리포솜
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1. 개요
리포솜은 1961년 알렉 더글러스 뱅엄에 의해 처음 발견된, 지질 이중층으로 구성된 작은 인공 소포이다. 리포솜은 친수성 및 소수성 분자를 모두 캡슐화할 수 있으며, 약물 전달 시스템, 화장품, 식품 산업 등 다양한 분야에서 활용된다. 리포솜은 스텔스 리포솜으로 발전하여 면역계를 회피하고, 특정 세포를 표적하는 데 사용되기도 한다. 리포솜 제조 방법은 초음파 처리, 압출, Mozafari 방법 등이 있으며, 유전자 치료, 약물 전달, 영양 보충 등 다양한 응용 분야에서 연구가 진행되고 있다.
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리포솜 | |
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개요 | |
![]() | |
유형 | 소포 |
설명 | |
정의 | 인지질로 구성된 복합 구조, 소량의 다른 분자를 포함할 수 있음 |
용도 | 약물 전달 시스템 화장품 |
구조 | |
주요 구성 성분 | 인지질 |
추가 구성 성분 | 기타 분자 (소량) |
형성 | |
방법 | 초음파 처리 기타 방법 |
액정상 | 라멜라상 |
활용 분야 | |
약물 전달 | 약물 전달 시스템 광역학 암 치료의 광과민제 전달 시스템 |
기타 | 유전자 전달 백신 개발 항진균제 전달 화장품 |
특징 | |
크기 | 나노미터 크기 |
2. 발견
리포솜은 1961년 영국 혈액학자 알렉 더글러스 뱅엄[10][11][12]이 케임브리지의 바브라함 연구소에서 처음 발견하였고, 1964년에 발표되었다. 뱅엄과 R. W. 호른은 연구소의 새로운 전자 현미경을 시험하던 중 건조된 인지질에 음성 염색을 추가하면서 리포솜을 발견하였다. 현미경 사진은 세포막과 유사한 이중층 지질 구조를 보여주었고, 이는 세포막 구조에 대한 최초의 증거가 되었다.[13]
"리포솜"이라는 단어는 그리스어 단어인 "lipo"("지방")와 "soma"("몸")에서 유래되었으며, 주로 인지질로 구성되어 있기 때문에 이와 같이 명명되었다.
2. 1. 알렉 더글러스 뱅엄과 초기 연구
리포솜은 1961년 영국 케임브리지의 바브라함 연구소의 혈액학자인 알렉 더글러스 뱅엄[10][11][12]에 의해 처음 발견되었고, 1964년에 발표되었다. 뱅엄과 R. W. 호른은 연구소의 새로운 전자 현미경을 시험하던 중 건조된 인지질에 음성 염색을 추가하면서 리포솜을 발견하였다. 전자 현미경 사진은 세포막과 유사한 이중층 지질 구조를 보여주었고, 이는 세포막 구조에 대한 최초의 증거가 되었다.[13]이듬해 뱅엄은 동료인 말콤 스탠디시, 미국의 의사 제럴드 와이즈만과 함께 리포솜이 닫힌 이중층 구조를 가지고 있으며, 세제 처리 후 내용물을 방출하는 능력(구조 연결 잠복성)을 가지고 있음을 확인하였다.[14] 제럴드 와이즈만은 케임브리지 펍에서 뱅엄과 논의하던 중, 세포 소기관인 리소좀과 유사하다는 점에 착안하여 "리포솜"이라는 더 쉬운 용어를 제안했다. 뱅엄은 자신의 지질 구조를 "다층 스멕틱 메조상" 또는 "뱅거솜"이라고 불렀다.[16][17] 리포솜은 음성 염색 투과 전자 현미경을 통해 미셀 및 육각형 지질상과 쉽게 구별할 수 있었다.[15]
1965년, 뱅엄은 동료 제프 왓킨스 및 스탠디시와 함께 리포솜에 관한 논문을 발표하여 리포솜 연구의 시작을 알렸다.
