Liposome, chất mang thuốc nano được nghiên cứu rộng rãi nhất trong quá trình vận chuyển thuốc, là các túi hình cầu bao gồm một hoặc nhiều lớp kép phospholipid. So với các hệ thống vận chuyển thuốc truyền thống, liposome thể hiện các đặc tính nổi bật bao gồm vận chuyển có mục tiêu, khả năng tương thích sinh học cao, khả năng phân hủy sinh học, chức năng hóa dễ dàng, độc tính thấp, cải thiện khả năng giải phóng thuốc kéo dài mà nó mang theo và cải thiện chỉ số điều trị. Sau sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nano, các nghiên cứu về thành phần liposome đã trở nên ngày càng sâu rộng. Sự đa dạng về mặt phân tử của thành phần liposome, bao gồm liposome PEGylated tuần hoàn dài, liposome chức năng hóa phối tử, liposome phản ứng với kích thích và nanocarrier sinh học tiên tiến được phủ màng tế bào, mang lại cho quá trình vận chuyển thuốc của chúng các chức năng sinh lý độc đáo.
Ung thư là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ hai trên thế giới. Theo số liệu thống kê ung thư toàn cầu mới nhất từ dự án GLOBLOCAN năm 2020, có khoảng 19,3 triệu ca mắc mới và 10 triệu ca tử vong do ung thư trên toàn thế giới. Trong những năm gần đây, tỷ lệ mắc và tỷ lệ tử vong do ung thư toàn cầu đã tăng nhanh chóng và bắt đầu có xu hướng ngày càng trẻ hóa do dân số tăng và già hóa. Hiện nay, các phương pháp điều trị ung thư chính bao gồm phẫu thuật, xạ trị, hóa trị và liệu pháp miễn dịch. Tuy nhiên, các phương pháp này có những hạn chế và thách thức bao gồm tính xâm lấn khó khăn của khối u rắn, độ hòa tan thuốc kém, lưu thông thuốc hóa trị liệu ngắn, kháng nhiều loại thuốc, nhắm mục tiêu không đặc hiệu và tác dụng phụ toàn thân và tại chỗ ngoài mục tiêu. Do đó, có nhu cầu cấp thiết về các chiến lược điều trị sáng tạo có thể xác định chính xác vị trí ung thư mà không gây tổn thương các cơ quan và mô bên ngoài tổn thương.
Các tế bào ung thư đang phát triển
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nano, nghiên cứu về vật liệu nano và các ứng dụng y học nano gần đây đã trở thành điểm nóng khoa học. Trong số các vật liệu nano, liposome là chất mang thuốc nano sớm nhất được phát hiện và là chất được khám phá nhiều nhất và có chức năng rộng rãi nhất để sử dụng trong các hệ thống phân phối thuốc có mục tiêu. Liposome lần đầu tiên được Bangham và cộng sự phát hiện vào những năm 1960 và sau đó trở thành chất mang thuốc nano được sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống phân phối thuốc có mục tiêu.
Liposome là các túi hình cầu bao gồm các lớp kép phospholipid có đặc tính ưa nước và kỵ nước. Do đặc tính lưỡng tính, thuốc ưa dầu có thể bị giữ trong các lớp kép phospholipid hoặc hấp phụ trên bề mặt liposome, trong khi thuốc ưa nước có thể được bao bọc bởi phần bên trong của các túi. Ngoài ra, liposome có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học tốt do cấu trúc lớp kép phospholipid của chúng. Liposome đã có những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây như chất mang thuốc phân tử nhỏ, peptide, protein, axit nucleic, v.v.
Hiện nay, các liposome chức năng hóa phổ biến bao gồm các liposome PEGylated tuần hoàn dài, các liposome chức năng hóa phối tử, các liposome phản ứng với kích thích để điều trị mục tiêu hiệu quả cao và các nanocarrier sinh học tiên tiến được phủ màng tế bào (Hình 1). Trong khi đó, tính an toàn của các liposome nano cũng bị ảnh hưởng bởi một số đặc điểm, bao gồm kích thước, thành phần, điện tích bề mặt, độ ổn định, sự tích hợp vào mô và tương tác với tế bào.
Hình 1. Sơ đồ của liposome chức năng hóa. (A) Chiến lược phân phối liposome đa chức năng cho liệu pháp điều trị ung thư. Được sao chép với sự cho phép từ tài liệu tham khảo [12]. Bản quyền 2020, tác giả (các tác giả). (B) Các hạt nano phủ màng tế bào. Được sao chép với sự cho phép từ [13]. Bản quyền 2022, tác giả (các tác giả).
