktörler, avantajlar ve dezavantajlar üzerinde odaklanarak ilgili sorunları ve önerilen çözümleri keşfedecektir. Özellikle, yüksek stabiliteye sahip, uzun dolaşımlı lipozomlar (gizli lipozomlar) ve bunların uygulama alanları ile ilgili literatüre dönüyoruz.

Lipozomların sınıflandırılması

Lipozom boyutu çok küçük (0.025 μm) ile büyük (2.5 μm) veziküller arasında değişebilir. Ayrıca lipozomlar bir veya iki katmanlı zarlara sahip olabilir. Vezikül boyutu, lipozomların dolaşım yarı ömrünü belirlemede akut bir parametredir ve hem boyut hem de çift tabaka sayısı, lipozomlardaki ilaç kapsülleme miktarını etkiler. Lipozomlar, büyüklüklerine ve çift katmanlı sayılarına göre iki kategoriden birinde sınıflandırılabilir: (1) çok katmanlı veziküller (MLV) ve (2) tek katmanlı veziküller. Tek lamelli veziküller ayrıca iki kategoriye ayrılabilir: (1) büyük tek lamelli veziküller (LUV) ve (2) küçük tek lamelli veziküller (SUV)[16]. Tek katmanlı lipozomlarda vezikül, sulu çözeltiyi çevreleyen tek bir fosfolipid çift katmanlı küreye sahiptir. Çok katmanlı lipozomlarda veziküller soğan yapısına sahiptir. Klasik olarak, diğerinin iç kısmında daha küçük boyutlu birkaç tek katmanlı vezikül oluşacak ve su katmanlarıyla ayrılmış eşmerkezli fosfolipid kürelerin çok katmanlı bir yapısını oluşturacaktır[17].


Destek Bilgisi

Serbest nanokabarcıklı su (GU-Lipozomlar), gazı alınmış su (konvansiyonel lipozomlar) ve distile su (başka bir geleneksel lipozomlar) kullanılarak elde edilen lipozomların gün ışığında TEM görüntülerinde flakonların dibinde kuru lipit içermeyen SF6 serbest gaz kabarcıklarının gözlenmesi, farklı bekleme saatlerinde paralel olarak çalıştırıldı ve çözeltideki nihai çalkalama fosfolipid konsantrasyonuna ve lipit sayımına farklı reaksiyon sürelerinde ve denklem 1'deki türetme işlemine tabi tutuldu (PDF)


İçindekiler (36 bölüm)

İlaç Transferi ve Alımının İncelenmesi için Lipozomların Kullanımı

İlaç Metabolizması Çalışmasında Lipozomların Kullanımı: Sitokrom P450 Monooksijenaz Sisteminin Enzimlerini Fosfolipid, İki Katmanlı Veziküllere Dahil Etme Yöntemi

Hücresel Osmosensörleri Çalışmak için Lipozomların Kullanımı

Lipozomları Kullanarak Mekanosensitif İyon Kanallarını İncelemek

Lipozomları Kullanarak Amino Asit Taşımacılığını İncelemek

Çözünür Proteinlerin Hücre Zarları ile Etkileşimlerini İncelemek için Lipozomların Kullanımı

Monotopik İntegral Membran Proteinlerinin Lipozomal Sulandırması

Lipozomlarda Aktin Polimerizasyonunun Yeniden Oluşturulması

Fizyolojik İyonik-Güç Koşullarında Lipid Etki Alanlarının İncelenmesi için Doğal Membranlardan ve Organik Lipid Karışımlarından Dev Tek Katmanlı Veziküllerin Elektroformasyonu

Dev Tek Katmanlı Veziküllerde Lipid Alanına Özgü Protein Sıralamasının Görselleştirilmesi

Lipozomların İçindeki Proteinlerin Biyosentezi

Lipozomlarda Solunum Sitokromlarının Çalışması

Antioksidan Aktivitesi Üzerinde Membran Etkileşimlerinin Rolünü Değerlendirmek İçin Lipozomların Kullanımı

Lipozomları Kullanarak Kolloidal Agregasyonu İncelemek

Lipozom-Hücre Etkileşimlerinin Değerlendirilmesi

Lipozom Füzyonunu, Geçirgenliğini ve Hücrelerle Etkileşimini İzleme Yöntemleri

Lipozomlarda Çoklu İlaç Taşıma Proteinlerini İncelemek için İzotermal Titrasyon Kalorimetrisinin Kullanımı

Lipozomlar ve EPR Spin Etiketleme Kullanılarak Biyolojik Zarlarda Lipid Organizasyonunun İncelenmesi

Subczynski, Witold K. (ve diğerleri)

Floresan Spektroskopisi ile Test Edilen Membran Translokasyonu

Lipidlerin ve Ligandların, Elektron Paramanyetik Rezonans Spektroskopisi ile Değerlendirilen Nikotinik Asetilkolin Reseptör Vezikülleri ile Etkileşimi

Vezikül Sistemlerinin Çevresel Taramalı Elektron Mikroskobu Görüntülemesi

Nano Çözünürlük Ölçeğinde Lipid Mono- ve Çift Katmanlı Alanlarda Donma-Kırılma Elektron Mikroskobu

Proteoliposomların Karakterizasyonu için Atomik Kuvvet Mikroskobu

Sitterberg, Johannes (ve diğerleri)

HPTLC/FID Kullanarak Lipozom Bileşenlerinin Eşzamanlı Analizi Yöntemi

Hatziantoniou, Sophia (et al.)

DNA-Lipid Komplekslerinin Viskometrik Analizi

Bireysel Katyonik Lipid-DNA Komplekslerinin Florometrik Analizi

Lipoplexlerin Floresan Rezonans Enerji Transferine Dayalı Analizi

Lipoplex Yapı ve Lipid Faz Değişikliklerinin Analizi

Lipoplex Aracılı Gen Teslimatını Değerlendirmek için Floresan Yöntemleri

siRNA/Lipozom Kompleksleri ile Transfekte Edilmiş Hücrelerin FRET Görüntülemesi

Lipoplekslerin Hücre İçi Dağılımının Spektral Biyo-Görüntüleme ve Konfokal Görüntüleme

Schneider, Sebastian (et al.)

Teşhis Görüntüleme ve Radyonüklid Tedavisi için Teknesyum-99m ve Renyum-186/188 Radyonüklidleri Önceden Oluşturulmuş Lipozomlara Yükleme Teknikleri

Dev Tek Katmanlı Veziküllerde Membran Dinamiği ve Organizasyon Çalışması için Floresan Korelasyon Spektroskopisi


Michael R.King

Michael R. King, Vanderbilt Üniversitesi'nde J. Lawrence Wilson Profesörü ve Biyomedikal Mühendisliği Bölüm Başkanıdır. Daha önce Cornell Üniversitesi'nde Daljit S. ve Elaine Sarkaria Profesörüydü. Doktorasını Notre Dame Üniversitesi'nde kimya mühendisliği alanında ve doktora sonrası eğitimini Pennsylvania Üniversitesi'nde biyomühendislik alanında tamamladı. İstatistiksel yöntemler ve mikrokanal akışları konularında ders kitapları yazdı ve NSF KARİYER Ödülü, Amerikan Makine Mühendisleri Derneği ve Amerikan Klinik Kimya Derneği'nden Üstün Araştırma Ödülleri dahil olmak üzere birçok ödül aldı ve James D. Watson oldu. New York Eyaleti Müfettişi. King, Amerikan Tıp ve Biyoloji Mühendisliği Enstitüsü, Biyomedikal Mühendisliği Topluluğu ve Uluslararası Tıp ve Biyoloji Mühendisliği Akademisi üyesidir ve Uluslararası Biyonik Mühendisliği Derneği'nin Başkan Yardımcısı olarak görev yapmaktadır. Biyomedikal Mühendisliği Topluluğu'nun resmi bir dergisi olan Hücresel ve Moleküler Biyomühendislik'in Genel Yayın Yönetmeni ve Biyomedikal Mühendisliği Başkanlık Divanı'nın Seçilmiş Başkanı olarak görev yapıyor.

King Lab, Hücresel Mühendislik, İlaç Dağıtımı ve Nanoteknoloji arasındaki arayüzde çalışır. Kanser metastazı, iltihaplanma ve tromboz dahil olmak üzere kan dolaşımında meydana gelen biyomedikal açıdan önemli süreçleri anlamak için mühendislik araçlarını ve kavramlarını kullanırlar. Dolaşımdaki tümör hücrelerinin, beyaz kan hücrelerinin vücut içinde hareket etmek ve kan damarı duvarına yapışmak için kullandığı fiziksel mekanizmaları taklit edebildiğini bulmuşlar ve spesifik yapışma reseptörlerini hedefleyerek bu metastaz sürecini kesintiye uğratmak için stratejiler araştırmışlardır. Lökosit, kök hücre ve CTC kaçakçılığında önemli olan selektin yapışma reseptörleri, onları hedeflenen ilaç dağıtımı için ideal kılan benzersiz biyofiziğe sahiptir. King Lab, akan kandaki tümör hücrelerine apoptoz ölüm sinyallerini iletmek ve nano ölçekli lipozomlarda kapsüllenmiş terapötik kargo (örn., siRNA, kemoterapötikler) sağlamak için selektin proteinlerinin kullanımına öncülük etmiştir. King laboratuvarı şu anda bu yeni kanser tedavilerini tüm vücut lüminesans görüntüleme kullanarak metastatik meme ve prostat kanserinin fare modellerinde ve çeşitli aşamalarda kanser teşhisi konmuş insan gönüllülerden toplanan kan örneklerinde test ediyor.

Michael King, 2002'den beri Cornelius Vanderbilt Mühendislik Profesörü Cynthia Reinhart-King ile evlidir ve birlikte iki oğlu vardır: Simon (13 yaşında) ve Julian (6 yaşında) ve Lady Mix-a adında 15 yaşında bir cockapoo -Lot King. Brentwood'da, en son CJ2K'ya ait olan bir evde yaşıyorlar.

Mike, iş ve aile ilgi alanlarının dışında, VIBE: the Vanderbilt Initiative of Biofunky Engineers'ın, biyomedikal mühendisliği fakültesi ve lisansüstü öğrencilerinden oluşan ve 2017'den beri Vanderbilt kampüsünde ve dışında performans sergileyen ve Radyo'da canlı yayın yapan bir müzik grubu olan Vanderbilt Initiative of Biofunky Engineers'ın kurucusudur. Bedava Nashville. Diğer ilgi alanları şunlardır: fanatik bir lakros babası olmak, formda kalmak ve bir Jeep Wrangler'da kapısı olmayan bir şehirde dolaşmak.


LABORATUVAR ÜYELERİ

Lingyin Li Stanford Tıp Fakültesi Biyokimya Bölümü'nde yardımcı doçenttir. Aynı zamanda Stanford ChEM-H enstitüsünde öğretim üyesidir. 1981'de Çin tarihinin en önemli hanedanlarının çoğu için Çin'in antik başkenti olan ve ayrıca pişmiş toprak savaşçıların ortaya çıkarıldığı Xi'an'da doğdu. Bir genç olarak, altıncı sınıf matematik öğretmeni bir gün şunu söyleyene kadar Çin tarihi ve edebiyatından büyülenmişti: edebiyat kızlar içindir ve matematik erkekler içindir. Asi bir yaşta matematik, fizik ve kimyaya odaklandı ve sonunda Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ne girdi. Orada Kimya ve Kimya Mühendisliği Enstitüsü'nde Polimer Fiziği bölümünden mezun oldu ve 2003 yılında mühendislik lisans derecesi aldı.

Kimyasal Biyoloji alanıyla, University of Wisconsin-Madison'da yüksek lisans danışmanı Dr. Laura Kiessling tarafından tanıtıldı. Orada, dejeneratif hastalıkları tedavi etmek için kök hücreleri kullanma umuduyla insan embriyonik hücre kaderi kararını yönlendirmek için sentetik kimyasal sinyaller kullandı. Bu proje sayesinde sentetik kimya deneyimleri, biyokimyasal teknikler ve hücre biyolojisi ilkeleriyle donanmıştı. Ayrıca bilim ve mühendislik yoluyla insan sağlığına bir etki yapma konusunda tutkulu oldu. Karşılaştığı engeller, insan fizyolojisini ve terapilerini anlamada biyokimyasal mekanizmaların önemini fark etmesini sağladı.

2010 yılında Kimya alanında doktora derecesini aldıktan sonra, Dr. Tim Mitchison ile daha fazla biyokimyasal eğitim almak için Harvard Tıp Okulu'na taşındı. Harvard'da, mekanizmayı aydınlatmak ve potansiyel terapötik hedefleri belirlemek için bilinen bağışıklık modülatörlerinin ters farmakolojisini gerçekleştirmek için Novartis Biyomedikal Araştırma Enstitüleri ile işbirliği yaptı. Araştırmaları, doğuştan gelen bağışıklık sisteminde merkezi bir adaptör protein olan insan STING'ini kanser ilacı keşfi haritasına koydu ve onu heyecan verici bir zamanda doğuştan gelen bağışıklık bilimi alanına yönlendirdi.

Lingyin, Eylül 2015'te Stanford Tıp Fakültesi'ndeki fakülteye katıldı. Laboratuvarı, temel biyolojik/immünolojik araştırma ve ilaç geliştirme üzerinde yüksek potansiyele sahip kimyaya dayalı araştırma yönergeleri arayacaktır.

[email protected]

İkizler SkaryaLaboratuvar Müdürü

Hindistan'ın doğal güzelliği ile tanınan güney eyaleti Kerala'da büyüdüm.

Lisans derecemi Kerala Üniversitesi'nden aldım ve Hindistan'ın Mumbai kentindeki Kimya Teknolojisi Enstitüsü'nde yüksek öğrenimime devam ettim. Ailemle vakit geçirmeyi seviyorum.

2004'ten beri Stanford'da çalışıyorum. Laboratuvar yöneticisi olduğum Mourrain laboratuvarında çalışmaya başladım ve Melanin konsantre edici hormon, hipokretin gibi nöronların karakterizasyonunu ve bunların diğer nöronal devrelerle etkileşimlerini inceledim. Daha sonra, HL60 hücrelerinde ve zebra balığı keratositlerinde hücre hareketliliğini incelemek için araçlar geliştirmeye dahil olduğum Theriot laboratuvarına katıldım.

Şimdi Li laboratuvarında, kanserle savaşmak için doğuştan gelen bağışıklık sinyallerine vurgu yaparak kanser biyolojisi çalışmaktan gerçekten heyecanlıyım. Kontrol noktası inhibitörleri ile kanseri tedavi etmek için yeni stratejiler için sabırsızlanıyorum.

[email protected]

Daniel FernandezPersonel Bilimcisi

Arjantin'in başkenti Buenos Aires yakınlarındaki bir banliyö bölgesinde doğup büyüdüğüm için, bir bilim deneyi yürütmeye dair en eski anım, su ve yakıtı "evli" hale getirmeye çalışmaktı. Babamın haberi olmadan (petrol benim ülkemde çok pahalıdır!), Musluk suyuyla yarı dolu bir şişeye bir miktar benzin döktüm. Şişeyi kapattım, önbelleğe aldım ve bekledim. İnatla karışmayan sıvıların, onlara zaman tanırsam bir araya geleceğini düşündüm. Nasıl yanıldığım kanıtlandı! Beş yıl geçti, ailemin evi satıldı ve gizemli, şeffaf ve kırmızımsı çizgili bir cam şişe ortaya çıkarıldı.

Daha sonra üniversiteye kayıt oldum, Biyoteknoloji okuyorum. Niyetim buydu! İkinci yılımda, bir kristalografın konuşması beni o kadar etkiledi ki, Fizik profesörümden tek kristalli X-ışını kırınımı üzerinde çalışmasını istedim. Bu yüzden, pazarlanan ilaçlar üzerinde kristal polimorfizmi üzerinde çalıştım, bir kemik emilimi inhibitörünün farklı metal komplekslerini kristalize ettim ve bu inhibitörleri bir Chagas hastalığı (Amerikan tripanozomiyazı) protein tareti için metal şelatörleri olarak modelledim. Lisans derecemi kazandıktan sonra protein kristalografisine geçtim.

