ЛИПОСОМАЛЬНЫЕ ГИБРИДНЫЕ КРЕМНИЙ-ОРГАНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ
Аннотация
Одной из важнейших задач, стоящих перед фармакологией, является создание таких систем, которые позволили бы свести к минимуму вред, причиняемый терапевтическими препаратами. Одним из способов преодоления подобных проблем является создание систем доставки лекарственных веществ. Большое внимание привлекают липосомальные формы транспортных систем. Они интересны тем, что состоят из природных компонентов, которые могут минимизировать токсичность по отношению к организму человека. Однако, одним из ограничений, препятствующих широкому применению липосом, является их недостаточная стабильность в физиологических условиях. Такое свойство может привести к тому, что лекарственный препарат высвободится из транспортной системы до достижения требуемых клеток или тканей, а значит, нанесет вред здоровым клеткам. Проблему стабильности могут решить системы, называемые керасомами. Это наноразмерные агрегаты сферической формы, состоящие, как и липосомы, из липидного бислоя, но их поверхность модифицирована кремниевой полимерной сетью. Среди неорганических материалов кремний - отличный выбор для формирования поверхностного каркаса гидрофильной природы с высокой химической стойкостью, оптической прозрачностью и низкой физиологической токсичностью. Не менее важен тот факт, что керасомы способны инкапсулировать широкий спектр молекул лекарственных средств. Водорастворимые лекарственные средства встраиваются во внутреннее пространство везикул, а жирорастворимые – в бислойную липидную мембрану. Таким образом, керасомы актуальны в качестве средств доставки лекарственных веществ. В обзоре представлены основные методы синтеза керасомообразующих липидов для создания стабильных систем керасом. Рассмотрены различные подходы формирования силоксановой сети на их поверхности. Приведены варианты модификаций керасомообразующих липидов и области применения керасом, главным образом, системная доставка различных лекарственных препаратов в клетки-мишени, трансфекция генетического материала, агенты для визуализации и диагностики заболеваний при помощи магнитно-резонансной терапии, а также фотодинамической терапии.
Литература
Kessler D.A., Austin R.H., Levine H. Resistance to chemotherapy: patient variability and cellular heterogeneity. Cancer Res. 2014. V. 74. N 17. P. 4663-4670. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-0118.
Allen T.M., Cullis P.R. Drug delivery systems: entering the mainstream. Science. 2004. V. 303. N 5665. P. 1818-1822. DOI: 10.1126/science.1095833.
Bamrungsap S., Zhao Z., Chen T., Wang L., Li C., Fu T., Tan W. Nanotechnology in therapeutics: focus on nanoparticles s a drug de-livery system. Nanomed. 2012. V. 7. P. 1253-1271. DOI: 10.2217/nnm.12.87.
Bonifácio B.V., Silva P.B.D., Negri K.M.S., Bauab T.M., Chorilli M. Nanotechnology-based drug delivery systems and herbal medicines: a review. Int. J. Nanomed. 2014. V. 9. N 1. P. 1-15. DOI: 10.2147/IJN.S52634.
Lasic D. Recent developments in medical applications of liposomes: sterically stabilized liposomes in cancer therapy and gene delivery in vivo. J. Control. Rel. 1997. V. 48. N 2-3. P. 203–222. DOI. 10.1016/S0168-3659(97)00045-X.
Katagiri K., Ariga K., Kikuchi J.I. Preparation of organic-inorganic hybrid vesicle “cerasome” derived from artificial lipid with alkoxysilyl head. Chem. Lett. 1999. V. 28. N 7. P. 661-662. DOI: 10.1246/cl.1999.661.
Hashizume M., Kawanami S.I., Iwamoto S., Isomoto T., Kikuchi J.I. Stable vesicular nanoparticle “cerasome” as an organic-inorganic hybrid formed with organoalkoxysilane lipids having a hydrogen-bonding unit. Thin Solid Films. 2003. V. 438-439. P. 20-26. DOI: 10.1016/S0040-6090(03)00745-4.
Liang X., Li X., Jing L., Xue P., Jiang L., Ren Q., Dai Z. Design and synthesis of lipidic organoalkoxysilanes for self-assembly of liposomal nanohybrid cerasomes with controlled drug release prop-erties. Chem. Eur. J. 2013. V. 19. N 47. P. 16113-16121. DOI: 10.1002/chem.201302518.
Katagiri K., Hamasaki R., Ariga K., Kikuchi J.I.J. Preparation and surface modification of novel vesicular nano-particle “Cera-some” with liposomal bilayer and silicate surface. Sol-Gel Sci. Tech-nol. 2003. V. 26. P. 393-396. DOI: 10.1023/A:1020781400998.
