Che cos’è la vitamina C liposomiale?

Riportiamo notizie dettagliate su che cosa è la Vitamina C Liposomiale e come si costruisce nelle fasi di laborotario. Articolo tratto da Golman Laboratories

Published : 15/04/2019

Autore: Arnaud Lemelle – Dottore di Filosofia (Ph.D.), Nanobiotecnologia/chimica/biologia | Università di Cranfield

Cos’è la vitamina C liposomiale?

La vitamina C naturale, nota anche come acido ascorbico, è un nutriente essenziale per il sano e corretto funzionamento del corpo umano. Questa molecola è coinvolta in molteplici reazioni e processi dell’organismo come la produzione di globuli rossi e collagene, il metabolismo del ferro, il rafforzamento del sistema immunitario, ecc. Inoltre, la vitamina C possiede proprietà antiossidanti per combattere i danni alla membrana cellulare e al DNA dei radicali liberi [1].

Per quanto sia un elemento essenziale per l’organismo, la vitamina C non viene sintetizzata in modo naturale dal corpo umano (e più in generale da quello dei primati). Di conseguenza, dobbiamo trovarla nel nostro alimentazione. Molte verdure, frutta ed erbe come il ribes nero, il pepe rosso, il kiwi, la fragola, il prezzemolo, ecc. contengono vitamina C in varia misura [2]. Alcune bacche provenienti dall’Africa e dal Sud America sembrano contenere vitamina C in quantità maggiore. Tuttavia, è spesso difficile raggiungere la dose giornaliera raccomandata mangiando solo questi frutti e verdure [3] e potrebbe essere necessario integrare la nostra dieta con supplementi di vitamina C.

La vitamina C è una molecola fragile che può facilmente degradarsi a causa di una lunga conservazione e/o durante la cottura di frutta e verdura, ma anche per l’azione dell’ossigeno ambientale, della temperatura e persino della luce [3]. Per beneficiare pienamente degli effetti della vitamina C, l’incapsulamento di questa molecola all’interno dei liposomi (nota anche come vitamina C liposomiale) è una strategia promettente.

Il ruolo dei liposomi

La base del nome liposomi deriva dal greco antico lipos (“grasso”) e soma (“corpo”). Per definizione, i liposomi sono “vescicole composte da almeno un doppio strato lipidico che circonda un nucleo acquoso” (Figura 1). In parole povere, i liposomi sono simili a bolle che proteggono il loro contenuto e lo trasportano verso una destinazione specifica. Nel caso della vitamina C liposomiale, la destinazione sono le cellule del corpo umano.

L’uso dei liposomi non è recente, poiché sono stati scoperti e successivamente utilizzati a metà degli anni ’60. A causa della loro somiglianza con le membrane cellulari (anche un doppio strato lipidico), i liposomi sono stati utilizzati come modelli per studiare le interazioni tra medicinali e membrana cellulare. Rapidamente, la loro capacità di incapsulare facilmente varie molecole li ha resi attraenti nell’industria farmaceutica per proteggere e fornire medicine con maggiore precisione, limitando o sopprimendo i possibili effetti secondari [4]. Progressivamente, i liposomi sono stati impiegati  in altri settori: nei prodotti cosmetici, in agricoltura per limitare la diffusione dei pesticidi, ecc. [4, 5]. Più recentemente, i liposomi sono stati proposti nell’industria alimentare per proteggere i nutrienti fragili, per rilasciare enzimi specifici, per generare nuovi sapori, ecc. [5]

Vettori di piccole dimensioni

Una delle caratteristiche dei liposomi è la loro piccola dimensione, generalmente tra poche decine di nanometri (1 nm = 1 miliardesimo metro) e pochi micrometri (1 μm = 1 milionesimo metro). In confronto, un diametro di capelli varia tra 50 e 100 μm, il che implica che i liposomi sono da 100 a 1000 volte più piccoli. Per questo motivo, i liposomi possono essere classificati come nanoparticelle o come microparticelle a seconda del loro diametro. Il loro obiettivo principale è quello di trasportare, proteggere e consegnare il loro contenuto alla loro destinazione finale: le cellule del nostro corpo.