Bu, Barselona şehrine doğuya doğru bir okyanus geçişi anlamına geliyordu. Çalışmam, çinko içeren bir proteaz ailesinin veya metalloproteazların geri dönüşümsüz inhibitörleri olarak hareket eden organik bileşikleri yapısal olarak araştırmaya odaklandı. Amaç, organik bir bileşik ve bir makromolekülün evlenmesini sağlamaktı. Önce çözeltide, sonra kristalde. Birincisi nispeten kolaydı, ikincisi öyle değildi. Ancak dördüncü doktora yılımda, başka bir yerde aktif olmayan bir bileşiğin enzimin aktif bölge cebinde nasıl aktif hale geldiğini ve onu nasıl öldürdüğünü gösteren tam bir yapısal belirleme elde edebildim.

Doktora sonrası kristalografik çalışmalar yürüten bir doktor olarak beş yıl daha Avrupa'da kaldım ve batıya doğru bir okyanus geçişinden sonra, beni Makromoleküler Yapı Bilgi Merkezi'nde (MSKC) sanatın üzerine inşa edildiği birçok köşede iş arkadaşlarına yardım ederken buluyorsunuz. özellikle kristallerin güvendiği şeye: zaman.

[email protected]

Volker BöhnertDoktora Sonrası

Almanya'nın eski başkenti Bonn yakınlarında doğdum ve büyüdüm. Kendimi bildim bileli biyolojiye ilgi duydum. Okul sırasında kimyaya da ilgi duymaya başladım ve EMT olarak kamu hizmetim sırasında fizyoloji ve tıp beni büyüledi. Neyse ki, Bonn Üniversitesi'nde moleküler biyotıp okuyarak bu ilgi alanlarını birleştirebileceğimi keşfettim. Orada, bağışıklık sisteminin çok yönlülüğü beni büyüledi ve bir immünolog olmaya karar verdim. Dr. Sven Burgdorf'un danışmanlığında Dr. Christian Kurts grubundaki diploma tezim sırasında, profesyonel antijen sunan hücrelerde çapraz sunum mekanizmalarını inceleme fırsatı buldum.

Doktora tezim için Bonn'daki Klinik Kimya ve Klinik Farmakoloji Enstitüsü'nde Dr. Gunther Hartmann başkanlığında Dr. Winfried Barchet'nin laboratuvarına katıldım. Çeşitli nükleik asit bazlı sentetik ve enzimatik olarak oluşturulmuş doğuştan gelen bağışıklık uyarıcılarının mekanizmasını ve biyolojik işlevini inceledim. Ayrıca, yumurtalık kanseri modelinde bir kanser aşısı oluşturdum ve etki şeklini çözdüm.

Şimdi, anti-tümör bağışıklığına ve kanserle savaşmak için doğuştan gelen bağışıklık sinyallerinin kullanımına odaklanmaktan heyecan duyuyorum. Günümüzde kliniklerde kanser tedavisini değiştiren kontrol noktası inhibitörleri gibi bağışıklık düzenleyici ilaçlar örneği, kliniklerde kansere karşı mücadelede araç setimizi genişletmek için yeni yaklaşımlar bulmam için büyük bir motivasyon.

[email protected]

Sabrina ErgünYüksek Lisans Öğrencisi - Biyokimya

Açık havayı takdir etmeyi öğrendiğim ve fiziksel dünyaya ilgi duyduğum Boulder, Colorado'da büyüdüm. Lisans derecemi, özellikle bakteriyel ribozomlarda ortaya çıkan antibiyotik direncinin moleküler modellerini araştırdığım Brown Üniversitesi'nde Biyokimya alanında kazandım. Derecemi tamamladıktan sonra, Stanford'da doktorama başlamadan önce seyahat etmek için bir yıl izin aldım. Özellikle bağışıklık sistemi ve hastalık bağlamında hücre sinyalleşmesinin moleküler mekanizmalarını incelemekle ilgileniyorum.

[email protected]

Jackie CarozzaLisansüstü Öğrencisi - Kimya

Güneydoğu Michigan'da Detroit yakınlarında büyüdüm ve lisans eğitimimi Cornell Üniversitesi'nde kimya alanında yaptım. Bir lisans öğrencisi olarak organik polimerler üzerine araştırma yaptım ve metabolomik ve kanser hücresi biyolojisi üzerine staj yaptım. Biyolojik sistemlere ve sorulara olan ilgim derinleştikçe, göletin karşısına geçerek, mikroakışkan tekniklerle ölçülen protein-protein etkileşimlerinin niceliği üzerine yüksek lisans tezimi yazdığım Cambridge Üniversitesi'ne gittim. Hastalığın moleküler mekanizmalarını ve özellikle küçük moleküllü habercilerin oynadığı rolü incelemekle ilgileniyorum.

[email protected]

Lauren LaheyYüksek Lisans Öğrencisi - Biyofizik

Bir lisans öğrencisi olarak, tıp öncesi yolda sadece zorunlu bir ders olacağını düşündüğüm bir bilim tutkusunu keşfetmeye şaşırdım. Organik kimyada aynı anda meydan okuma, mantık ve güzellik buldum - işte o zaman bağımlı olduğumu anladım. David Son'un laboratuvarında çok işlevli organosülfür dendrimer çekirdeklerinin sentezi üzerinde çalışmaya başladım ve B.S. Güney Metodist Üniversitesi'nde Kimya okudu.

Ayrıca, bu süre zarfında, nadir görülen, tedavi edilemeyen bir otoimmün hastalığın yıkıcı etkileriyle savaşan bir sevileni izledim. Bu benim immünolojiye olan ilgimi motive etti. Üniversiteden mezun olduktan sonra Stanford'da William H. Robinson'ın laboratuvarında Araştırma Görevlisi olarak çalışmaya başladım. Orada yüksek verimli otoantikor ve sitokin tespiti kullanarak otoimmün hastalıklar için mekanik biyobelirteçlerin tanımlanmasına öncülük ettim. Ek olarak, bir çoklu antijen teşhisi geliştirdim. Borrelia burgdorferi erken Lyme hastalığında enfeksiyon.

Şimdi Lingyin Li'nin laboratuvarında Biyofizik yüksek lisans öğrencisi olarak iki farklı araştırma yolumun heyecan verici kesişim noktasında çalışmaya başladım. Kimyasal hassasiyeti immünolojik sorgulama ile birleştirerek, doğuştan gelen bağışıklık aktivasyonunun moleküler mekanizmalarını araştırıyorum ve terapötik düzenleme için yaklaşımlar geliştiriyorum.


Lipozomlar kullanılarak ilaç dağıtımı

Lipozomlar, çeşitli kanser türleri için reçete edilen başarılı ilaç dağıtım araçlarıdır, aynı zamanda mantar enfeksiyonlarının tedavisi veya ağrı yönetimi için de reçete edilir. Şimdi Viyana Tıp Üniversitesi'nden araştırmacılar, belirli hedefleme için lipozomları işlevsel hale getirmek için basit bir yöntem gösteriyor ve potansiyel olarak kişiselleştirilmiş tıbbın yolunu açıyor. Çalışma şimdi Nanotıp-Nanoteknoloji, Biyoloji ve Tıp'ta yayınlandı.

Lipozomal ilaç verme kavramı, farmasötik alanda devrim yarattı ve yaklaşık 20 yıl önce anti-kanser ilacı doksorubisinin ilk lipozomal formülasyonunun klinik kullanım için onaylanmasıyla uygulamaya girdi. Lipozomlar, <200 nm fosfolipid veziküller, kan dolaşımında daha uzun süre tutulur ve patolojik bölgelerde (tümörler veya iltihaplı dokular) birikerek, kapsülledikleri serbest ilaçlara kıyasla daha yüksek etkinliğe ve daha düşük sistemik toksisiteye yol açar. Lipozomları tümör hücreleri gibi belirli dokulara veya hücrelere hedeflemek için, hedeflenen hücre üzerindeki monoklonal antikor olarak bilinen benzersiz bir proteinin (antijen) spesifik bir bağlayıcısının lipozom yüzeyine bağlanması gerekir. Bu birleşmeye lipozomun işlevselleştirilmesi denir ve kimyasal olarak, genellikle lipozom üretiminin son aşamalarında yapılır ve potansiyel olarak lipozoma veya hedeflenen antikora zarar verebilir.

Anna Ohradanova-Repic ve Viyana Tıp Üniversitesi Hijyen ve Uygulamalı İmmünoloji Enstitüsü, Patofizyoloji, Enfeksiyoloji ve İmmünoloji Merkezi'nden meslektaşları tarafından Minho Üniversitesi, Braga, Portekiz ile işbirliği içinde yapılan yeni çalışma, yalnızca akıllı değil, aynı zamanda ayrıca lipozom işlevselleştirmesi için de kolay bir yol: Antikorun Fab adı verilen küçük spesifik fragmanını gen teknolojisiyle hidrofobik bir çapa ile bağladılar. Bu hidrofobik ankor aracılığıyla, Fab fragmanı, lipozomal hazırlama sırasında doğal olarak hidrofobik lipozomal membran kısmına yerleştirildi. "Lipozom işlevselleştirmesinin ne kadar kolay olduğunu görmek oldukça büyüleyiciydi. İki farklı Fab parçasını test ettik ve ikisi de çok iyi çalıştı. Sadece laboratuvar kabındaki antijen pozitif hücrelere değil, aynı zamanda farelerde de spesifik hedefleme gözlemledik. Lipozomlar, implante ettiğimiz insan tümörlerini kesin olarak tanıdı." diyor çalışmanın arkasındaki lider araştırmacı Anna Ohradanova-Repic.

Araştırmanın kıdemli yazarı Hannes Stockinger şunları ekliyor: "Bu dağıtım yöntemini, Fab fragmanı işlevselleştirilmiş lipozomlarla hedefleyebileceğimiz benzersiz bir yüzey proteininin varlığı için hastanın tümörlerinin taranmasıyla birleştirirsek, bunu başarabiliriz. tümörleri daha verimli tedavi etmek ve verilen kanser önleyici ilaçların yan etkilerini önemli ölçüde azaltmak. Bunu geleceğin kişiselleştirilmiş bir ilacı olarak görüyorum. Ancak bu tedavi stratejisini klinik pratikte uygulamak için önümüzde çok iş var."


Minnes Laboratuvarı - Biyoelektromanyetizma laboratuvarı

Ultra yüksek verimli nanokristal güneş pilleri elde etmek için benzersiz bir çok katmanlı cihaz mimarisi.

Sinir hücrelerinde hücre-hücre etkileşimlerinin mekanizmasını keşfetmek

Sinir hücrelerinde hücre-hücre etkileşimlerinin mekanizması hakkında bilgi edinmek için sinir ağı mimarisini araştırmak

Laboratuvar üyeleri

Refael Minnes, Doktora.

Michal Amar Sharon

Ayan Barbora

Svetlana Lysenko

Yayınlar

  • Ayan Barbora, Oryan Bohar, Ariel Alexander Sivan, Eyal Magory, Ariel Nause ve Refael Minnes, 2021, "Yakın kızılötesi lazer ışınımının daha yüksek darbe frekansı, yeni biyomedikal uygulamalar için penetrasyon derinliğini artırır." PLoS ONE. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245350

Açık pozisyonlar

Doktora Öğrenci

Gereksinimler

  • Fizik, kimya veya biyoloji alanında yüksek lisans derecesine sahip olmalısınız. Spektroskopik yöntemler, görüntü işleme, programlama ve/veya istatistik konularında deneyim avantajlıdır.
  • Disiplinlerarası bir ortamda çalışmaya hazırsınız
  • Biyolojik ve tıbbi araştırmalarda fiziksel yöntemler uygulamakla ilgileniyorsunuz.
  • İngilizceyi hem yazılı hem de sözlü olarak akıcı bir şekilde konuşuyorsunuz.
  • Bağımsız ve pratik bir kişiliğe ve inisiyatif alma yeteneğine sahipsiniz

Bonuslar

Biyolojik dokular ve hücreler ile özellikle UV-Vis-IR aralığında elektromanyetik dalgaların etkileşimlerini araştıran çok disiplinli bir araştırma ekibiyiz.
Bir üniversite bölümünün bilimsel işbirliği, eğitim ve öğretim gibi sunabileceği tüm olanaklar mevcuttur.

Doktora hakkında ek bilgi için. Ariel Üniversitesi'nde lütfen şu adresi ziyaret edin:
https://www.ariel.ac.il/wp/mezuniyet-okulu/en/#.

Lütfen eksiksiz başvurunuzu elektronik olarak Dr. Refael Minnes'e gönderin. Bir motivasyon mektubu ve özgeçmişinizi artı BSc, MSc notları veya eşdeğeri transkriptlerini talep ediyoruz.

Doktora sonrası araştırmacı

Gereksinimler

  • Doktora dereceniz olmalıdır. spektroskopik yöntemlerde deneyime sahip fizik, kimya veya biyoloji derecesi.
  • Fotodinamik terapide (PDT) deneyim bir avantajdır.
  • Disiplinlerarası bir ortamda çalışmaya hazırsınız.
  • Biyolojik ve tıbbi araştırmalarda fiziksel yöntemler uygulamakla ilgileniyorsunuz.
  • İngilizceyi hem yazılı hem de sözlü olarak akıcı bir şekilde konuşuyorsunuz.
  • Bağımsız ve pratik bir kişiliğiniz ve

Bonuslar

Biyolojik dokular ve hücreler ile özellikle UV-Vis-IR aralığında elektromanyetik dalgaların etkileşimlerini araştıran çok disiplinli bir araştırma ekibiyiz.
Bir üniversite bölümünün bilimsel işbirliği, eğitim ve öğretim gibi sunabileceği tüm olanaklar mevcuttur.

Ariel Üniversitesi'nde istihdam hakkında ek bilgi için lütfen https://www.ariel.ac.il/wp/ Graduate-school/en/# adresini ziyaret edin.

Lütfen eksiksiz başvurunuzu elektronik olarak Dr. Refael Minnes'e gönderin. Bir motivasyon mektubu ve özgeçmişiniz ile BSc, MSc ve PhD notlarının veya eşdeğerlerinin transkriptlerini talep ediyoruz.

Doktora Öğrenci

Gereksinimler

  • Spektroskopik yöntemlerde deneyime sahip fizik, kimya veya biyoloji alanında yüksek lisans derecesine sahip olmalısınız.
  • FTIR mikroskopisinde deneyim bir avantajdır.
  • Disiplinlerarası bir ortamda çalışmaya hazırsınız.
  • Biyolojik ve tıbbi araştırmalarda fiziksel yöntemler uygulamakla ilgileniyorsunuz.
  • İngilizceyi hem yazılı hem de sözlü olarak akıcı bir şekilde konuşuyorsunuz.
  • Bağımsız ve pratik bir kişiliğe ve inisiyatif alma yeteneğine sahipsiniz

Bonuslar

Biyolojik dokular ve hücreler ile özellikle UV-Vis-IR aralığında elektromanyetik dalgaların etkileşimlerini araştıran çok disiplinli bir araştırma ekibiyiz. Bir üniversite bölümünün bilimsel işbirliği, eğitim ve öğretim gibi sunabileceği tüm olanaklar mevcuttur.

Doktora hakkında ek bilgi için. Ariel Üniversitesi'nde lütfen şu adresi ziyaret edin:
https://www.ariel.ac.il/wp/mezuniyet-okulu/en/#.

Lütfen eksiksiz başvurunuzu elektronik olarak Dr. Refael Minnes'e gönderin. Bir motivasyon mektubu ve özgeçmişinizi artı BSc, MSc notları veya eşdeğeri transkriptlerini talep ediyoruz.


