-
MINISTERUL EDUCAŢIEI UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA MEDICINĂ ȘI FARMACIE
ȘCOALA DOCTORALĂ ȘTIINȚE BIOMEDICALE
Domeniul de doctorat: BIOLOGIE
Florina MIERE (GROZA)
TEZĂ DE DOCTORAT
Conducător ştiinţific:
Prof. univ.dr. Simona Ioana VICAȘ
ORADEA
2021
-
2
MINISTERUL EDUCAŢIEI UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA MEDICINĂ ȘI FARMACIE
ȘCOALA DOCTORALĂ ȘTIINȚE BIOMEDICALE
Domeniul de doctorat: BIOLOGIE
Florina MIERE (GROZA)
TEZĂ DE DOCTORAT
STUDII CU PRIVIRE LA INCLUDEREA EXTRACTULUI DE STELLARIA MEDIA
(L.)
VILL. ÎN DIFERITE SISTEME DE LIVRARE ȘI EVALUAREA IN VITRO A
POTENȚIALULUI DE ELIBERARE ÎN DIFERITE LICHIDE SIMULATE
Conducător ştiinţific:
Prof. univ.dr. Simona Ioana VICAȘ
ORADEA
2021
-
3
Cuprins
Listă abrevieri
........................................................................................................................................
7
PARTEA I - STUDIU DE LITERATURĂ
.......................................................................................
12
CAPITOLUL I
.....................................................................................................................................
13
Matrici polimerice utilizate pentru înglobarea extractelor
vegetale .............................................. 13
1.1
Introducere.............................................................................................................................
13
1.2 Clasificarea, formularea și caracterizarea hidrogelurilor
................................................. 14
1.3 Polimeri naturali. Derivați de polizaharide: Alginatul de
sodiu ....................................... 15
1.4 Utilizari terapeutice
...............................................................................................................
17
1.5 Concluzii
.................................................................................................................................
19
CAPITOLUL II
...................................................................................................................................
20
Sisteme lipidice de includere a extractelor vegetale – Lipozomi
..................................................... 20
2.1
Introducere.............................................................................................................................
20
2.2 Avantajele și dezavantajele sistemelor lipidice de transport
............................................. 22
2.3 Proprietățile fizico-chimice ale lipozomilor
........................................................................
23
2.4 Metode de formulare a sistemelor lipozomale
....................................................................
26
2.5 Caracterizarea lipozomilor sau a nanoparticulelor lipidice
.............................................. 28
2.6 Stabilitatea veziculelor lipidice
.............................................................................................
31
2.7 Aplicații terapeutice pentru lipozomi sau pentru
nanoparticulele lipidice ...................... 33
2.8 Concluzii
.................................................................................................................................
37
CAPITOLUL III
.................................................................................................................................
39
Compuși biologici activi prezenți în extractele vegetale
..................................................................
39
3.1
Introducere.............................................................................................................................
39
3.2 Compușii fenolici
...................................................................................................................
39
3.3 Compușii de tip saponozidic
.................................................................................................
43
3.4 Utilizarea plantei Stellaria media (L.) Vill. în tratamentul
diferitelor afecțiuni .............. 44
3.5 Concluzii
.................................................................................................................................
46
PARTEA II - CONTRIBUŢII ORIGINALE
....................................................................................
47
CAPITOLUL IV
..................................................................................................................................
48
Descrierea morfologică a plantei Stellaria media (L.) Vill.
..............................................................
48
4.1.
Introducere............................................................................................................................
48
4.2. Obiective și plan experimental
............................................................................................
49
4.3. Material și metode
................................................................................................................
50
4.4. Rezultate și discuții
...............................................................................................................
51
4.5. Concluzii
................................................................................................................................
55
CAPITOLUL V
...................................................................................................................................
56
-
4
Caracterizarea extractului de Stellaria media (L.) Vill. din
punct de vedere al compușilor
bioactivi de tipul fenolilor, al capacității antioxidante și al
activității antimicrobiene ................. 56
5.1
Introducere.............................................................................................................................
56
5.2. Obiective și plan experimental
............................................................................................
60
5.3. Materiale și metode
..............................................................................................................
60
5.3.1. Materialul vegetal și determinarea conținutului în apă a
plantei Stellaria media (L.)
Vill.
................................................................................................................................................
60
5.3.2. Obținerea extractului hidroalcoolic din planta Stellaria
media (L.) Vill. ..................... 61
5.3.3 Caracterizarea extractului din punct de vedere al
compușilor bioactivi, a capacității
antioxidante și activității antimicrobiene
..................................................................................
63
5.3.3.1. Aparatura și condițiile cromatografice pentru analiza
fenolilor din extractul
de Stellaria media (L.) Vill
..........................................................................................................
63
5.3.3.2 Determinarea spectrofotometrică a conținutului total de
fenoli prin metoda Folin-
Ciocâlteu
.......................................................................................................................................
64
5.3.3.3 Determinarea conținutului total de flavonoide
.............................................................
67
5.3.3.4 Metoda DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl method)
.............................................. 68
5.3.2.5 Metoda TEAC (Trolox Equivalents Antioxidant Capacity)
........................................ 69
5.3.3.6 Metoda FRAP (Ferric reducing ability of plasma)
....................................................... 70
5.3.3.7 Metoda CUPRAC (Cupric Ion Reducing Antioxidant Capacity)
............................... 72
5.3.3.8 Activitatea antimicrobiană a extractului din planta
Stellaria media (L.) Vill. prin
metoda difuziei
.............................................................................................................................
73
5.4. Rezultate și discuții
...............................................................................................................
75
5.4.1. Conținutul în apă din planta Stellaria media (L.) Vill.
................................................... 75
5.4.2 Identificarea calitativă prin HPLC a compușilor fenolici
din Stellaria media (L.) Vill.76
5.4.3. Conținutul în compuși bioactivi (fenoli și flavonoide
totale) din extractul de Stellaria
media (L.) Vill.
.............................................................................................................................
77
5.4.4. Capacitatea antioxidantă a extractului de Stellaria media
(L.)Vill. .............................. 78
5.4.5 Rezultate activitatea antimicrobiană a extractului obținut
din planta Stellaria media
(L.) Vill.
........................................................................................................................................
79
5.5. Concluzii
................................................................................................................................
82
5.6 Diseminarea
rezultatelor.......................................................................................................
84
CAPITOLUL VI
..................................................................................................................................
85
Aplicarea in vitro a extractului SMO obținut din planta
Stellaria media (L.) Vill. pe culturi
celulare de tipul NHDF-Normal Human Dermal Fibroblasts
......................................................... 85
6.1.
Introducere............................................................................................................................
85
6.2. Obiective și plan experimental
............................................................................................
86
6.3. Materiale și metode
..............................................................................................................
87
6.4. Rezultate și discuții
.............................................................................................................
101
-
5
6.5 Concluzii
...............................................................................................................................
151
CAPITOLUL VII
..............................................................................................................................
152
Includerea extractului din planta Stellaria media (L.) Vill. în
structuri polimerice de tipul
alginatului de sodiu prin 3 metode diferite și testarea in vitro
a eliberării acestuia în fluide
simulate
..............................................................................................................................................
152
7.1
Introducere...........................................................................................................................
152
7.2 Obiective și plan experimental
...........................................................................................
153
7.3 Materiale și metode
.............................................................................................................
154
7.3.1 Formularea microcapsulelor din alginat de sodiu cu extract
din Stellaria media (L.)
Vill. inclus
...................................................................................................................................
154
7.3.1.1 Metoda I de obținere a microcapsulelor de alginat de
sodiu cu extract SMO inclus.
.....................................................................................................................................................
155
7.3.1.2 Metoda II de obținere a microcapsulelor de alginat de
sodiu cu extract SMO inclus.
.....................................................................................................................................................
156
7.3.1.3 Metoda III de obținere a microcapsulelor de alginat de
sodiu cu extract SMO inclus.
.....................................................................................................................................................
157
7.3.2 Caracterizarea microcapsulelor de alginat de sodiu prin
metode optice diferite ....... 158
7.3.2.1 Microscopia electronică de scanare (SEM)
.................................................................
158
7.3.2.2 Microscopia prin scanare cu CanonCanoScan 9000F
................................................ 158
7.3.3 Determinarea eficienței de includere (EI%)
..................................................................
158
7.3.4 Determinarea in vitro a eliberării extractului SMO din
microcapsulele de alginat de
sodiu în fluidele gastric și intestinal simulate
..........................................................................
159
7.3.5 Interpretarea statistică a rezultatelor obținute pentru
testarea in vitro a eliberării
extractului din microcapsulele de alginat de sodiu în fluide
simulate .................................. 159
7.4 Rezultate și discuții
..............................................................................................................
160
7.4.1 Rezultate microscopie SEM și scanare cu aparatul Canon
CanoScan 9000F ............ 161
7.4.2 Rezultatele eficienței de includere (EI%)
.......................................................................
165
7.4.3 Interpretarea statistică a rezultatelor obținute prin
testarea eliberării in vitro a
extractului SMO din microcapsule de alginat de sodiu
......................................................... 165
7.5 Concluzii
...............................................................................................................................
170
7.6 Diseminarea
rezultatelor.....................................................................................................
170
CAPITOLUL VIII
.............................................................................................................................
171
Includerea extractului de Stellaria media (L.) Vill. în
lipozomi.....................................................
171
8.1
Introducere...........................................................................................................................
171
8.2 Obiective și plan experimental
...........................................................................................
172
8.3 Materiale și metode
.............................................................................................................
173
8.3.1 Prepararea lipozomilor
....................................................................................................
174
S-au preparat două tipuri de lipozomi utilizând fosfolipide
diferite: ................................... 174
-
6
8.3.1.1 Prepararea lipozomilor de tip PC și PS
.......................................................................
174
8.3.1.2 Prepararea lipozomilor de tip PCE și PSE
.................................................................
176
8.3.3 Caracterizarea lipozomilor obținuți
...............................................................................