Wang Y., Chen Y., Zhang M., Qu H., Zheng J., Pang Q., Yan X. Safety evaluation of liposomal nanohybrid cerasomes and their application in the release of 10-hydroxycamptothecin. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 16292-16300. DOI: 10.1039/C5RA20367H.
Yue X., Jing Y., Dai Z. Liposomal cerasome: a nanohybrid of liposome and silica. Asia-Pac. J. Chem. 2011. V. 6. P. 569-574. DOI: 10.1002/apj.592.
Wang Y., Wang B., Song X., Wu H., Wang H., Liao H., Shen H., Li G., Ma H., Tan M. Liposomal nanohybrid cerasomes for mito-chondria-targeted drug delivery. J. Mat. Chem. B. 2015. V. 3. P. 7291-7299. DOI: 10.1039/C5TB01197C.
Hashizume M., Inoue H., Katagiri K., Ikeda A., Kiku-chi J.I. Cerasome as an organic-inorganic nanohybrid: characterization of cerasome-forming lipids having a sin-gle or a dual trialkoxysilil head. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2004. V. 31. P. 99–102. DOI: 10.1023/B:JSST.0000047968.68111.dc.
Zhang C. Y., Cao Z., Zhu W. J., Liu J., Jiang Q., Shuai X.T. Highly uniform and stable cerasomal microcapsule with good biocompatibility for drug delivery. Colloids Surf. B. 2014. V. 116. P. 327-333. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2014.01.013.
Jin Y.S., Yue X.L., Zhang Q.Y., Wu X., Cao Z., Dai Z.F. Cera-somal doxorubicin with long-term storage stability and controllable sustained release. Acta Biomater. 2012. V. 8. P. 3372-3380. DOI: 10.1016/j.actbio.2012.05.022.
Cao Z., Zhu W., Wang W., Zhang C., Xu M., Liu J., Feng S-T., Jiang Q., Xie Х. Stable cerasomes for simultaneous drug delivery and magnetic resonance imaging. Int. J. Nanomed. 2014. V. 9. N 2. P. 5103-5116. DOI: 10.2147/IJN.S66919.
Liang X., Gao J., Jiang L., Luo J., Jing L., Li X., Jin Y., Dai Z. Nanohybrid liposomal cerasomes with good physiological stability and rapid temperature responsive-ness for high intensity focused ultrasound triggered local chemotherapy of cancer. ACS Nano. 2015. V. 9. N 2. P. 1280-1293. DOI: 10.1021/nn507482w.
Ye P., Zhang W., Yang T., Lu Y., Lu M., Gai Y., Ma X., Xiang G. Folate receptor-targeted liposomes en-hanced the antitumor potency of imatinib through the combination of active targeting and molecular targeting. Int. J. Nanomed. 2014. V. 9. P. 2167–2178. DOI: 10.2147/IJN.S60178.
Katagiri K., Hashizume M., Ariga K., Terashima T., Kikuchi J.I. Preparation and characterization of a novel organic-inorganic nano-hybrid “cerasome” formed with a liposomal membrane and silicate surface. Chem. Eur. J. 2007. V. 13. P. 5272–5281. DOI: 10.1002/chem.200700175.
Tahara K., Moriuchi T., Tsukui M., Hirota A., Maeno T., Tori-yama M., Inagaki N., Kikuchi J.I. Ceramic coating of liposomal gene carrier for minimizing toxicity to primary hippocampal neu-rons. Chem. Lett. 2013. V. 42. N 10. P. 12651267. DOI: 10.1246/cl.130541.
Dharmalingam P., Rachamalla H., Lohchania B., Bandlamudi B., Thangavel S., Murugesan M.G., Banerjee R., Chaudhuri A., Voshavar C., Marepally S. Green transfection: cationic lipid nanocarrier system derivatized from vegetable fat, palmstearin en-hances nucleic acid transfections. ACS Omega. 2017. V. 2. P. 7892−7903. DOI: 10.1021/acsomega.7b00935.
Li L., Zhou G., Cai J., Chen J., Wang P., Zhang T., Ji M., Gu N. Preparation and characterization of a novel nanocomposite: silver nanoparticles decorated cerasome. Sol-Gel Sci. Technol. 2014. V. 69. N 1. P. 199-206. DOI: 10.1007/s10971-013-3204-5.
Zhou G., Li L., Xing J., Jalde S., Li Y., Cai J., Chen J., Liu P., Gu N., Ji M. Redox responsive liposomal nano-hybrid cerasomes for intracellular drug delivery. J. Col-loids Surf. B. 2016. V. 148. P. 518-525. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2016.09.033.
Wang Y., Wang B., Liao H., Song X., Wu H., Wang H., Shen H., Ma X., Tan M.J. Liposomal nanohybrid cera-somes for mitochondria-targeted drug delivery. Mater. Chem. B. 2015. V. 3. P. 7291-7299. DOI: 10.1039/C5TB01197C.
