M ahdi Jufr i
Departemen Farmasi, FMIPA Universitas Indonesia, Depok
baik dari sumber alam maupun sin-tesis kimia). Pada tahun 1960an dan 1970an, berbagai metoda pembuatan liposom dikembangkan untuk mem-pelajari proses biologis membran dan ikatan membran protein. Pada tahun 1970an telah diusulkan sebagai pem-baw a obat untuk modifikasi indeks terapeutik obat dengan mengurangi toksisitas atau meningkatkan efikasi (atau keduanya) obat induk.
Banyak kemajuan penelitian lipo-so m pad a akhir 1980an d an aw al 1990an, termasuk pemahaman secara terinci polimorfisme lemak. Mekanis-me fisiologis disposisi liposom in vivo dan lemak-obat dan interaksi protein lemak.
Hasilnya adalah rancangan lipo-som dengan stabilitas yang lebih baik
PEN D A HULUA N
Sejak p enem uan p ad a tahun 1950an bahwa hidrasi lapisan lemak kering membentuk gelembung sphe-ris tertutup atau liposom yang me-nyerupai miniatur seluler o rganel d engan lemak lapis gand a. Peng-gunaan po tensial lipo so m sebagai biodegradable atau pembaw a obat-obat biokompatibel untuk mening-katkan potensi dan mengurangi tok-sisitas terap eutik mulai d ikenal. Namun, pemakaian liposom untuk drug delivery system baru dapat di-realisir hingga 30 tahun kemudian (Bangham AD 1993)
Liposom atau gelembung lemak adalah partikel koloid dapat dibuat dengan (turunan molekul, fosfolipid
ARAH DAN PERKEM BAN GAN
LIPOSOM E DRUGS DELIVERY SYSTEM S
ABSTRACT
Since the dicovery of liposome or lipid vesicles derived from self limiting en-closed lipid bilayer upon hydration, liposome drug delivery systems have played a significant role in formulation of potent drugs to improve therapeutics. Currenlty most of these liposome formulation are designed to reduced toxicity and to some extent increase accumulation at the target site(s) in a the number of clinical appli-cation. The current pharmaceutical preparations of liposome based therapeutics stem from our understanding of lipid drug interactions and the liposome disposition mecha-nism including the inhibition of rapid clearance of liposome by controlling size , charge and surface hydration.
secara in vitro dan in vivo, dengan m em p erbaiki bio d istribusi d an waktu tinggal optimal liposom dalam sirkulasi sistem atau darah. Tujuan penggunaan liposom sebagai pem-bawa obat dalam pemakaian farmasi baru direalisasikan pada pertengahan tahun 1990an. Obat-obat yang seka-rang beredar di A S diformulasikan sebagai liposome drug delivery systems terutama antijamur dan terapi anti kanker, banyak pro duk, termasuk yang digunakan sebagai analgesik, terapi gen dan vaksin sedang dikem-bangkan (Lasic DD, 1998 ).
SIFA T-SIFA T DA SA R LIPOSOM
Liposom atau gelembung lemak merupakan partikel koloid yang ter-diri dari molekul-molekul fosfolipid sebagai konstituen utama dalam pem-bentukan lemak lapis ganda tertutup atau obat-lemak kompleks lembaran cakram. Walaupun kandungan lemak dapat bervariasi, banyak formulasi yang digunakan produk sintesis fos-fo lipid alami, terutama fos-fo sfos-fo tid il-kolin. Pada tabel 1 tertera berbagai fosfolipid dan derivatnya dan tujuan pemakaiannya.
M UA TA N PERM UKA A N
Berd asarkan p ad a ko mp o sisi kelompok bagian kepala lemak dan pH, liposom akan mempunyai mu-atan negatif, netral atau positif pada permukaannya.
Sifat alami dan densitas muatan
lipo so m mempengaruhi stabilitas, kinetika dan luasnya bio distribusi juga interaksi dengan ambilan lipo-som oleh sel target.