176
8.3.4 Determinarea PDI (polydispersity index) și a potențialului
Zeta ................................ 177
8.3.5 Determinarea eficienței de includere (EI%) a extractului
SMO în cele două tipuri de
lipozomi
......................................................................................................................................
177
8.4 Rezultate și discuții
..............................................................................................................
178
8.4.1 Caracterizarea lipozomilor prin microscopie optică
..................................................... 178
8.4.2 Determinarea dimensiunii lipozomilor și potențialului Zeta
prin analiză DLS.......... 180
8.4.3 Eficiența de includere a extractului SMO în lipozomi
.................................................. 183
8.5 Concluzii
...............................................................................................................................
183
8.6 Diseminarea
rezultatelor.....................................................................................................
184
CONCLUZII GENERALE
..............................................................................................................
185
ORIGINALITATEA TEZEI
............................................................................................................
187
PERSPECTIVE DE VIITOR
...........................................................................................................
188
BIBLIOGRAFIE:
..............................................................................................................................
189
-
7
Listă abrevieri
AFM- Microscopia cu forță atomic;
AGE- Acid galic echivalent;
ANOVA- Analysis OF Variance;
CAZ- Ceftazidină;
CIP- Ciprofloxacină;
CLSI- Clinical and Laboratory Standards Institute;
CTRL- Control pozitiv cu alantoină 50 µg/ml;
CTRL0- Control negativ;
CUPRAC- Cupric Ion Reducing Antioxidant Capacity;
Cx,y,z..- Concentrația de extract aplicată;
DLPC- Diluaril-fosfatidilcolină;
DLS- Dynamic light scattering;
DMPC- Dimiristoil-fosfatidilcolină;
DNR- Danorubicină;
DO- Doxorubicină;
DPPC- Dipalmitoil-fosfatidilcolină;
DPPH- 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl;
DSPC- Distearoil-fosfatidilcolină;
DXR- Doxorubicină;
EDTA- Acid etilen-diamino-tetra-acetic;
EI%- Eficiența de includere;
EUCAST- European Committee on Antimicrobial Susceptibility
Testing;
F- Nitrofurantoin;
FOX- Oxacilină;
FRAP- Ferric reducing ability of plasma;
GN- Gentamicină;
GSH- Glutation;
GSSH- Glutation oxidat;
GUV- Vezicule gigant unilamelare;
HCA- Hierarchical Cluster Analysis;
HPLC- Cromatografie de lichide de înaltă performanță;
I - Fluid intestinal simulat;
IL- Interleukine;
-
8
Lp- O mărime cantitativă denumită norma Lp;
LUV-Vezicule mari unlamelare;
M1- Metoda 1 de formulare a microcapsulelor de alginat de sodiu
cu extract inclus;
M2- Metoda 2 de formulare a microcapsulelor de alginat de sodiu
cu extract inclus;
M3- Metoda 3 de formulare a microcapsulelor de alginat de sodiu
cu extract inclus;
MANOVA– Multivariate Analysis OF Variance;
MLV- Vezicule multilamelare;
NHDF- Fibroblaste dermale umane normale;
NTU- Unitate de turbiditate nefelometrică;
P- Penicilină;
PC- Lipozomi cu Fosfatidilcolină;
PCA – Principle Component Analysis;
PCE- Lipozomi cu fosfatidilcolină și extract inclus;
PDI- Polydispersity index;
PG – Fosfatidilglicerol;
PS- Lipozomi cu fosfatidilserină;
PSE- Lipozomi cu fosfatidilserină și extract inclus;
QE- Quercetină echivalent;
S- Fluid gastric simulat;
SD- Deviația standard;
SEM- Microscopie electronică de scanare;
SMO- Planta/ Extract din planta Stellaria media (L.) Vill
recoltată din zona Oradea;
SMV- Planta/Extract din planta Stellaria media (L.) Vill
recoltată din zona Vadu Crișului;
SRO- Specii reactive de oxigen;
SUV- Vezicule mici unilamelare;
T0, 12, ...- Timpul la momentul 0, 12, etc...exprimat în
ore;
Tc – Temperatură de tranziție;
TE- Trolox echivalent;
TEAC- Trolox Equivalents Antioxidant Capacity;
TEM- Microscopie electronică de transmisie;
-
9
Introducere
Remediile din chimicale nu vor avea niciodată întâietate în
comparaţie cu produsele
naturii, cu celula vie a plantei, cu efectul final al razelor
soarelui, mama întregii vieţi.-
Thomas Edison.
Pronind de la acest citat se poate afirma că încă din cele mai
vechi timpuri s-a
cunoscut importanța utilizării remediilor din plante. Remediile
din chimicale sunt utilizate în
îmbunătățirea stării de sănătate a pacienților cu anumite
patologii însă produsele naturii nu
pot fi ignorate.
Compoziția chimică bogată în substanțe de interes terapeutic se
regăsește aproape în
fiecare plantă existentă în lumea înconjurătoare însă pentru
scoaterea în lumină a acestora este
necesară dedicarea pentru descoperire și studiu.
Această lucrare pune în prim plan planta Stellaria media (L.)
Vill. plantă ce a stârnit
interes încă din anul 1825, inițial fiind numită Alsine media de
către botanistul Linn.
Conform istoriei plantei în acelși an botanistul Velluso a
schimbat numele plantei din
Alsine media în Stellaria media, urmând ca acest nume să fie
modificat din nou în anul 1952
de către cercetătorul Mayer sub forma Stellaria media (L.)
Vill., fiind adăugate numele
botaniștilor care au studiat această plantă.
Pe lângă interesul major asupra compoziției chimice și a
efectelor terapeutice a
plantei Stellaria media (L.) Vill. teza descrie și testează două
modalități de includere
extractului de Stellaria media (L.) Vill. bogat în compuși
bioactivi de tipul fenolilor și
flavonoidelor.
În teza de doctorat, obiectivul principal a fost de a obține
două forme de includere a
extractului din Stellaria media (L.) Vill. diferite din punct de
vedere al compoziției. Astfel s-
au utilizat polimeri naturali de tipul alginatului de sodiu și
vezicule lipidice (lipozomi)
utilizând fosfolipide diferite (fosfatidilcolina și
fosfatidilserina).
Totodată după înglobarea în microcapsulele de alginat a
extractului s-au realizat
studii cu privire la eficiența de includere dar și eliberarea in
vitro în fluide simulate gastrice și
intestinale. În schimb în cazul includerii extractului în
lipozomi, s-au urmarit aspectele cu
privire la dimensiunea, forma și eficiența de includere.
Avantajele includerii extractului în microcapsule polimerice sau
în lipozomi sunt
multiple printre care se enumeră: eliberarea controlată,
protejarea extractului de factori interni
ai organismului și de factori externi (de mediu),
compatibilitate majoră cu organismul, efect
prompt, biodisponibilitate crescută, posibilitate de reducere a
dozei terapeutice, etc.
-
10
Un alt obiectiv al tezei de doctorat a fost caracterizarea
extractului de Stellaria media
(L.) Vill. din punct de vedere al conținutului total de fenoli
și flavonoide, al capacitatății
antioxidante și al activității antimicrobiene.
Structura tezei
Teza de doctorat intitulată Studii cu privire la includerea
extractului de Stellaria
media (L.) Vill. în diferite sisteme de livrare și evaluarea in
vitro a potențialului de
eliberare în diferite lichide simulate este alcătuită din două
părți: Partea I, care cuprinde date
din literatura recente cu privire la tema abordată și Partea II
care conține contribuțiile
originale.
Partea I a tezei de doctorat este structurată în 3 capitole:
Capitolul I cuprinde date din literature de specialitate cu
privire la matricele
polimerice naturale, punându-se accent pe caracterizarea și
utilizarea acestora în vederea
obținerii unor microcapsule pe bază de alginat de sodiu. De
asemenea în cadrul acestui capitol
sunt evidențiate utilizările terapeutice ale microcapsulelor
formate din alginat de sodiu în care
s-au inclus diferite extracte sau substanțe active.
Capitolul II cuprinde informații referitoare la obținerea
lipozomilor, avantajele,
dezavantajele acestora, precum și utilizările lor în
terapie.
Capitolul III prezintă principalii compuși fitochimici care sunt
prezenți în planta
Stellaria media (L.) Vill. dar și aspecte legate de utilizările
terapeutice ale acestei plante.
Partea a II-a a lucrării este alcătuită din cinci capitole care
cuprind rezultate
experimentale originale. Partea experimentală a tezei s-a
efectuat în Laboratorul de Biochimie
și Research Laboratory of the Physicochemical Properties and
Bioactive Characteristics of
Foodstuff (https://eeris.eu/ERIF-2000-000N-0444) din cadrul
Facultății de Protecția Mediului
și în Cells Cultures Laboratory
(http://eeris.eu/ERIF-2000-000X-0592) din cadrul
Universității din Oradea.
Primul capitol al contribuțiilor originale cuprinde informații
referitoare la încadrarea
sistematică a plantei colectată din două zone diferite (Oradea
și Vadu Crișului), structura
morfologică a plantei Stellaria media (L.) Vill. aceasta fiind
descrisă în urma analizelor
macroscopice și microscopice.
Următorul capitol descrie metoda de obținere a extractului de
Stellaria media (L.)
Vill. și prezintă rezultatele obținute în urma caracterizării
acestuia cu privire la conținutul în
fenoli totali (determinat prin metoda Folin-Ciocâlteu), de
flavonoide totale și a capacității
antioxidante determinate prin patru metode cu principii diferite
(DPPH, FRAP, TEAC,
CUPRAC). De asemenea a fost investigată și capacitatea
antimicrobiană a extractului de
-
11
Stellaria media (L.) Vill. asupra unei bacterii gram pozitive
(Staphyilococus aureus) și a unei
bacterii gram negative (Escherichia coli).
În capitolul următor au fost prezentate rezultatele obținute în
cazul testării extractul
de Stellaria media (L.)Vill. pe NHDF-fibroblaste dermale umane
cu scopul de a urmări viteza
de migrare a celulelor într-un interval de timp bine determinat
în vederea acoperirii
”zgârieturii” simulate prin efectuarea testului ”scratch”.