2. 2. 리포솜 명명
"리포솜"이라는 단어는 그리스어 단어인 "lipo"("지방")와 "soma"("몸")에서 유래되었으며, 주로 인지질로 구성되어 있기 때문에 이와 같이 명명되었다.알렉 더글러스 뱅엄과 제럴드 와이즈만은 케임브리지의 한 펍에서 이 구조에 대해 논의하던 중, 와이즈만의 연구실에서 연구하던 리소좀과 유사하다는 점에 착안하여 "리포솜"이라는 이름을 제안했다. 뱅엄은 자신의 지질 구조를 "다층 스멕틱 메조상" 또는 "뱅거솜"이라 불렀으나, 와이즈만이 더 사용하기 쉬운 리포솜이라는 용어를 제안한 것이다.[16][17]
3. 구조 및 메커니즘
DNA 또는 약물을 리포솜에 넣어 제조하면, (일반적으로 막을 통해 확산할 수 없는) 물질을 지질 이중층을 통해 전달할 수 있다.[24] 리포솜은 낮은 (또는 높은) pH를 갖도록 설계할 수 있다. 용해된 수성 약물이 전하를 띠도록 (즉, pH가 약물의 pI 범위를 벗어나도록) 하여, 리포솜 내 pH가 자연스럽게 중화될 때 (양성자는 일부 막을 통과 가능) 약물도 중화되어 막을 자유롭게 통과하게 된다. 이는 세포와의 직접 융합이 아닌 확산을 통한 약물 전달 방식이다. 그러나 이 방식은 약물의 물리화학적 특성에 따라 효과가 다르며, 많은 약물에서 효과가 낮다.
막 횡단 pH 기울기를 가진 빈 리포솜을 주입하여 약물의 생체 해독에 활용할 수도 있다. 이 경우 리포솜은 혈액 순환에서 약물을 제거하여 독성 효과를 예방하는 싱크대 역할을 한다.[25]
내포작용을 표적으로 하는 약물 전달 전략도 있다. 대식세포의 탐식작용 표적이 되도록 특정 크기 범위로 리포솜을 만들 수 있다. 이 리포솜은 대식세포의 식포 내에서 소화되어 약물을 방출한다. 옵소닌 및 리간드로 리포솜을 장식하여 다른 세포 유형에서 내포작용을 활성화할 수도 있다.
pH 민감성 리포솜을 이용한 세포 내 약물 전달에는 세 가지 메커니즘이 있으며, 모두 내포작용을 통해 일어난다.[26] 이는 엔도솜 내 산성 환경 때문에 가능하다.[26] 첫째, 엔도솜 내에서 리포솜이 불안정해져 엔도솜 막에 기공이 생기고, 리포솜과 내용물이 세포질로 확산된다.[26] 둘째, 캡슐화된 내용물이 엔도솜 내에서 방출되어 엔도솜 막을 통해 세포질로 확산된다.[26] 셋째, 리포솜과 엔도솜 막이 융합하여 캡슐화된 내용물을 세포질로 방출하고, 짧은 접촉 시간으로 인해 리소좀 수준의 분해를 피한다.[26]
독소루비신 (Doxil), 다우노루비신 등 특정 항암제는 리포솜에 캡슐화되어 투여될 수 있다. 리포솜 시스플라틴은 EMEA로부터 췌장암에 대한 희귀 의약품 지정을 받았다.[27] 발루비신-로딩 면역리포솜 (Val-ILs)은 새로운 나노 입자 기술로서 효과와 제조 용이성에 대한 전임상적 증거를 제공하며, 혈액암 관련 표적 소포 매개 세포 사멸 기반 정밀하고 효과적인 치료법으로 사용될 가능성이 있다.[28]
리포펙션은 DNA를 숙주 세포로 변형 또는 형질 감염시키기 위해 리포솜을 사용하는 방법이다.
리포솜은 유전자 및 약물 전달 외에도 섬유 염색,[29] 식물 살충제, 식품 효소 및 영양 보충제, 피부 화장품 전달체로 사용될 수 있다.[30]
또한 리포솜은 조영 증강 초음파에 사용되는 일부 마이크로버블 조영제의 외부 껍질로도 사용된다.