Soyut

Lipozomlar, sulu çözeltilerde oluşan lipitlerden yapılmış veziküler yapılardır. Yapısal olarak, canlı hücrelerin lipid zarına benzerler. Bu nedenle, 1960'lardan beri hücre zarını incelemek için modeller olarak ve biyoaktif maddelerin korunması ve/veya verilmesi için taşıyıcılar olarak geniş çapta araştırılmıştır. Aşılar, görüntüleme, kozmetik ve doku mühendisliği uygulamaları dahil olmak üzere farklı araştırma alanlarında kullanılmıştır. Doku mühendisliği, insan vücudu için dokuların yenilenmesini teşvik eden bir strateji olarak tanımlanır. Bu strateji, canlı yapılar üretmek için yapılandırılmış biyomateryal iskeleler ile tanımlanmış hücre tiplerinin koordineli uygulamasını içerebilir. Bu stratejiye dayalı olarak yeni bir doku oluşturmak için, biyoaktif ajanların ve mekanik sinyallerin sistematik bir kombinasyonu yoluyla kültürlenmiş hücrelerin kontrollü bir şekilde uyarılması gerekir. Bu derlemede, doku mühendisliği ve rejeneratif tıp yaklaşımları için biyoaktif ajanların sürekli ve lokal dağıtımı için bir platform olarak lipozomların potansiyel rolünü vurguluyoruz.

1. Giriş

Lipitler hidrofobik veya amfifilik küçük moleküllerdir [1]. Bu nedenle yağ açilleri, gliserolipidler, gliserofosfolipidler, sfingolipidler, sterol lipidler, prenol lipidler, sakarolipitler ve poliketidler olarak sınıflandırılabilirler [2,3]. Bazı lipidlerin amfifilik doğası, sulu bir ortama daldırıldığında veziküller veya zarlar gibi organize yapılar oluşturmalarına izin verir. Bitki veya hayvan kaynaklı dokulardan kloroform gibi düşük polariteli çözücüler ile ekstrakte edilebilirler.

Lipitler, canlı sistemlerin fizyolojik ve patofizyolojik olaylarında hayati bir rol oynar [4]. Nükleik asitlerin bir zar içine alınmasıyla yaşamın başladığına inanılmaktadır. Biyolojik zar, nükleik asitleri dış ortamdan ayırır ve hücre zarının içi ve dışı arasında bilgi aktarımını ve iyonların ve moleküllerin taşınmasını kontrol eder. Bir hücre zarı, hidrofobik etkileşimlerle bir arada tutulan ve zar içinde gömülü veya geçici olarak onunla ilişkili proteinlerle sürekli bir çift katman olarak kendiliğinden birleşen iki lipit molekülünden oluşan karmaşık ve dinamik bir sistemdir (şekil 1) [6].

Şekil 1. Bir hücre zarı, lipid çift tabakasına bağlı çeşitli proteinlerin bulunduğu bir sıvıdır. [5]'ten uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Bu dinamik sistemin yaşam için gerekli olduğu açıktır. Hücre zarının iç kısmı lipidlerin hidrofobik kısımlarını toplar ve dış kısmı hidrofiliktir. İntegral proteinler genellikle çift tabakanın hidrofobik çekirdeğinde bulunur [5]. Periferik proteinler zarın yüzeyine bağlanır. Akışkan mozaik modeli, plazma zarının ve organel zarlarının, sıvı bir fosfolipid çift tabakasına gömülü proteinlerden oluştuğunu varsayar. Proteinlerin konumu statik değildir. Çift tabakadaki fosfolipidler gibi, zar proteinleri de sürekli hareket halindedir [5]. Bu nedenle hücre zarı kapalı bir alanda kimyasal reaksiyonların çok daha verimli bir şekilde gerçekleşmesini sağlar ve genetik bilgiyi korur. Ana lipid biyosentetik organeli, yapısal fosfolipidlerin ve kolesterolün büyük kısmını üreten endoplazmik retikulumdur [7]. Organizmadaki en önemli lipid işlevi, plazma zarındaki rolleridir.

Gliserofosfolipidler veya fosfolipidler, hücrelerin lipid çift tabakasının anahtar bileşenleridir [8-10]. Fosfolipitler, zar proteinleri ve kolesterol ile birlikte hücre şeklinin kontrolü, bölmelere ayırma, bileşiklerin depolanması, iyon taşınması, metabolizma, hücre sinyal süreçleri ve hücre füzyon süreçleri gibi birçok hücre fonksiyonunda yer alırlar [10]. Fosfolipitler, bir fosfat grubuna (PO) bağlı bir gliserolden oluşur.4 2− ) ve iki yağ asidine. Bazı durumlarda, fosfat grubu, kolin gibi başka bir küçük organik moleküle bağlanır. Şekil 2, bir fosfolipid örneğini ve bileşiminin ana kısımlarını göstermektedir. Lipidler ve özellikleri hakkında daha fazla ayrıntı §2.1'de tartışılacaktır.

Şekil 2. Yağ asidi zincirleri, gliserol omurgası ve baş grubundan (kolin) oluşan hidrojene (soya) (HSPC) L-α-fosfatidilkolinin kimyasal, üç boyutlu ve şematik yapısı. [11]'den uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Fosfolipitler doğal veya sentetik olarak sınıflandırılabilir. Doğal fosfolipidler soya fasulyesi veya yumurta sarısı gibi çeşitli kaynaklardan elde edilebilir. Polar ana gruplara göre fosfolipidler fosfatidilkolin (PC), fosfatidiletanolamin (PE), fosfatidilserin (PS), fosfatidilinositol (PI), fosfatidilgliserol (PG) ve fosfatidik asit (PA) olarak sınıflandırılır. PC ve PE, bitkilerde ve hayvanlarda en bol bulunan fosfatidlerdir ve ayrıca lipozom üretmek için en çok kullanılanlardır [12]. Bununla birlikte, doğal fosfolipidler, sentetik fosfolipidlerden daha az kararlıdır [13]. Sentetik fosfolipidler, doğal lipidlerden üretilebilir. Fosfolipid moleküllerinin polar olmayan ve polar bölgelerinin modifikasyonu, sınırsız çeşitlilikte iyi tanımlanmış ve karakterize edilmiş fosfolipidlerin yaratılmasına izin verir [13]. Sentetik lipidlerin örnekleri, dipalmitoil fosfatidilkolin (DPPC), dimiristoil fosfatidilkolin (DMPC), distearoil fosfatidilkolin (DSPC) ve hidrojene soya fosfatidilkolin (HSPC), 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glisero-3-fosfokolin (POPC), (POPC), 1-palmitoil-2-stearoil(5-DOXYL)-sn-glisero-3fosfokolin (SLPC), 1,2-dioleoil-sn-glisero-3-fosfokolin (DOPC), 1,2-distearoil-sn-glisero-3 -fosfo-(1'-rac-gliserol) (DSPG), 1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfogliserol (DPPG) ve 1,2-distearoil-sn-glisero-3-fosfat (DSPA).

Kolesterol (Chol) ve türevleri gibi sterol lipidleri, hayvan hücre zarında önemli rolü olan hidrofobik lipidlerdir [7]. Steroidler, şekil 3'te gösterilen dört halkalı yapı ile ayırt edilen bir lipit ailesidir. Çeşitli steroidler, bu halkalara bağlı fonksiyonel gruplar veya yan gruplar tarafından birbirinden farklılık gösterir. Chol, izopren alt birimlerinden oluşan bir hidrokarbon 'kuyruğu' ile ayırt edilir. Birçok organizmada plazma zarlarının önemli bir bileşenidir. Memelilerde hormon adı verilen birçok sinyal molekülünün sentezi için başlangıç ​​noktası olarak da kullanılır. Östrojen, progesteron ve testosteron, Chol'den türetilen hormonların örnekleridir [14].

Şekil 3. Kolesterolün (Chol) kimyasal, üç boyutlu ve şematik yapısı. [14]'den uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Hem hidrofilik hem de hidrofobik elementler içeren bileşiklere amfifilik denir. Fosfolipidlerin amfifilik doğası, biyolojik işlevleri için son derece önemlidir [14]. Spesifik olarak, bu yapı, hücresel zarlardaki varlığından ve fonksiyonel rolünden sorumludur. Fosfolipidler, suyun mevcudiyetinde düzenli liyotropik sıvı-kristal fazlar halinde kendiliğinden kendiliğinden birleşir [10]. Bu lipid bazlı yapıların oluşumu, lipid baş grubunun doğası ve boyutu ve asil zincirlerinin uzunluğu ve doymamışlık derecesi gibi fosfolipid içsel faktörlere ve sıcaklık, pH, konsantrasyon gibi dışsal faktörlere bağlıdır. ve çözünenlerin ve diğer lipidlerin varlığı [7,10]. Lipid bazlı yapıların örnekleri, tek tabakalar, lipit çift tabakaları, miseller, lipozomlar ve tübüllerdir [7,15]. Burada, lipozomlar oluşturmak için lipitlerin kullanımını gözden geçireceğiz ve esas olarak doku mühendisliği (TE) ve rejeneratif tıpta odaklanarak bazı uygulamalarını tartışacağız.

2. Lipozomlar

Lipozomlar, sulu çözeltileri ve hidrofobik bileşikleri kapsülleme yeteneğine sahip, kendiliğinden oluşan veziküllerdir. İlk olarak 1960'ların ortalarında A. D. Bangham [16] tarafından keşfedilen en eski nanotaşıyıcı sistemler olarak kabul edilirler. Bangham, lipidlerin suya daldırıldığında nasıl davrandığını belirlemek için deneyler yaptı. Transmisyon elektron mikroskopları kullanıma sunulduğunda, Bangham lipid-su karışımlarının yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde edebildi. Görüntüler, lipidlerin, lipozomlar olarak adlandırdığı hücrelere benzeyen, su dolu veziküller oluşturduğunu gösterdi [14]. Lipozomların gelişimi hakkında daha fazla ayrıntı için okuyucu, lipozom alanındaki ilk öncülerin önemli katkılarından alıntı yapan yakın tarihli bir incelemeye yönlendirilir [17]. Keşfedilmelerinden bu yana biyofiziksel ve biyokimyasal özelliklerini ve olası uygulamalarını anlamak için çok sayıda çalışma yapılmıştır. Hücre zarlarının temel yapısını incelemek için model membran sistemleri [6], biyokimya ve moleküler biyolojide [6,18], analitik yöntemlerde [18], mikroakışkan teknolojilerinde [19], bir şablon olarak kullanılmıştır. nanojellerin üretimi [20], kozmetik ve gıda teknolojisinde [21,22], görüntülemede [23], farmakolojide ilaç dağıtım sistemleri olarak [24-26] ve TE'de [27]. Bu bölümde, lipozom özelliklerini, formülasyonlarını/işlevselleştirmelerini, hazırlama yöntemlerini ve stabilitelerini yeniden gözden geçireceğiz.

2.1. Lipozom özellikleri

Lipozomlar, çapları nanometreden mikrometre ölçeğine kadar değişen küresel lipid çift katmanlarıdır [28]. Lipozomlar, diğer alternatif taşıyıcı sistemlerle karşılaştırıldığında farklı avantajlara sahiptir [29,30]. Başlıca avantajlarından biri, doğal malzemelerden yani lipitlerden yapılmış olmaları ve laboratuvarda kolayca sentezlenebilmeleridir.

Lipozomların özellikleri esas olarak lipidlerin özelliklerine bağlıdır. Bir fosfolipid, yukarıda açıklandığı ve şekil 2'de gösterildiği gibi bir baş grup, bir gliserol omurgası ve iki yağ asidi zincirine (kuyruk adı verilen) sahiptir. Fosforik asidin oksijen gruplarından biri, gliserol dahil olmak üzere çeşitli organik moleküllere esterleştirilebilir. , kolin, etanolamin, serin ve inositol. Negatif lipid örnekleri PG, PS, PI ve PA'dır. 1,2-dioleoil-3-dimetilamonyum-propan (DODAP) ve 1,2-dioleoil-3-trimetilamonyum-propan (DOTAP) gibi diğer lipidler, pozitif yüklü lipozomlar üretmek için nötr fosfolipidlerle karıştırılır [3]. Fosfolipidin doğası aynı zamanda yağ asidi zincirlerinin uzunluğu ile de ilgilidir. Bu nedenle, yağ asitleri karbon atomlarının sayısı ve doymamışlık derecesi bakımından farklılık gösterir [3]. Bir hidrokarbon zincirinde iki karbon atomu (C = C) arasında bir çift bağ bulunduğunda, zincirin doymamış olduğu, çift bağı olmayan hidrokarbon zincirlerinin (yani C - C) doymuş olduğu söylenir. Lipid zincirinin uzunluğu ve doygunluk derecesi jel sıvı-kristal faz geçiş sıcaklığını etkiler, TC (tablo 1). Yağ asidi karbon atomu sayısına göre laurik (C12), miristik (C14), palmitik (C16) ve stearik (C18) olarak adlandırılabilir. Genel olarak doymamış yağ asitleri, PC gibi doğal fosfolipitlerde bulunur. DPPC, DMPC, DSPC ve HSPC en yaygın sentetik fosfolipidlerdir.

Tablo 1. Kristal faz geçişi (TC) bazı fosfolipidler. [31]'den uyarlanmıştır.

Sulu ortamlarda, lipidler veziküller halinde kendiliğinden bir araya gelme eğilimindedir. Kendi aralarındaki etkileşimler, polar ana gruplar arasındaki hidrofilik etkileşimler, hidrokarbon zincirleri arasındaki van der Waals etkileşimleri ve ayrıca su ile (hidrofilik etkileşimler ve hidrofobik etki) lipozomlar ve miseller gibi lipid bazlı yapıların oluşumuna yol açar (şekil 4) [32]. Miseller, fosfolipitlerin hidrofilik başları suya baktığında ve hidrofobik kuyruklar su moleküllerinden saklanmak için bir araya geldiğinde oluşan küçük damlacıklardır. Kompakt ve kısa kuyruklu fosfolipitler miseller oluşturma eğilimindedir. Daha uzun kuyruklu fosfolipitler, lipozomlar (iki tabakalı fosfolipid molekülü içeren çift lipid tabakası) oluşturma eğilimindedir. Fosfolipidin başı, yüksek polar kovalent bağların yanı sıra pozitif ve negatif yükler içerebilir. Tipik olarak, kafanın bu yükler ve polar bağları, bir fosfolipid bir çözeltiye yerleştirildiğinde su molekülleri ile etkileşime girerken, bir fosfolipidin yağ asidi kuyrukları su ile etkileşime girmez (polar olmayan), bu da oluşmadıkları anlamına gelir. hidrokarbon kuyruğu ile hidrojen bağları [14].

Şekil 4. Alternatif lipid bazlı parçacıklar: misel ve bir lipozom. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

İki tabakadaki her bir lipid molekülünün göreli akışkanlığı ve hareketliliği, lipozomların önemli özelliklerini oluşturur. Lipid çift tabakası, belirli bir maddenin içinden geçmesine izin verme eğilimine sahiptir - sözde seçici geçirgenlik [32].Bu, bir lipozomun iç ortamının dış uzaydan farklı olabileceği anlamına gelir. Gerçekten de, dış ve iç boşluk arasında farklı ortamlar tutma kapasitesi de hücrelerin temel özelliklerinden biridir [14,15].