Capitolul VII cuprinde rezultatele obținute cu privire la
includerea extractului din
Stellaria media (L.) Vill. în matrice polimerică de tipul
alginatului de sodiu în prezența
soluției de clorură de calciu (4%) prin trei metode
diferite.
Sunt comparate trei metode de includere în matricea de alginat
din punct de vedere al
eficienței de includere, al aspectului microscopic și al
eliberării in vitro în lichide simulate.
Capitolul VIII descrie un alt tip de sistem de includere a
extractului din Stellaria
media (L.) Vill., veziculele lipidice numite lipozomi. Obținerea
lipozomilor care au inclus
extractul de Stellaria media (L.) Vill. s-a realizat prin metoda
hidratării filmului lipidic
utilizând diferite fosfolipide.
În acest capitol s-a evidențiat care formulare a lipozomilor
este mai avantajoasă
acestea fiind comparate din punct de vedere al dimensiunii,
formei, eficienței de includere și a
încărcării electrice de suprafață (potențial Zeta).
Teza de doctorat se încheie prin prezentarea celor mai
importante concluzii rezultate
în urma studiilor realizate și a perspectivelor de viitor.
-
12
PARTEA I - STUDIU DE LITERATURĂ
-
13
CAPITOLUL I
Matrici polimerice utilizate pentru înglobarea extractelor
vegetale
1.1 Introducere
În ultimii ani se poate observa o crestere majoră a interesului
față de compușii
biologici naturali precum polimerii naturali. Acest lucru se
poate demonstra printr-o simplă
căutare pe site-uri precum Pubmed utilizand cuvinte cheie precum
naural, polimer sau
matrice polimerică (Dintcheva și colab., 2020).
Conform căutarilor recente numai în anul 2019 s-au publicat
peste 1400 articole ce
au ca temă compușii naturali de tipul polimerilor, implicațiile
lor în diferite domenii sau
utilizarea lor pentru îmbunătățirea stării de sănătate în
diferite patologii (Dintcheva și colab.,
2020).
Polimerii naturali au ca avantaj principal compatibilitatea
perfectă cu organismul
uman (Catoria și colab., 2019). Având acest important avantaj
polimerii de diferite tipuri se
pot utiliza în patologii și în domenii diferite precum:
biologie, medicină, farmacie, agricultură,
tehnologie alimentară. Datorită compatibilității majore cu
organismul uman aceste materiale
polimerice se mai pot numi și biomateriale.
Biomaterialele pot fi definite ca fiind orice substanță sau
combinație de substanțe
sintetice sau naturale și care pot fi utilizate pe o durată bine
determinată de timp având scopul
de a trata, vindeca sau de a înlocui anumite părți ale
organismului uman (Catoria și colab.,
2019).
De asemenea, biomaterialele mai pot fi definite ca substanțe
care au capacitatea de a
reacționa cu țesutul organismului uman sau cu sistemele
biologice îmbunătațind astfel starea
de sănătate a organismului (Catoria și colab., 2019).
Se pot aminti următorii polimeri naturali utilizati până în
prezent: chitosanul,
alginatul, celuloza, amidonul, gelatina, colagenul, fibrina,
etc. Aceștia pot fi utilizati ca
sisteme de vehiculare a substanțelor medicamentoase sau a
extractelor vegetale care conțin
compuși de interes terapeutic (Catoria și colab., 2019, Vieira
și colab., 2017).
În funcție de structura acestor biomateriale acestea pot fi
numite și retele 3D sau
hidrogeluri tridimensionale datorită formării de geluri în
contact cu apa.
Structura de gel se formează numai în contact cu apa și se poate
obține atât din
polimeri naturali cât și din polimeri sintetici sau pot exista
rețele tridimensionale prin
înglobarea moleculelor de apă de către amestecuri de polimeri
naturali și sintetici, acestia din
-
14
urmă fiind mai utilizați deoarece polimerii naturali sunt mai
greu de controlat dar și cu
proprietăți mecanice mai limitate (Ching și colab., 2017).
Hidrogelurile se formează datorită abilității de a reține
molecule de apă în rețeaua
tridimensională ce se datorează caracterului hidrofil al
acesteia.
Aceste sisteme reticulare pot fi atât naturale cât și sintetice
în funcție de polimerul
utilizat și prezintă proprietăți precum: similitudinea cu
tesuturile moi ale organismului,
capacitatea de a îngloba în rețeaua tridimensională molecule de
natură hidrofilă precum
diferite extracte sau substanțe medicamentoase (Dhamecha și
colab., 2019).
Din aceste considerente indiferent de natura polimerilor
utilizați există o foarte mare
deschidere spre această categorie de structuri pentru
posibilitatea de utilizare în scop medical
(Francis și colab., 2018).
1.2 Clasificarea, formularea și caracterizarea
hidrogelurilor
Pentru formularea hidrogelului se utilizeaza polimeri naturali
sau sitetici sau se
combina cele două categorii și se pun în contact cu apa. Practic
are loc așa-numitul fenomen
de tranziție de la faza solidă a polimerilor la faza de gel.
Această fază se numeste tranziție
solid-gel și momentul acestei faze se poate calcula pentru
fiecare hidogel prin studii reologice.
Pentru formarea hidrogelului din diferite tipuri de polimeri se
pot utiliza două
metode: formularea prin metode chimice și formularea prin metode
fizice.
Prin metodele de reticulare chimice se pot înțelege: reacții
enzimatice,
termogelificare, reticulare prin radiații, etc.
Prim metodele de reticulare fizice se înțelege: utilizarea unor
ioni pozitivi care să
reacționeze cu polimerul și să ducă la auto-reticulare (cum ar
fi cazul alginatului în contact cu
Ca2+, Zn2+) sau utilizarea influenței temperaturii asupra
procesului de formare a gelului
(scaderea drastică a temperaturii sau creșterea acesteia (Ching
și colab., 2017).
În funcție de metodele utilizate pentru gelificare se poate
obține gel cu
caracteristicile dorite în funcție de apilcabilitatea ulterioară
a acestuia.
Caracterizarea hidrogelurilor poate fi făcută în funcție de mai
mulți factori printre
care se pot aminti: gradul de hidratare a rețelei polimerului,
proprietăți mecanice, dimensiune
dar și gradul de rezistența și de degradare a acestuia (Sathaye
și colab., 2015).
Din punct de vedere mecanic hidrogelurile sunt caracterizate de
elasticitate și
rezistență la întindere. De asemenea pe lânga elasticitate
acestea se caracterizează și printr-o
vâscozitate caracteristică fiecărui hidrogel în parte dar care
predomină mai slab fața de
proprietațile elastice.
-
15
Așadar hidrogelurile sunt caracterizate de proprietăți
vâscozo-elastice a căror
intensitate este dată de factori precum gradul de hidratare și
densitatea sistemului reticulat
format. Se consideră astfel că cu cât mai puternic este gelul
format, cu atât cantitatea de apă
inclusă în reticol este mai mică (Ketan și colab., 2013).
Comportamentul gelului format din polimeri prin contact cu apa
este influențat
puternic și de factori externi precum: pH, temperatură,
calitatea solvenților utilizați. Din acest
motiv este de importanță majoră să se cunoască influența acestor
factori asupra
comportamentului gelului, degradării lui sau modificării
volumului acestuia (Hudalla și
colab., 2008).
Așa cum s-a menționat mai sus pentru obținerea acestor
hidrogeluri sau a rețelelor
tridimensionale se utilizează diferite tipuri de polimeri.
Clasificarea materialelor polimerice
Matricele polimerice pot fi clasificate în funcție de
proveniență în matrice polimerice
naturale (cele de interes major în ceea ce priveste utilizarea
lor pentru obținerea de forme cu
cedare controlată) și matrice polimerice sintetice (Vieira și
colab., 2017).
Matricele polimerice naturale pot avea proveniență diferită
conform Fig. 1.1, acestea
pot fi derivate din proteine sau derivate din polizaharide. Din
matricele polimerice sintetice
fac parte compuși precum: poliamide, poliesteramidă,
polianhidridă, etc. (Vieira și colab.,
2017).
Figura 1.1. Clasificarea matricelor polimerice biodegradabile
naturale.
1.3 Polimeri naturali. Derivați de polizaharide: Alginatul de
sodiu
Alginatul de sodiu este un polimer natural care se obține prin
extracție din algele
brune din familia Phaeophyta. Acest polimer este alcătuit din
acid alginic, săruri și o
-
16
polizaharidă hidrofilă, anionică. Proporția compușilor existenți
în compoziția alginatului
depinde foarte mult de condițiile de creștere a algelor din care
este extras (Azevedo și colab.,
2014).
Alginatul de sodiu este un biopolimer liniar alcătuit din doi
acizi uronici: acidul 1, 4-
β-D manuronic (M) și acidul α-L guluronic (G). Acești derivați
de acizi uronici influențând
rigiditatea și elasticitatea polimerului. Astfel se consideră a
fi cel mai rigid polimerul care
conține două molecule G consecutive, rigiditatea scăzând atunci
când există două molecule M
consecutive (Azevedo și colab., 2014).
Alginatul de sodiu se caracterizează prin rigiditate scăzută
deci elasticitate mare
atunci când moleculele de acizi uronici M și G se găsesc
consecutive și leagate prin legături
chimice diecuatoriale și legături chimice diaxiale sub forma
unei panglici (Fig. 1.2) (Daemi și
colab., 2012).
Figura 1.2. Structura chimică tridimensională a polimerului
alginat.
Alginatul de sodiu este polimerul care se utilizează frecvent
pentru obținerea unui gel
deoarece acesta are capacitatea de a îngloba substanțe
medicamentoase și extracte vegetale de
diferite tipuri. Avantajul major al acestui polimer este acela
că reacționează în funcție de pH
(Azhar și colab., 2014).
