Liposomes for drug delivery - Surface modifications & screening for compositions at the edge of stability

Abstract

First, increasing amounts and molecular weights of liposome surface modifications as poly-(ethylene) glycol (PEG) or hyperbranched polyglycerol (hbPG) resulted in an overall decrease of liposome diameter and a qualitative increase in blood circulation times in vivo. The cellular uptake of hbPG modified liposomes by macrophages was considerably higher in vitro and in vivo than of PEGylated liposomes independently from the protein corona.

Second, liposomes ‘at the edge’ of stability were desired and systematically screened for by incorporation of laurdan as membrane stability indicator. Identified lipid compositions were optimized for storage stability using cholesteryl hemisuccinate and complied a moderately high drug release under late endosomal conditions while for the most part retaining their drug upon storage. In vitro and in vivo experiments confirmed increased release capability of identified liposomes in comparison to conventional liposomes, even upon modification of candidate liposomes with pH-sensitive ketal- or vinylether-PEG.

Zuerst führten steigende Mengen und Molekulargewichte von liposomalen Oberflächenmodifikationen wie Polyethylenglykol (PEG) oder hyperverzweigtem Polyglycerol (hbPG) insgesamt zu einer Verringerung des Liposomendurchmessers und einer qualitativen Zunahme der Blutzirkulationszeit in vivo. Die Zellaufnahme von hbPG modifizierten Liposomen durch Makrophagen war wesentlich höher in vitro und in vivo als von PEGylierte Liposomen unabhängig von der Proteinkorona.

Zweitens wurden Liposomen „am Rande“ der Stabilität gesucht und systematisch gescreent über den Einbau von Laurdan als Membranstabilitätsindikator. Identifizierte Lipidkompositionen wurden mit Cholesterolhemisuccinat für die Lagerung optimiert und zeigten eine angemessen hohe Wirkstofffreisetzung unter späten endosomalen Bedingungen, während das meiste des Wirkstoffs bei Lagerung im Liposom verblieb. In vitro und in vivo Experimente bestätigten die erhöhe Freisetzungsfähigkeit der identifizierten Liposomen im Vergleich zu konventionellen Liposomen, selbst bei einer Modifikation der Liposomenkandidaten mit pH-sensitiven Ketal- oder Vinylether-PEG.