Daha önce bahsedildiği gibi, lipozomlar oldukça seçici membranlar içerir (şekil 5). Küçük polar olmayan moleküller lipit çift tabakasında hızla hareket ederken, büyük moleküller ve yüklü maddeler zarı yavaşça geçer [14,33]. Ek olarak, su molekülleri ve iyonları da lipid çift tabakası boyunca hareket etme yeteneğine sahiptir. Temel olarak, su, ozmoz yoluyla yüksek konsantrasyonlu bölgelerden düşük konsantrasyonlu bölgelere lipid çift katmanları arasında hareket eder. Çözünenler, yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir bölgeye difüzyon yoluyla hareket eder [14]. Glikoz ve sakaroz geçirgenliği arasındaki bir karşılaştırma, daha küçük moleküllerin (glikoz) daha büyük moleküllerden (sakaroz) iki büyüklük sırası ile daha hızlı yayıldığını gösterir [33]. Glikoz ve iyonların difüzyonu karşılaştırıldığında, glikoz daha büyük bir molekül olduğundan, geçirgenlik katsayısı Cl - , K + ve Na + 'dan yaklaşık 6.40 ila 250 kat daha yüksektir. Lipid çift tabakasının geçirgenliği iyonun yüküne karşı çok hassastır, tek değerlikli katyonlarla karşılaştırıldığında Cl − durumunda birden fazla büyüklük mertebesinde daha büyüktür [33]. Ayrıca, lipozomlar hidrofilik moleküllere karşı düşük geçirgenliğe ve hidrofobik moleküllere karşı yüksek geçirgenliğe sahiptir [17]. Biyoaktif maddelerin lipozomlardan salınım kinetiği hakkında daha fazla ayrıntı "Biyoaktif maddelerin lipozomlardan salınması" bölümünde tartışılacaktır.

Şekil 5. Lipid çift katmanlarının seçici geçirgenliği. [14]'den uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Yağ asidi doygunluğunun derecesi ayrıca lipid çift katmanlarının spesifik moleküllere geçirgenliğini de etkiler (şekil 6) [15]. C – H bağları, C = C bağlarından daha fazla serbest enerjiye sahip olduğundan, doymuş yağlar, doymamış yağlardan daha yüksek kimyasal enerjiye sahiptir [14]. Çift bağlar, sıkıca paketlenmiş kuyruklar arasında boşluklar yaratır. Sonuç olarak, birçok doymamış yağ asidi içeren lipit çift katmanları daha fazla boşluğa sahiptir ve daha az doymamış yağ asidi içeren çift katmanlardan daha geçirgen olabilir [14].

Şekil 6. Doymamış ve doymuş hidrokarbonlar. Bir hidrokarbon zincirindeki bir çift bağ, çift katmanda boşluklar yaratır. [14]'den uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Çift tabaka içindeki lipidlerin hareketliliğini etkileyebilecek başka bir parametre de sıcaklıktır [34]. Belirli bir sıcaklıkta, bir jel veya sıvı fazında bir lipit çift tabakası bulunabilir (şekil 7). lipide bağlı olarak TC, farklı lipidlerden oluşan zarlar aynı sıcaklıkta farklı akışkanlık seviyeleri sergileyebilir. NS TC (i) lipiddeki asil zincirinin uzunluğu (ii) lipiddeki hidrokarbon zincirlerinin doygunluk derecesi (iii) süspansiyon ortamının iyonik gücü ve (iv) türü polar kafa grubu [36].

Şekil 7. Sıcaklığın ve Chol'un fosfolipid çift tabaka geçirgenliği üzerindeki etkisi. Chol, lipid çift tabakasının geçiş fazını ortadan kaldırır. Chol, jel fazında lipid çift tabaka geçirgenliğini arttırır ve sıvı fazda azaltır. [15,35]'ten uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

Uzun ve doymuş hidrokarbon kuyruklu fosfolipidlerin hakim olduğu lipid çift tabakaları daha sert ve daha az geçirgen olmalıdır, çünkü kuyruklar arasındaki etkileşimler daha güçlüdür ve yüksek TC. Gerçekten de, doymuş hidrokarbon kuyruklarının uzunluğu arttıkça hidrofobik etkileşimler daha güçlü hale gelir [37]. Ek olarak, daha uzun kuyruk lipidlerinin etkileşim için daha fazla alanı vardır [31,35,38]. Tersine, doymamış lipidler önemli ölçüde daha düşüktür. TC doymuş lipidlerden daha fazladır [32].

Lipozomların oluşumundan sonra, moleküllerin lipid çift tabakası içinde ve boyunca hareketi, sıcaklıktan ve hidrokarbon kuyruklarının yapısından etkilenir [14]. Şekil 7'de gösterildiği gibi, sıcaklığın altındaki bir sıcaklıkta TCfosfolipidler jel fazındadır, düşük akışkanlık ve kapsüllenmiş tek değerli ve çift değerli katyonlara karşı geçirgenlik gösterir [15]. Bu sıcaklıkta, çift katman içindeki tek tek moleküller yavaş hareket eder. Sonuç olarak, lipit çift tabakasının içindeki hidrofobik kuyruklar daha sıkı bir şekilde bir araya gelir [14]. üzerindeki bir sıcaklıkta TC, fosfolipidler sıvı fazdadır ve yüksek akışkanlığa sahiptir, ancak aynı zamanda nispeten düşük geçirgenliğe sahiptir [15]. Bu nedenle, lipid çift tabakası içindeki tek tek moleküller hızla hareket eder. eşit bir sıcaklıkta TC, lipid çift tabakası, geçirgenliği birkaç büyüklük sırası ile arttırır. Bu fenomen, birlikte var olan jel ve sıvı çift katmanlı alanlar arasında oldukça geçirgen arayüzey bölgelerinin varlığına bağlanmaktadır [15,39].

Daha önce tarif edildiği gibi, kolesterol ve türevleri tipik olarak lipozom preparasyonuna dahil edilir. Bu nedenle, Chol varlığının lipid çift katmanlarının özellikleri üzerinde büyük bir etkisi vardır [31,33]. Spesifik olarak, bir lipid çift tabakasına Chol ilavesi, onun akışkanlığını ve akışkan faz içindeki suya geçirgenliğini azaltır. Chol molekülü, hidroksil grubu su fazına bakan, yağ açil zincirlerinin ilk birkaç karbonu arasında, lipid çift tabakasının hidrokarbon çekirdeğine sıkıştırılmış trisiklik halka ile fosfolipid molekülleri arasında kendisini yönlendirir [3]. Chol'un steroid halkaları yoğun olduğundan, bir lipid çift tabakasına Chol eklenmesi hidrofobik bölümün yoğunluğunu arttırmalıdır. Bu, çevreleyen lipid zincirlerinin esnekliğini azaltır, sıvı çift katmanlarının mekanik sertliğini arttırır ve yanal difüzyonlarını azaltır (şekil 7). Ek olarak Chol, bir jel-durum sistemi oluşturmak için doymuş lipidlerin hidrokarbon zincirlerinin kristalleşmesini engelleyebilir [33,36]. Chol'un 36°C'de Na + , K + , Cl - ve glikozun geçirgenliğini azaltmadaki etkisinin, yüzey yükünden ve baş gruplarından bağımsız olduğu gözlenmiştir [33]. Geçirgenlik katyonlar için 4-18 kat, glikoz ve Cl − için ise sadece 2 kat azaldı. Yazarlar, Chol'un çözünme sürecini difüzyon sürecinden daha fazla etkilediği sonucuna varmışlardır [33]. Bu nedenle, lipid çift tabakasına Chol eklenmesi moleküler paketlemesini değiştirir. Lipid çift tabakası, yukarıdaki saf fosfolipitlerle karşılaştırıldığında daha yoğun hale gelir. TCaltındaki saf fosfolipitlerle karşılaştırıldığında daha akışkandır. TC [33].

2.2. Formülasyon ve işlevselleştirme

Bir lipozom formülasyonunun tasarlanmasındaki ana endişelerden biri, biyoaktif ajanın ve lipid bileşenlerinin, lipid konsantrasyonundan, çevreden, pH ve sıcaklıktan ve ayrıca bunların enzim bozulmasına karşı duyarlılıklarından etkilenebilen stabilitesidir. Ek olarak, lipozom formülasyonu, kapsüllenecek biyoaktif ajana, hazırlama yöntemine, fosfolipid bileşimine ve amaçlanan uygulamaya bağlıdır. Fosfolipidler ve Chol'den oluşan lipozom formülasyonları 'geleneksel lipozomlar' olarak tanımlanır (şekil 8a). Geleneksel lipozom farmakolojisi ve doku dağılımı, boyuta, yüzey yüküne ve membran paketleme yoğunluğuna bağlıdır [31]. Hidrofilik biyoaktif ajanların enkapsülasyonu için Chol ve doymuş fosfolipidler, membran geçirgenliğinin azaltılmasına izin veren en önemli faktörlerdir [31]. Kolesterol yaygın olarak fosfolipidlerle birlikte kullanılır, çünkü Chol, daha önce açıklandığı gibi, lipozom zarlarını daha güçlü hale getirebilir. Lipozom bileşimi içindeki Chol mol yüzdesi genellikle %50'den fazla değildir [12]. Chol'un membran lipidleri ile hidrofobik etkileşimleri, fosfolipid ana gruplarını Chol'u sudan korumaya zorlar [40]. Lipozomun çekirdeğindeki biyoaktif ajanın stabilizasyonu ve bakımı için kolesterol gereklidir ve bu etki sıcaklığın artmasıyla azalır [33].

Şekil 8. Bir lipozomun kesiti: (a) geleneksel lipozom (B) SSL (C) ligand hedefli lipozom (NS) floresan lipozom ve yüklü lipozomlar. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

1990'da sterik stabilizasyonun keşfi, lipozomların gelişimindeki ana ilerlemelerden biriydi [17]. Lipozomların polietilen glikol (PEG) gibi hidrofilik polimerlerle kaplanması, yüzey özelliklerini değiştirir [41]. Fosfolipidler, Chol ve PEG'den oluşan lipozom formülasyonları, "gizli" lipozomlar veya PEGile lipozomlar olarak da adlandırılan "sterik olarak stabilize edilmiş lipozomlar" (SSL'ler) olarak tanımlanır (şekil 8B) [31,42]. Lipid membranlar üzerine aşılanmış PEG zincirlerinin, katı yüzeyler üzerine aşılanmış polimerik zincirler gibi davrandığı ve artan yüzey yoğunluğu ile fırçalar halinde gerildiği bilinmektedir. Bu konsepte dayanarak, PEGillenmiş yüzeyin, proteinlerin lipozom yüzeyi üzerine adsorpsiyonunu önleyen sterik bir bariyer sağladığına inanılmaktadır [31,42]. Biyoaktif ajanların sistemik dağıtımı için çok sayıda SSL formülasyonu tanımlanmıştır [25]. Bununla birlikte, bu yüzey modifikasyonu, eter yapısının bir sonucu olarak mekanik stres altında bozunması ve biyolojik olarak parçalanamaması ve bunun sonucunda vücutta olası birikme nedeniyle bazı sınırlamalar ortaya çıkarmıştır [43]. Başlangıçta, SSL'lerin immünojenik olmayacağına inanılıyordu, ancak sonraki PEGillenmiş lipozomların uygulanmasından sonra bir bağışıklık tepkisi ortaya çıkabilir, bu da hızlı bir kan klirensine veya istenmeyen yan etkilere yol açar [25,44]. Bu nedenle, SSL'ler, esas olarak kan dolaşımının yarı ömrünü ve hücre içi biyoyararlanımı etkileyen PEG ile ilişkili sınırlamaları aşacak şekilde tasarlanmalıdır [25,43,45]. Poli(amino asit)ler, heparin, dekstran ve kitosan gibi çeşitli sentetik ve doğal polimerlerin de PEG'in yerini alması önerildi [43].

Biyoaktif ajanların hedef hücrelere etkili bir şekilde verilmesi hala çok büyük bir zorluğu temsil etmektedir. En umut verici stratejilerden biri, hedef hücrelerin yüzeyinde aşırı eksprese edilen antijenler veya reseptörler ile etkileşime girmesi amaçlanan lipozom yüzeyine aşılanmış PEG zincirlerinin ucunda bir ligandın kovalent bağlanmasını içerir [46,47]. Antikorlar ve antikor fragmanları, hedef antijenleri için yüksek özgüllüklerinden dolayı en yaygın olarak kullanılan kısımlar/ligandlardır [28]. Bu, ligand hedefli lipozomlar olarak adlandırılan yeni bir nanotaşıyıcı sınıfına yol açmıştır [48,49]. Antikorların konjugasyonu, ya PEG zincirlerinin varlığında ya da yokluğunda lipozomların lipid çift tabakasına ya da PEG zincirinin distal ucuna doğrudan yapılabilir (şekil 8).C). Eski, antikor hedefli lipozomlar, dolaşımdan hızla temizlenir ve bu da onların aktivitelerini sınırlar. canlıda biyolojik dağıtım. PEG sonunda bu sınırlamanın üstesinden gelmek için kullanılabilir. Bununla birlikte, antikorlar lipozom yüzeyine eklendiğinde, özellikle daha uzun zincirli PEG molekülleri kullanıldığında, aynı lipozomda PEG varlığı ile bunların antijen bağlanması maskelenebilir. Bu nedenle, ikinci strateji, ligandların lipozom yüzeyine aşılanmış PEG moleküllerinin terminaline bağlanması, en çok kullanılanıdır [17]. Truva atı lipozomları, endojen peptitleri, modifiye proteinleri ve peptidomimetik monoklonal antikorları içeren beyin taşıma vektörleridir [49]. Bu lipozomlar, beyin kılcal endotelinin spesifik reseptör/taşıma sistemlerini hedefler ve kan-beyin bariyeri yoluyla reseptör aracılı transsitoza uğrar.

Floresan lipitler, lipozom formülasyonlarında da kullanılır (şekil 8NS). Kapsüllenmiş floroforları taşıyan lipozomlar, mikro-fabrikasyon yapılarda görüntü akış profillerine yeni floresan belirteçleri olarak sentezlenmiştir [19]. Floresan etiketli lipitler, lipit çift tabakasına dahil edilir ve aşağıdaki işleve sahiptirler: hızlı zar füzyonunu tetiklemek, hücre zarlarının floresan görüntülemesini ve zar trafik süreçlerini mümkün kılmak [50]. Ayrıca, lipozom stabilizasyonuna yardımcı olmak ve aglomerasyonu önlemek için lipozom formülasyonuna negatif ve pozitif yüklü lipidler de eklenir [51].

400 nm filtrelerden ekstrüde edilen DSPC/Chol (3 : 2) lipozomları, 200 nm filtrelerden ekstrüde edilen lipozomlardan 7,5 kat daha hızlı temizlendi, bu da küçük tek lamelli veziküllerden (ULV'ler) beş kat daha hızlı temizlendi [52]. Farklı boyutlarda (70 nm'den az, 150-200 nm ve 300 nm'den fazla) PEG-PE içeren lipozomların klirensi araştırıldı [53]. Daha büyük lipozomların (300 nm'den fazla) ve küçük lipozomların (70 nm'den az) 150-200 nm büyüklüğündeki lipozomlara göre dolaşımdan daha hızlı temizlendiği bulundu [53]. Başka bir çalışmada, klirens, lipozomların Chol içeriğinden etkilenmedi [54]. DSPC, Chol ve cholesten-5-yloxy- kullanılarak partikül boyutu yaklaşık 90 nm olan farklı bileşimdeki lipozomlar hazırlandı.n-(4-((1-imino-2-d-tiogalaktosiletil)amino)bütil)formamid (Gal-C4-Chol) ve [3H] kolesterol heksadesil eter [55] ile etiketlenmiştir. DSPC/Chol/Gal-C4-Chol (60 : 35 : 5) lipozomlar, DSPC/Chol (60 : 40) lipozomları ile karşılaştırıldığında geniş hepatik alım sergiler [55]. kawakami ve diğerleri. [56,57] makrofajlara mannoz reseptör aracılı gen transfeksiyonu için mannosile edilmiş bir kolesterol türevi (Man-C4-Chol) sentezledi ve mannosile katyonik lipozomların lipid kompozisyonunun canlıda plazmit DNA'nın (pDNA) transfeksiyonu. Man-C4-Chol lipozomları ile kompleks haline getirilen pDNA, fare peritoneal makrofajları kullanılarak geleneksel katyonik lipozomlar ile kompleks haline getirilenden daha yüksek transfeksiyon aktivitesi gösterdi. Bu nedenle, Man-C4-Chol lipozomları ile kompleks haline getirilmiş pDNA'nın transfeksiyon etkinliği, mannoz mevcudiyetinde inhibe edilmiştir, bu, pDNA ve mannosile edilmiş katyonik lipozomların komplekslerinin makrofajlar üzerindeki mannoz reseptörleri tarafından tanındığını ve alındığını düşündürür. Lipozom formülasyonları, Man-C4-Chol (1/0.5/0.5), Man-C4-Chol/DOPE (3/2) ve DOTMA/Chol (1/1), pDNA-kodlayan lusiferaz geni (pCMV-Luc) ile komplekslenmiştir. ) farelerde intravenöz ve intra-portal enjeksiyonlarla karşılaştırıldı. En yüksek gen ekspresyonu, her iki yolla da kontrol katyonik DOPE/Chol lipozomları kullanılarak akciğerde gözlendi. Man-C4-Chol/DOPE lipozom/DNA kompleksleri, intravenöz ve intra-portal enjeksiyondan sonra karaciğerde en yüksek gen ekspresyonunu gösterdi. DOTMA/Chol/Man-C4-Chol lipozomu, intravenöz enjeksiyonla karaciğerde en yüksek gen ekspresyonunu gösterdi, ancak intra-portal enjeksiyon, akciğerde yüksek ekspresyon gösterdi [56,57].