La pH acid alginatul prezintă rezistență iar la pH alcalin
permite pătrunderea
moleculelor hidrofile în rețea. Astfel alginatul se poate
utiliza pentru vehicularea și eliberarea
controlată a substanțelor incluse. Un bun exemplu reprezintă
eliberarea controlată la nivel
intestinal (pH alcalin) și evitarea pierderii substanțelor de
interes în mediul gastric (pH acid)
(Azhar și colab., 2014, Dhamecha și colab., 2019).
In vitro s-a demonstrat că microcapsulele de alginat de sodiu
sunt stabile în mediul
gastric (pH acid) și eliberarează controlat substanța inclusă în
intestin (pH alcalin). Pentru
creșterea stabilității microcapsulelor de alginat de sodiu se
pot efectua etape de învelire a
-
17
acestora cu sarcini opuse (cu chitosan) sau cu alți polimeri de
tipul carragenului sau gelatinei
(Wu și colab., 2014).
Învelirea microcapsulelor determină creșterea stabilității
acestora față de factorii de
mediu externi pe durata depozitării dar îmbunătățesc și timpul
de înjumătățire a substanțelor
incluse în microcapsulele administrate pe cale orală, astfel
numărul administrărilor scade (Wu
și colab., 2013). Prezentând o multitudine de avantaje alginatul
de sodiu se utilizează frecvent
pentru formularea microcapsulelor care se pot utiliza în
diferite patologii în funcție de
substanța inclusă.
1.4 Utilizari terapeutice
Alginatul de sodiu este un material polimeric biocompatibil,
biodegradabil, inert și
poate fi utilizat cu usurintă pentru formularea microcapsulelor
care să înglobeze substanțe
medicamentoase de interes terapeutic. Mai mult decât atât
alginatul de sodiu este ușor de
manipulat, ieftin și permite formularea microcapsulelor prin
metode rapide și ușoare (Sosnik
și colab., 2014). Astfel alginatul este polimerul cel mai
utilizat în vehicularea substanțelor de
interes cu scopul eliberării controlate a acestora (Sosnik și
colab., 2014).
Substanțe medicamentoase incluse: nistatinul este una dintre
substanțele
medicamentoase incluse cu success în matrici polimerice. S-au
realizat studii in vivo care
demonstrează cresterea eficienței nistatinului împotriva Candida
albicans localizată la nivelul
mucoasei bucale. Datorită înglobării nistatinului în matricea de
alginat de sodiu s-a observat
creșterea contactului dintre mucoasa bucală și substanța
medicamentoasă crescând timpul de
retenție în cavitatea bucală și totodată s-a evitat pasajul
hepatic deoarece nistatinul nu a
pătruns sistemic (Martin și colab., 2015).
Izoniazida, substanță antituberculoasă a fost inclusă în
microcapsule de alginat de
sodiu. Rezultatele obținute au fost foarte bune reușindu-se
scăderea dozei de izoniazidă
deoarece trimpul de înjumătățire a crescut. Astfel s-a scăzut
efectul hepatotoxic al acesteia
scăzând numărul de administrări. Eliberarea substanței a fost
făcută controlat în procent de
peste 70% la nivel intestinal. Acest lucru a fost posibil
datorită comportamentului diferit al
alginatului în funcție de pH (Rastogi și colab., 2007).
Antiinflamatoarele nestoroidiene au fost incluse în matrice
polimerice. Pentru
această clasă medicamentoasă s-au obținut îmbunătățiri în ceea
ce privește protecția mucoasei
gastrice față de ibuprofen. Astfel fiind incluse în matrice
polimerică de alginat de sodiu
substanțele antiinflamatoare nu mai intră în contact direct cu
mucoasa gastrică și efectul lor
secundar, de distrugere a mucoasei gastrice este mult diminuat
(Negpal și colab., 2012).
-
18
De asemenea în microcapsule polimerice s-au mai inclus
polifenoli, uleiuri esențiale
pentru eliberare controlată și protecțiea principiilor active.
Printre substanțe medicamentoase
sintetice incluse în microcapsule polimerice se mai pot aminiti:
doxorubicina (în terapia
cancerului), cafeina, rifampicina, aciclovir, celecoxib,
metformin pentru toate acestea
demonstrandu-se a fi benefică includerea deoarece a avut loc
creșterea biodisponibilității și
scăderea reacțiilor adverse (Chen și colab., 2018, Zhang și
colab., 2016, Md și colab., 2011,
Maestrelli și colab., 2017).
Înglobarea celulelor și eliberarea controlată a acestora: până
în prezent există
studii în literatura de specialitate prin care s-a evidențiat
posibilitatea de înglobare sau aplicare
în/pe matrici polimerice a celulelor izolate, vii de diferite
tipuri (Etter și colab., 2018).
Astfel s-a cercetat posibilitatea de înglobare a celulelor
mezenchimale umane și
testarea in vitro a influenței acestora în angiogeneză și
reparare a mușchilului miocardic (Yu
și colab., 2010). S-a urmărit includerea în matrice polimerice a
celulelor stem sau a celulelor
osoase. Astfel prin înglobarea osteoblastelor s-a evidențiat in
vitro o creștere a calcifierii și
mineralizării osoase (Grellier și colab., 2009, Qi și colab.,
2016).
Celulele insulelor pancreatice au fost izolate și incluse
într-un sistem polimeric care a
fost testat pentru capacitatea de funcționare precum un pancreas
artificial, tratament benefic
pentru bolnavii de diabet. Practic s-a demonstrat că
administrarea acestor celule incluse în
sisteme polimerice de alginat de calciu sau bariu sunt mai puțin
respinse de către organism
(nefiind recunoscute ca elemente străine) (Qi și colab.,
2012).
S-au încapsulat inclusiv gene primordiale germinale obținute din
celule stem care s-
au testat pe șoareci cu scopul evidențierii evoluției
embrionale, tratament revoluționar ce ar
putea fi utilizat împotriva infertilității (Mansouri și colab.,
2017).
Includerea celulelor izolate de diferite tipuri este o metodă
revoluționară de
menținere a vieții celulei deoarece matricea polimerică ii
permite schimbul de oxigen și de
nutrienți cu mediul. Polimerii au avantajul major de a menține
cultura celulară viabilă pe
termen lung acționând precum un scut împotriva factorilor de
stres (Mansouri și colab.,
2017).
Înglobarea proteinelor de diferite tipuri: fracțiunile proteice
de diferite tipuri au
fost printre primele incluse în matricile polimerice. Acestea
reacționează cu organismul cel
mai bine atunci când sunt incluse în matrici polimerice față de
alte biomateriale (Dimitrov și
colab., 2012).
Astfel până în prezent au fost descrise sisteme formate din
matrici polimerice și
factori de creștere a celulelor osoase cu scopul calcifierii și
remineralizării fracturilor osoase,
-
19
albumină serică și factori de creștere a fibroblastelor cu
scopul îmbunătățirii răspunsului
organismului după transplantul de piele și acceptarea grefelor
de piele (Dimitrov și colab.,
2012 , Liu și colab., 2017).
S-a inclus acid hialuronic pentru îmbunătățirea răspunsului
organismului față de
diferite tipuri de implanturi. Aceste sisteme polimerice s-au
utilizat de asemenea pentru
creștre tisulară, regenerare nervoasă sau pentru reușita
absorției în organism a moleculelor
care ca atare nu permit acest lucru datorită punctului
izoelectric mare (lizolima și
chimotripsina) (Zhai și colab., 2015). Din categoria enzimelor
incluse în matrice polimerice
se poate aminti peroxidaza (Wang și colab., 2003).
Înglobarea probioticelor: probioticele au un rol foarte
important pentru menținerea
sănătății organismului dar mai ales a tractului
gastro-intestinal. Aceste microorganisme
benefice însă sunt foarte sensibile la pH-ul mediului gastric și
intestinal dar și la acțiunea
sărurilor biliare și pancreatice astfel că de cele mai multe ori
administrarea ca atare a acestora
este ineficientă (Ma și colab., 2012).
Prin înglobarea tulpinilor bacteriene, a probioticelor în
matrice polimerice de tipul
alginatului s-a reușit eliminarea inconvenientelor amintite
deoarece alginatul de sodiu
protejează tulpina bacteriană de acțiunea acidului gastric și
eliberează conținutul la nivel
intestinal unde are loc și colonizarea și popularea intestinală.
Eficacitatea înglobării acestor
tulpini bacteriene crește atunci când se utilizează amestecuri
de polimeri, cel mai des fiind
utilizat amestecul alginat-chitosan (Chen și colab., 2018).
1.5 Concluzii
În concluzie matricele polimerice sunt materiale avantajoase
care pot fi utilizate pe o
scară largă din punct de vedere terapeutic. Sunt ușor de
manipulat astfel că formularea
microcapsulelor este facilă. Înglobarea diferiților compuși
(substanțe medicamentoase,
extracte, uleiuri, proteine, agenti antivirali, bacterii) are ca
rezultat îmbunătățirea
biodisponibilității acestora dar și protecția lor față de
factori de mediu externi sau interni.
Astfel utilizarea microcapsulelor polimerice permite obținerea
unor tratamente inovative și de
succes în domeniul medical și farmaceutic.
-
20
CAPITOLUL II
Sisteme lipidice de includere a extractelor vegetale –
Lipozomi
2.1 Introducere
Lipozomii au fost realizați pentru prima dată în 1961 de către
Alec D. Bangham
existând și în prezent o provocare continuă pentru domeniile
industriale și de cercetare cu
privire la noi metode de obținere și de extindere a ariei lor de
aplicare. În special se dorește
utilizarea lor ca transportori avansați și instrumente de
administrare a medicamentelor
dorindu-se vizarea unor țesuturi sau organe specifice (organe
țintă) (Kale și colab., 2010,
Yogita și colab., 2014).
În același timp, studiul lipozomilor atrage atenția și în cazul
studiilor de optimizare,
deoarece se cunoaște că aceste sisteme de transport au
capacitatea de a prelungi timpul de
înjumătățire în circulația sângelui a substanței medicamentoase
transportate (Sun și colab.,
2020), obținându-se astfel o scădere a numarului de administrări
și creșterea confortului
pacientului pe durata tratamentului.