3. 1. 구조


리포솜은 지질 이중층 형태의 소수성 막으로 둘러싸인 친수성 용액 코어를 가지고 있다. 코어에 용해된 친수성 용질은 이중층을 쉽게 통과할 수 없다. 소수성 화학 물질은 이중층과 결합한다. 이러한 특성은 소수성 및/또는 친수성 분자를 리포솜에 넣어 캡슐화하는 데 활용될 수 있다.[18] 리포솜은 갇히게 될 화합물을 포함하는 용액에서 준비되는데, 이는 단백질과 같은 친수성 화합물을 캡슐화하기 위한 수용액이거나 소수성 분자를 캡슐화하기 위해 지질과 혼합된 유기 용매 내 용액일 수 있다.[19][20]
캡슐화 기술은 두 가지 유형으로 분류할 수 있다. 리포솜 형성 중에 분자의 확률적 포획에 의존하는 수동적 캡슐화와, 하전된 지질 또는 막횡단 이온 기울기의 존재에 의존하는 능동적 캡슐화가 있다.[18]
고려해야 할 중요한 매개변수는 "캡슐화 효율"인데, 이는 리포솜 용액에 존재하는 화합물의 양을 제조에 사용된 총 초기 화합물의 양으로 나눈 값으로 정의된다.[21]
최근 개발에서, 단일 분자 실험에서 리포솜의 적용은 "단일 개체 캡슐화 효율"이라는 개념을 도입했다. 이 용어는 특정 리포솜이 필요한 수의 화합물 사본을 포함할 확률을 의미한다.[22]
지질 이중층은 세포막과 같은 다른 이중층과 융합하여 리포솜 내용을 작용 부위에 전달할 수 있다. 그러나 이는 복잡하고 자발적이지 않은 현상이며,[23] 영양소와 약물 전달에는 적용되지 않는다.
3. 2. 캡슐화
리포솜은 지질 이중층 형태의 소수성 막으로 둘러싸인 친수성 용액 코어를 가지고 있어, 친수성 및 소수성 물질 모두를 캡슐화할 수 있다.[18] 친수성 물질은 코어에 용해되어 캡슐화되고, 소수성 물질은 이중층과 결합하여 캡슐화된다.[19][20]캡슐화 기술은 크게 두 가지로 나뉜다.[18]
- 수동적 캡슐화: 리포솜 형성 중 분자가 확률적으로 포획되는 방식이다.
- 능동적 캡슐화: 하전된 지질 또는 막횡단 이온 기울기를 이용하는 방식이다.
"캡슐화 효율"은 중요한 매개변수인데, 리포솜 용액에 존재하는 화합물의 양을 제조에 사용된 총 초기 화합물의 양으로 나눈 값으로 정의된다.[21] 최근에는 "단일 개체 캡슐화 효율"이라는 개념도 도입되었는데, 이는 특정 리포솜이 필요한 수의 화합물 사본을 포함할 확률을 의미한다.[22]
리포솜을 이용한 캡슐화는 약물 전달, 유전자 전달, 화장품, 식품 등 다양한 분야에서 활용된다. 특히, 영양 보조 식품의 경구 흡수율 및 생체이용률을 높이는 데 효과적인 방법으로 주목받고 있다.[74][75][76]
3. 3. 약물 전달 메커니즘
지질 이중층은 세포막과 같은 다른 이중층과 융합하여 리포솜의 내용물을 작용 부위에 전달할 수 있다. 그러나 이는 복잡하고 자발적이지 않은 현상이며,[23] 영양소와 약물 전달에는 적용되지 않는다.[24] DNA 또는 약물 용액에서 리포솜을 제조함으로써 (일반적으로 막을 통해 확산할 수 없는) 지질 이중층을 지나 전달될 수 있다.[24]리포솜은 다른 방식으로 약물을 전달하도록 설계될 수도 있다. 낮은 (또는 높은) pH를 포함하는 리포솜은 용해된 수성 약물이 용액에서 전하를 띠도록 구성할 수 있다. pH가 리포솜 내에서 자연스럽게 중화됨에 따라 약물도 중화되어 막을 자유롭게 통과할 수 있다. 이러한 리포솜은 직접적인 세포 융합이 아닌 확산을 통해 약물을 전달하는 데 작용한다. 그러나 이러한 pH 조절 통과의 효과는 문제의 약물의 물리화학적 특성에 따라 다르며, 많은 약물에 대해 매우 낮다.