2.3. sınıflandırma

Lipozomlar, hazırlanma yöntemine, kesecik içinde bulunan çift tabaka sayısına veya boyutlarına göre sınıflandırılabilir [3]. Bununla birlikte, lipozomların hazırlanma yönteminden ziyade çift tabaka sayısı ve boyutuna göre sınıflandırılması en yaygın kullanılanıdır. İki tabakalı ve veziküllerin sayısına bağlı olarak, lipozomlar ULV'ler (25 nm ila 1 µm) veya çok katmanlı veziküller (MLV'ler, 0.1–15 µm) veya çok veziküler veziküller (MVV'ler, 1.6–10.5 µm) olarak sınıflandırılır. . Ayrıca, boyutlarına göre tek lamelli lipozomlar büyük tek lamelli veziküller (LUV'ler, 100 nm ila 1 µm) ve küçük tek lamelli veziküller (SUV'ler, 25-50 nm) olarak sınıflandırılır (şekil 9) [18].

Şekil 9. Lipid çift katmanlı yapısı ve lipozom tipleri: MLV'ler, MVV'ler, ULV'ler. Ek olarak, ULV'ler, LUV'ler ve SUV'lar olarak alt sınıflara ayrılabilir. [18]'den uyarlanmıştır. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

2.4. Hazırlama yöntemleri

Lipozomların üretimi ile ilgili birçok rapor literatürde bulunabilir [3,16,37,58-62]. Yaygın lipozom üretim yöntemleri şunları içerir: ince film hidrasyonu, ters fazlı buharlaştırma, etanol enjeksiyonu, poliol seyreltme, donma-çözülme, çift emülsiyonlar, prolipozom yöntemi, Fransız pres ekstrüzyonu, deterjan çıkarma ve yüksek basınçlı homojenizasyon [12,37,51] . Bu yöntemler, seçilen yönteme bağlı olarak tipik olarak LUV'ler veya MLV'ler üretir. Tüm bu yöntemler lipozomları üretmek için kullanılabilse de, genellikle bunlardan sadece üçü kullanılır [63]: aşağıda açıklanan ince film hidrasyonu, ters fazlı buharlaştırma ve etanol enjeksiyon yöntemi. Lipozom üretimindeki ana endişelerden biri, kullanılan organik çözücülerle ilgili toksisitedir. Lipozomlardan deterjan ve solvent izlerinin uzaklaştırılması için çeşitli teknikler önerilmiştir. Bu teknikler arasında jel filtrasyonu, vakum, santrifüj ve diyaliz yer alır [51]. Herhangi bir tehlikeli kimyasal veya işlem kullanılmadan lipozomların hızlı üretimi için yeni bir yöntem tanımlanmıştır. Bu yöntem, lipozom bileşenlerinin sulu bir ortamda hidrasyonunu ve ardından bu bileşenlerin gliserol (%3 v/v) varlığında ısıtılmasını (120°C'ye kadar) içerir [64,65]. Lipozom hazırlamaya yönelik bu yöntem hakkında daha fazla ayrıntı için okuyucu, [51]'deki incelemeye yönlendirilir.

2.4.1. İnce film hidrasyonu

Bangham'ın orijinal yöntemi, yukarıda belirtilen diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında en basit olanıdır [16,61]. Lipidleri çözmek veya çözünür hale getirmek için başta kloroform, eter veya metanol olmak üzere uçucu organik çözücülerin kullanımını içerir. Lipitler, yuvarlak bir şişenin alt duvarı üzerinde ince bir film olarak biriktirilirken, çözücü, indirgenmiş basınç veya bir nitrojen akışı altında döner buharlaştırma tekniği ile buharlaştırılır. Birikmiş lipitlere sulu bir tampon ilave edilerek hidrasyonlarına izin verilir. TC lipidin veya karışımın en yüksek eriyen bileşeninin [66]. Hidrasyon süresine, yeniden süspansiyon yöntemine, lipid konsantrasyonuna ve bileşimine ve sulu fazın süspansiyon hacmine bağlı olarak farklı MLV'ler üretilebilir [12]. Katyonik lipozomları hazırlamak için ince film hidrasyonu, ters fazlı buharlaştırma ve etanol enjeksiyon yöntemleri karşılaştırıldığında, sonuçlar ince film yöntemiyle hazırlanan lipozomların en iyi kalite ve stabiliteye sahip olduğunu gösterdi [63]. Bu lipozom hazırlama yöntemi, düşük kapsülleme yeteneği ve nano boyutlu lipozomların üretilmesindeki zorluk gibi bazı sınırlamalar da sunar. Bununla birlikte, ULV'leri elde etmek için polikarbonat membranlardan sonikasyon veya ekstrüzyon kullanılabilir [12,18,51].

2.4.2. Ters fazlı buharlaşma

Bu yöntemde, lipozomlar, fazla miktarda organik fazda fosfolipidlerin ve tamponun yağ içinde su emülsiyonlarından oluşturulur. Fosfolipidler önce bir film oluşturmak üzere organik çözücüler içinde çözülür, daha sonra çözücüler buharlaştırılarak uzaklaştırılır. İnce film dietil eter içinde yeniden süspanse edilir, ardından su eklenir. Preparat daha sonra homojen bir emülsiyon oluşturarak kısa bir süre boyunca sonikasyona tabi tutulur. Organik çözücüler, sürekli döner buharlaştırma ile azaltılmış basınç altında çıkarılır, bu da bir LUV dispersiyonu ile karakterize edilen viskoz jel benzeri bir ara fazın oluşmasına neden olur. Bu yöntem, yüksek kapsülleme verimliliği (EE) (%20-68) ile büyük makromolekülleri kapsülleyebilir.Bu yöntemin ana dezavantajı, kapsüllenecek materyalin organik çözücülere ve sonikasyon koşullarına maruz kalmasıdır, bu da hassas moleküllerin denatürasyonuna neden olabilir [12,66].

2.4.3. etanol enjeksiyonu

Bu yöntemde, etanolde çözünen lipidler, 30 nm çapında, kendiliğinden SUV'ler oluşturdukları bir tampon çözeltisine hızla enjekte edilir [67]. Bununla birlikte, lipozomların boyutu, lipit konsantrasyonu artırılarak artırılabilir [66]. Bu lipozom hazırlama yöntemi, lipidlerin kimyasal veya fiziksel muamelesinden kaçınma avantajına sahiptir. Bununla birlikte, üretilen veziküllerin konsantrasyonu düşüktür ve etanolün uzaklaştırılması için fazladan bir adım içerir [12].

2.5. Lipozom karakterizasyon teknikleri

Yeterli kalite kontrolü için üretimden sonra ve depolama sonrasında lipozomların karakterizasyon yöntemleri gereklidir [3]. Ek olarak, lipozomların kimyasal ve fiziksel özellikleri, laboratuvar ortamında ve canlıda davranış tahmin edilebilir [31,68,69]. Lipozomları karakterize etmek için kullanılan ana özellikler, ortalama çap ve polidispersite indeksi, EE, fosfolipidlerin ilaç konsantrasyonuna oranı ve lamellarite tayinini içerir [69]. Lipozomların ortalama boyut ve boyut dağılımı, özellikle lipozomların inhalasyon veya parenteral yollarla terapötik kullanım için tasarlandığı durumlarda önemli parametrelerdir [69]. Örneğin, küçük lipozomlar karaciğer sinüzoidlerinin fenestrasından geçebilir ve vücutta uzun süre dolaşabilir. Tersine, büyük lipozomlar makrofajlar tarafından hızla temizlenir [31]. Bu nedenle, belirli bir lipozomun potansiyel terapötik uygulaması, ortalama boyutundan ve sonuç olarak hedef etki bölgelerindeki olası lipozom-hücre etkileşimlerinden oldukça etkilenir.

Tablo 2, boyut dağılımı ve zeta potansiyeli açısından lipozomları fiziksel olarak karakterize etmek için kullanılan bazı teknikleri listeler. Bazen foton korelasyon spektroskopisi veya yarı elastik ışık saçılımı olarak adlandırılan dinamik ışık saçılımı (DLS), mikrometre altı aralığında parçacıkların boyutunun ölçülmesini sağlayan bir tekniktir [72]. Tipik olarak, parçacık boyutu ölçümleri 2 ila 5 dakika arasında alınır, bu da DLS'nin hızlı bir teknik olarak sınıflandırılmasına olanak tanır. DLS analizine devam etmek için, parçacıklar (on binlercesine kadar) bir çözelti içinde süspanse edilir ve parçacıkların asılı çözücününkinden farklı olarak belirli bir kırılma indeksinde ışığı dağıtması için ışıkla aydınlatılır [3]. Bu nedenle lipozomlar, dehidrasyona veya lekelenmeye gerek kalmadan doğal hallerinde ölçülür.

Tablo 2. Lipozom fiziksel karakterizasyon teknikleri.

Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), çevresel taramalı elektron mikroskobu (ESEM), transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve konfokal lazer tarama mikroskobu (CLSM) gibi mikroskobik teknikler, lipozomların nano ölçekli yapıları hakkında daha fazla bilgi verebilir. Şekil ve morfoloji (yani AFM ve TEM ile), boyutlar (AFM, ESEM, TEM ve CLSM ile), yüzey özellikleri (sadece AFM ile) ve iç yapı (sadece CLSM ile) hakkında bilgi sağlayabilirler [70]. Tüm bu mikroskopi tabanlı teknikleri karşılaştırırken, elektron mikroskobu (yani ESEM veya TEM), numune hazırlamadan bozulma ve artefaktlar ortaya çıkarmaya eğilimli olan özel donma kırılma tekniğini ve karşılaştırılabilir istatistikler sağlamak için yüzlerce fotoğrafa ihtiyaç duymayı gerektirir. , zaman alıcı teknikler oluşturan [69].

Zeta (ζ) potansiyeli, doğal olarak yüklü koloidal parçacıklar arasındaki itici elektrostatik etkileşimin yoğunluğunu ölçmek için kullanılır [73]. Aslında, zeta potansiyeli ölçümleri, kolloidal sistemlerin stabilitesini tahmin etmek için yaygın olarak kullanılır. Süspansiyondaki tüm parçacıklar büyük bir negatif veya pozitif zeta potansiyeline sahipse, birbirlerini itme eğiliminde olacaklardır ve bu nedenle toplanma eğilimi olmayacaktır. Tipik olarak, zeta potansiyelleri +30 mV'den daha pozitif veya -30 mV'den daha negatif olan parçacıklar kararlı olarak kabul edilir [69]. Ancak partiküllerin zeta potansiyel değerleri düşükse partiküllerin floklaşmasını önleyecek bir kuvvet olmayacaktır [69].

Lazer Doppler elektroforezi (LDE), zeta potansiyelini ölçmek için en yaygın kullanılan tekniktir. Bu teknikte, numuneler içindeki parçacıkları aydınlatan bir ışık kaynağı sağlamak için bir lazer kullanılır. Gelen lazer ışını, numune hücresinin merkezinden geçer ve ışık, tespit edilen belirli bir açıyla saçılır. Hücreye bir elektrik alanı uygulandığında, ölçüm hacmi boyunca hareket eden herhangi bir parçacık, algılanan ışığın parçacık hızıyla orantılı bir frekansta dalgalanmasına yol açacaktır. Bu bilgi bir dijital sinyal işlemcisine iletilir ve ardından zeta potansiyeli hesaplanır [69]. Bu teknik, preparasyonun herhangi bir parametresinin bir fonksiyonu olarak partikül boyutunun nasıl değiştiğini araştırmak için kullanılmıştır. Ortam değişikliklerinin etkisini izlemek için kullanılır, örn. pH, sıcaklık, yüzey aktif madde, kan serumu, proteinlerin adsorpsiyonu ve agregasyona/flokülasyona dirençli formülasyonlar geliştirmek. Ayrıca lipozomların yüzeyindeki kaplamaların kalınlığının ölçülmesini sağlar. Lipozomların kaplamasının opsonizasyona karşı etkinliğini tahmin etmek için yaygın olarak kullanılmıştır. canlıda [74]. Ayrıca kullanılan etken maddenin lipozomların yüzeyinde kapsüllenmiş mi yoksa adsorbe edilmiş mi olduğu hakkında bilgi verir. Örneğin, lipozom-ilaç komplekslerinin boyutundaki değişiklikleri izleyerek DNA-lipozom etkileşimleri, DNA-peptid etkileşimleri ve lipozomal enkapsülasyon sırasında DNA yoğunlaşması hakkında bilgi alınabilir [74-76]. Bununla birlikte, pH, iletkenlik ve bir formülasyon bileşeninin konsantrasyonu gibi zeta potansiyelini etkileyebilecek birkaç faktör vardır.

2.6. Lipozom sınırlamaları

Lipozomlar, biyoaktif ajanları çevreleyen ortamlardan kapsüllemek ve korumak için taşıyıcılar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Gerçekten de, lipozom ilaç ürünleri, piyasaya sunulan ilk terapötik nanopartikül tipiydi [77]. Örneğin, doksorubisin yüklü bir lipozom olan Doxil, 1995 yılında Kaposi sarkomunun tedavisi için ABD Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylanmıştır [77]. Başarılı klinik uygulamaya ve bu ilaç taşıyıcının avantajlarına rağmen, lipozomlar ayrıca düşük stabiliteleri, düşük çözünürlükleri, kısa sirkülasyon yarı ömürleri, lipid oksidasyonuna ve hidrolize duyarlılıkları, sızıntı ve füzyon, tekrarlanabilirlik, ölçek büyütme, yüksek üretim maliyetleri ve sterilizasyon sorunları [62,78].

