Liposom

Als Liposom wird eine bestimmte kugelförmige Anordnung von oberflächenaktiven Molekülen in einer Flüssigkeit bezeichnet. Üblicherweise finden Phospholipide wie Lecithin als oberflächenaktive Substanzen Verwendung. Liposome bilden sich aus, wenn solche Verbindungen als möglichst dünne Schicht mit Wasser suspendiert werden. Dabei ordnen sich die oberflächenaktiven Teilchen mit der hydrophilen Seite nach außen an und der lipophile Rest bildet eine Membran. Dadurch entstehen die Liposome als ein durch molekulare Kräfte zusammengehaltenes Gebilde von der Größe von 20–100 nm bis in Größenordnungen von mehreren Mikrometern. Die größeren Liposome sind also im sichtbaren Licht mit einem Mikroskop zu erkennen.

Doppelschicht

Liposom

Aufbau

Moleküle, welche zwei unterschiedlich strukturierte Enden haben (ein hydrophiles und ein hydrophobes) sind bestrebt, sich in einer Flüssigkeit so anzuordnen, dass das hydrophobe Ende möglichst nicht mit Molekülen der wässerigen Flüssigkeit in Kontakt kommt. Eine Möglichkeit dafür ist, dass sie eine Doppelschicht bilden, bei der die gleich gerichteten hydrophoben Enden jeweils zueinander schauen, während die hydrophilen Enden jeweils eine eigene Schicht bilden. Aus den resultierenden Doppelschichten entstehen typischerweise spontan kugelförmige, Säckchen-artige Strukturen. Ein solches kleines Säckchen („Vesikel“) wird als Liposom („lipos“, griechisch „Fett“; „soma“, griechisch „Körper“) bezeichnet. Dabei ist es möglich, dass ein Liposom sehr klein (< 0,1 Mikrometer im Durchmesser; SUV = small unilamellar vesicle, siehe Abbildung unten) und nur von einer einzelnen Lipiddoppelschicht umgeben ist. Ein Liposom kann aber auch größer sein und von mehreren, konzentrischen Doppelschichten umgeben sein (MLV = multi lamellar vesicle); es gibt indes auch große, von nur einer Doppelschicht umgebene Liposome (LUV = large unilamellar vesicle und GUV = giant unilamellar vesicle bei einer Größe von 1–100 µm).

Die erste Entwicklungsstufe zu lebenden Zellen in der Ursuppe waren vermutlich liposomenartige Strukturen, die sich spontan aus amphipathischen Lipiden (zum Beispiel aus Phosphatidylcholin Lecithin) in einem wässerigen Medium ausgebildet haben.

In der modernen Medizin werden kugelförmige Liposomen mit einer relativ starren und für die Wirkstoffe undurchlässigen Doppelschicht verwendet, um Arzneimittel an bestimmte Stellen des Körpers (besonders in Tumore) zu transportieren (in ähnlicher Weise wird das so genannte Niosom verwendet); hier sollen sie ihre heilende Wirkung entfalten, wozu sie in manchen pharmazeutischen Produkten auch durch eine oberflächliche Polymerschicht (typischerweise aus Polyethylenglykol) geschützt sein müssen. Auf dem Weg zu ihrem Bestimmungsort können die in ein Liposom eingeschlossene Wirkstoffe durch die „Liposomenhaut“ (das heißt die Lipiddoppelschicht) gegen die zerstörende Wirkung von Enzymen und vor vorzeitiger Ausscheidung aus dem Körper geschützt werden. Mit Hilfe von Fremdmolekülen (z. B. Antikörpern), die an das Liposomen-Äußere angeheftet werden, kann man außerdem versuchen, den Bestimmungsort des Wirkstoffs genau festzulegen (Drug Targeting). Manche Autoren glauben, dass die Liposome wegen ihrer zellmembranähnlichen chemischen Beschaffenheit leicht mit der Zellmembran verschmelzen und dann ihren Inhalt in das Zellinnere entlassen. Eine solche Betrachtungsweise ist jedoch nicht völlig korrekt, da Liposome in der Regel von den Zellen mittels Pinocytose oder Endocytose aufgenommen werden und dann im Verdauungsapparat der Zelle, dem Lysosom, enden.

In der Biotechnologie werden Liposome gelegentlich verwendet, um Fremdmaterial, zum Beispiel Plasmide in eine Zelle einzuschleusen. Dieser Vorgang ist als Liposom-Transfektion oder als Lipofektion bekannt, jedoch bis heute nur sehr unvollkommen verstanden und auch weitaus weniger effektiv als Transfektion mittels eines Virus.

Herstellung

Multilamellare Liposomen (MLV) entstehen spontan durch Lösen von Lipiden in wässriger Phase. Unilamellare Liposomen (SUV/LUV) lassen sich durch

• Injektion von ethanolischer Lipidlösung in die wässrige Phase,
• Beschallung mit Ultraschall,
• Extrusion von MLV durch Polycarbonatmembranen bestimmter Porengröße (z. B. 100 nm) oder
• Dialyse von Detergens-Lipidgemischen herstellen.

Literatur

• R. R. C. New (Editor), Liposomes a practical approach, IRL Press at Oxford University Press, Oxford, 1990, ISBN 0-19-963077-1