Las propiedades fisicoquímicas de los liposomas dependen de muchos factores, como la fuerza iónica, el pH y la temperatura. Usualmente los liposomas tienen baja permeabilidad a las moléculas encapsuladas (a menos que la molécula sea permeable a la membrana). La permeabilidad de la membrana cambia con la temperatura. Una de las propiedades más importantes de la bicapa lipídica es la relativa fluidez y movilidad de cada molécula lipídica individual en la bicapa. La movilidad de los lípidos cambia con la temperatura. A una temperatura dada, una bicapa lipídica puede existir en una fase sólida (gel) o líquida. En ambas fases, las moléculas de lípidos están restringidas al plano bidimensional de la membrana, pero en fase líquida, las moléculas de lípidos pueden difundirse mucho más libremente dentro del plano. A una temperatura dada, una molécula de lípidos intercambiará la ubicación con sus moléculas lipídicas vecinas millones de veces por segundo y pasará por el proceso de caminar al azar.
La temperatura de transición de fase de los fosfolípidos y las bicapas lipídicas depende de lo siguiente:
1) La longitud de la cadena de acilo en el lípido
2) El grado de saturación de las cadenas de hidrocarburo en los lípidos
3) La fuerza iónica del medio de suspensión
4) El tipo del grupo de cabeza polar
El comportamiento de fase de la bicapa lipídica está determinado por las interacciones de Van der Waals entre moléculas lipídicas adyacentes. La interacción se rige principalmente por dos factores:
1) La longitud de la cadena de acilo en el lípido
2) El empaquetamiento de los lípidos en la bicapa
Los lípidos de la cola más largos tienen más área para interactuar. Esto aumentará la fuerza de la interacción y, en consecuencia, disminuirá la movilidad de los lípidos. Por lo tanto, a una temperatura dada, un lípido de cola corta será más fluido que un lípido de cola larga, por lo demás idéntico.
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El grado de insaturación de las colas de los lípidos puede afectar el empaquetamiento de los lípidos en la bicapa. Un doble enlace insaturado puede producir un pliegue en la cadena de alcano. Este doblez creará espacio libre adicional dentro de la bicapa que permite flexibilidad adicional en las cadenas adyacentes. Los lípidos insaturados tienen una temperatura de transición significativamente más baja en comparación con los lípidos saturados.
El liposoma hecho de fosfolípidos puros (en ausencia de colesterol) no se formará a temperaturas inferiores a la temperatura de transición de fase del fosfolípido. Si la molécula encapsulada es sensible a la temperatura (por ejemplo, una proteína), entonces los lípidos saturados de cadena larga puros no se pueden usar en los liposomas debido a que los lípidos deben calentarse y la proteína no puede tolerar altas temperaturas.
La mayoría de las bicapas lipídicas no están compuestas de un solo tipo de lípido. En la naturaleza, las membranas lipídicas suelen ser una mezcla compleja de varias moléculas de lípidos. Si algunos de los lípidos en la mezcla son líquidos a una temperatura dada mientras que otros lípidos están en fase de gel, entonces las dos fases existirán en poblaciones espacialmente separadas. Este fenómeno se llama “separación de fases”.
Los “liposomas de liberación de activación” tales como los liposomas sensibles a la temperatura o los liposomas sensibles a la radiación se deben diseñar de una manera que tenga dominios separados por fases. La existencia de los dominios separados por fases hace que los liposomas sean inestables al activarse y, por lo tanto, los liposomas liberan su contenido al activarse.
La presencia de colesterol ejerce una profunda influencia en la propiedad de las bicapas lipídicas. Durante las últimas cuatro décadas se ha sabido que la adición de colesterol a una bicapa de fase fluida disminuye su permeabilidad al agua. Las moléculas de colesterol llenan el espacio libre que se formó debido al acodamiento en la cadena del lípido insaturado y esto disminuirá la flexibilidad de las cadenas lipídicas circundantes. Esta interacción también aumenta la rigidez mecánica de las bicapas fluidas y disminuye su difusión lateral. Por el contrario, la adición de colesterol a bicapas en fase de gel interrumpe las órdenes de empaquetamiento locales y aumenta el coeficiente de difusión y disminuye el módulo elástico.