Stabilite, lipozom üretimi, depolanması ve uygulanmasının tüm adımlarında ana endişedir ve aşağıdakilerin incelenmesini içerir: (i) lipidlerin kimyasal stabilitesi (ii) vezikül boyutu ve yapısının korunması (iii) hapsedilmiş içeriklerin tutulması ve (iv) biyolojik sıvıların lipozomların bütünlüğü ve geçirgenlik özellikleri üzerindeki etkisi [66]. Kimyasal ve fiziksel stabilite, lipozomların biyolojik performansını etkileyen önemli parametrelerdir [12]. Lipozomların fiziksel stabilitesi temel olarak olası agregasyon/aglomerasyon, füzyon ve içeriklerinin çevreye sızması ile ilgilidir [31]. Steril koşullar altında, nitrojen altında fosfat tamponlu salin içinde saklanan lipozomlar, hapsedilmiş biyoaktif ajanlarını uzun süreler boyunca tutabilirler [66]. Biyoaktif ajanın nispi tutulması, lipozom tipine bağlıdır (yani, MLV > ters fazlı buharlaşma keseciği). > SUV), sıcaklık (yani 4°C > 25°C > 35°C) ve lipid bileşimi (yani doymuş fosfolipidler > eşmolar kolesterollü doymuş fosfolipidler > eşmolar kolesterollü > doymamış fosfolipidler) [66]. Lipitler, genellikle ışık, metal iyonları veya sıcaklık tarafından indüklenen oto-oksidasyona maruz kalabilir. Ek olarak, fosfolipidlerin yağ asitlerine ve 1- ve 2-asil-lizofosfolipidlere hidrolizi, gliserol fosfor bileşiklerinin üretimine yol açar ve depolama sırasında lipozomların kimyasal bozulmasına neden olur [79]. Fosfolipidlerin hidrolizini önlemek için antioksidanlar, kompleks oluşturucu maddeler (ör. EDTA) ve inert atmosfer (ör. nitrojen) yaygın olarak kullanılır. Lipozomların kimyasal bozunmasıyla ilgili sorunların üstesinden gelmenin diğer yolları, bir kriyoprotektan kullanılarak kuru halde (yani dondurularak kurutulmuş) depolanmasıdır. Örneğin, dondurarak kurutma sırasında suyun yerini alan trehaloz ilavesi, fosfolipid veziküllerde füzyon ve dehidrasyon hasarını önlemede etkilidir [80].

Başlangıçta, lipozomlar esas olarak PC gibi doğal lipidlerden yapıldıkları için mononükleer fagosit sistem klirensinden kaçınacakları ve bir antijen olarak tanınmayacakları varsayılmıştır. Ancak lipozomların karaciğer ve dalak gibi organlarda birikeceği ve makrofajlar (bağışıklık sistemi) tarafından temizlendiği ve klirensin lipozomların bileşimi ve boyutu ile ilgili olduğu anlaşıldı [31]. Bu nedenle, bu organlar veya hücre popülasyonları amaçlanan hedef olduğunda bu bir avantaj olabilir [36]. Ancak, diğer organlar ve hücre popülasyonları hedef olduğunda, bu ana engeli temsil eder. Bu keşiften bu yana amaç, bağışıklık sistemini atlamak için yeni lipozom formülasyonları tasarlamak olmuştur. Bu nedenle, lipozomlar intravenöz olarak enjekte edildiğinde belirli bir hücre veya organ hedefi için bir lipozom formülasyonu tasarlanırken vücudun fizyolojik koşulları dikkate alınmalıdır [29].

Şu anda, laboratuvar ölçekli üretim için çok sayıda yöntem mevcuttur (§2.4), ancak yalnızca birkaç büyük ölçekli üretim tekniği mevcuttur [62]. Lipozom üretimi, ticari üretim seviyelerine ölçeklendirilmesi kolay olmayan çok sayıda birim işlemi içerir [78]. Bu nedenle, tüm büyük ölçekli üretim teknikleri, hassas moleküllerin tutulması, mekanik ve/veya kimyasal strese maruz kalma, sıcaklık ve sterilizasyon koşulları açısından ciddi sınırlamalara sahiptir. Endüstriyel ölçekte üretimi hedefleyen lipozom teknolojisinin ayrıntılı bir incelemesi [62]'de bulunabilir. Şu anda, lipozom üretim yöntemleri ile ilgili yerleşik bir fikir birliği yoktur. Solvent ekstraksiyon sistemleri, önemli yatırım gerektirir ve işletme ve bakımı çok pahalıdır. Farmasötik ürünler için sterilite elde etmek için en çok kullanılan yöntem, bir polikarbonat membran kullanılarak steril filtrasyondur [78]. Ancak bu yöntemin dezavantajları vardır, örneğin aseptik koşullar altında gerçekleştirilmesi gerekir, yüksek basınç altında çalıştığı için nispeten pahalıdır, zaman alıcıdır ve virüsün yok edilmesinde etkili değildir [78].

3. Biyoaktif ajan teslimi

3.1. Biyoaktif maddelerle lipozomların yüklenmesi

Biyoaktif madde dağıtım sistemi olarak lipozomların başlıca avantajları şunlardır: (i) her uygulama için uyarlanabilen çok yönlü bir yapıya sahiptirler (ii) iç bölmelerinde (yani hidrofilik moleküller) veya herhangi bir tür biyoaktif maddeyi barındırabilirler veya lipid çift tabakası (yani lipofilik moleküller) veya her ikisi (amfifilik moleküller) içinde (iii) nano ölçekli özellikleri çözünürlüğü, yayılımı, biyo-dağılımı ve biyolojik kaderi belirler (iv) bunlar minimum düzeyde toksiktir, immünojenik değildir ve tamamen biyolojik olarak parçalanabilirler (v) aktif hedeflemeye ulaşmak için bölgeye özgü ligandlarla bağlantı kurmak için esnektirler ve (vi) biyoaktif ajanların etkinliğini ve terapötik indeksini arttırırlar [12,37]. Bu nedenle, biyoaktif ajanların lipozomlar içinde tutulması sadece depolama sırasında değil, aynı zamanda depolama sırasında da özellikle önemlidir. canlıda idare [17].

Fosfolipidlerin bir hidratlı çift tabakalı yapı halinde birleştirilmesi, sulu ortamın bir kısmının sürekli kapalı çift tabaka içinde tutulması ile birleştirilir. Bu nedenle, biyoaktif ajanların lipozomlara kapsüllenmesinin önemsiz bir süreç olması gerektiği görünebilir. Bununla birlikte, biyoaktif maddenin türü (yani moleküler ağırlık ve kimyasal özellikler), lipozom (yani boyut ve lipit bileşimi) ve üretim yöntemi gibi moleküllerin lipozomlara kapsüllenmesinde bazı sınırlamalar vardır. Onları lipozomlarda tutulmaya duyarlı hale getiren fiziksel özelliklere sahip biyoaktif ajanların seçilmesi, yükleme ve salım hızını kontrol etmek için başka bir yaklaşımdır [17]. Biyoaktif ajanları lipozomlara kapsüllemenin iki yolu vardır: pasif olarak, biyoaktif ajan lipozom oluşumu sırasında kapsüllendiğinde veya aktif olarak, biyoaktif ajan lipozom oluşumundan sonra kapsüllendiğinde [37]. Aktif kapsüllemenin avantajı, biyoaktif madde yüklemesinin lipozom üretiminin zamanından ve yerinden bağımsız olarak gerçekleştirilebilmesidir [3,17]. Bununla birlikte, sadece belirli fiziko-kimyasal özelliklere sahip az sayıda biyoaktif ajana uygulanabilirler [12].

Pay load (PL) ve EE, lipozomlara dahil edilen biyoaktif ajan miktarını belirlemek için kullanılan terimlerdir. PL, biyoaktif ajan-lipid (mol mol -1 ) oranıdır ve EE, lipozom hazırlama için kullanılan ilk PL ile karşılaştırıldığında nihai lipozom formülasyonundaki PL'dir. Bazen EE, lipozom hazırlığı sırasında kapsülleme için sunulan biyoaktif ajan miktarına göre kapsüllenen biyoaktif ajan yüzdesini belirtmek için kullanılır, ancak lipid miktarı ölçülmez. Bu kantifikasyon yöntemi yanıltıcıdır, çünkü belirli bir lipid miktarına sunulan başlangıçtaki biyoaktif madde miktarına yüksek oranda bağlıdır [12] (şekil 10).

Şekil 10. Lipozom içine hidrofilik ve lipofilik ilaç kapsüllemesinin temsili. Hidrofilik ilaç, lipozomun iç çekirdeğinde kapsüllenir. Lipofilik ilaç, lipid çift tabakasına kapsüllenir. Chol ve lipofilik ilaç, lipid çift tabakasında aynı boşluk için rekabet eder. (Renkli çevrimiçi versiyon.)

3.1.1. Hidrofilik biyoaktif maddeler

Bunlar, lipozom hazırlığı sırasında harici sulu fazda çözülür ve solvent buharlaşmasından sonra lipozomun iç bölmesinde tutulur [81]. İnce film hidrasyonu, hidrofilik biyoaktif maddelerin kapsüllenmesi için en basit yöntemdir. Biyoaktif ajanın boyutu arttıkça kapsülleme daha zor ve verimsiz hale gelir, örn. büyük plazmitler [36]. Ek olarak, ince film hidrasyonu ile elde edilen EE ve biyoaktif ajan-lipid oranları (yani PL) düşüktür [36]. Hidrofilik biyoaktif ajanın kapsüllenme yüzdesi, lipozomların boyutuna bağlıdır: MLVs > LUVs > SUVs [82]. Ayrıca lipozom yükü, hidrofilik biyoaktif ajanın tutulmasını etkiler: pozitif yüklü > negatif yüklü > nötr lipozomlar [83]. Doymamış fosfolipidler (örn. DOPC) kullanılarak lipozomların hazırlanması, doymuş fosfolipidler (örn. DPPC) kullanan lipozomlardan daha yüksek bir EE göstermiştir [84]. EE, fosfolipid molekülünün alkil zincir uzunluğundan çok doymamış bağların sayısına bağlıydı [84].

Hidrofilik biyoaktif ajanların EE'sini iyileştirmek için, ters fazlı buharlaştırma, dehidrasyon-boş lipozomların rehidrasyonu ve donma-çözülme döngüsü gibi farklı lipozom hazırlama yöntemlerinin kullanılması gereklidir [36]. Hidrofilik biyoaktif maddelerin EE'sini lipozomlara yükseltmek için başka stratejiler de vardır: pH'ı ve iyonları değiştirerek ve amonyum sülfat gradyanları oluşturarak (aktif yükleme olarak da adlandırılır) [3,17,85]. Biyoaktif ajanların lipozomlarda kapsüllenmesini ve tutulmasını iyileştirmek için bu stratejilerin geliştirilmesi, bariyer özelliklerini yöneten moleküler faktörleri anlamaya yönelik deneysel çalışmalara dayanır [85]. Örneğin, zayıf baz/asit olan biyoaktif ajanlar, lipid membrandan difüze olabilir ve lipozomun iç kompartımanında birikebilir [85,86]. Amonyum sülfat gradyan yaklaşımı, asidik bir iç kısım veya bir alkalin ekstra lipozom fazı olan lipozomlar gerektirmediği için diğer birçok kimyasal yaklaşımdan farklıdır [86]. Bu yaklaşım, biyoaktif ajanları lipozomlar içinde yüksek verimlilikte (%90'dan fazla) kapsüllemek için kullanılmıştır [86]. Ayrıca, biyoaktif ajanların stabilizasyonu problemini çözmek için, lipozom lipit bileşenlerinin uygun şekilde seçilmesiyle aynı zamanda lipozom membranının sertliği arttırılabilir ve aynı zamanda agregasyon eğilimleri azaltılabilir [12]. Kitosan veya aljinattan yapılmış ince bir polimerik kaplamanın kullanılması, biyoaktif ajanların lipozomlardaki stabilitesini artırmak için bir strateji olabilir [87-89]. Bununla birlikte, polimerik kaplamalar, lipozomların boyutunu artırabilir ve ayrıca fosfolipid çift tabakası ile etkileşime girebilir. Başka bir strateji, lipidler arası çift katmanları kovalent olarak çapraz bağlamaktır. Örneğin, çapraz bağlı MLV'ler sistemik toksisiteyi azaltabilir ve terapötik etkinliği iyileştirebilir [90].

3.1.2. Lipofilik biyoaktif maddeler

Lipofilik biyoaktif ajanların lipozomlarla ilişkisini en üst düzeye çıkarmak için en yaygın uygulama, lipidleri lipofilik biyoaktif ajanla karıştırmak ve çözücüyü buharlaştırarak ince bir lipit film oluşturmaktır. Bu karışım tampon içinde yeniden hidratlanır ve lipozomla ilişkili biyoaktif madde, serbest biyoaktif maddeden ayrılır [66]. Bu tür biyoaktif ajanların lipid çift tabakası içindeki etkileşimi, lipofilik biyoaktif ajanın miktarına ve yapısına bağlıdır, bu da çift tabakanın geçirgenliği, boyutu ve stabilitesi gibi vezikül özelliklerinde değişikliklere neden olur [91]. Lipofilik biyoaktif ajanların kapsüllenmesi, lipid zincir uzunluğu arttıkça azalır ve lipozomları destabilize edebilir [92]. Tersine, Chol ilavesi, "Lipozom özellikleri" bölümünde bahsedildiği gibi, lipozom zarlarının sertliğini ve stabilitesini arttırır. Bununla birlikte, biyoaktif ajan lipofilik ise, lipid çift tabakasına Chol eklenerek yer değiştirebilir. Bu nedenle Chol varlığı lipofilik biyoaktif ajanların kapsüllenmesini azaltır [91,92]. Lipofilik biyoaktif ajanların EE'sini geliştirmek için bir sistem önerilmiştir [93]. Bu, lipozomlar içinde siklodekstrinler içinde biyoaktif madde oluşturarak lipozomların ve siklodekstrin-biyoaktif madde komplekslerinin birleştirilmesinden oluşur [93]. Siklodekstrinler, içeride hidrofobik ve dışarıda hidrofilik, boşluk oluşturan, suda çözünür oligosakkaritler olup, suda çözünmeyen biyoaktif maddeleri boşluklarına yerleştirebilir ve suda çözünürlüklerini arttırır. Bu nedenle, suda çözünür biyoaktif ajan-siklodekstrin kompleksi, lipozomların sulu bölümleri içinde kapsüllenebilir. Bu yöntem kullanılarak dehidroepiandrosteron için 32.3 ± %11.9 ve hidroksipropil-β-siklodekstrin için 31.9 ± %11.8'lik bir EE elde edilmiştir [12,93].

3.2. Lipozomlardan biyoaktif maddelerin salınımı

Biyoaktif ajan taşıyıcıları olarak lipozomlar tasarlanırken bir diğer kritik konu, biyoaktif ajanların terapötik güvenlik ve etkinliklerini belirleyebilecek olan salınımının kontrolüdür.Salım kinetiği, biyoaktif ajanın doğasından, lipozom bileşiminden, kapsülleme yönteminden (yani pasif veya aktif) ve amaçlanan uygulamadan etkilenir [12,94]. Biyoaktif maddelerin lipozomlardan salınımını anlamak için lipozomun yapısını ve biyoaktif madde, lipid çift tabakası ve çevreleyen ortam arasındaki olası etkileşimleri anlamamız gerekir. Örneğin, deksametazon (Dex) kapsüllenmesi, DSPC lipozomlarında PC lipozomlarından daha yüksektir ve lipozom membranlarının Chol içeriği arttıkça Dex, lipozomlardan yer değiştirir [55,91]. Ayrıca, tampon veya serum ortamında gerçekleştirilen bir kinetik salım çalışması, Dex salımının lipozomun seyreltilmesiyle tetiklendiğini göstermiştir [91]. Başka bir çalışmada, Dex'in DSPE-PEG kaplı lipozomlardan salım profili, 21 gün boyunca diyaliz tüpleri kullanılarak fosfat tamponlu salin içinde gerçekleştirilmiştir [55]. Dex'in salım profili, 12 saat içinde bir ilk patlama salımını gösterdi. İlk salınımın ardından 6. güne kadar daha yavaş bir salınım gözlemlendi. Daha sonra, Dex 21. güne kadar daha yavaş ama sabit bir hızda salınmaya devam etti [55].