Lip o so m d eng an p ermukaan muatan netral mempunyai kecen-drungan lebih rendah menjadi lebih jelas oleh sel-sel retikuloendotelial sys-tem (RES) setelah pemberian sistemik d an memiliki kecend rungan yang tertinggi menjadi agregat. Liposom yang bermuatan negatif mengan-dung fosofotidil serin (PS) atau fos-fotidil gliserol (PG) diamati merupa-kan end o sit pad a kecepatan yang berlebih dan untuk lebih luas diban-d ing m uatan netral. (A len TM Hansen et all, 1991 ).
PERM UKAAN HIDRASI ATAU EFEK STERIK
Permukaan membran lipo so m dapat dimo difikasi untuk
mengu-rangi agregasi dan mencegah penge-nalan oleh RES dengan cara meng-gunakan polimer hidrofilik. Strategi ini sering dirujuk padapermukaan hidrasi atau modifikasi sterik. Tabel 1. Penggunaan umum fosfolipid dan pembagian kelompok kepala dan acyllemak (ekor).
Domain
Tail group-Fatty acyl chains: R1 and R2 (C14-18 in length) Increase degree of saturation
Increase chain length of R1 and R2
Varying degree of saturation and chain length on R1 and R2
Head group: R3
Choline: -CH2-CH2-N(CH3)3+
Ethanolamine: -CH2-CH2-NH3+
Serine: -CH2-CH(COO-)-NH 3
+
Glycerol: -CH2-C(OH)CH2OH
PEG (ethanolamine): -CH2-CH2-NH-PEG
Effect on Liposome Membrane
Increase rigidity; decrease fluidity
Increase thickness of bilayer
Decrease order of membrane packing
Some surface hydration
Minimum degree of surface hydration
Some surface hydration
Some surface hydration
Enhanced surface hydration and steric effect
Functional Attribute on Lipid Bilayer
Elevate T
c
Elevate T
c
Lower T
c(compared to
phospholipid with two identical fatty acyl tails)
Neutral charge
Neutral charge
Negative charge
Negative charge
Mo d ifikasi p ermukaan sering dilakukan dengan menggabungkan gangliosida seperti GM 1 atau lipida y ang secara kimia berko ny ug asi d engan po limer higro sko pik atau hidrofilik biasanya Poli Etilen Glikol (PEG). Teknologi ini sama dengan protein PEGylation. Dengan meng-gantikan konyugasi PEG terhadap protein terapeutik seperti adenosin deaminase (A lderase untuk pengo-batan kombinasi sindroma menurun-nya kekebalan tubuh yang parah) untuk mengurangi pengenalan keke-balan d an klirens y ang cep at. (Beauchamp C 1984 )
PEG dikonyugasi dengan ujung gugus amin fosfotidilolinetanolainin. Penam bahan ini m eng had irkan polimer hidrofilik pada permukaan liposom sehingga memberikan tam-bahan lapisan hidrasi permukaan. Liposom yang dihasilkan tidak di-kenali oleh makrofag dan RES seba-gai partikel asing.
FLUIDITAS LEM AK LAPIS G A N D A
Lemak lapis ganda dan membran lip o so m menunjukkan o rd e yang baik atau fase gel di baw ah tempe-ratur transisi fase lemak (Tc) d an kelainan atau fase aliran atas Tc. Transisi fase lem ak d iukur d an diekspresikan sebagai Tc, temperatur pada mana proporsi yang seimbang adanya dua fase. Pada temperatur yang berhubungan dengan Tc, kebo-co ran lip o so m y ang m aksim um
diamati. Sifat fase membran liposom menentukan permeabilitas, agregasi, ikatan protein dan untuk mengurangi derajat, fusi liposom. Karena berbagai Tc tergantung pada panjang dan asal (jenuh atau tidak jenuh) rantai asam lemak (tabel 1), fluiditas lemak lapis ganda dapat dikendalikan oleh se-leksi dan kombinasi lemak. Misalnya penggabungan kolesterol pada kon-sentrasi yang rendah kedalam lapisan ganda menyebabkan meningkatnya permeabilitas trans membran, dimana penggabungan jumlah yang banyak (> 30 mol%) kolesterol dapat meng-hilangkan fase transisi dan menu-runkan permeabilitas membran pada temperatur > Tc. (Corvera E et all 1992)
Berbagai fase transisi lemak la-p is gand a telah d irancang untuk m eng ind uksi fusi lip o so m d an pelepasan obat.