유사한 접근법은 막 횡단 pH 기울기를 가진 빈 리포솜을 주입하여 약물의 생물 해독에 활용될 수 있다. 이 경우, 소포는 혈액 순환에서 약물을 제거하고 독성 효과를 예방하는 싱크대 역할을 한다.[25]
리포솜 약물 전달의 또 다른 전략은 내포작용 현상을 표적으로 하는 것이다. 리포솜은 자연적인 대식세포 탐식작용의 실행 가능한 표적이 되도록 특정 크기 범위로 만들 수 있다. 이러한 리포솜은 대식세포의 식포 내에서 소화되어 약물을 방출할 수 있다. 리포솜은 다른 세포 유형에서 내포작용을 활성화하기 위해 옵소닌 및 리간드로 장식될 수도 있다.
pH 민감성 리포솜과 관련하여, 세포 내 약물 전달에는 세 가지 메커니즘이 있으며, 이는 내포작용을 통해 발생한다.[26] 이는 엔도솜 내의 산성 환경 때문에 가능하다.[26] 첫 번째 메커니즘은 엔도솜 내에서 리포솜의 불안정화를 통해 엔도솜 막에 기공 형성을 유발하고 리포솜과 그 내용물이 세포질로 확산되도록 하는 것이다.[26] 다른 하나는 캡슐화된 내용물을 엔도솜 내에서 방출하여 결국 엔도솜 막을 통해 세포질로 확산되는 것이다.[26] 마지막으로, 리포솜과 엔도솜의 막이 함께 융합되어 캡슐화된 내용물을 세포질로 방출하고, 최소한의 접촉 시간으로 인해 리소좀 수준에서의 분해를 피한다.[26]
4. 제조 방법
리포솜 제조 방법은 캡슐화할 물질과 리포솜 성분의 물리화학적 특성, 지질 소포가 분산된 매질의 특성, 캡슐화된 물질의 유효 농도 및 잠재적 독성, 소포의 적용 및 전달 과정, 최적 크기, 다분산성 및 유통 기한, 배치 간 재현성 및 대량 생산 가능성 등 여러 요인에 따라 결정된다.[38][39]
일반적으로 물과 같은 극성 용매에 인지질 등의 양쪽성 지질을 분산시키고, 충분한 에너지를 가하여 다층 응집체를 분해하여 리포솜을 형성한다.[5][24]
초음파 처리, 압출, 미세 혼합[40][41][42], Mozafari 방법[43] 등 다양한 방법으로 리포솜을 제조할 수 있다. 포스파티딜콜린 이외의 지질을 사용하면 리포솜 제조가 더 쉬워질 수 있다.[5]
4. 1. 초음파 처리
리포솜은 물에 인지질과 같은 양쪽성 지질을 분산시켜 초음파 처리하여 만들 수 있다.[8] 낮은 전단 속도는 다층 리포솜을 생성한다. 양파처럼 여러 층을 가진 원래의 응집체는 점차 작아지고 최종적으로 단층 리포솜을 형성한다(소형 크기와 초음파 처리로 인한 결함으로 인해 불안정할 수 있음). 초음파 처리는 일반적으로 캡슐화될 약물의 구조를 손상시킬 수 있으므로 "거친" 제조 방법으로 간주된다. 압출, 미세 혼합[40][41][42] 및 Mozafari 방법[43]과 같은 새로운 방법은 인체용 물질을 생산하는 데 사용된다. 포스파티딜콜린 이외의 지질을 사용하면 리포솜 제조가 훨씬 쉬워질 수 있다.[5]4. 2. 압출법
인지질과 같은 양친매성 지질을 물에서 초음파 처리하여 분산시켜 리포솜을 형성할 수 있다.[8] 낮은 전단 속도는 다층 리포솜을 생성한다. 양파처럼 여러 층을 가진 원래의 응집체는 점차 작아지고 최종적으로 단층 리포솜을 형성한다(소형 크기와 초음파 처리로 인한 결함으로 인해 불안정할 수 있음). 초음파 처리는 일반적으로 캡슐화될 약물의 구조를 손상시킬 수 있으므로 "거친" 제조 방법으로 간주된다. 압출법, 미세 혼합[40][41][42] 및 Mozafari 방법[43]과 같은 새로운 방법은 인체용 물질을 생산하는 데 사용된다. 포스파티딜콜린 이외의 지질을 사용하면 리포솜 제조가 훨씬 쉬워질 수 있다.[5]4. 3. Mozafari 방법