Lipozomlar içine kapsüllenmiş biyoaktif maddeler (yani moleküller veya iyonlar), lipit çift tabakasının dış ortamına kendiliğinden hareket etme eğilimindedir. Moleküllerin ve iyonların kinetik enerjilerinden kaynaklanan hareketi difüzyon olarak bilinir [14]. Bu nedenle, biyoaktif ajan, yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir bölgeye hareket etme eğilimindedir. Bu süreç, biyoaktif ajanın tipine ve lipid bileşimine bağlıdır [15,36,39]. Örneğin, Ca2+'nın başlangıç ​​konsantrasyonu lipozom içinde yüksek, fakat dışarıda düşük olduğunda, ısıtma TC Ca2+'nın ortama anında difüzyonu ile sonuçlanır [15,39]. Bu nedenle, yüksek fosfolipidler TC iyonların ve düşük moleküler ağırlıklı moleküllerin difüzyonunu azaltabilir. Lipozomal bileşimin ibuprofen salınımı üzerindeki etkisi araştırıldı [95]. Uzun alkil zincirli lipid ile güçlendirilmiş ibuprofen EE ve 37°C'de tutma: dilignoceroyl fosfatidilkolin (C24PC) > DSPC > DMPC > PC. 30 dakikalık inkübasyondan sonra, PC lipozomları, C için %1.5 ile karşılaştırıldığında ibuprofen yükünün %15.5'ini serbest bıraktı.24PC lipozomları ve salımdaki büyük farklılıklar 24 saatlik inkübasyondan sonra belirgindi [95]. 37°C'de, her iki PC (TC < 0°C) ve DMPC (TC = 23°C) lipozomlar, daha yüksek geçiş sıcaklığındaki lipidler DSPC ile karşılaştırıldığında artan miktarda ilaç salınmasıyla sonuçlanan sıvı haldeydi (TC = 55°C) ve C24bilgisayar (TC = 80°C). Bu nedenle, C24PC lipozomları, her iki sistemin de düzenli jel fazında olmasına rağmen DSPC lipozomlarından daha az ibuprofen salmıştır. Bu davranış, daha uzun lipid zincirleri arasındaki artan van der Waals etkileşimleri ve lipozomlar içindeki artmış lipid fazı alanı ile ilaç bağlanmasını ve çift tabaka stabilitesini arttırarak açıklanabilir [95]. Ayrıca, lipozom formülasyonlarına yüklü lipidlerin dahil edilmesi, biyoaktif maddelerin salınımını etkileyebilir. 2 mol anyonik lipid dietilfosfat (DCP) ilavesi, EE'yi azalttı ve ibuprofen salınımını arttırdı (%69,0 ± %3.7) ve bu, ibuprofenin karboksil grubu ile DCP'nin anyonik baş grubu arasındaki elektrostatik itici kuvvetlerle açıklandı. [95]. Lipozom formülasyonuna (PC : Chol-16 mol : 4 mol) 2 mol katyonik lipid stearilamin (SA) eklenmesi, EE'yi yaklaşık %8-47 oranında arttırdı ve ayrıca ibuprofen salınımını arttırdı (71,2 ± %2.8) PC ile karşılaştırıldığında: Chol [95]. Yazarlar, SA'daki pozitif yüklü baş grup ile ayrışmış ibuprofen'de bulunan karboksil grubu arasındaki elektrostatik çekimin, MLV'ler ile ibuprofen ilişkisi üzerinde çok az etkiye sahip gibi göründüğünü öne sürdüler. Ayrıca, SA'nın lipozom formülasyonuna eklenmesi ayrıca yüzey yükünün tersine çevrilmesine (SA'nın katyonik baş grubuna bağlı olarak) ve değiştirilmemiş PC: Chol formülasyonu ile karşılaştırıldığında vezikül boyutunda yaklaşık 0.8 um'lik bir artışa neden oldu. İlacın salınımındaki artışın nedeni bu olabilir. Bu sonuçlar, lipozom çift tabakası içinde yüklü lipitlerin (anyonik veya katyonik) varlığının, lipit çift tabakasının geçirgenliğini ve lipit-ilaç bağlanmasını arttırdığını gösterir.

Biyoaktif madde yüklü lipozomların kullanıldığı başarılı bir tedavi, aynı zamanda uygulama yoluna da bağlıdır (örn. deri altı, ağızdan ve damardan). Deri altından uygulanan geleneksel lipozomlar, görüntüleme, terapötik ajanların dağıtımı veya aşılama için lenfatik sistemi hedeflemeyi amaçlar [12]. Ayrıca, endoplazmik retiküler sistemi atlatmak veya biyoaktif ajanların toksik yan etkilerini maskelemek için geleneksel lipozomlar geliştirilebilir [12]. İntravenöz olarak uygulanan lipozomlar, damar sisteminin endotel astarı ve kan-beyin bariyeri gibi engellerle karşı karşıyadır. Bu özel durumlarda, biyoaktif ajanı hedef bölgeye ulaşana kadar lipozomlarda tutmak önemlidir [36]. Biyoaktif ajan lipozomdan hızlı bir şekilde sızarsa, etki yerine ulaşmadan kaybolacak ve herhangi bir terapötik fayda elde edilemeyecektir. Öte yandan, biyoaktif ajan lipozomlardan yavaşça sızarsa, etki alanına ulaşabilecektir, ancak salınan biyoaktif ajanın seviyeleri hiçbir zaman istenen terapötik konsantrasyonlara ulaşamayacaktır [36]. Lipozomların düşük bütünlüğü, sonra canlıda verilmesi ve kan bileşenleri ile temas halinde olması, bazı lipid moleküllerinin çıkarılmasına ve bunun sonucunda, yüklü biyoaktif maddenin sızabileceği lipozom çift tabakasına gözeneklerin açılmasına neden olabilir. Ayrıca, agregasyon ve füzyonla sonuçlanan lipozomların fiziksel kararsızlığı, biyoaktif ajanı lipozomlardan serbest bırakabilir [36]. Örneğin, nötr lipozomlar bir araya gelme ve lipozomların boyutunu artırma eğilimindedir [96].

Lipozomların hücrelerle etkileşimi, biyoaktif ajanların etkinliğinin kritik bir yönüdür. Bazı klinik uygulamalarda, yararlı bir terapötik etkiye sahip olmak için biyoaktif maddenin hücrelerin (örneğin tümör hücreleri) içinde salınması gerekir. Laboratuvar ortamında ve canlıda çalışmalar, lipozomların hücrelerle ana etkileşimlerinin basit adsorpsiyon (hücre yüzeyi bileşenleri ile spesifik etkileşimler, elektrostatik kuvvetler veya spesifik olmayan zayıf hidrofobik kuvvetler tarafından) veya endositozu takiben olduğunu göstermiştir [37]. Hücrelerin yakınında veya içindeki lipozomlardan biyoaktif ajanların salınımını aktive etmeye yönelik birçok girişim tarif edilmiştir [17,97]. Aktif salım, geçirgenliği artırmak veya hedef bölgeye ulaştığında lipozom çift tabakasını kararsız hale getirmek için mekanizmalar geliştirmeye dayanır. Biyoaktif maddenin hedef salınımını iyileştirmek için pH [46,98], sıcaklık [39,99], ultrasonik dalgalar [100], manyetik alanlar [101,102] ve ışık [103,104] gibi çeşitli uyaranlar şu anda araştırılmaktadır. Tetiklenmiş salım kavramı çok umut verici olsa da, insanlarda uygulamasını kanıtlamak için daha fazla çalışma yapılması gerekmektedir [17].

4. Lipozomların doku mühendisliğindeki uygulamaları

Canlı organizmalarda, lipidler temel yapı taşları olarak kabul edilirler, çünkü bir kutup baş grubu, bir veya daha fazla hidrofobik kuyruk bölgesi ve ikisini birbirine bağlayan bir omurga yapısından oluşurlar [15]. Bu nedenle, araştırmacılar yeni uygulamalar bulmak için lipidlerin özelliklerinden ve çok yönlülüğünden yararlanmaktadırlar [12,15]. Lipozomlar ve miseller en yaygın olarak kullanılan lipid bazlı nanopartiküllerdir [105]. Kübik, altıgen veya sünger fazlı yapılar gibi diğer lipid yapıları da elde edilebilir [106]. Stabilite avantajı sunarlar ve biyolojik membranları taklit eden yeni biyomalzemeler olarak kullanılabilirler. Fosfolipid bazlı materyallerin, biyomateryallere hücre ve doku tepkilerinin manipülasyonu için, yani biyoaktif ajanların kontrollü salınımı ve rekonstrüktif cerrahi için araçlar olarak giderek daha fazla kullanılabileceğine inanılmaktadır [15].

Günümüzde lipozom bazlı tedavinin klinik olarak en çok kullanılan uygulamaları kanser ve sistemik mantar enfeksiyonlarının tedavisindedir [36]. Ancak lipozomların geleceği bu terapötik uygulamalarla sınırlı değildir. Oldukça esnek bir platform olan lipozomlar, aşı üretimi, görüntüleme, kozmetik ve TE dahil olmak üzere farklı araştırma alanlarında kullanılmıştır [27,36]. Burada, biyomateryal olarak lipitlere odaklanacağız ve lipozomların özellikle TE ve rejeneratif tıptaki bazı uygulamalarını gözden geçireceğiz. Lipozomlar gibi terapötik nanopartiküllerin, yeni ve mevcut biyoaktif ajanların etkinliğini ve yan etki profilini önemli ölçüde iyileştirme potansiyeli sunması beklenmektedir [77]. Ayrıca, birçok doku mühendisliği yapı iskelesi, insan kullanımı için halihazırda onaylanmıştır [27]. Bu nedenle, lipozomları iskelelerle birleştirmek, yakın gelecekte klinik çeviri potansiyeline sahiptir.

4.1. Lipozomları iskelelerle birleştirmek

Biyomalzemeler alanı, TE ve rejeneratif tıp stratejilerini hedefleyen biyoaktif ilaç salımı veya yapı iskelesi sistemlerinin nano ölçekli tasarımına doğru ilerlemektedir [107]. İlaç yüklü nanopartiküllerin yapı iskeleleri ile kombinasyonu, biyoaktif ajanların salınımını uzamsal ve geçici olarak kontrol etmek için kullanılabilir, bu da sürekli ve yerel bir dağıtıma yol açar [108]. Son yıllarda, büyüme/farklılaşma faktörleri, DNA veya enterferans RNA (RNAi) yoluyla kök hücre kaderini yönlendirmeyi amaçlayan artan sayıda çalışma yapılmıştır. Biyoaktif ajanların lipozomlar gibi nanopartiküller içine kapsüllenmesi, 'Biyoaktif ajanlarla lipozomların yüklenmesi' bölümünde açıklandığı gibi birçok avantaja sahiptir. Bununla birlikte, doku rejenerasyonunu desteklemek için sıklıkla gerekli olan üç boyutlu bir mekanik desteğin olmaması nedeniyle lipozomların tek kullanımı sınırlıdır [107].

Farklı işleme teknikleri kullanılarak doğal ve/veya sentetik polimerlerden birçok yapı iskelesi yapılabilir. Konunun kapsamlı bir analizi için okuyucu, [109–112]'deki TE iskelesi incelemelerine yönlendirilir. TE iskeleleri, dahil edilen herhangi bir biyoaktif ajanın salınım modelini fiziksel ve kimyasal olarak kontrol etmek için tasarlanabilir [27]. Özellikle hidrojeller, akıllı ve uyaranlara duyarlı biyomalzemeler olarak uygulama için muazzam bir potansiyel sunan bir dizi iskeledir [113]. Biyoaktif maddelerin rejenerasyonu teşvik etmek için yapı iskelelerinden verilmesi, karmaşık üretim süreçleri nedeniyle genellikle zordur. Örneğin, biyoaktif maddeler matrise dahil edilebilir veya içi boş nanolifler içine kapsüllenebilir [114]. Biyoaktif ajan matrikse dahil edildiğinde, ilk birkaç saat içinde güçlü bir patlama salınımı olur [115]. Bu nedenle, biyoaktif madde içi boş nanoliflere kapsüllendiğinde, biyoaktif madde salım profilinin daha iyi kontrolü sağlanır, ancak nanolif hazırlama sırasındaki bazı komplikasyonlar kolay büyük ölçekli üretime izin vermez [116].

Lipozomların yapı iskeleleri ile kombinasyonu başka bir yerde daha önce gözden geçirilmiştir [15,27,108,117]. Tüm bu stratejiler, lipozomların ve polimer matrislerin avantajlı özelliklerini birleştirmeyi amaçlar ve lipozomları lokal bir doku bölgesinde tutabilen ve muhafaza edebilen materyaller geliştirmeyi amaçlar. Uyaranlara duyarlı lipozomlar, kimyasal reaksiyonları kontrol etmek için cihazlar olarak da kullanılmıştır, bu da aşağıdaki gibi hızlı bir biyomateryal oluşumu ile sonuçlanır yerinde minerallerin, polimerlerin veya mineral/polimer kompozit biyomalzemelerin oluşumu [15,118–121]. Bu, lipide yakın sıcaklıklarda lipozomlardan hapsedilmiş maddelerin salınımını kullanır. TC (yani yaklaşık 37°C) (bkz. şekil 7 ayrıca 'Lipozom özellikleri' bölümüne bakın) [39]. Lipozom yapısı organik çözücülere, sıcaklığa ve pH'a çok duyarlıdır. Bu nedenle, iskele yüzeyinde lipozomları hareketsiz hale getirmenin birçok yolu önerilmiştir [27,122–125]. İskelelerin yüzeyinde lipozomları hareketsiz hale getirmenin iki yolu vardır: (i) spesifik olmayan hareketsizleştirme, yani lipozomlar iskele yüzeyinde adsorbe edilir ve her ortam değişiminde hücre kültürü sırasında kolayca çıkarılır (ii) Lipozomların yapı iskelesinin yüzeyine kovalent olarak bağlandığı ve stabilitelerini arttırdığı anlamına gelen spesifik immobilizasyon. Kimyasal konjugasyon ihtiyacını ortadan kaldırmak için lipozomlar ve fibrinojen arasında doğal olarak oluşan etkileşimleri kullanan bir iskele sistemi kullanıldı [126]. Lipozom adsorpsiyonunu kolaylaştırmak için iskele yüzeyleri, daha fazla sayıda hücreyi transfekte edebilen ve aynı zamanda gereken DNA miktarını azaltabilen çeşitli hücre dışı matris proteinleri ile kaplandı [127]. Son zamanlarda, elektrospun polikaprolakton (PCL) nanofiber ağlarının (NFM'ler) kimyasal bir modifikasyonunun, biyoaktif yüklü lipozomların yüzeyleri üzerinde hareketsizleştirilmesini sağladığı bildirildi [124,125]. Bunu başarmak için, hemen aminolize tabi tutulan reaktif serbest radikaller üretmek için ilk UV-ozon ışıması kullanıldı. Bu modifiye edilmiş yüzeyler, sülfür (SH) asılı grupları oluşturmak için 2IT ile reaksiyona sokuldu. Deksametazon ve pDNA kodlayan RUNX2 yüklü lipozomlar, elektrospun NFM'lerin [124,125] yüzeyinde bulunan SH gruplarına kovalent olarak bağlanmıştır. NFM'lerin yüzeyinde (ilk hücresel temasın gerçekleştiği yerde) ilaç salma aracının mevcudiyeti, kültürdeki hücrelerin yakınında Dex'in sürdürülebilir bir şekilde salınmasını sağlar ve sonuç olarak etkinliğini ve biyoyararlanımını arttırır [125]. Hareketsizleştirilmiş lipozomların miktarının, nanoliflerin yüzeyinde mevcut olan SH gruplarının miktarı tarafından spesifik olarak kontrol edildiği sonucuna varılmıştır [124,125]. Lipozomları ve nanolifleri birleştirmek için başka bir strateji, koaksiyel elektro-eğirme kullanmaktır. Bu teknik, lipozomların nanoliflere dahil edilmesini sağlar [128]. Tablo 3, TE yaklaşımları için yapı iskeleleri ile birleştirilmiş lipozomların uygulamalarını göstermektedir.