Questa piccola dimensione è vantaggiosa perché permette ai liposomi di attraversare i tessuti del corpo umano, per esempio per passare dall’intestino al flusso sanguigno, dove può viaggiare verso altre parti del corpo. Ciò comporta anche che piccole particelle possono sfuggire alle cellule del sistema immunitario (incaricato di rilevare ed eliminare i corpi estranei dall’organismo) [6]. Grazie a questa provvisoria furtività, i liposomi sono in grado di viaggiare per un lungo periodo di tempo nel flusso sanguigno prima di consegnare il loro contenuto e di essere eliminati dal corpo umano.

La composizione naturale e la struttura:

Un’altra specificità dei liposomi deriva dalle molecole che compongono la loro membrana, ovvero i lipidi (anche noti come grassi). I lipidi sono nutrienti che il corpo richiede per il suo corretto funzionamento, insieme alle proteine e ai carboidrati. I lipidi si trovano nel burro, nell’olio, ecc.

I liposomi sono generalmente costituiti da un tipo di lipidi chiamati fosfolipidi, gli stessi che compongono la membrana delle cellule. Anche altri tipi di lipidi, come la lecitina di soia, possono formare liposomi. Di conseguenza, la scelta appropriata dei lipidi assicura che le vescicole siano “biocompatibili”, cioè sono tollerate dall’organismo senza provocare reazioni indesiderate o tossiche.

  • I lipidi sono molecole anfifiliche che si compongono di due parti:
  • Un idrofilo “testa”, che possiede un’alta affinità per l’acqua;
  • Una “coda”, idrofoba che cerca di evitare l’acqua.

I lipidi non sono solubili in acqua, ma possono auto-organizzarsi in modo che le code idrofobiche abbiano il minor contatto possibile con l’acqua circostante. Quindi, i lipidi formano “bolle” dove le code idrofobiche sono rivolte verso l’interno delle sfere, mentre le teste idrofile sono rivolte verso l’esterno e vengono a contatto con l’acqua. Queste bolle possiedono un nucleo oleoso e sono chiamati micelle (Figura 2). Il fenomeno è simile a quello che si verifica nella vinaigrette, quando aceto e olio si mescolano e formano minuscole goccioline.

La struttura dei liposomi è leggermente diversa, poiché le molecole lipidiche non sono semplicemente una accanto all’altra, ma formano un doppio strato, dove le code idrofobiche si fronteggiano (Figura 2) [4, 5]. Inoltre, questa struttura a doppio strato intrappola una piccola quantità di acqua al centro della struttura: è in questo nucleo acquoso che i composti idrofili come la vitamina C possono solubilizzare e vengono trasportati. È anche possibile incapsulare i composti idrofobici, nel qual caso le molecole vengono solubilizzate all’interno del doppio strato lipidico piuttosto che nel nucleo acquoso.

Una struttura versatile che si adatta alle esigenze

Le caratteristiche dei liposomi, come le dimensioni, la fluidità/rigidità del doppio strato lipidico o la stabilità nel sangue dipendono principalmente dal tipo di lipide selezionato e dal metodo di produzione. Molti metodi di sintesi dei liposomi sono stati messi a punto negli ultimi decenni  [4, 5, 7], offrendo un controllo sulle dimensioni ma anche sulla struttura interna dei liposomi. Più specificamente, è possibile classificare i liposomi in base al numero di strati (chiamati anche lamelle) che contengono [8]. I liposomi più semplici contengono solo un singolo strato che intrappola un nucleo acquoso, che è il sistema descritto finora. Questi sono noti come liposomi unilamellari e possono essere ulteriormente suddivisi in base alle loro dimensioni (Figura 3):

  • Piccole vescicole unilamellari (SUV-Small unilamellar vesicles), generalmente tra 20 e 100 nm
  • Larghe vescicole unilamellari (LUV-Large unilamellar vesicles), con un diametro che va da 100 nm a 1 μm;
  • Giganti vescicole unilamellari (GUV-Giant unilamellar vesicles) , quando la dimensione supera 1 μm.