Mozafari 방법은 리포솜 제조 방법 중 하나이다. 이 방법은 초음파 처리와 달리 캡슐화될 약물의 구조를 손상시킬 가능성이 적어, 기존의 거친 제조 방법으로 여겨지는 초음파 처리 방법을 대체할 수 있다. 또한, 포스파티딜콜린 이외의 지질을 사용하면 리포솜 제조가 훨씬 쉬워진다는 장점이 있다.[43] Mozafari 방법은 인체용 물질 생산에 사용되는 새로운 방법 중 하나이다.[5]4. 4. 기타 방법
리포솜은 물에 인지질과 같은 양쪽성 지질을 분산시켜 초음파 처리하여 만들 수 있다.[8] 낮은 전단 속도는 다층 리포솜을 생성한다. 양파처럼 여러 층을 가진 원래의 응집체는 점차 작아지고 최종적으로 단층 리포솜을 형성한다(소형 크기와 초음파 처리로 인한 결함으로 인해 불안정할 수 있음). 초음파 처리는 일반적으로 캡슐화될 약물의 구조를 손상시킬 수 있으므로 "거친" 제조 방법으로 간주된다. 압출, 미세 혼합[40][41][42] 및 Mozafari 방법[43]과 같은 새로운 방법은 인체용 물질을 생산하는 데 사용된다. 포스파티딜콜린 이외의 지질을 사용하면 리포솜 제조가 훨씬 쉬워질 수 있다.[5]5. 응용 분야
리포솜은 표적 약물 전달뿐만 아니라, 특정 식이 보충제 및 영양 보충제의 경구 투여에도 새롭게 응용되고 있다.[31] 이는 기존 경구 섭취 방식에서 나타나는 낮은 흡수율과 생체이용률 문제를 해결하기 위함이다. 많은 영양소의 낮은 경구 생체이용률과 흡수는 임상적으로 잘 알려져 있다.[32] 리포솜은 친유성 및 친수성 영양소를 캡슐화하여 위장 시스템과 소장의 파괴적인 요소를 우회함으로써, 캡슐화된 영양소를 세포 및 조직에 효율적으로 전달하는 효과적인 방법으로 작용한다.[33]
뉴트라슈티컬은 영양소와 제약을 결합한 용어로, 스티븐 드펠리스(Stephen DeFelice)가 처음 사용했으며, "질병 예방 및/또는 치료를 포함하여 의학적 또는 건강상의 이점을 제공하는 식품 또는 식품의 일부"로 정의된다.[34] 그러나 현재 뉴트라슈티컬을 다른 식품 유래 범주와 구별하는 명확한 정의는 없다.[35] 일반적으로 이 용어는 일상적인 식품의 영양 가치 외에 건강상의 이점을 제공하는 식품 유래 제품을 설명하는 데 사용된다. 비타민, 미네랄, 아미노산, 필수 지방산, 식이 섬유, 다양한 식물 및 허브 추출물 등 영양 또는 생리학적 효과가 있는 다양한 영양소나 기타 물질이 이러한 제품에 포함될 수 있다. 리포솜 뉴트라슈티컬은 건강 증진 효과가 있는 생체 활성 화합물을 포함하며, 리포솜은 경구 섭취 시 생체 활성 물질이 위장관에서 겪을 수 있는 문제를 극복할 수 있어 생체 활성 화합물을 캡슐화하는 데 유용하다.[36]
리포솜의 제조 비율, 포획량, 품질 및 장기 안정성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다:[37]
요인 | 설명 |
---|---|
제조 방법 | 리포솜 제조 방법 및 리포솜 자체의 제조 방식 |
원료 | 리포솜 제형 및 제조에 사용되는 원료 인지질의 구성, 품질 및 유형 |
입자 크기 | 캡슐화된 유효 물질을 안정적으로 유지하고 균일한 리포솜 입자 크기를 생성하는 능력 |
이러한 요소들은 식이 및 영양 보충제에 사용하기 위한 효과적인 리포솜 운반체를 개발하는 데 중요한 역할을 한다.
