Un liposoma unilaminar es una cámara / vesícula esférica, delimitada por una única bicapa de un lípido anfifílico o una mezcla de dichos lípidos, que contiene una solución acuosa dentro de la cámara. Los liposomas unilaminares se utilizan para estudiar sistemas biológicos y para imitar membranas celulares, y se clasifican en tres grupos según su tamaño: liposomas / vesículas unilaminares pequeños (SUV) que con un rango de tamaño de 20 a 100 nm, liposomas / vesículas unilaminares grandes LUV) con un rango de tamaño de 100 a 1000 nm y liposomas / vesículas unilaminares gigantes (GUV) con un rango de tamaño de 1 a 200 µm. [1] Las GUV se utilizan principalmente como modelos de membranas biológicas en trabajos de investigación. [2]Las células animales miden de 10 a 30 µm y las de las plantas son típicamente de 10 a 100 µm. Incluso los orgánulos celulares más pequeños, como las mitocondrias, son típicamente de 1 a 2 µm. Por lo tanto, un modelo adecuado debe tener en cuenta el tamaño de la muestra que se está estudiando. [1] Además, el tamaño de las vesículas dicta la curvatura de su membrana, que es un factor importante en el estudio de las proteínas de fusión. Los SUV tienen una mayor curvatura de la membrana y las vesículas con una alta curvatura de la membrana pueden promover la fusión de la membrana más rápido que las vesículas con una menor curvatura de la membrana como las GUV. [3]
La composición y características de la membrana celular varía en diferentes células (células vegetales, células de mamíferos, células bacterianas, etc.). En una bicapa de membrana , a menudo la composición de los fosfolípidos es diferente entre las valvas internas y externas. La fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol y esfingomielina son algunos de los lípidos más comunes en la mayoría de las membranas de células animales. Estos lípidos son muy diferentes en cuanto a carga, longitud y estado de saturación. La presencia de enlaces insaturados (dobles enlaces) en los lípidos, por ejemplo, crea una torsión en las cadenas de acilo que cambia aún más el empaquetamiento de lípidos y da como resultado un empaquetamiento más suelto. [4] [5] Por lo tanto, la composición y los tamaños de los liposomas unilaminares deben elegirse cuidadosamente en función del tema del estudio.
Cada estructura de bicapa lipídica es comparable a la organización lipídica de fase laminar en las membranas biológicas , en general. Por el contrario, los liposomas multilaminares (MLV), consisten en muchas bicapas lipídicas anfifílicas concéntricas análogas a las capas de cebolla, y las MLV pueden tener tamaños variables de hasta varios micrómetros.
Preparación
Vesículas unilaminares pequeñas y vesículas unilaminares grandes
Existen varios métodos para preparar liposomas unilaminares y los protocolos difieren según el tipo de vesículas unilaminares deseadas. Se pueden comprar diferentes lípidos disueltos en cloroformo o como lípidos liofilizados . En el caso de lípidos liofilizados, pueden solubilizarse en cloroformo. A continuación, los lípidos se mezclan con la relación molar deseada. Luego, el cloroformo se evapora usando una suave corriente de nitrógeno (para evitar el contacto con el oxígeno y la oxidación de los lípidos) a temperatura ambiente. Se puede usar un evaporador rotatorio para formar una capa homogénea de liposomas. Este paso elimina la mayor parte del cloroformo. Para eliminar los residuos de cloroformo atrapado, los lípidos se colocan al vacío desde varias horas hasta toda la noche. El siguiente paso es la rehidratación, donde los lípidos secos se resuspenden en el tampón deseado. Los lípidos se pueden agitar con vórtex durante varios minutos para asegurar que todos los residuos de lípidos se vuelvan a suspender. Los SUV se pueden obtener a través de dos métodos. Ya sea por sonicación (por ejemplo, con pulsos de 1 segundo en ciclos de 3 Hz a una potencia de 150 W) o por extrusión. En el método de extrusión, la mezcla de lípidos se pasa a través de una membrana 10 o más veces. [6] [7] Dependiendo del tamaño de la membrana, se pueden obtener SUV o LUV. Mantener las vesículas bajo argón y alejadas del oxígeno y la luz puede prolongar su vida útil.
Vesículas unilaminares gigantes
Hinchazón natural: en este método, los lípidos solubles en cloroformo se pipetean en un anillo de teflón. Se deja evaporar el cloroformo y luego se coloca el anillo al vacío durante varias horas. A continuación, se añade suavemente el tampón acuoso sobre el anillo de teflón y se deja que los lípidos se hinchen naturalmente para formar GUV durante la noche. la desventaja de este método es que se forma una gran cantidad de vesículas multilaminares y detritos lipídicos.
Electroformación: en este método, los lípidos se colocan sobre un vidrio de cobertura conductor (óxido de indio y estaño o vidrio recubierto de ITO) o sobre alambres de Pt en lugar de un anillo de teflón y, después de pasar la aspiradora, se coloca tampón sobre los lípidos secos y se intercala con un segundo conductor. vidrio de protección. A continuación, se aplica un campo eléctrico con cierta frecuencia y voltaje que promueve la formación de GUV. Para los lípidos poliinsaturados, esta técnica puede inducir un efecto de oxidación significativo en las vesículas. [8] Sin embargo, es una técnica muy común y confiable para generar GUV. Existen enfoques modificados que emplean hinchamiento asistido por gel (hinchamiento asistido por agarosa o hinchamiento asistido por PVA) para la formación de GUV en condiciones biológicamente más relevantes. [9]
Existe una variedad de métodos para encapsular reactivos biológicos dentro de GUV mediante el uso de interfaces agua-aceite como un andamio para ensamblar capas de lípidos. Esto permite el uso de GUV como contenedores de membranas similares a células para la recreación (e investigación) in vitro de funciones biológicas. [10] Estos métodos de encapsulación incluyen métodos de microfluidos, que permiten una producción de vesículas de alto rendimiento con tamaños consistentes. [11]
Aplicaciones
Los liposomas de fosfolípidos se utilizan como sistemas de administración de fármacos dirigidos . [12] Los fármacos hidrófilos pueden transportarse como solución dentro de los SUV o MLV y los fármacos hidrófobos se pueden incorporar en la bicapa lipídica de estos liposomas. Si se inyectan en la circulación del cuerpo humano / animal, las MLV se absorben preferentemente en las células fagocíticas y, por lo tanto, los fármacos pueden dirigirse a estas células. Para la entrega general o general, se pueden utilizar SUV. Para aplicaciones tópicas en la piel, se pueden usar lípidos especializados como fosfolípidos y esfingolípidos para fabricar liposomas libres de fármacos como humectantes y con fármacos tales como aplicaciones de radiación anti-ultravioleta.
En la investigación biomédica, los liposomas unilaminares son extremadamente útiles para estudiar sistemas biológicos e imitar funciones celulares. [1] [10] Como una célula viva es muy complicada de estudiar, los liposomas unilaminares proporcionan una herramienta sencilla para estudiar los eventos de interacción de la membrana, como la fusión de la membrana , la localización de proteínas en la membrana plasmática, el estudio de los canales iónicos, etc.
Ver también
Referencias
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