De asemenea există mulți factori care înca trebuie studiați cum
ar fi evitarea
solvenților nocivi folosiți pentru preparare, deoarece până în
prezent se utilizează de cele mai
multe ori substanțe organice nocive pentru organismul uman
(Silva și colab., 2019).
Denumite inițial sferule acestea s-au obținut pentru prima dată
dintr-un amestec de
lecitină și colesterol dispersate în apă prin agitare sau
sonicare manuală, acestea au prezentat o
structură lamelară așa cum s-a evidențiat prin microscopie
electronică (Skupin-Marugalska și
colab., 2018). În prezent se utilizează însă instrumente
nano-tehnologice, astfel că
dimensiunea veziculelor lipidice obținute poate fi de tip
nanometric, numindu-se astfel și
nanoparticule sau nanolipozomi în funcție de dimensiunea
măsurată (Skupin-Marugalska și
colab., 2018).
Aceste sferule (lipozomi sau nanolipozomi) sunt de natură
lipidică deoarece sunt
formulate în esență dintr-o emulsie de apă în ulei (A / U) sau
ulei în apă (U / A) (Riaz și
colab., 1996, Mozafari și colab., 2005).
Din punct de vedere morfologic lipozomii sunt vezicule
artificiale mici (chiar nano-
scalate) prezentând unul sau mai multe straturi capabile să
încorporeze o varietate de compuși
lipofili și hidrofili și să-i elibereze la țintă într-un moment
potrivit (Juliano și colab., 1975,
Hunt și colab., 1979).
-
21
În mod tradițional, principalele componente ale lipozomilor sunt
fosfolipidele.
Acestea se caracterizează printr-o compoziție specifică care a
fost descrisă astfel: un cap
hidrofil compus din trei componente moleculare: colină, un grup
de fosfați și glicerol și două
cozi reprezentate de un lanț lung care conține acizi grași
esențiali, cu proprietăți hidrofobe.
Principalele proprietăți ale unui astfel de complex sunt:
auto-asamblarea și auto-
etanșarea în medii apoase având loc astfel înfășurarea spontană
a compușilor bioactivi (Fig.
2.1) (Maherani și colab., 2011).
Figura 2.1. Reprezentarea schematică a lipozomilor unilamelari
și a pozițiilor
substanțelor încărcate (1-6). Imagine adaptată după (Maherani și
colab., 2011).
Până în prezent s-au dezvoltat o varietate de metode de
formulare a lipozomilor
având ca scop principal obținerea de diferite formule sau tipuri
lipozomale. Au fost produse
vezicule unilamelare (UV) și multilamelare (MLV) (Huang și
colab., 1969, Harashima și
colab., 1994, Riaz și colab., 1996, Mozafari și colab.,
2005).
În funcție de metoda folosită în procesul de formulare
caracteristicile lipozomilor
precum dimensiunea și sarcina electrică de suprafață diferă.
Prin urmare metoda de obținere a
lipozomilor utilizată v-a influența stabilitatea, dimensiunea și
eficiența de includere a
veziculelor formulate.
Potențialul Zeta acționează ca o barieră energetică repulsivă
controlând stabilitatea
dispersiei prin opunerea apropierii particulelor (Harashima și
colab., 1994, Wagner și colab.,
-
22
2011, Akbarzadeh și colab., 2013). Cunoașterea potențialului
Zeta fiind deci utilă în controlul
agregării, fuziunii și precipitării nanolipozomilor (Dua și
colab., 2012).
Scopul acestui capitol este acela de a revizui pe scurt metodele
de obținere a
lipozomilor, avantajele și dezavantajele acestora, precum și
metodele de caracterizare la nivel
de laborator. Acest capitol prezintă diferiți compuși activi
terapeutici încapsulați în sisteme
lipozomale de transport care vizează organele sau țesutul țintă
(Miere (Groza) și colab.,
2020).
2.2 Avantajele și dezavantajele sistemelor lipidice de
transport
Interesul pentru utilizarea lipozomilor în diferite patologii
este extrem de mare.
Avantajele și dezavantajele acestor structuri pot fi
identificate în Tabelul 2.1.
Tabelul 2.1
Avantajele și dezavantajele utilizării lipozomilor ca agenți de
vehiculare a substanței active
încapsulate (Hârjău și colab., 2003, Ijeoma și colab., 1999,
Bozutto și colab., 2015)
Avantajele utiluzării lipozomilor Dezavantajele utilizării
lipozomilor
Sunt biologic inerţi şi biodegradabili În cazul în care suportul
sau matricea se
rup sau se dezagregă prea repede, există
riscul apariţiei unor efecte toxice, ca
urmare a eliberării unei doze mari de
medicament odată
Nu prezintă riscul unei toxicităţi,
antigenitaţi sau pirogenitaţi deoarece
fosfolipidele sunt constituenţi naturali ai
membranelor celulare
Imposibilitatea întreruperii bruşte a
tratamentului în cazul manifestării
reacţiilor adverse sau în cazul unor
accidente terapeutice
Pot fi preparaţi în diferite dimensiuni,
compoziţii, cu diferite sarcini superficiale în
funcţie de cerinţele formulării
Apariţia riscului de acumulare, dacă
viteza de eliminare a substanţei
medicamentoase este lentă
Pot încapsula o varietate mare de substanţe
medicamentoase hidrofile şi lipofile
O absorbţie scăzută poate întârzia
apariţia acţiunii terapeutice a substanţei
medicamentoase
Protejează substanţele medicamentoase de
acţiunea nefavorabilă a enzimelor
Perioada de eliberare a substanţei
medicamentoase este reprezentată de
timpul cat medicamentul se găseşte la
nivelul tractului gastrointestinal
-
23
Atingerea rapidă şi menţinerea pe o
perioadă suficientă de timp a nivelelor
plasmatice ale substanţei active
-
Scurtarea frecvenţei administrării
medicamentului pe parcursul unei zile
-
Scăderea fluctuațiilor nivelelor terapeutice
din plasmă
-
Reducerea cantităţii de substanţă activă
utilizată
-
Eliberarea substanţei active la nivelul
organului ţintă, fapt care conduce la
scăderea frecvenţei şi intensităţii reacţiilor
adverse şi în plus la utilizarea unor doze mai
mici
-
Așadar urmărind Tabelul 2.1 se poate afirma că avantajele
acestor sisteme de
transport sunt mai numeroase și mai importante față de
dezavantajele prezentate (raportul
risc/beneficiu al utilizării lipozomilor este favorabil) ceea ce
permite utilizarea acestor sisteme
de transport în domenii precum medicină, farmacie, biologie și
tehnologie.
2.3 Proprietățile fizico-chimice ale lipozomilor
Pentru a obține lipozomi de dimensiuni nanometrice este foarte
important să se
cunoască proprietățile fizice și chimice ale tuturor
componentelor care intră în structura
acestora.
Astfel accentul se pune pe cunoașterea compoziției chimice a
substanțelor utilizate și
a temperaturii de tranziție a acestora (Tc) (Guerrero și colab.,
2005).
1. Compoziția chimică a lipozomilor
Compoziția lipozomilor poate cuprinde următoarele elemente:
• fosfolipide: reprezintă componentele structurale majore
ale
membranelor biologice,
• aditivi în straturile duble de fosfolipide,
• colesterol,
• activatori enzimatici,
• inhibitori enzimatici,
-
24
• compuși pentru stabilizarea lipozomilor,
• agenți antioxidanți,
• agenți de chelare.
Există două tipuri de fosfolipide și produsele lor
corespunzătoare de hidroliză:
fosfodigliceride și sfingolipide.
Fosfolipidele sunt formate din glicerol, doi acizi grași legați
în pozițiile l sau 2 de
glicerol, o grupare fosfat în poziția 3 și o grupă polară
(Tabelul 2.2) (Trotta și colab., 2003,
Maherani și colab., 2012).
Tabelul 2.2
Reprezentarea structurilor chimice a fosfolipidelor
Cele mai frecvent utilizate fosfolipide sunt fosfatidilcolinele
(PC-uri) cunoscute și
sub denumirea de lecitine. Aceste molecule amfipatice sunt greu
solubile în apă. În mediu
apos se aliniază spontan în straturi duble sub formă de
structuri lamelare pentru a reduce
interacțiunile nefavorabile dintre faza apoasă și lanțurile
lungi de acizi grași (Maherani și
colab., 2012).
Abrev. Nume Structură chimică
PC Fosfatidilcolină
DLPC Diluaril-
fosfatidilcolină
DMPC Dimiristoil-
fosfatidilcolină
DPPC Dipalmitoil-
fosfatidilcolină
DSPC Distearoil-
fosfatidilcolină
-
25
Lecitina din surse naturale este de fapt un amestec de
fosfatidilcoline, fiecare cu
lanțuri de hidrocarburi de diferite dimensiuni și grade diferite
de nesaturare. Lecitina vegetală
are un nivel ridicat de polinesaturare în timp ce lecitina din
sursele animale conține un grad
mai mare de lanțuri complet saturate (Severino și colab.,
2015).
Singingolipidele: un grup versatil de lipide care sunt alcătuite
din sfinx (porți
alchilate cu lanț lung) și un acid gras care sunt legate de o
grupă amidă. Acestea sunt prezente
în structura celulelor eucariote cu diferite roluri precum:
activarea sau inhibarea protein-
kinazelor, transducția semnalului sau reglarea transportului
ionic. Cel mai important rol este
acela de a fi implicat în apoptoza celulară.
În ceea ce privește utilizarea lor, ele pot fi utilizate pentru
a formula lipozomi sau
pentru a fi încorporate în lipozomi. Sfingolipidele sunt cel mai
adesea incluse în lipozomi,
având un efect puternic anticancerigen, sfingolipidul inclus și
transportat la celulele tumorale
dictând apoptoza celulară (Kester și colab., 2015).
În compoziția membranei lipozomale sunt adăugați de asemenea
diferiți compuși
cum ar fi sfingomielina care are rolul de a crește stabilitatea
imunoliposominei în vivo și
cardiolipina lipidică antigenică folosită în aplicații
imunologice.