세망내피계(RES) 세포에 의해 감지되지 않는 "스텔스 리포솜"은 G. Cevc와 G. Blume에 의해 처음 제안되었고,[44] 이후 L. Huang과 블라디미르 토르칠린 연구진에 의해 독립적으로 제안되었다.[45] 이 리포솜은 막 외부를 폴리에틸렌 글리콜(PEG)로 덮어 구성되며, 신체 내에서 불활성 성분인 PEG 코팅은 약물 전달 메커니즘의 순환 수명을 연장시킨다. 그러나 PEG화된 리포솜은 항-IgM 항체를 유발하여 지질 투여량과 주사 간격에 따라 재주사 시 리포솜의 혈액 제거를 증가시킬 수 있다.[46][47] 일부 스텔스 리포솜은 표적 약물 전달 부위의 특정 발현을 통해 결합할 수 있도록 리포솜에 리간드 역할을 하는 단일클론 항체(면역리포솜), 비타민, 또는 특정 항원을 부착하기도 한다.[48] 표적 리포솜은 신체의 특정 세포 유형을 표적으로 삼아 약물을 전달하여 전신 독성을 줄일 수 있다. 리포솜과 형태학적으로 관련된 폴리머솜이나 전달체도 이러한 방식으로 사용될 수 있다.[49]
리포솜은 인공 세포의 모델로도 사용된다.
또한, 리포솜은 단독으로 또는 전통적인 항생제와 함께 사용하여 박테리아 독소를 중화하는 데 활용될 수 있다.[50]
2018년 5월에 발표된 연구에서는 리포솜을 영양 결핍 또는 병든 식물을 치료하기 위한 비료 영양소의 "나노 운반체"로 사용하는 가능성도 탐구되었다. 연구 결과에 따르면 이러한 합성 입자는 식물 잎에 더 쉽게 스며들어 작물 수확량을 증가시키는 데 기여할 수 있다.[51][52]
머신 러닝은 리포솜 연구에 기여하고 있다. 딥 러닝은 수크로스 및 뉴클레오티드 적재 리포솜이 지질 막-천공 펩타이드와 상호 작용하는 다단계 생물 검정을 모니터링하는 데 사용되었으며,[53] 인공 신경망은 류프로렐린 아세테이트 로드된 리포솜의 제형 매개변수를 최적화하고,[54] 리포솜의 입자 크기 및 다분산성 지수를 예측하는 데 사용되었다.[55]
5. 1. 의약품 개발
리포솜은 독소루비신, 다우노루비신과 같은 특정 항암제를 캡슐화하여 투여하는 데 사용될 수 있다.[28] 리포솜 시스플라틴은 EMEA로부터 췌장암에 대한 희귀 의약품 지정을 받았다.[27] 발루비신-로딩 면역리포솜 (Val-ILs)은 혈액암에 대해 표적 소포 매개 세포 사멸을 기반으로 하는 효과적인 치료법으로 사용될 가능성이 있다는 전임상적 증거가 제시되었다.[28]리포솜은 지질 이중층의 소수성 막으로 둘러싸인 수용액 코어를 가지고 있어, 친수성 및 소수성 분자를 모두 탑재할 수 있다. 지질 이중층은 세포막 등 다른 이중층과 융합하여 리포솜의 내용물을 작용 부위로 수송할 수 있지만, 이 과정은 복잡하고 자발적이지 않다.[69] DNA나 약물을 포함하는 용액에서 리포솜을 조제하여 지질 이중층을 넘어 전달할 수 있지만, 일반적으로 분배는 불균일하다.[70]
리포솜은 낮은 (또는 높은) pH에서 형성하여 확산을 통해 약물 전달을 수행하도록 설계할 수 있다. 양성자는 일부 막을 통과할 수 있기 때문에, 리포솜 내부가 중화되면 약물도 중화되어 막을 통과한다.
