محققان سیستم تحویل دارو با کنترل نور را با استفاده از لیپوزوم توسعه دادند

لیپوزوم های وزیکول دولایه لیپیدی مصنوعی که پروتئولیپوزوم نیز نامیده می شوند، سیستم های تخصصی هستند که قادر به ترکیب مولکول های مختلف مانند مواد شیمیایی و دارو هستند.

خواص منحصر به فرد آنها آنها را به حامل های ایده آلی برای انتقال مواد به داخل سلول تبدیل می کند. با این حال، آنها باید دارای ویژگی های دوگانه پایداری بالا در محیط های خارج سلولی و پایداری کم در محیط های درون سلولی باشند.

چندین تکنیک برای تنظیم پایداری لیپوزوم‌ها به شیوه‌ای وابسته به شرایط، با لیپوزوم‌های حساس به pH به طور گسترده توسعه داده شده‌اند. مقیاس استاندارد اسیدیته یا بازی، مقیاس pH از 1 تا 14 متغیر است، که 7 به معنای خنثی است، مانند آب، pH زیر 7 نشان دهنده اسیدیته و بالاتر از 7 نشان دهنده بازی بودن است. جالب توجه است که لیپوزوم‌های حساس به pH می‌توانند محتویات خود را در صورت قرار گرفتن در معرض pH اسیدی زیر 5.5 تحریک کنند.

در یک مطالعه جدید، تیمی از محققان به سرپرستی پروفسور یوکی سودو از دانشگاه اوکایاما، ژاپن، روشی دقیق برای آزادسازی محتویات لیپوزوم‌های حساس به pH با استفاده از نور ایجاد کرده‌اند.

این مطالعه یک نانو ماده جدید به نام لیپوزوم مخرب القا شده با نور (LiDL) ارائه می‌کند و آن را برای تحویل مواد درون سلولی کنترل شده با نور به کار می‌برد.“

یوکی سودو، استاد دانشگاه اوکایاما

کار آنها که توسط آقای تایچی سونئیشی از دانشگاه اوکایاما و پروفسور یوما یامادا از دانشگاه هوکایدو در ژاپن نوشته شده است، در شماره 59 این مجله منتشر شد. ارتباطات شیمیایی در 15 ژوئن 2023.

محققان از پروتئینی به نام Rubricoccus marinus Xenorhodopsin (RmXeR)، مشتق شده از یک باکتری دریایی، برای شروع اسیدی شدن درون لیپوزوم ها با استفاده از نور استفاده کردند. برای مطالعه عملکرد RmXeR در لیپوزوم ها بدون تداخل خواص وابسته به pH، آنها ابتدا پروتئولیپوزوم های حساس به pH را با استفاده از روش هیدراتاسیون لیپید، ترکیب فسفاتیدیل کولین از زرده تخم مرغ با کلسترول توسعه دادند. سپس RmXeR خالص شده از طریق روش رقیق سازی ادغام شد. محققان تخمین زدند که pH درون لیپوزوم‌های به‌دست‌آمده از 7.0 به 4.8 با قرار گرفتن در معرض نور سبز تغییر می‌کند و آنها را برای اختلالات ناشی از نور مناسب می‌کند.

متعاقباً، این تیم پروتئولیپوزوم‌های حساس به pH را بر اساس 1،2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine و hemisuccinate کلستریل توسعه دادند. جالب توجه است، قبل از معرفی RmXeR در لیپوزوم ها، محققان یک رنگ فلورسنت محلول در آب به نام calcein را به عنوان یک ماده آزمایشی برای ارزیابی قابلیت آزادسازی آنها استفاده کردند.

با نظارت بر فلورسانس کلسین، آنها مشاهده کردند که آزاد شدن آن از لیپوزوم ها به شیوه ای وابسته به نور رخ می دهد، که نشان می دهد که لیپوزوم ها به طور موثر مواد را هنگام تحریک نور آزاد می کنند. این پروتئولیپوزوم‌های حساس به pH یا LiDLها در غیاب نور، پایداری استثنایی از خود نشان می‌دهند و هنگامی که به مدت دو هفته در دمای 4 درجه سانتیگراد قرار می‌گیرند، خواص فیزیکوشیمیایی خود را حفظ می‌کنند.

در مرحله بعدی مطالعه، محققان LiDL را به سلول‌های HeLa پستانداران معرفی کردند تا اثربخشی آن‌ها را به‌عنوان حامل برای انتقال مواد در داخل سلول‌ها ارزیابی کنند. آنها جذب سلولی برای LiDL ها را زیر نظر گرفتند و دریافتند که وجود LiDL، بدون توجه به گنجاندن RmXeR، جذب لیپوزوم ها توسط سلول های HeLa را افزایش می دهد.

این پتانسیل LiDL را به عنوان یک حامل برای تحویل مواد درون سلولی نشان داد. برای بهبود بیشتر بازده انتقال درون سلولی، محققان یک ماده شیمیایی به نام استئاریل اکتارژینین را در LiDL معرفی کردند. این نسخه بهبودیافته که LiDL-R8 نام دارد، عملکرد بسیار بهتری را در مقایسه با LiDL از خود نشان داد.

این یافته ها کاربرد LiDL را برای انتقال درون سلولی مواد شیمیایی و همچنین مولکول های زیستی برجسته می کند. پروفسور سودو تاکید می کند: “با LiDL، تحویل دارو را می توان با نور کنترل کرد، که به طور بالقوه منجر به پیشرفت در درمان های مختلف می شود.” در ادامه، هدف این تیم افزایش کارایی انتشار محتوا با توصیف کامل ساختار لیپوزوم‌ها و بهینه‌سازی شرایط آزمایشی است.

در واقع، LiDLها به عنوان حامل های قابل کنترل نوری برای بهبود تحویل دارو، نوید زیادی دارند. این لیپوزوم ها بدون ایجاد عوارض جانبی، کارایی افزایش یافته ای را ارائه می دهند و ثبات خارج سلولی استثنایی و بی ثباتی داخل سلولی قابل کنترل را نشان می دهند. پروفسور سودو خوش بین نتیجه گیری می کند: «مطالعه ما به تضمین زندگی سالم و ارتقای رفاه برای افراد در هر سنی کمک خواهد کرد، که با یکی از اهداف توسعه پایدار (SDG3) سازمان ملل مرتبط است.