§ 5. Модельні ліпідні мембрани

Ліпосоми, або фосфоліпідні везикули (пухирці), одержують звичайно при набряканні сухих фосфоліпідів у воді або при упорскуванні розчину ліпідів у воду. При цьому відбувається самозборка бімолекулярної ліпідної мембрани. Мінімумові енергії Гіббса відповідає замкнута сферична одно-ламеллярна форма мембрани. При цьому всі неполярні гідрофобні хвости знаходяться усередині мембрани і жоден з них не стикається з полярними молекулами води (мал. 1.11). Однак частіше виходять несферичні багатоламеллярні ліпосоми, що складаються з декількох бімолекулярних шарів, - багатошарові ліпосоми.

Окремі бімолекулярні шари багатошарової ліпосоми відділені водним середовищем. Товщина ліпідних шарів складає, у залежності від природи ліпідів, 6,5 - 7,5 нм, а відстань між ними - 1,5 - 2 нм. Діаметр багатошарових ліпосом коливається в межах від 60 нм до 400 нм і більш.

Одношарові ліпосоми можна одержати різними методами, наприклад із суспензії багатошарових ліпосом, якщо обробити їх ультразвуком. Діаметр одношарових ліпосом, отриманих цим методом, складає 25 - 30 нм. Розроблені й інші методи одержання одношарових ліпосом, у тому числі діаметром до 400 нм і більш.

Л іпосоми являють собою в деякому роді прообраз клітини. Вони служать моделлю для досліджень різних властивостей клітинних мембран.

Ліпосоми знайшли безпосереднє застосування в медицині. Наприклад, можна укласти усередину ліпосом лікарський препарат і використовувати як фосфоліпідну мікрокапсулу для доставки ліків у визначені органи і тканини. Ліпосоми не токсичні (при правильному підборі ліпідів), цілком засвоюються організмом, здатні переборювати деякі біологічні бар'єри. Так, інсулін, укладений у ліпосому, захищений від дії травних ферментів. В даний час з'ясовується можливість вводити той препарат у ліпосомах перорально, що може звільнити хворих діабетом від необхідності систематичних уколів. Проводяться роботи з розробки методів ліпосомної терапії пухлин, ферментативної недостатності, атеросклерозу. Вивчається можливість прицільної доставки лікарського препарату, укладеного в ліпосомах, до хворого органа або навіть до хворої ділянки (зокрема, до ураженої ділянки серця).

Для цього до ліпосоми приєднується білкова молекула – антитіло до відповідного мембранного антигену органа-мішені. Ліпосоми з течією крові розносяться по всьому організмі і затримуються, виявившись біля органа-мішені.

Н езважаючи на привабливі перспективи ліпосомної терапії, ще є досить багато невирішених питань.

Плоскі бішареві ліпідні мембрани (БЛМ) – інший тип модельних мембран. Такі мембрани одержують на маленьких отворах діаметром близько 1 мм у пластинці з пластику (наприклад, фторопласта), зануреної у водне середовище. На отвір наносять краплю розчину ліпіду (у спирті, хлороформі, гептані або інших розчинниках). Розчинник дифундує з розчину у воду, і на отворі залишається плівка ліпіду. Ця плівка спонтанно тоншає доти, поки не утвориться бімолекулярний шар товщиною близько 6 нм. Зайвий ліпід збирається у виді ободка-торуса біля країв отвору (мал. 1.12).

Плоскі ліпідні мембрани, поряд з ліпосомами, широко використовуються як моделі для вивчення електричних властивостей мембрани, їхньої проникності й інших наукових досліджень. За допомогою модельних мембран вивчають ряд функцій біологічних мембран, в тому числі, бар'єрну (наприклад, селективність проникності – гарну проникність для води і погану для іонів). Можна моделювати біологічний транспорт, вводячи в модельну мембрану молекули-переносники.