Enhancing Liposome Formation at Low Lipid Concentrations: Advancing Potential with Microdroplet Deposition over Thin Layer Evaporation Chiara

In soluzioni acquose, i fosfolipidi si auto-aggregano formando diverse strutture, tra cui liposomi, micelle sferiche o micelle cilindriche allungate. La forma può essere generalmente prevista dalla curvatura spontanea (o dal parametro di impacchettamento critico). Questo parametro è caratteristico di un singolo fosfolipide e può essere calcolato a partire dall’area del gruppo polare e dal volume e dalla lunghezza della porzione non polare della molecola anfifilica. La fosfatidilcolina da uovo (EPC) in soluzioni acquose forma in genere liposomi, costituiti da doppi strati lipidici che racchiudono compartimenti acquosi interni; tuttavia, molte caratteristiche fondamentali delle dispersioni acquose di EPC rimangono poco caratterizzate, soprattutto quando si utilizzano basse concentrazioni lipidiche. La nostra ricerca si concentra sulla valutazione e sul confronto di una delle tecniche più diffuse per la preparazione di liposomi unilamellari, l’Evaporazione a Film Sottile (TLE) seguita da estrusione, con una nuova potenziale procedura che consiste nella deposizione di microgocce generate dalla sorgente di ionizzazione elettrospray (ESI) di uno spettrometro di massa su un supporto solido, seguita dal loro recupero. Tale tecnica, che definiamo Microdroplets Deposition (MD), è già stata utilizzata con successo per accelerare la velocità di reazioni chimiche fino a 10⁵ volte rispetto ai corrispondenti processi in bulk. Questo risultato è attribuibile alle caratteristiche eccezionali del volume confinato delle microgocce (elevata concentrazione locale, pH estremo, ecc.), che possono essere modulate controllando i parametri di desolvatazione del processo ESI (flusso di N₂, flusso di infusione, potenziale del capillare, ecc.). Impiegando EPC, miriamo a indagare l’efficacia, la dimensione e la morfologia degli aggregati supramolecolari formati tramite queste tecniche. La nostra ipotesi è che la tecnica MD possa generare con successo vescicole fosfolipidiche anche a concentrazioni lipidiche ridotte, dove la TLE non riesce a mantenere una struttura vescicolare: infatti, evidenze suggeriscono la formazione di strutture non bilayer con TLE quando vengono utilizzate basse concentrazioni di fosfolipidi. Per verificare questa ipotesi, abbiamo condotto una serie di esperimenti utilizzando il dynamic light scattering (DLS) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) per caratterizzare le strutture fosfolipidiche in sospensione. I risultati preliminari indicano che la tecnica MD consente la formazione di vescicole lipidiche bilayer con una distribuzione dimensionale più uniforme e con migliore integrità strutturale a basse concentrazioni lipidiche rispetto alla TLE, che spesso porta alla formazione di micelle allungate o di altre strutture invece che di vescicole. Questi risultati suggeriscono che la MD potrebbe rappresentare un metodo superiore per la preparazione dei liposomi in scenari che richiedono ridotti quantitativi lipidici, migliorando così la fattibilità delle applicazioni basate sui liposomi in nanomedicina e offrendo una soluzione a questa sfida. Questo studio contribuisce all’ottimizzazione delle tecniche di preparazione dei liposomi, potenzialmente conducendo a metodi di produzione più efficienti e scalabili nel campo della nanomedicina. Ulteriori ricerche esploreranno le differenze meccanicistiche alla base di queste osservazioni e valuteranno le prestazioni funzionali dei liposomi in modelli di veicolazione di farmaci, favorendo così lo sviluppo di strategie terapeutiche basate sui liposomi.