Thuốc điều trị khối u, ung thư thường có tác dụng phụ nghiêm trọng, do đó việc sử dụng lâm sàng của chúng đã bị hạn chế phần nào. Do các đặc tính đặc biệt của chúng, liposome có thể được sử dụng như một chất mang thuốc tuyệt vời trong lĩnh vực điều trị khối u và đã được sử dụng và nghiên cứu rộng rãi trong các khối u. Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ liposome, nhiều chế phẩm dược phẩm dựa trên liposome đã được chuyển đổi thành công thành các ứng dụng lâm sàng và nhiều sản phẩm liposome đang được thử nghiệm lâm sàng.
Ví dụ, thuốc liposome đầu tiên, Doxil®, đã được ra mắt tại Hoa Kỳ vào năm 1995 để điều trị cho bệnh nhân ung thư buồng trứng và u Kaposi liên quan đến AIDS. DaunoXome® sau đó được NeXstar Pharmaceuticals phát triển để cung cấp daunomycin. Sau đó, ngày càng có nhiều sản phẩm liposome được phát triển và ứng dụng trong thực hành lâm sàng, chẳng hạn như Mepact®, Marqibo®, Depocyt® và Vyxeos®.
Liposome chủ yếu bao gồm phospholipid (glycerophospholipid và sphingomyelin). Phospholipid là phân tử lưỡng tính với nhóm đuôi kỵ nước và nhóm đầu ưa nước. Các lipid lưỡng tính này tự động tổ chức thành liposome trong môi trường nước, được thúc đẩy bởi các tương tác kỵ nước và các tương tác giữa các phân tử khác. Các phospholipid này có thể được tổng hợp hoàn toàn hoặc một phần từ các nguồn tự nhiên. Các tính chất hóa học của phospholipid ảnh hưởng đến sự phân bố sinh học, tốc độ đào thải, giải phóng thuốc, tính thấm và điện tích bề mặt của các chế phẩm liposome. Trong khi đó, hiệu quả bẫy, độc tính và độ ổn định của liposome cũng bị ảnh hưởng bởi loại phospholipid được sử dụng trong quá trình chế tạo chúng. Các liposome có nguồn gốc tự nhiên, được chế tạo từ các loài phosphatidylcholine không bão hòa, cung cấp các cấu trúc lớp kép có tính thấm cao và độ ổn định thấp. Tuy nhiên, liposome được tạo thành từ phospholipid bão hòa, chẳng hạn như dipalmitoyl phosphatidylcholine, tạo ra cấu trúc lớp kép cứng và gần như không thể xuyên thủng.
Ngoài phospholipid, sterol đã được thêm vào liposome để điều chỉnh tính lưu động của màng và cải thiện tính ổn định của liposome. Cholesterol là sterol được sử dụng phổ biến nhất trong công thức của liposome. Nó thúc đẩy quá trình đóng gói phospholipid và hình thành lớp kép, làm giảm tính lưu động của màng, làm giảm vận chuyển xuyên màng của thuốc tan trong nước và cải thiện tính ổn định của lớp kép trong chất lỏng sinh học như máu và huyết tương. Trong khi đó, cholesterol cũng có thể làm giảm tương tác của liposome với protein trong cơ thể sống, làm giảm sự suy giảm phospholipid của lipoprotein mật độ cao và ức chế quá trình tiêu hóa của đại thực bào, do đó cải thiện tính ổn định của liposome.
Liposome là các túi có kích thước từ 20 nm đến 2,5 μm. Chúng có thể bao gồm một hoặc nhiều màng đồng tâm hoặc không đồng tâm. Kích thước của túi và số lượng lớp kép là các yếu tố cấp tính ảnh hưởng đến hiệu quả bao gói thuốc, độ thanh thải và thời gian bán hủy trong tuần hoàn. Tùy thuộc vào kích thước và số lượng lớp kép, liposome có thể được phân loại thành các túi đơn lớp, các túi đa lớp (MLV, >500 nm) và các túi đa lớp (MVV, >1000 nm). Các túi đơn lớp có thể được chia thành các túi đơn lớp nhỏ (SUV, 20–100 nm), các túi đơn lớp lớn (LUV, 100–1000 nm) và các túi đơn lớp khổng lồ (GUV, >1000 nm). Để hoạt động hiệu quả, liposome cần được chuẩn bị ở một kích thước nhất định để cho phép hấp thụ vào tế bào. SUV là chất vận chuyển thuốc được sử dụng phổ biến nhất vì chúng có động học giải phóng và đóng gói thuốc nhất quán và thời gian lưu thông kéo dài.
Công nghệ liposome là một trong những hướng đi đầy triển vọng trong điều trị ung thư. Với khả năng vận chuyển thuốc chính xác, giảm thiểu tác dụng phụ, liposome hứa hẹn mang đến những đột phá mới trong điều trị bệnh ung thư, giúp nâng cao hiệu quả điều trị và cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều sản phẩm, nhiều hãng dược tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ này trong điều trị các nhóm bệnh mãn tính, đem lại hi vọng cho hàng triệu bệnh nhân ung thư trên khắp thế giới.