UKURA N LIPOSOM
Penelitian p end ahuluan telah menunjukkan bahwa ukuran liposom mempengaruhi distribusi gelembung dan klirens setelah pemberian sis-temik. Kecepatan asupan lipo so m oleh RES meningkat seiring dengan ukuran vesicles. Dimana asupan RES secara in v iv o d ap at d ijenuhkan d engan lipo so m d o sis tinggi atau d engan pred o sing d engan jumlah besar yang d ap at mengend alikan liposom, strategi ini tidak dapat di-praktekkan untuk penggunaan pada manusia karena efek samping yang berhubung an d eng an g ang g uan fungsi fisiologis RES.( Senior J et all 1985)
A rah p erkem bang an um um untuk liposom komposisi yang sama ialah bahw a p eningkatan ukuran sehingga menyebabkan perubahan dalam kecepatan asupan RES. Penye-lidikan yang banyak dilakukan ter-akhir menggunakan gelembung uni-lamelar yang berukuran 50-100 nm, untuk penggunaan drug delivery sys-tem. Misalnya produk liposom anti-jamur AmBisome diformulasi dengan spesifikasi ukuran 45-80 nm untuk mengurangi asupan RES. Ikatan pro-tein serum merupakan faktor penting yang mempengaruhi ukuran liposom dan meningkatkan kecepatan klirens in vivo. Komplemen yang diaktifkan oleh liposom dan opsonisasi tergan-tung pada ukuran liposom. Bahkan dengan inklusi PEG dalam komposisi lipo so m untuk mengurangi ikatan p ro tein serum terhad ap lip o so m,
limit ukuran teratas d an sirkulasi yang panjang PEG-PE liposom ada-lah 150-200 nm. Karena hambatan keadaan biologi, pengembangan sir-kulasi liposom yang panjang beru-kuran besar (> 500 nm) menggunakan meto da stabilitas sterik tidak ber-hasil. Oleh sebabitu, pertimbangan ukuran liposom dan pengendaliannya d alam p abrik p ad a tahap d ini. Pengembangan obat ini memberikan maksud untuk efisiensi lip o so me drug delivery systems.
DISPOSISI LIPOSOM IN VIVO: M ELIHAT M ANFAAT PENELITI-AN PREKLINIS DPENELITI-AN KLINIS
Mekanisme yang pasti mengenai biodistribusi dan disposisi in vivo bervariasi tergantung pada kompo-sisi lem ak, ukuran, m uatan d an d erajat permukaan/ hid rasi sterik. Sebagai tambahan, cara pemberian mungkin akan mempengaruhi dispo-sisi liposom in vivo. Segera setelah pemberian intravena, liposom biasa-nya terbungkus dengan protein se-rum d an d iambil sel-sel RES d an akhirnya dieliminiasi.( Liu D et all 1995 dan Chon A et all 1992 )
mende-stabilisasi liposom. Proses ini secara potensial menyebabkan kebocoran yang prematur atau disosiasi obat-obat dari liposom. Sebagai tambahan, dalam kasus asam atau liposom yang sensitif terhadap pH, ikatan protein akan merusak liposom yang sensitif terhadap pH. Interaksi lemak-pro-tein juga dapat menerangkan menu-runny a secara d rastis transfeksi aktivitas DNA-kationik lemak kom-pleks secara in vivo.