I liposomi più complessi contengono diversi strati, in modo simile ad una struttura a cipolla (Figura 3). Queste vescicole sono utilizzate principalmente per rilasciare il loro contenuto in più volte (uno strato dopo l’altro). Queste vescicole possono essere suddivise in base al numero di compartimenti:

  • Vescicole oligolamellari, quando il numero di scomparti arriva a 5. Il loro diametro varia solitamente da 100 a 50 nm;
  • Vescicole multilamellari (MLV) quando all’interno della vescicola si trovano più strati (di solito fino a 20). Questo implica anche che il diametro di MLV è più grande, superiore a 500 nm.

Un’ultima categoria, chiamata liposomi multivescicolari (MVL), consiste in una vescicola gigante che intrappola più liposomi (Figura 3). La loro applicazione è più specifica in quanto permettono la combinazione di più componenti simultaneamente in un singolo liposoma.

I vantaggi di incapsulare la vitamina C all’interno dei liposomi

La vitamina C naturale, come menzionato sopra, si trova in quantità variabile in alcuni tipi di frutta e verdura. L’assunzione di compresse o altre forme di vitamina C può aiutare a integrare questo apporto e può aiutare a raggiungere la dose giornaliera raccomandata;

In questo caso, perché usare la vitamina C liposomiale?  

Il motivo è che la vitamina C libera, cioè la vitamina che proviene dal nutrimento o dai supplementi e che circola nel flusso sanguigno, vede la sua azione limitata da molteplici fattori:

  • Fragilità della molecola di vitamina C: le proprietà della vitamina C possono essere degradate da un cambiamento del pH (che si verifica nel tratto digestivo), a causa dell’ossigeno che si scioglie nel sangue, durante la cottura di frutta e verdura, o anche sotto l’azione della luce quando si conservano gli alimenti [3];
  • Assorbimento limitato da parte dell’intestino (tolleranza intestinale): indipendentemente dalla dose di vitamina C che si può ingerire in una sola volta, solo una quantità limitata passa efficacemente attraverso il sangue. Il motivo è che l’intestino può processare e assorbire solo una quantità limitata in un determinato periodo di tempo. Oltre una certa dose, l’eccesso di vitamina viene eliminato direttamente (urina, feci) [9, 10];
  • Effetti di dosi eccessive: un grande eccesso di vitamina C può causare diarrea e alcuni altri problemi digestivi, anche se non è stata evidenziata alcuna tossicità [11];
  • Azione limitata nel tempo: una volta che la vitamina C attraversa l’intestino e passa nel sangue, la sua azione non dura più di qualche ora prima della sua eliminazione. Per prolungare, questo limita la distribuzione di vitamina nell’organismo [12].

Considerando le caratteristiche dei liposomi, è facile capire come queste vescicole possano contribuire ad aumentare i benefici della vitamina C.

La vitamina C liposomiale è in grado di superare i limiti sopra elencati,offrendo:

  • Biocompatibilità: la selezione dei lipidi naturali garantisce l’assenza di effetti deleteri o tossici dei liposomi [4]. Molti articoli scientifici e clinici stabiliscono la biocompatibilità dei liposomi;
  • Protezione: la vitamina C, disciolta nel nucleo acquoso dei liposomi, è completamente protetta dall’ossigeno, dal cambiamento del pH e da altri parametri ambientali che possono degradare la vitamina [4, 5];
  • Maggiore concentrazione di vitamina: ogni liposoma concentra la vitamina C nel suo nucleo in modo che ogni vescicola possa fornire una dose più alta di vitamina C rispetto ai integratori [4, 8];
  • Migliore attraversamento dell’intestino: i liposomi sono in grado di attraversare l’intestino nel sangue più facilmente rispetto alla vitamina C libera da integratori orali e sono meno limitati dalla tolleranza intestinale. Ciò comporta che una maggiore concentrazione di vitamina C può accedere al flusso sanguigno rispetto agli alimenti o ai integratori di vitamina C [8];
  • Mancanza di effetti secondari: anche se la concentrazione in vitamina è più alta, il suo isolamento all’interno delle vescicole riduce i rischi di diarrea e altri problemi digestivi;
  • Azione prolungata: a causa della mancanza – o bassa – degradazione della vitamina C all’interno dei liposomi e della furtività delle particelle per quanto riguarda il sistema immunitario, i liposomi possono circolare nel sangue per lunghi periodi di tempo prima della loro eliminazione. [13];
  • Migliore distribuzione: poiché i liposomi possono rimanere più a lungo nel sangue, sono più facilmente distribuiti in tutto il corpo. Come risultato, più tessuti e cellule possono beneficiare dell’azione della vitamina C [13];
  • Passaggio più facile nelle cellule: grazie alla somiglianza tra liposomi e membrana cellulare, le vescicole hanno il vantaggio di penetrare nelle cellule [14];
  • Un’azione direttamente all’interno delle cellule: la facile penetrazione dei liposomi nelle cellule permette un rilascio di maggiori quantità di vitamina C direttamente all’interno delle cellule e amplifica gli effetti benefici della vitamina [14];

Riferimenti:

  • [1] : Human Vitamin and Mineral Requirements, Report of a joint FAO/WHO expert consultation. World Health Organization. 2012 (http://www.fao.org/3/y2809e/y2809e00.htm#Contents)
  • [2] : ttps://observatoire-des-aliments.fr/sante/les-dix-meilleures-sources-de-vitamine-c
  • [3] : https://www.anses.fr/fr/content/vitamine-c-ou-acide-ascorbique
  • [4] : Sebaaly C. Préparation à petite et grande échelle des liposomes encapsulant l’huile essentielle de clou de girofle libre et sous forme de complexe d’inclusion dans l’hydroxypropyl-β-cyclodextrine : caractérisation des nanostructures et évaluation de leur effet antioxydant. Thèse de doctorat. Lyon. 2016
  • [5] : Taylor T.M., Davidson P.M., Bruce B.D. Liposomal nanocapsules in food science and agriculture, Crit Rev Food Sci Nutr. 2005; 45: 587-600
  • [6] :Vonarbourg A., Passirani C., Saulnier P., Benoit J.P. Parameters influencing the stealthiness of colloidal drug delivery systems, Biomater. 2006. 27. 4356-4373
  • [7] : Khaniri E, Bagheripoor-Fallah N., Sohrabvandi S. Application of liposomes in some dairy products. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. 56. 484-93
  • [8] : Lorin A., Flore C., Thomas A., Brasseur R. Les liposomes : description, fabrication et applications. Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2004. 8. 163–176
  • [9] : Levine M., Padayatty J., Espey M.G. Vitamin C: A Concentration-Function Approach Yields Pharmacology and Therapeutic Discoveries. Adv Nutr. 2011 Mar;2(2):78-88
  • [10] : Padayatty S. Vitamin C Pharmacokinetics: Implications for Oral and Intravenous Use. Annals of Internal Medicine. 2004;140(7):533.
  • [11] : Cathcart R.F. Vitamin C, titrating to bowel tolerance, anascorbemia, and acute induced scurvy. Med Hypotheses. 1981 Nov;7(11):1359-76
  • [12] : http://campus.cerimes.fr/nutrition/enseignement/nutrition_10/site/html/3.html
  • [13] : Liu W., Ye A., Han F. Advances and challenges in liposome digestion: Surface interaction, biological fate, and GIT modeling. Adv Colloid Interface Sci. 263 (2019) 52-67
  • [14] : Duzgunes N., Nir S. Mechanisms and kinetics of liposome–cell interactions. Adv Drug Deliv Rev. 1999 Nov 10;40(1-2):3-18

Credits Immagines to Goldman Laboratories


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