Colesterolul este introdus în membrana lipozomală și datorită
nucleului rigid de
sterol dar și pentru că realizează o ambalare strânsă a
stratului lipidic și îmbunătățește
rigiditatea și hidrofobia membranei. Raportul folosit de
fosfolipide: colesterolul trebuie să fie
de 1: 1 sau 1: 2 (Mozafari și colab., 2005). Fosfatidilcolina în
prezența colesterolului crește
permeabilitatea lipozomală și poate crește fuziunea lipozomilor
cu celulele (Zaka-Ud-Din și
colab., 1974).
Searilamina, dietilfosfatul și acidul fosfatidic sunt utilizate
pentru stabilizarea
lipozomilor. Adăugarea de compuși ionici conferă lipozomilor o
încărcare negativă sau
pozitivă, ceea ce determină o repulsie electrostatică între
diferitele straturi (Tabatt și colab.,
2004). Acest lucru duce la o creștere a spațiilor interlamelare
cu o putere mai mare de
includere pentru substanțele solubile în apă.
α-tocoferolul, și butilhidroxitoluenul sunt antioxidanți
folosiți pentru stabilizarea
lipozomilor care conțin lipide polinesaturate (Khamkar și
colab., 2011).
EDTA (acid etilen-diamino-tetra-acetic) este utilizat ca agent
de chelare pentru ioni
metalici care contaminează lipozomii și pot induce oxidarea
catalitică.
Clorura de sodiu menține izotonicitatea iar agenții antifungici
și antimicrobieni
îmbunătățesc stabilitatea microbiologică a preparatelor
lipozomale (Rasti și colab., 2012).
-
26
2. Temperatura de tranziție (Tc)
Temperatura de tranziție este definită ca fiind temperatura
necesară pentru a induce o
schimbare a stării fizice a lipidelor din faza de gel, unde
lanțurile hidrocarbonate sunt extinse
și strâns legate, la faza de lichid-cristalin, în care lanțurile
hidrocarbonate sunt orientate
aleatoriu. Există mai mulți factori care influențează direct Tc
inclusiv lungimea lanțului de
hidrocarburi, gradul de nesaturare, sarcina electrică.
S-a observat că Tc crește atunci când lungimea lanțului
hidrocarburilor este mai mare
deoarece interacțiunile Van der Waals devin mai puternice,
necesitând mai multă energie
pentru a dezorganiza ansamblul stratului de membrană. Dacă este
introdusă o legătură dublă
în grupa acil energia grupului nesaturat este mai mare și astfel
este necesară o temperatură
mai mică decât Tc pentru a produce organizarea suprafeței
lipozomale (Colas și colab., 2007).
La temperatura de tranziție cele două faze de tranziție ale
lipozomilor coexistă în
proporții egale. La temperaturi mai scăzute față de Tc faza de
gel este atinsă și la temperaturi
mai mari față de Tc se produce o dezorganizare a fazei fluide
(Colas și colab., 2007).
Tc influențează anumite proprietăți ale lipozomilor precum
permeabilitatea,
agregarea, legarea de proteine și fuziunea lipozomilor.
Tranziția de fază este utilizată pentru a
induce fuziunea lipozomilor și eliberarea substanței active.
Substanțele încapsulate pot fi
eliberate în țesutul țintă prin modularea temperaturii țesutului
cu diferite surse de energie,
precum radiații infraroșii, microunde, laser. Tc este considerat
a fi influențat de natura
fosfolipidelor, de lungimea lanțului acil, de sarcina electrică,
de gradul de saturație a lipidelor
și de natura grupărilor existente.
Cu cât este mai scurtă lungimea lanțului acil cu atât Tc este
mai mică.
Tc este considerat a fi cu 10 ° C mai mare decât temperatura de
topire a
fosfolipidelor utilizate. Se numește temperatura de tranziție,
deoarece la această temperatură
crește permeabilitatea membranelor fosfolipide ale lipozomilor
(Mozafari și colab., 2008).
Spre exemplu a fost demonstrat că eliberarea substanțelor
incluse în lipozomi cum ar fi
doxorubicina este influențată de Tc (Seher și colab., 2007,
Gabizon și colab., 1993).
2.4 Metode de formulare a sistemelor lipozomale
În literatura de specialitate există o varietate de metode care
pot fi utilizate pentru a
formula lipozomi sau nanoparticule lipidice (Park și colab.,
2002). Acestea pot fi clasificate în
moduri diferite dar în funcție de tipul de lipozomi formulați
există următoarele metode (Fig
2.2).
-
27
Figura 2.2. Clasificarea metodelor de formulare a diferitelor
tipuri și dimensiuni a
lipozomilor.
Metodele cele mai importante și utilizate cel mai frecvent sunt:
tehnica sonicării,
metoda de extrudare și microfluidizarea. Toate aceste metode
sunt aplicate după formularea
emulsiei primare și au rolul de a micșora lipozomii la
dimensiuni nanometrice rezultând
nanolipozomi sau nanoparticule (Mastropietro și colab.,
2011).
Formarea emulsiei primare este realizată prin metoda
hidratatării filmului lipidic.
Amestecul lipidic conține fosfolipide (una sau mai multe) care
sunt omogenizate cu agenți
emulgatori diferiți (de exemplu colesterolul) ulterior fiind
solubilizate în solvenți organici
(metanol, etanol, chloroform, diclormetan). Ulterior amestecul
este supus îndepărtării
solvenților organici cu ajutorul rotavaporului. După
îndepărtarea solventului organic pe pereții
balonului cu fundul rotund se formează filmul lipidic care
ulterior se hidratează cu soluții
apoase (apă distilată, soluții tampon fosfat, soluții tampon
HEPES). Se recomandă ca
hidratarea să fie făcută cu ajutorul soluțiilor tampon deoarece
acestea conferă sarcină electrică
pe suprafața lipozomilor formați la contactul celor două faze.
Această formulare generală are
-
28
ca rezultat lipozomii, vezicule mari și prin metodele descrise
în Fig. 2.2 se realizează
micșorarea acestora, formând astfel nanolipozomii.
Practic, are loc o tranziție de la dimensiunea micrometrică a
lipozomilor la
dimensiunea nanometrică, lipozomii de tip nano fiind considerați
cei cu o dimensiune mai
mică de 100 nm Fig. 2.3. (Mozafari și colab., 2008, Botto și
colab., 2017).
Figura 2.3. Etapele formulării emulsiei primare.
2.5 Caracterizarea lipozomilor sau a nanoparticulelor
lipidice
Pentru a putea demonstra succesul formării lipozomilor urmând
pașii descriși mai sus
este necesară o serie de analize care să demonstreze forma,
dimensiunea, sarcina electrică
(potențial Zeta) a acestora (Bondi și colab., 2010).
Pentru vizualizarea formei lipozomilor se pot utiliza metode
optice și electronice.
Pentru particule mai mari de 300 nm, se poate folosi microscopul
optic dar pentru particule
mai mici de 100 nm sunt utilizate cel mai frecvent tehnicile de
microscopie electronică (Bondi
și colab., 2010).
-
29
1. DLS (Dynamic light scattering): se utilizează pentru
determinarea dimensiunii
veziculelor formate și pentru determinarea potențialului
Zeta.
Prin injectarea probelor sub formă lichidă se obțin grafice care
evidențiază
dimensiunea particulelor în suspensie.
Această analiză poate determina de asemenea sarcina electrică de
suprafață a
lipozomilor (potențialul Zeta).
Potențialul Zeta este influențat de compoziția capului
fosfolipidelor, de pH-ul
mediului sau de compoziția fazei apoase utilizate pentru
hidratarea filmului lipidic.
Lipozomii pot fi încărcați cu sarcină negativă, pozitivă sau
neutră. Natura și
densitatea sarcinii electrice de pe suprafață a membranei
lipozomale influențează stabilitatea,
cinetica biodistribuției precum și absorbția lipozomilor de
către celulele țintă (Abdul Ghafoor
Raja și colab., 2018).
Lipozomii neutri: au o tendință mai mică de a fi recunoscuți și
apoi distruși de
celulele sistemului reticuloendotelial după administrarea
sistemică. Principalul dezavantaj al
acestui tip de lipozomi este că are o tendință mai mare de a
forma agregate (Gregoriadis și
colab., 2007).
Lipozomi negativi: formează suspensii stabile și au o capacitate
de agregare
redusă. Cei care conțin fosfatidilserină (PS) sau
fosfatidilglicerol (PG) au o rată de endocitoză
mai mare, deoarece suprafața negativă este recunoscută de
receptorii macrofagilor
(Gregoriadis și colab., 2007).
Adăugarea de glicolipide, cum ar fi gangliozidele sau
fosfatidilinositolul inhibă
absorbția lipozomilor de către macrofage și celulele sistemului
reticuloendotelial, prelungind
timpul de circulație. O cantitate mică de lipide încărcate
negativ stabilizează lipozomii neutri
împotriva mecanismului de agregare (Brgles și colab., 2008).
Lipozomi pozitivi: au o tendință ridicată de interacțiune cu
proteinele serice și sunt
recunoscuți cu ușurință de macrofage cu clearance hepatic,
splenic și pulmonar ridicat. Sunt
utilizate în terapia genică pentru administrarea ADN-ului
intracelular (Brgles și colab., 2008).
2. Tehnici microscopice utilizate pentru caracterizarea formei
veziculelor
lipidice
Tehnicile microscopice permit vizualizarea formei lipozomilor și
a morfologiei
acestora. În ceea ce privește tipul de microscopie acestea poate
fi de mai multe tipuri:
microscopie optică sau microscopie electronică (Bibi și colab.,
2011).
-
30
În cele ce urmează acestea vor fi descrise deoarece fiecare
tehnică microscopică are
atât avantaje cât și dezavantaje (Murphy și colab., 2012).