Pemberian liposom ukuran besar secara subkutan dan intramuskuler mungkin akan terjebak pada tempat injeksi dan akan memberikan sebagai depot obat. Dalam hal lain, liposom berukuran kecil (50-80 nm) yang di-berikan secara subkutan akan ter-tahan dalam saluran limpa dan akhir-nya mereditribusi obat-obat kedalam sirkulasi darah. Mekanisme pening-katan lokalisasi liposom disebabkan o leh p embatasan ukuran p artikel saluran limpa. Ketergantungan ter-hadap ukuran latex dan partikel kar-bo n yang pernah diteliti memper-kirakan batas atas ukuran saluran nodus limpa menjadi 20-39 nm. Oleh sebab itu, kompleks-lemak-obat > 40-50 nm akan tertahan dalam limpa nodus seperti yang memasuki sistem limpatik.
LIPOSOM TARGET AKTIF
Sejak penemuan pemakaian li-po so m banyak ilmuw an mengem-bangkan liposom yang dapat menjadi target sel-sel khusus menggunakan
ligan atau resep to r yang unik ke jaringan sasaran atau sel. Kebanyakan liposom yang aktif ke sasaran sistem penghantaran menggunakan ligan kopling kimia yang ada pada mem-bran liposom.
Dengan menggunakan strategi ini, berbag ai lig an atau resep to r sep erti antibo d i, fakto r p ertum -buhan, sitokin, hormon dan racun, dan diekspresikan pada permukaan liposom jadi obat-obat tersebut, pro-tein dan asam nukleat mungkin dapat diperkenalkan ke dalam sel-sel yang dituju .( Huang A et all 1983 )
Penelitian in vitro liposom yang tersalut dengan antibodi monoklonal dapat memberikan ikatan target spe-sifik terhadap sel. Namun, sejumlah masalah kunci harus diajukan sebe-lum liposom target aktif mengguna-kan interaksi ligan-resepto r dapat direalisasikan secara in vivo.
menyebabkan perkembangan sejum-lah strategi untuk mengekspresikan transferin pada liposom dan mening-katkan p eng hantaran antrasiklin seperti adriamisin dan meto trexat menuju sel tumor secara in vitro.
Walaupun pendekatan ini dalam menempelkan antibodi, derivatnya dan ligan pada permukaan liposom akan memberikan selektivitas sasaran in vitro dan in vivo, biaya dan re-p ro d usibiltas d eriv at ini d alam kualitas dan kuantitas yang memadai untuk pemakaian farmasi merupakan tantangan.
Pro sp ek p eng g unaan d eriv at antibo d i m o no klo nal, ScFv , m e-nempel pada permukaan liposom ke sasaran jaringan dan sel yang lebih luas untuk p emakaian terp eutik mungkin dapat dipraktekkan. Secara teoritis asam amino mudah untuk dia-silasi oleh modifikasi pasca transla-sio nal p ad a inang bakteri d ap at disisipkan ke dalam sekuens DNA yang berhubungan dengan daerah yang hipervariabel molekul FV untuk menghasilkan rekombinan ScFV yang telah diasilasi. Selanjutnya scFVs yang telah diasilasi dapat segera digabung-kan ke dalam liposom dengan mudah dan dibutuhkan efisiensi untuk sedia-an farmasi skala besar dengsedia-an sukses untuk scFV d eng an sp esifitas ke sasaran antigen yang lebih luas, ter-masuk sejumlah tumor yang berhu-bung an d eng an antig en, fakto r p ertum buhan sel end o tel (m isal VEGEF, endostatin dsb) dan resep-tor sel T (CD3, CD34, dsb) dapat di-rekayasa dengan cara skrining sistem
high troughput, termasuk penampilan teknologi faga.( Ho RJ et all 1986) Penggabungan asilasi antibodi dan peptida telah dicirikan dengan baik dan dibuktikan menjadi proses yang efisien.