Ma Y., Dai Z.F., Zha Z.B., Gao Y., Yue X. Selective antileukemia effect of stabilized nanohybrid vesicles based on cholesteryl suc-cinyl silane. Biomater. 2011. V. 32. N 35. P. 9300-9307. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.08.043.
Ma Y., Liang X.L., Tong S., Bao G., Ren Q.S., Dai Z.F. Gold nanoshell nanomicelles for potential magnetic reso-nance imaging, Light‐triggered drug release, and photo-thermal therapy. Adv. Funct. Mater. 2013. V. 23. N 7. P. 815-822. DOI: 10.1002/adfm.201201663.
Liang X.L., Li X.D., Yue X.L., Dai Z.F. Conjugation of porphyrin to nanohybrid cerasomes for photodynamic diagnosis and therapy of cancer. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2011. V. 50. P. 11622-11627. DOI: 10.1002/anie.201103557.
Li S., Jiang J., Zhu S., Yan Y., Huang G., He D. Pro-gress of liposomal nanohybrid cerasomes as novel drug nanocarriers. Gen. Chem. 2017. V. 3. N 4. P. 194-201. DOI: 10.21127/yaoyigc20170013.
Yasuhara K., Miki S., Nakazono H., Ohta A., Kikuchi J.I. Synthesis of organic–inorganic hybrid bicelles–lipid bilayer nanodiscs encompassed by siloxane surfaces. Chem. Commun. 2011. V. 47. P. 4691-4693. DOI: 10.1039/c1cc10254k.
Yasuhara K., Hayashi H., Kikuchi J.I. Thermal stability of syn-thetic lipid bicelles encompassed by siloxane surfaces as organic–inorganic hybrid nanodiscs. Chem. Lett. 2012. V. 41. N 10. P. 1223-1225. DOI: 10.1246/cl.2012.1223.
Lin L., Wang X., Guo Y., Ren K., Li X., Jing L., Yue X., Zhang Q., Dai Z. Hybrid bicelles as a pH-sensitive nanocarrier for hydrophobic drug delivery. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 79811-79821. DOI: 10.1039/c6ra18112k.
Li L., Liang X., Xu Y., Yang Y., Li X., Dai Z. Doxoru-bicin and indocyanine green loaded hybrid bicelles for fluorescence imaging guided synergetic chemo/photothermal therapy. Bioconjug. Chem. 2017. V. 28. N 9. P. 2410-2419. DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.7b00407.
Lin L., Wang X., Li X., Yang Y., Yue X., Zhang Q., Dai Z. Modulating drug release rate from partially silica-coated bicellar nanodisc by incorporating PEGylated phospholipid. Bioconjug. Chem. 2016. V. 28. N 1. P. 53-63. DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00508.
Sarychev G.A., Mironova M.S., Budanova U.A., Se-byakin Yu.L. Stabilized phospholipid dispersions based on organosilicon amphiphiles. Moscow Univ. Chem. Bull. 2017. V. 72. N 1. P. 38-41. DOI: 10.3103/S0027131417010126.
Sarychev G.A., Mironova M.S., Budanova U.A., Se-byakin Yu.L. Design, synthesis and morphology of the organosiloxane hybrid particles based on L-aspartic acid derivatives. Mend. Comm. 2017. V. 27. N 2. P. 155–156. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.03.016.
Denieva, Z.G., Sebyakin, Yu.L. Production and proper-ties of new cerasome-forming lipids for medical purpose based on the derivatives of diethanolamine. Bio-farm.Zhurn. 2018. V. 10. N 4. P. 28 - 35 (in Russian).
Bushmakina I.M., Martynova M.A., Knyazeva E.V. XXI Century: How our notions about liposomal drugs have been transformed. Khim. Farm. Zhurn. 2015. V. 49. N 2. P. 41-49 (in Russian).
Tazina E.V., Ignatieva E.V., Polozkova A.P., Orlova O.L., Obo-rotova N.A. Technology and analysis of thermosensitive liposo-mal preparation of doxorubicin. Khim. Farm. Zhurn. 2008. V. 42. N 12. P. 30-35 (in Russian).
Tazina E.V., Ignatieva E.V., Polozkova A.P., Oborotova N.A. Identification and assay of thermosensitive liposomes loaded with doxorubicin. Khim. Farm. Zhurn. 2012. V. 46. N 1. P. 38-44 (in Russian).
Balabanian V.Yu., Sobolev D.L., Shvets V.I., Krasnopolsky Yu.M. Prospects of application in clinical practice of nanoscale forms of drugs. Ross. Khim. Zhurn. 2012. V. 56. N 3-4. P. 11-33 (in Russian).