Tablo 3. TE ve rejeneratif tıp yaklaşımlarında biyoaktif ajan salınımı için lipid/lipozom bazlı strateji örnekleri. Sinyal dönüştürücüler ve transkripsiyon aktivatörleri (STAT), insan kemik iliğinden türetilen mezenkimal kök hücreler (hBMSC'ler), lusiferaz (Luc), β-galaktosidazı (βGal), vasküler endotelyal büyüme faktörünü (VEGF) kodlayan gelişmiş yeşil floresan proteini (EGFP) , insan kemiği morfogenetik proteini 2 (hBMP-2), dahili ribozom giriş bölgesi (IRES), Dickkopf ile ilgili protein 1 (DKK1), dönüştürücü büyüme faktörü β1 (TGF), insülin benzeri büyüme faktörü 1 (IGF1), doksorubisin (DOX) ), model protein lizozim (LYZ), hidroksiapatit (HA), sinir büyüme faktörü (NGF), fibroblast büyüme faktörü (FGF), glial hücre dizisinden türetilmiş nörotrofik faktör (GDNF), genle aktive olan matris (GAM).

Doku rejenerasyonu sadece büyüme faktörleri (GF'ler) gibi biyoaktif ajanın kendisine değil, aynı zamanda konsantrasyonu, uzaysal-zamansal gradyanlar, diğer GF'ler ile kombinasyon ve hedef hücre tipi dahil olmak üzere sunumuyla ilişkili çeşitli parametrelere de bağlıdır [151-154 ]. İskelelerle birleştirilmiş biyoaktif ajan yüklü lipozomlar, (i) etkili konsantrasyon (ii) kararlı konsantrasyon gradyanları (iii) çoklu biyoaktif ajan dağıtımı ve (iv) uzaysal desenleme gibi çeşitli içsel faydalar sunar [27]. Lipozom-iskele cihazı tarafından iletilen biyoaktif ajan iki tipte olabilir: (i) uygun biyoaktif ajan yüklü lipozomların iskeleye dahil edilmesiyle büyüme/farklılaşma faktörü ve (ii) dahil edilmesiyle nükleik asit iletimi. DNA'yı (veya RNAi'yi) belirli bir proteini kodlayan (veya susturan) lipozomlara veya hücrelerin 'GF fabrikaları' olarak hareket ettiği hücre teslimi yoluyla. Bu tür yerel biyoaktif ajan salma sistemi §4.2'de tartışılacaktır.

4.2. Büyüme/farklılaşma faktörü sunumu

Doku rejenerasyon süreci, GF'ler, sitokinler ve diğer moleküller gibi biyoaktif maddelerin karmaşık basamaklarını içerir. GF'ler, çoğalma, göç ve farklılaşma gibi hücresel aktiviteleri düzenlemek için hücre yüzeyi reseptörleri aracılığıyla hareket eden endojen polipeptitlerdir [155]. GF terapötiklerinin sonucu, hızlı klirensleri nedeniyle esas olarak veriliş biçimlerine bağlıdır. canlıda [156]. Ayrıca, TE'deki ana zorluklardan biri, kök hücrelerin doğru farklılaşmasını sağlamanın en iyi yolunu bulmaktır. Şimdiye kadar, en yaygın yaklaşım, kültür ortamında desteklenen büyüme/farklılaşma faktörlerinin kokteyllerinin kullanımına dayanmaktadır. Örneğin, osteojenik farklılaşmayı indüklemek için kemik morfogenetik protein 2 (BMP-2) eklenirken, transforme edici büyüme faktörü β (TGF-β) kondrojenik farklılaşmayı teşvik etmek için kullanılır. İstenen rejeneratif sonucu teşvik etmek için kontrollü salım sistemleri tarafından yeterli bir sinyal molekülü kombinasyonu sağlanmalıdır [112,157–159]. Bu nedenle, lipozomlar, kök hücre proliferasyonunu ve farklılaşmasını geliştirerek, GF'lerin uzaysal-zamansal kontrollü dağıtımı için taşıyıcılar olarak kullanılabilir. laboratuvar ortamında [160,161].

Lipozomlar, kıkırdak onarımı için bir hayvan modelinde bir miktar başarıyla kullanıldı [143]. Bunlar, eklem boşluğuna doğrudan enjeksiyonu nedeniyle sistemik uygulamanın tipik yan etkilerinden kaçınarak, birkaç haftalık bir süre boyunca TGF-21'in salınım sistemleri olarak kullanıldılar. Ayrıca, TGF-β1 yüklü lipozomların bir iskele ile konjugasyonu, salım kinetiğini ve lokal etkinliğini iyileştirdi [143]. Bisfosfonat kaplı lipozomlar, bir kolajen/hidroksiapatit (HA) kompozit yapı iskelesine güçlü bir bağlanma sergileyerek, sıçanlarda deri altı implantasyonundan sonra kolajen/HA iskelelerinde tutulmalarını arttırdı [122]. Bisfosfonat kaplı lipozomlar, BMP-2'yi yakalayabildi ve onu lokal olarak iletebildi [122]. Fetal sığır serumu yüklü lipozomların bir poli(2-hidroksietil metakrilat) fibröz iskelede immobilizasyonu, kondrosit yapışmasını ve proliferasyonunu önemli ölçüde iyileştirdi [123]. Bu çalışmanın amacı, lipozomlar ve lif iskeleleri arasındaki etkileşimi araştırmak ve yeni bir ilaç dağıtım sistemi geliştirmekti. Dex'in salım profili, bir başlangıç ​​patlama salımını gösterdi, ancak Dex 21. güne kadar daha yavaş fakat sabit bir oranda serbest bırakılmaya devam etti [55]. Bu zaman çerçevesi, mezenkimal kök hücrelerin (MSC'ler) tam bir osteojenik farklılaşmasını elde etmek için genellikle gerekli olan kültür süresine göre seçilmiştir. laboratuvar ortamında. Dex yüklü lipozomlar, insan kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücreler (hBMSC'ler) üzerinde herhangi bir sitotoksik etkiye sahip değildi. hBMSC'lerin osteojenik soyda farklılaşmasının daha erken indüklenmesini teşvik edebildiler [55]. Biyolojik deneyler, elektrospun PCL NFM'lerinin yüzeyinde hareketsiz hale getirilen Dex yüklü lipozomların, hBMSC'lerin osteojenik farklılaşmasını başarılı bir şekilde teşvik edebilen herhangi bir sitotoksik etki göstermediğini göstermiştir [125].

4.3. Terapötik gen teslimi

Kök hücre farklılaşmasını indüklemek için büyüme/farklılaşma faktörlerinin kullanımı canlıda kısa yarı ömürler, kapsülleme süreçleri sırasında denatürasyon, zaman alıcı, farklılaşmış hücreleri elde etmek için uzun zaman periyotları, GF'lerin kokteyllerinin kullanımı ve hücreleri belirli bir soyda farklılaştırmanın zorluğu gibi bazı sınırlamaları vardır [108,162]. Bu nedenle gen tedavisi, transkripsiyon faktörlerinin kodlanması veya spesifik veya bir dizi proteinin kodlanması, bu sınırlamaların üstesinden gelmek ve kök hücre farklılaşmasını kontrol etmek için iyi bir yaklaşım olabilir [124]. Transkripsiyon faktörleri, tüm doğal ek varyantlarının ekspresyonunun koordineli bir zaman ve sırayla gerçekleşmesini sağlar ve birden fazla farklı genin bir dizisini düzenleyebilir. Gen tedavisi, başlangıçta, kalıtsal bir genetik kusurun yerini almak için konakçı hücre genomuna işlevsel bir genin eklenmesi veya daha yakın zamanda, bir hücrede GF'lerin aşırı eksprese edilmesi veya hatta kanser hücrelerinin öldürülmesi gibi yeni bir işlev sağlamak için tasarlandı [36,148]. pDNA çekirdeğe girdiğinde, konak hücrenin DNA'sına eklenir ve daha sonra haberci RNA'ya (mRNA) kopyalanır. Bu nedenle, terapötik proteinler veya GF'ler, çekirdeğin dışındaki hücre makineleri kullanılarak üretilir.

Kök hücre farklılaşmasını kontrol etmenin başka bir yolu, daha önce bahsedildiği gibi RNAi'nin verilmesine dayanır [162]. RNAi, nükleik asitlere bağlanarak, gen transkripsiyonunu ve translasyonu inhibe ederek etki eder, diğer bir deyişle RNAi, küçük enterferans yapan RNA'lar (siRNA'lar), küçük firkete RNA'lar (shRNA'lar) veya mikro- RNA'lar (miRNA'lar) [25,108,162]. Bu stratejinin ana avantajı, RNAi'nin, konakçı genoma entegrasyon olmaksızın hedeflenen genlerin susturulmasını indüklemesidir. Bu nedenle, kusurlu veya eksik genleri değiştirerek veya istenmeyen gen ekspresyonunu susturarak hastalıkları tedavi etme konusundaki büyük potansiyeli nedeniyle bu alan son yıllarda önemli ölçüde büyümüştür [163]. Somatik hücreleri pluripotent kök hücrelere (iPSC'ler) yeniden programlamak için miRNA'ların verilmesiyle kayda değer ilerleme kaydedilmiştir, böylece donör hücrelere pDNA'nın verilmesi ihtiyacını ortadan kaldırmıştır [164].

Genlerin teslimi, bir ex vivo bir hedef hücreye veya dokuya yaklaşın veya doğrudan. NS ex vivo yöntem genellikle hastanın vücudundan alınan otolog hücreleri kullanır. Hücreler genellikle rekombinant genler içeren viral vektörler ile dönüştürülür ve hedef dokuya yeniden eklenir/nakli yapılır [148]. Benzer şekilde, pDNA veya RNAi, konakçı hücreler tarafından zayıf bir şekilde alınır ve kan proteinlerine maruz kaldığında bozunmaya maruz kalır [165]. Viral ve viral olmayan vektörler, hücreleri transfekte etmek için kullanılan taşıyıcıların örnekleridir [166–168]. Genleri kök hücrelere aktarmak için yaygın olarak kullanılan yöntem, daha yüksek transgen ekspresyonu ve transdüksiyon verimliliği nedeniyle viral vektörler (yani lentivirüs ve retrovirüs) aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu nedenle, bir genetik patolojiyi düzeltmek ve bir hastanın yaşamı boyunca terapötik geni ifade etmek için kök hücreler kullanıldığında, viral vektörler tercih edilir [169]. Tersine, kök hücreler kalıtsal olmayan hastalıkları tedavi etmek için kullanıldığında ve sadece kısa bir süre için terapötik geni ifade etmeleri gerektiğinde, viral olmayan vektörler tercih edilir [169]. Viral vektörler daha verimli olmalarına rağmen, yüksek üretim maliyeti, mutajenez dahil güvenlik sorunları, virüs proteinlerinin immünojenisitesi, istenen doku seçiciliğinin olmaması ve rekombinasyon nedeniyle enfeksiyöz virüslerin üretilmesi gibi bazı sınırlamalara sahiptirler [170-172]. Bu nedenle, yalnızca pDNA/RNAi'yi koruyan ve hücresel alımını kolaylaştıran değil, aynı zamanda hedefli ve etkili bir dağıtım için potansiyeli artıran bir dağıtım sistemine ihtiyaç vardır [165,169]. Viral olmayan dağıtım sistemleri (yani lipozomlar, katyonik lipidler, polimerler ve proteinler) nispeten daha düşük transfeksiyon verimliliğine sahiptir, ancak güvenlikleri, kolay üretimleri ve daha yüksek pDNA boyutu kapsüllemeleri nedeniyle önerilmiştir [27,108,162,172-174]. Ayrıca viral olmayan vektörler, DNA kargosu ile etkileşime girecek şekilde uyarlanabilen formülasyon tasarımında esneklik sağlar. Ayrıca, hedefleyici ligandları dahil ederek, vektör uygulama yolunu belirlemek ve spesifik dokulara veya hücrelere iletimi geliştirmek mümkündür.

Lipozomlar, hücre biyolojisinde kullanılan ilk viral olmayan dağıtım sistemi olarak kabul edilir [27]. Katyonik lipidler, gen aktarımı için birincil seçenek olarak ortaya çıkmıştır [77,175]. Çeşitli katyonik lipidler sentezlendi ve hücrelerin transfeksiyonu için değerlendirildi [175]. Bu katyonik lipozomlar, kısmen negatif yüklü hücre zarları ile etkileşimlerine atfedilebilecek yüksek transfeksiyon verimliliği gösterir [27]. Önde gelen bir ticari reaktif olan lipofektamin, hücreleri transfekte etmek için yaygın olarak kullanılan katyonik bir lipozom formülasyonudur [176]. Ancak başarıları canlıda kolloidal stabilite eksikliği, gen ekspresyonunun kısa süresi ve sitotoksisite nedeniyle bir gen tedavisi stratejisi olarak sınırlandırılmıştır [175,177,178]. Katyonik polimerler, esnek özellikleri, kolay sentezleri, sağlamlıkları ve kanıtlanmış gen dağıtım etkinlikleri nedeniyle viral olmayan gen dağıtım sistemleri olarak da önerilmiştir. Katyonik polimerler ve bunların türevlerindeki en son bilimsel gelişmeler hakkında daha fazla ayrıntı için sadece gen verme amaçları için değil, aynı zamanda çeşitli alternatif terapötik uygulamalar için okuyucu [179]'daki incelemeye yönlendirilir. İskelelerle birleştirilmiş lipozomların kullanımı, toksisite, uzun süreli ifade ve susturma verimliliği sorunlarının üstesinden gelinmesine katkıda bulunabilir. Spesifik olarak, bir biyomateryal iskele yoluyla gen yüklü lipozomların topikal verilmesi, bağışıklık hücrelerine maruz kalmalarını azaltabilir, hücresel alımı artırabilir ve muhtemelen sürekli bir dağıtıma izin verebilir [27,162].

Lipozom-iskele sistemleri, TE uygulamaları için genleri verimli, hücre kontrollü ve mekansal olarak lokalize bir şekilde iletmek için bir biyomateryal olarak kullanılabilir. Bir gen tedavisi stratejisi ile kemik ve kıkırdak rejenerasyonu klinik olarak ilgili uygulamalardan biridir [108]. Bu stratejiler, kemik ve kıkırdak progenitör hücre farklılaşmasını başlatan ve yeni oluşan kemik ossifikasyonu ve kıkırdak olgunlaşmasının yollarını koordine eden BMP'leri ve TGF-β'yi kodlayan genlerin verilmesine odaklanmıştır [133,137,148,180]. Kemik iliği stromal hücreleri kullanılarak VEGF'yi kodlayan genlerin verilmesiyle doku vaskülarizasyonundan yararlanıldı [181]. VEGF'nin 165 amino asit formunu kodlayan DNA ile yüklü lipozomlar, yara iyileşmesini uyaran sıçan derisine enjekte edildi [182]. Flep sağkalımı %14 arttı ve histolojik analiz yeni damar oluşumunu gösterdi [182]. VEGF içeren bir plazmit ekspresyon vektörü, bir fibrin kapatıcı içinde sıçan karın derisi fleplerinin yara yatağına uygulanmak üzere yapılmıştır [145]. Bir VEGF-A plazmitinin topikal fibrin aracılı uygulaması, kanatçık sağkalımını 7 gün arttırdı. pDNA kodlayan RUNX2 yüklü lipozomlar, PCL nanoliflerinin yüzeyinde kovalent olarak immobilize edildi [124]. hBMSC'lerin kullanıldığı biyolojik sonuç, elektrospun PCL NFM'nin yüzeyinde hareketsizleştirilmiş RUNX2 yüklü lipozomlar üzerinde kültürlenen hBMSC'lerin, gelişmiş seviyelerde metabolik aktivite ve toplam protein sentezi gösterdiğini gösterdi. Elektrospun PCL NFM'lerinin yüzeyinde hareketsizleştirilmiş RUNX2 yüklü lipozomlar, kültürlenmiş hBMSC'ler tarafından uzun süreli eGFP ve RUNX2 gen ekspresyonunu indükler. Ayrıca, hBMSC'lerin osteojenik farklılaşması, osteojenik takviye içermeyen ortamda diğer osteojenik belirteçlerin aşırı ekspresyonu ile de sağlandı.