리포솜을 약물의 생체 내 무독화에 이용할 수도 있다. pH 구배를 갖는 빈 리포솜은 혈류에서 약물을 제거하여 독성을 방지하는 싱크로 기능한다.[71] 엔도사이토시스를 이용한 약물 전달 전략도 있다. 리포솜은 대식세포의 식작용 표적이 되는 크기로 제조될 수 있으며, 파고솜 내에서 분해되어 약물이 방출된다. 리포솜은 옵소닌화나 리간드로 수정되어 다른 세포 유형의 엔도사이토시스를 활성화할 수 있다.
리포솜은 섬유 염색, 식물 살충제, 식품 효소 및 영양 보충제, 피부 화장품 전달에도 사용된다.[72][73] 또한, 리포솜은 조영 증강 초음파에 사용되는 마이크로 버블 조영제의 외피로도 사용된다.
5. 1. 1. 리포펙션
DNA를 숙주 세포로 변형 또는 형질 감염시키기 위한 리포솜의 사용은 리포펙션으로 알려져 있다.5. 2. 식품 산업
최근까지 표적 약물 전달에 국한되었던 리포솜의 임상적 사용은 특정 식이 보충제 및 영양 보충제의 경구 투여를 위한 새로운 응용 분야로 개발되고 있다.[31] 이는 기존 경구 식이 및 영양 보충제 정제 및 캡슐의 낮은 흡수율과 생체이용률 때문이며, 많은 영양소의 낮은 경구 생체이용률과 흡수는 임상적으로 잘 문서화되어 있다.[32] 친유성 및 친수성 영양소를 리포솜 내에 자연적으로 캡슐화하는 것은 위장 시스템과 소장의 파괴적인 요소를 우회하여 캡슐화된 영양소를 세포 및 조직에 효율적으로 전달할 수 있는 효과적인 방법이 될 수 있다.[33]뉴트라슈티컬은 영양소와 제약이라는 단어를 결합한 용어로, 원래 스티븐 드펠리스(Stephen DeFelice)가 만들었으며, "질병의 예방 및/또는 치료를 포함하여 의학적 또는 건강상의 이점을 제공하는 식품 또는 식품의 일부"로 정의했다.[34] 그러나 현재 뉴트라슈티컬을 식품(식이) 보충제, 생약 제품, 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스, 기능성 식품 및 강화 식품과 같은 다른 식품 유래 범주와 구별할 수 있는 결정적인 정의는 없다.[35] 일반적으로 이 용어는 일상적인 식품의 영양 가치 외에 건강상의 이점을 제공할 것으로 예상되는 식품원에서 파생된 모든 제품을 설명하는 데 사용된다. 비타민, 미네랄, 아미노산, 필수 지방산, 식이 섬유 및 다양한 식물 및 허브 추출물을 포함하여 영양 또는 생리학적 효과가 있는 광범위한 영양소 또는 기타 물질(EU 지침 2002/46/EC)이 이러한 제품에 존재할 수 있다. 리포솜 뉴트라슈티컬은 건강 증진 효과가 있는 생체 활성 화합물을 포함하며, 리포솜은 경구 섭취 시 생체 활성 물질이 위장관에서 직면할 수 있는 심각한 장애를 극복할 수 있는 것으로 나타났기 때문에 리포솜에 생체 활성 화합물을 캡슐화하는 것은 매력적이다.[36]
제조 과정에서 생성되는 리포솜의 비율, 실제 리포솜 포획량, 리포솜 자체의 실제 품질 및 장기 안정성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.[37]
# 실제 제조 방법 및 리포솜 자체의 제조
# 리포솜의 제형 및 제조에 사용되는 원료 인지질의 구성, 품질 및 유형
# 캡슐화된 유효 물질을 안정적으로 유지하고 유지하는 균일한 리포솜 입자 크기를 생성하는 능력
이러한 요소들은 식이 및 영양 보충제에 사용하기 위한 효과적인 리포솜 운반체를 개발하는 데 있어 주요 요소이다.