PEM A KA IA N LA IN
Penghantaran vaksin
M ekanism e d im ana lip o so m meningkatkan respon imun antigen spesifik belum dipahami dengan jelas. Dari penelitian disposisi liposom in v iv o , jelas bahw a lip o so m y ang berukuran besar akan diambil secara efisien oleh makrofag RES di dalam darah dan jaringan, termasuk hati dan limpa, karena makrofag diang-gap menjadi predominan dan ber-tanggung jaw ab untuk proses yang berhubungan dengan liposom dan antigen enkapsulasi, formulasi lipo-som memberikan cara yang terbaik untuk meningkatkan penghantaran antigen dan presentasi baik humoral dan vaksin yang menstimulasi imun seluler.( Rao M, Alving CR 2000)
dalam liposom untuk meningkatkan efek adjuvannya.
Belum lama ini vaksin baru hepa-titis A berbasis lip o so m (Ep axal) dikembangkan oleh Lembaga Vaksin dan Serum Swiss dan telah diuji pada manusia. Vaksin ini mengand ung partikel virus hepatitis A yang d i inaktifkan d alam fo rm alin y ang ditempelkan pada gelembung fosfo-lipid bersama dengan virus influenza hematglutinin. Keuntungan seperti vaksin ini tidak saja menginduksi antibodi terhadap antigen hepatitis A tapi juga protein virus influenza yang berada di permukaan liposom. Bila liposom yang mengandung protein atau antigen peptida yang terenkapsulasi d iabso rbsi d engan aluminium hidroksida, peningkatan respon antibodi diamati dengan be-berapa antigen, dimana dengan an-tigen lain adanya aluminium hidro-ksida juga tidak memberikan efek atau meny ebabkan p eng urang an respon antigen. Imunogenisitas pro-tein atau antigen peptida dapat di-tingkatkan dengan formulasi lipo-som yang mengandung lemak A dan tergantung pada antigen, dapat di-tingkatkan lebih jauh dengan absorpsi formulasi antigen liposomal dengan garam aluminium.
Pada penelitian imunisasi koles-tero l lipo so m dan imuno stimulasi pada kelinci aterosklerosis yang di-induksi dengan diet tinggi kolesterol ternyata plak atero sklero sis tid ak nampak pada ao rta intima kelinci yang diimunisasi dengan kolesterol liposom.
TERAPI GEN
Walaupun sejumlah lipida katio-nik dan senyaw a polimer katiokatio-nik lain yang digunakan sebagai bahan kondensasi DNA untuk meningkat-kan penghantaran plasmid DNA dan terapi gen, pengalaman usulan se-p erti itu bahw a tak satuse-p un d ari bahan itu nampak bermakna d an secara konsisten memperbaiki eks-presi penghantaran DNA oleh lipida kationik dibanding dengan hasil yang bebas, injeksi plasmid DNA asli. Wa-laupun pemberian intravena kom-pleks lipida-DNA akan mengurangi degradasi kecepatan DNA secara in vivo, derajat komplemen ikatan pro-tein terhadap komponen kationik li-pida akan mengurangi efisiensi tran-sfeksi, dan dalam beberapa kasus, m eng hasilkan aktiv asi ko m -plemen.(Mahato RI et all 1997 ) )
PENGHA NTA RA N OBA T ORA L
sebagai bahan pensolubilisasi atau bahan pensuspensi untuk obat-obat yang sangat lipofilik dan praktis tidak larut untuk d ihantarkan sebag ai mikroemulsi pada kapsul gel lunak untuk sed iaan o ral. Mikro emulsi d alam bentuk kap sul g el lunak d ig unakan untuk m ening katkan repro dusibilitas dan bio avaibilitas siklosporin A , yang biasanya difor-mulasikan dalam tablet. Formulasi o ral lip o so m-antig en d ap at p ula digunakan untuk merangsang respon kekebalan mukosal, meningkatkan p enghantaran antigen ke antigen yang ada dalam sel-sel yang secara aktif m eng am bil p artikel d alam saluran cerna. Manfaat tambahan menggunakan liposom untuk penggunaan seperti itu, termasuk bio -ko mpatibilitas, fleksibilitas d alam ranncangan, perlindungan antigen, sasaran antigen ke antigen yang ada d alam sel, d an menginefektifkan stimulasi respon imun dengan peng-hantaran secara o ral antigen yang larut.