Microscopia optică: folosește lumina vizibilă fiind o tehnică
mai ușor de
manipulat dar nu oferă rezultate detaliate asupra lipozomilor
studiați (Nallamothu și colab.,
2008). Aceast tip de microscopie nu permite vizualizarea
stratului lipidic al lipozomilor însă
permite vizualizarea formei acestora. Prin urmare această
tehnică este limitată dar pentru
completarea rezultatelor se pot utilize și alte tipuri de
microscopii optice (polarizarea,
fluorescența sau microscopia confocală) (Bouvrais și colab.,
2010).
Microscopia de polarizare este puțin mai avansată decât
microscopia convențională,
permițând evaluarea ușoară a formei lipozomilor dar la fel ca
microscopia clasică nu poate
oferi detalii despre stratul lipidic al lipozomilor la
nanoscală. Acest tip de microscopie poate
oferi o imagine monocromă sau colorată cu o rezoluție bună dacă
lipozomii au dimensiuni
micrometrice (Klymchenko și colab., 2009).
O tehnică mai avansată este microscopia cu fluorescență. Acest
tip de microscopie
utilizează fluorocromuri care sunt capabile să emită lumină
fluorescentă în urma excitării
luminii la o anumită lungime de undă (Ruozi și colab., 2007).
Metoda este mult mai complexă
decât cea descrisă mai sus și permite o vedere mai detaliată a
lipozomilor.
Prin această metodă pe lângă forma lipozomilor straturile
lipidice ale membranei
lipozomale pot fi vizualizate folosind rodamina ca substanță
fluorescentă. Cu toate acestea,
are și anumite dezavantaje, cum ar fi posibilitatea distrugerii
membranei lipozomale prin
injectarea agenților de contrast (în cantități mai mari de 1%)
sau decolorarea, albirea și
pierderea fluorescenței prin expunerea prelungită la lumina
fluorescentă a substanței injectate.
Microscopia confocală este o versiune mai avansată a
microscopiei fluorescente,
astfel încât poate fi utilizată pentru a obține imagini
tridimensionale ale lipozomilor (Mertins
și colab., 2013).
Microscopia electronică: spre deosebire de microscopia optică,
microscopia
electronică permite vizualizarea lipozomilor foarte mici,
nanometrici. Microscopia electronică
folosește electroni pentru a obține o imagine proiectată.
Această categorie de microscopie
include: microscopie electronică de scanare (SEM), microscopie
electronică de transmisie
(TEM) (Henry și colab., 2005).
SEM folosește un fascicul de electroni care va avea ca rezultat
o imagine lipozom
extinsă. Astfel imaginile obținute permit vizualizarea formei,
morfologia și structura
lipozomilor fiind mai complexe față de imaginile oferite de
cître alte tipuri de microscopii. Cu
-
31
toate acestea din cauza faptului că lipozomii sunt dificil de
aplicat, se usucă pe suportul
microscopului și vidul creat este capabil să deformeze membrana
lipozomală această metodă
este destul de rar folosită (Henry și colab., 2005).
TEM este cea mai frecventă metodă folosită pentru a caracteriza
lipozomii de
dimensiuni nanometrice. Această metodă permite utilizarea
emulsiei nanoparticulelor sub
formă lichidă și caracterizarea nanostructurilor cu o dimensiune
de 1 nm (Adler și colab.,
1985).
În plus față de aceste tipuri de microscopie, optica și
electronica pot fi de asemenea
utilizate pentru vizualizarea nanoparticulelor și microscopia cu
forță atomică (AFM)
(Kuntsche și colab., 2011).
AFM are o rezoluție excepțională care furnizează imagini clare,
tridimensionale, cu
referire la modificări ale membranei nanoparticulelor (atașarea
de anticorpi de exemplu),
forma, morfologia și poate furniza de asemenea informații
mecanice și chimice ale structurii
membranei (Sitterberg și colab., 2010).
Astfel ținând cont de aceste considerente alegerea corectă a
tehnicii de vizualizare a
lipozomilor sau a nanoparticulelor lipidice este foarte
importantă pentru a obține
caracterizarea formei și structurii acestora. De asemenea este
important să se țină cont de
avantajele și dezavantajele fiecărei metode.
2.6 Stabilitatea veziculelor lipidice
Perioada de valabilitate a unui produs care conține lipide poate
fi afectată dramatic
de speciile de lipide utilizate în formulare. De obicei cu cât
legăturile duble pe care le conțin
lipidele în structura lor sunt mai multe cu atât acestea sunt
mai ușor degradate prin oxidare.
Lipidele din surse biologice conțin cantități mari de acizi
grași polinesaturați și au
stabilitate scăzută la oxidare spre deosebire de lipidele
sintetice de obicei saturate (Tareq și
colab., 2012).
Lipidele saturate oferă cea mai mare stabilitate împotriva
oxidării, dar au
dezavantajul unei temperaturi ridicate de tranziție care le face
dificil de utilizat în formulări.
Altă problemă legată de stabilitate este degradarea hidrolitică.
Hidroliza depinde de mulți
factori: pH, temperatură, tipul de tampon, rezistența ionică,
lungimea lanțurilor de acizi grași,
starea de agregare și posibilitatea pătrunderii apei în membrană
(Tareq și colab., 2012).
Printre metodele de stabilizare sunt cunoscute următoarele:
adăugarea de antioxidanți
precum α-tocoferolul, adăugarea de carbohidrați care sunt
intercalați în membrană și care au
capacitatea de a îndepărta apa din regiune, uscarea lipidelor
(Tareq și colab., 2012, Seher și
-
32
colab., 2007). Pot apărea modificări în structura lipozomilor
datorită apariției degradării
chimice (oxidare și hidroliză) dar și degradării fizice
(agregare, fuziune, pierderea substanței
încorporate (Mitsuhiro și colab., 2015).
Prevenirea degradării chimice
Nivelul de oxidare poate fi redus dacă se iau măsuri de
precauție, inclusiv utilizarea
lipidelor proaspăt purificate și a solvenților proaspăt
distilați, evitând utilizarea unor procese
care necesită temperaturi ridicate.
De asemenea, se are în vedere executarea proceselor în absența
oxigenului și
deoxigenarea soluțiilor apoase cu azot.
Depozitarea suspensiilor lipozomale trebuie să fie făcută într-o
atmosferă inertă.
Este obligatoriu să se includă în membrana lipidică un compus
antioxidant cum ar fi
α-tocoferolul, un chelator de fier pentru a preveni inițierea
unei reacții radicale în lanț
(Mitsuhiro și colab., 2015).
Gradul de saturație al lipidelor utilizate este important, fiind
de dorit să se folosească
lipide saturate în locul celor nesaturate susceptibile la
degradare datorate oxidării.
pH-ul utilizat trebuie să fie aproape de neutru (Ming și colab.,
2017).
Prevenirea degradării fizice
Prin degradare fizică în cazul lipozomilor se poate înțelege
agregare, sedimentare,
fuziune care apar pe o perioadă lungă de timp (Ming și colab.,
2017).
Agregarea și sedimentarea lipozomilor neutri apar din cauza
interacțiunilor Van der
Waals și tind să crească în lipozomi mari unde există suprafețe
membranoase mari care permit
contactul dintre ele. Pentru a evita acest fenomen o cantitate
mică de încărcare negativă de
fosfatidilglicerol sau acid fosfatidic este introdusă în mediu
(Chevalier și colab., 2013).
Reducerea conversiei lipozomilor mici în lipozomi mari datorită
fuziunii se produce
prin adăugarea de urme de izomer 1,3-diacil-2-fosfatidilcolina.
Fuziunea lipozomilor mici
poate fi prevenită dacă sunt depozitați la temperaturi mai
scăzute ale Tc și dacă în structura
lor este inclus suficient colesterol (Lumsdon și colab.,
2000).
Permeabilitatea membranei lipozomale depinde de compoziția
membranei lipidice și
a solutului antrenat. Moleculele sau ionii polari mari vor fi
mai ușor de captat decât compușii
lipofili ușori (Okada și colab., 2012).
Alte metode de creștere a rezistenței membranei sunt fixarea
glutaraldehidei în
membrană, osmificarea, includerea polimerilor alchilici cum ar
fi alcoolul polivinilic
-
33
esterificat cu acid stearic sau palmitic, includerea
sfingomielinei sau a derivaților 2-
carbamoilfosfatidilcolinei (Liu si colab., 2012).
Cea mai bună soluție pentru menținerea stabilității lipozomului
este transformarea
lipozomilor într-o formă solidă, anhidră, care scade
posibilitatea degradării (Ming și colab.,
2017).
2.7 Aplicații terapeutice pentru lipozomi sau pentru
nanoparticulele lipidice
De-a lungul timpului au fost abordate mai multe aspecte în ceea
ce privește
includerea substanțelor sau amestecurilor de substanțe în aceste
sisteme de transport. Au fost
încorporate medicamente precum: aciclovir, betametazonă,
retinol, atorvastatină, insulină,
doxorubicină etc., precum și extracte de plante.
Până în prezent există numeroase studii care testează in vitro
utilizarea lipozomilor
încarcați cu substanțe de interes. Lipozomii nu au activitate
terapeutică independentă și sunt
folosiți doar ca vectori de transport ai substanței incluse prin
urmare activitatea lor terapeutică
este dictată de substanța încorporată.
Astfel, există lipozomi care au fost testați in vitro pentru a
evalua activitatea
terapeutică în multiple afecțiuni: terapie cardiacă, afecțiuni
dermice, respiratorii, afecțiuni pe
mucoase, boli oftalmologice, în lupta împotriva obezității, în
terapia diferitelor tipuri de
cancer, boli ale ficatului etc. (Mastropietro și colab.,
2011).
Aplicații pentru afecțiunile pielii: utilizarea nanoparticulelor
lipidice în
afecțiunile pielii este un subiect de interes major deoarece
prin această metodă inovativă pot fi
aplicate pe piele diverse substanțe terapeutice care ca atare nu
pot fi utilizate la nivelul
epidermei (Belquoi și colab., 2016). Nanoparticulele pot fi
utilizate în domeniul
dermatologiei, fie în scop terapeutic, fie în scopuri cosmetice
(bazele Nanobase® sau
Cutanova® de exemplu) (Desmet și colab., 2017).
