Encapsulating lipid structures: preparation and application in biosensors, nanoparticles synthesis and controlled release

Abstract

L’auto-assemblatge de molècules en nano- i micro-estructures és una àrea de gran interès, sent els lípids particularment atractius en la formació de diverses estructures incloent els liposomes. Hi ha un gran número de mètodes reportats en la literatura per a la preparació de liposomes, però els inconvenients que limiten l’ús generalitzat dels liposomes són; els passos de preparació que requereixen de molt de temps donant lloc a poblacions heterogènies de liposomes de mida incontrolable, l’ús de solvents orgànics i la necessitat de passos per a reduir la mida dels liposomes. Per tant; l’objectiu d’aquest doctorat és la optimització d’un mètode ultra-ràpid per a la preparació de liposomes en un sol pas i lliure de dissolvents orgànics. Anomenat “Curvature tuned preparation method” ha estat implementat en diverses formulacions lipídiques per a la formació de liposomes i d’altres superestructures de lípids. Aquestes estructures s’han emprat en diverses aplicacions, com ara en nanoreactors i plantilles per a la síntesis a mida de nanopartícules d’or, liposomes per encapsular enzims com a potenciadors de senyal en el desenvolupament de immunosensors i finalment, com a vehicles per l’alliberament controlat de fàrmacs.

The self-assembly of molecules into nano- or microstructures is an area of intense interest, with lipids being particularly attractive in the formation several structures including liposomes. There are numerous methods reported for the preparation of liposomes, however, time-consuming preparative steps resulting in heterogeneous liposome populations of incontrollable size, the use of organic solvents and the need of further size-reducing steps are the drawbacks limiting wide-spread use of liposomes. Therefore; the main concern of this PhD thesis is optimization of a one-step, organic solvent-free, ultra rapid method for the preparation of liposomes. So called “Curvature tuned preparation method” was later implemented in several lipid formulations which resulted in liposomes and other lipid superstructures. Those structures were further used in several applications, such as nanoreactors and templates for tailored synthesis of gold nanoparticles, enzyme encapsulating liposomes as signal enhancers in immunosensor development, and finally as carriers for controlled release of drugs