6. 스텔스 리포솜
세망내피계 (RES)의 세포에 의해 감지되는 것을 피할 수 있는 리포솜을 "스텔스 리포솜"이라고 한다. 이는 G. Cevc와 G. Blume에 의해 처음 제안되었고,[44] 그 후 곧 L. Huang과 블라디미르 토르칠린의 연구진에 의해 독립적으로 제안되었다.[45] 스텔스 리포솜은 막 외부를 PEG(폴리에틸렌 글리콜)으로 덮어 구성된다. 신체 내에서 불활성 성분인 PEG 코팅은 약물 전달 메커니즘의 순환 수명을 연장시킨다. 또한 연구에 따르면 PEG화된 리포솜은 항-IgM 항체를 유발하여 지질 투여량과 주사 간격에 따라 재주사 시 리포솜의 혈액 제거를 증가시키는 것으로 나타났다.[46][47]
PEG 코팅 외에도 일부 스텔스 리포솜은 표적 약물 전달 부위의 특정 발현을 통해 결합할 수 있도록 리포솜에 리간드 역할을 하는 일종의 생물학적 종을 부착하기도 한다. 이러한 표적 리간드는 단일클론 항체(면역리포솜), 비타민, 또는 특정 항원이 될 수 있지만 접근 가능해야 한다.[48] 표적 리포솜은 신체의 특정 세포 유형을 표적으로 삼아 다른 방식으로 전신 투여될 약물을 전달할 수 있다. 본질적으로 독성이 있는 약물은 질병이 있는 조직에만 전달될 경우 전신 독성이 훨씬 적을 수 있다.
7. 전망
리포솜 연구는 면역계, 특히 세망내피계(RES) 세포에 의한 검출을 피하는 "스텔스 리포솜" 개발로 이어졌다. G. Cevc와 G. Blume, 그리고 L. Huang과 블라디미르 토르칠린 연구진은 리포솜 막 외부를 폴리에틸렌 글리콜(PEG)으로 덮어 순환 수명을 연장시키는 방법을 제안했다.[44][45] PEG 코팅 외에도 일부 스텔스 리포솜은 단일클론 항체(면역리포솜), 비타민, 특정 항원 등을 리간드로 부착하여 표적 세포에 특이적으로 결합할 수 있도록 설계되었다.[48] 이러한 표적 리포솜은 특정 세포 유형에 약물을 전달하여 독성 약물의 전신 독성을 줄일 수 있다.
리포솜은 인공 세포 모델, 박테리아 독소 중화제[50], 식물 영양소의 "나노 운반체"[51][52] 등으로 활용될 수 있다. 또한, 머신 러닝과의 융합을 통해 리포솜 연구는 더욱 발전하고 있다. 딥 러닝은 리포솜과 펩타이드의 상호작용을 모니터링하고,[53] 인공 신경망은 리포솜 제형 매개변수 최적화 및 입자 크기 예측에 활용된다.[54][55]
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