Utilizarea nanoparticulelor lipidice în terapiile dermatologice
prezintă avantaje
majore: datorită structurii lor bogate în lipide, permit
penetrarea profundă a dermului și
reținerea substanțelor terapeutice, astfel încât se folosește o
cantitate mai mică de substanță,
iar efectul este mai intens. Aceste particule de dimensiuni nano
vor menține pielea hidratată
datorită filmului ocluziv creat pe suprafața pielii (Muller și
colab., 2010).
Nanoparticulele lipidice sunt utilizate pentru tratamentul
alopeciei deoarece au
capacitatea de a pătrunde prin zonele foliculare datorită
dimensiunii lor.
-
34
De asemenea, s-au efectuat cercetări cu privire la combinarea
nanoemulsiilor cu
preparatele dermice hidratante, această idee fiind cea mai
promițătoare la nivel cutanat și
folicular (Patzelt și colab., 2013).
Până în prezent au fost încorporate în nanoparticule lipidice
pentru aplicații cutanate
vitamina A eficacitatea la nivelul pielii fiind de aproape 5 ori
mai mare decât aplicarea
vitaminei ca atare. S-a demonstrat in vivo pe șoareci că
nanoparticulele cu vitamina A au un
rol major în creșterea părului sau că pot fi utilizate în
scopuri anti-îmbătrânire, fiind
încorporate în diverse creme (Jeon și colab., 2013).
Substanțele fotoprotectoare au fost de asemenea încorporate în
nanostructuri și s-a
dovedit că au o eficiență crescută în această formă (Puglia și
colab., 2012).
S-u încorporat și s-a demonstrat că Coenzima Q10 are o eficiență
mult mai mare în
această formă (lipozomală) pentru protecția solară și ca
activitate antioxidantă (Yoe și colab.,
2010). De asemenea, licopenul are un efect antioxidant și
fotoprotector crescut dacă este
încorporat în nanoparticule conform Okonogi și colab., 2015.
Clasa flavonoidelor a fost de asemenea testată concluzionându-se
că efectul
antiinflamator cutanat al quercetinei este crescut prin
încorporarea în aceste sisteme
terapeutice (Bose și colab., 2013).
În unele articole, activitatea in vitro a extractului de
Callendula officinalis a fost
evidențiată prin măsurarea gradului de vindecare a rănilor
obținute artificial într-un timp de 48
de ore (Lide și colab., 2015).
Astfel, Lide și colab., 2015 au lucrat in vitro pe culturi de
celule epiteliale pe care le-
au zgâriat cu o pipetă de 0,22 μm, apoi peste aceste răni au
adăugat extractul de gălbenele ca
atare și extractul de gălbenele inclus în nanoparticulele
lipidice.
Ulterior timp de 48 de ore s-a evaluat gradul de epitelizare.
Celulele epiteliale la
care s-a adăugat extract de gălbenele au prezentat o
reepitelializare a plăgii în procent de 20%
la concentrații de 5g / ml după 48 de ore. În cazul celulelor
epiteliale cu extract de gălbenele
încorporat în nanoparticule lipidice autorii Lide și colab.,
2015 observă o reepitelializare într-
un procent mai mare de 64,6% la concentrații de 5, 10, 20 μg /
ml (Lide și colab., 2015).
Substanțele medicamentoase precum minoxidilul au fost de
asemenea entrapate în
lipozomi pentru creșterea părului, fluocinolona acetat a fost
încorporată în scopuri
antiinflamatorii, pentru tratamentul acneei, psoriazisului și
ihtiozei a fost încorporată
tretinoină, pentru hiperpigmentarea s-a folosit hidrochinona,
toate aceste substanțe având o
activitate crescută prin încorporarea în sisteme veziculare
lipidice față de aplicarea substanței
ca atare (Wang și colab., 2017, Sousa și colab., 2017).
-
35
Sisteme transportoare de vaccin: în ultimii ani, tehnologia
vaccinului a fost
studiată pe larg pentru includerea tulpinilor virale în
lipozomi. Astfel ADN-ul, ARN-ul sau
diferite peptide virale pot fi incluse în lipozomi, ajungând la
dimensiuni de până la 150 nm.
Acest lucru face posibilă administrarea intramusculară a
vaccinului prin includerea în
lipozomi a protecției acestor compuși înglobați. Vaccinul este
astfel mai eficient, lipozomul în
sine fiind un factor imun adjuvant (Watson și colab., 2012).
Afecțiuni cardiace: D. moldavica este o plantă care aparține
familiei Lamiaceae
iar efectele farmacologice ale extractului acestei plante sunt
multiple dar cel mai important
este efectul exercitat asupra miocardului acționând astfel în
boli coronariene, ateroscleroză,
hipertensiune. Toate acțiunile se datorează conținutului bogat
în flavonoide.
Includerea extractului în nanoparticule lipidice în acest caz
s-a realizat datorită
faptului că biodisponibilitatea și solubilitatea ingredientelor
active este mică dacă este
administrată într-o formă farmaceutică convențională.
Rezultatele de eliberare in vitro a
principiilor active din nanoparticule fiind în procente de
96,23%, în timp ce eliberarea
substanțelor active formele convenționale a fost mai mică,
86,51% (Mei-e și colab., 2017).
Boala pulmonară: s-a demonstrat de asemenea atât in vivo cât și
in vivo că
extractul de Yuxingcao încapsulat în nanoparticule solide are o
biodisponibilitate pulmonară
mai mare și prin urmare un efect mai prompt în comparație cu
administrarea extractului ca
atare. Administrarea prin nebulizare a nanoparticulelor lipidice
solide încărcate cu extract de
Yuxingcao s-a demonstrat a avea efect bronhodilatator mai intens
și mai de lungă durată față
de administratea inhalatorie ca atare a extractului și poate fi
utilizat în diferite boli respiratorii
(Yun și colab., 2016).
Terapia cancerului: doxorubicina (DXR) este un agent activ
antineoplastic
utilizat pentru tratarea multor tipuri de cancer și anume
limfoame, leucemii și tumori solide.
Cu toate acestea administrarea acesteia determină depresia
măduvei osoase, alopecie și
ulcerații orale. Includerea DXR în lipozomi scade toxicitatea
substanței și menține sau chiar
crește efectul anticanceros. Clorhidratul de doxorubicină este
primul produs lipozomal
autorizat din Statele Unite (Shaheen și colab., 2013).
S-au făcut cercetări pentru îmbunătățirea profilului de
siguranță al antracilinelor
citotoxice, doxorubicinei (DXR) și daunorubicinei (DNR) împreună
cu vincristina (VCR),
care sunt asociate cu reacții adverse cardiotoxice și
gastrointestinale severe. Încorporarea în
sisteme terapeutice lipozomale a acestor substanțe a dus la
reducerea cardiotoxicității și a
toxicității dermice (Shaheen și colab., 2013).
-
36
Cisplatina este o altă substanță anticanceră inclusă în lipozomi
a cărei
biodisponibilitate este crescută datorită acestui fapt.
Avantajul includerii substanțelor
anticanceroase în lipozomi este că substanțele sunt concentrate
în tumoră cu un efect mai
prompt (Huwyler și colab., 2013, Jose del Jesus Valle și colab.,
2016).
În lucrarea Jaboticaba (Plinia peruviana) extract nanoemulsions:
development,
stability and in vitro antioxidant activity s-a demonstrat
caracterul antioxidant al extractului
de Jaboticaba prin metoda DPPH și FRAP. Ambele metode au fost
aplicate comparativ între
emulsia lipozomală care conține extractul Jaboticaba și
extractul ca atare. Rezultatele obținute
au fost următoarele: atât în cazul metodei DPPH cât și în cazul
metodei FRAP s-a arătat că
extractul încorporat în nanoparticulele au o activitate
antioxidantă mai intensă, spre deosebire
de extractul folosit ca atare datorită protejării extractului în
interiorul nanoparticulelor
(Mazzarino și colab., 2018).
Afecțiuni oftalmologice: Pentru inflamația zonei precorneale și
segmentul
anterior al ochiului, corneea, au fost studiate diverse
substanțe antiinflamatorii care au fost
incluse în sistemele lipozomale. Acestea includ: diclofenac,
ibuprofen, flurbiprofen,
indometacină, triamcinolonă, toate având o biodisponibilitate
mai bună și mai puține efecte
secundare față de substanțele administrate prin forme
farmaceutice convenționale. În
glaucom, au fost studiate sistemele lipozomale cu timolol
(Battaglia și colab., 2016).
Alte afecțiuni: S-a determinat in vitro activitatea neomicinei
și a penicilinei incluse
în lipozomi demonstrandu-se că este eficientă substanța activă
inclusă față de administrarea
acesteia sub o altă formă. Însă activitatea antibacteriană a
cloramfenicolului, scade foarte mult
atunci când este încorporat în aceste vezicule (Kerami și
colab., 2018).
Administrarea intravenoasă la șoareci a gentamicinei inclusă în
sisteme
nanolipozomale a dus la modificarea distribuției substanței
medicamentoase în țesuturi dar s-a
demonstrat că administrarea intramusculară duce la eliberare
susținută la locul injectării cu
concentrație plasmatică prelungită (Vinícius Dias-Souza și
colab., 2017).
Includerea rifabutinei în lipozomi duce la o creștere
semnificativă a activității
împotriva infecțiilor cu Mycobacterium avium și Mycobacterium
tuberculosis în comparație
cu rifabutina liberă. La fel se poate observa și pentru
rifampicină (substanță chimioterapeutică
anti-tuberculoză) că activitatea crește dramatic prin încluderea
în lipozomi (Griffith și colab.,
2018).
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=Dias-Souza+MV&cauthor_id=29158706https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=Griffith+DE&cauthor_id=30216086
-
37
Claritromicina inclusă este mai eficientă împotriva infecțiilor
in vivo cu
Mycobacterium avium intracelular, iar terapia cu etambutol poate
crește și mai mult
eficacitatea tratamentului (Onyeji și colab., 1994).
Tratamentul actual la paci