Dalam penggunaan aerosol oral amphotericin B yaitu aerosol dalam lipo so m bermuatan netral menun-jukkan hasil kecep atan eliminasi yang paling lambat. Dengan demi-kian am p ho tericin B berm uatan netral memiliki manfaat yang lebih lama karena memiliki w aktu paruh yang lebih lama, sehingga membu-tuhkan frekuensi pemberian yang lebih sed ikit, menurunkan biay a terap i serta m em inim alkan efek samping.
A RA H M A SA DEPA N
Pengembangan baru dalam ran-cangan molekul untuk ekspresi ligan atau molekul reseptor pada permu-kaan lip o so m akan memp erbaiki interaksi lipo so m dengan sel. Per-baikan w aktu tinggal liposom (ka-rena menurunnya CL) akan mem-berikan kesempatan pada obat-obat yang berhubungan dengan liposom akhirnya mencapai sasaran tempat yang diinginkan.
Seperti tambahan ligan dengan afinitas yang lebih tinggi dan spesi-fitas yang kontinu untuk dikembang-kan, d an kemajuan d ibuat d alam rekayasa antibo di untuk mempro -duksi preparat liposom yang tepat sasaran, ko m p leks o bat-lip o so m dengan terapeutik yang diperpan-jang kini dapat terlaksana.
secara in v iv o d alam lingkungan darah dan jaringan akan menambah secara bermakna dalam suksesnya penghantar o bat-o bat tidak hanya pada sel-sel tapi juga pada organel selektif di dalam sel-sel yang dituju, menggunakan liposome drugs delivery systems.
DAFTAR PUSTAKA
A llen TM H ansen C M artin F Rademann C Yauyong A, 1991 , Lipo so mes co ntaining syntetic lipid d erivates o f po lyethylen glycol show prolonged circula-tion half lives in vivo , Biochem Biophys Acta 1066: 29-36. Bangham A D 1993, Lipo so me the
Babraham connection Chem Phys Lipids 64 :275-285.
Beauchamp C Dadonna PE, Mena-p ace DP, 1984 Pro Mena-p erties o f No vel PRG derivatives o f calf adenosine deaminase , Adv Exp Med Biol 165 : 447-52.
Corvera E Mouritsen D Singer MA Zuckerman MJ ,1992. The Perme-ability and the effect of acylchain lenght for phospholipid bilayers co ntaining cho lestero l, Theo ry and experiment, Biochim Biophys Acta 1107: 261-270.
Chon A, semple SC, Cullis PR, 1992 A sso ciatio n o f Blo o d p ro tein with large unilamelar liposomes in vivo. Relation to circulation lifetimes. J Biol Chem 267; 18759-18765.
get sensitive immunoliposomes: Preparatioi and characterization. Biochemistry 25 : 5500-5506 Huang A , Kennel SJ , Huang L , 1983.
Iteractions of immunoliposomes with target cells. J Biol Chem 285: m 1403-14040.
Lasic DD 1998, Novel Application of liposomes, Trend Biotechnol 16: 307-327.
Liu D, Liu F, Song YK, 1995. Recog-nition and clearance of liposomes co ntaining pho sphatidylserine are mediated by serum opsonin. Biochim Biophys 1235 : 140-146. Mahato RI , Rolland A, Tomlinson E, 1997, Cationic lipid based gene delivery systems : pharmaceuti-cal perspectives. Pharm Res 14: 853-859.
Rao M Alving CR 2000. Delivery of lipids and liposmomal proteins to the cytoplasm and Golgi of anti-gen presenting cells A dv Drug Deliv Rev 41 : 171-188.
Senior J , Crawley JC, Gregoriadis G. 1985 Tissue distribution of lipo-somes exhibiting long half lives in the circulation after intrave-no us injectio n in rat serum Biochem Biophys Acta 839: 1-8. Sullivan SM, Huang L, 1986,
