I lipidi rappresentano un'ampia classe di molecole che svolgono un ruolo vitale nei processi biologici. A causa dell'enorme numero e varietà di specie lipidiche tra i diversi sistemi biologici, la quantificazione rapida e accurata dei lipidi rimane un compito difficile, soprattutto quando le molecole bersaglio sono specie lipidiche a bassa abbondanza, complesse e rare. I recenti progressi nell'estrazione, nell'identificazione e nella quantificazione dei lipidi hanno notevolmente promosso la comprensione delle funzioni di specie lipidiche distinte. Questa raccolta di metodi mira a coprire i recenti progressi nei metodi sviluppati per l'analisi dei lipidi provenienti da diverse risorse, compresi i progressi nella preparazione, separazione, identificazione e quantificazione dei campioni.
Lo scopo del metodo descritto da Parrish e Wells è quello di determinare il contenuto lipidico totale e distinguere le specie lipidiche nei campioni marini1. I lipidi e i campioni biologici nell'acqua di mare vengono prima raccolti mediante filtrazione e quindi recuperati mediante estrazione liquido-liquido in solventi organici non polari, che sono composti da cloroformio o miscele di cloroformio e metanolo. Quest'ultima miscela viene utilizzata in presenza di solidi. Dopo la derivatizzazione di FAME con H2SO4 in MeOH, i lipidi vengono misurati mediante cromatografia su strato sottile a bastoncello e rilevati con ionizzazione a fiamma. Il vantaggio di questo metodo è che le frazioni di campioni marini contenenti lipidi particolati possono essere isolate nella fase di separazione utilizzando filtri a un cutoff definito. Inoltre, l'estrazione liquido-liquido facilita la separazione dei lipidi dagli altri componenti della matrice acquosa. La natura idrofobica dei lipidi contribuisce all'isolamento dei lipidi da campioni marini e al loro arricchimento. Il protocollo può avere applicazioni in studi ecologici e biogeochimici volti a valutare la salute degli ecosistemi, come gli studi che misurano il grado di impatto dell'antropogenesi su un ecosistema.
I gangliosidi sono glicosfingolipidi contenenti acido sialico e sono estremamente abbondanti nel cervello. I gangliosidi sono modificatori fisiologici e bersagli terapeutici per il cancro, il metabolismo e la funzione cerebrale. In questo contesto, Porter et al. descrivono metodi a livello di banco che possono essere utilizzati per l'isolamento, la purificazione e l'analisi semiquantitativa o qualitativa dei gangliosidi2. Queste tecniche, che includono l'analisi cromatografica su strato sottile, consentono di massimizzare le rese di gangliosidi su larga e piccola scala, semplificando al contempo la purificazione, e garantiscono inoltre un recupero ottimale e analisi accurate. Il metodo qui descritto è utile per i ricercatori interessati all'isolamento, alla purificazione e all'analisi dei gangliosidi nella scoperta biomedica e nello sviluppo terapeutico.
Il metodo sviluppato da Angelini et al. viene utilizzato per generare l'impronta digitale della cardiolipina dei leucociti mediante spettrometria di massa MALDI-TOF3. La metodica consente la misurazione del rapporto tra monolisocardiolipina e cardiolipina per la diagnosi rapida della sindrome di Barth. La spettrometria di massa MALDI-TOF viene utilizzata per ottenere i profili lipidici di piccole quantità di vari campioni biologici per identificare biomarcatori lipidici o alterazioni patologiche. Il vantaggio principale di questa tecnica è la rilevazione di specie lipidiche diagnostiche mediante un singolo ciclo di spettrometria di massa immediatamente dopo l'isolamento dei leucociti da 1 mL di sangue. L'elevata efficienza, la sensibilità oculare e la specificità di questo test lo rendono un test diagnostico adatto da incorporare nel lavoro di routine dei laboratori clinici per lo screening della sindrome di Barth.
Gli eccipienti a base lipidica (LBE) presentano alcuni vantaggi, come la bassa tossicità, la buona biocompatibilità e la lavorazione su base naturale, e l'applicazione di LBE contribuisce allo sviluppo sostenibile della produzione farmaceutica. Di conseguenza, la comprensione delle alterazioni allo stato solido degli LBE e del loro effetto sulle prestazioni dei prodotti farmaceutici LBE è un fattore chiave nella produzione di forme di dosaggio robuste a base di lipidi. Il protocollo descritto da Salar-Behzadi et al. mostra che la diffrazione dei raggi X e la calorimetria differenziale a scansione possono essere indicate come gold standard nello studio degli LBE allo stato solido4. Quando gli LBE vengono utilizzati come materiale di rivestimento o come matrice di incapsulamento, la calorimetria differenziale a scansione (DSC) consente lo screening del comportamento termico dei lipidi e la valutazione della miscibilità degli ingredienti farmaceutici potenzialmente attivi (API).
Sebbene i protocolli per l'analisi dei lipidi siano ben documentati, per essere applicati a diversi domini scientifici, spesso richiedono modifiche in base alle condizioni di ricerca e ai tipi di campione. Nelle scienze acquatiche, la determinazione delle specie lipidiche e del contenuto degli organismi acquatici è un fiorente campo di studio5. Un sistema TLC-FID Chromarod Iatroscan è in grado di generare rapidamente dati di classe lipidica sinottica da piccoli campioni. Pertanto, può essere utilizzato per lo screening di campioni marini prima di condurre studi cromatografici dettagliati. Se combinato con metodi microscopici qualitativi, questo sistema può essere uno strumento molto utile per studiare la cristallizzazione a livello micro.
Ad oggi, la caratterizzazione dei lipidi isomerici è ancora impegnativa a causa della presenza di specie che hanno strutture sofisticate, come posizioni di doppio legame, diversi orientamenti e connettività multipla di catene aciliche con stereochimica di gruppi funzionali distinti6. In futuro, saranno necessari approcci combinati e/o tecniche analitiche avanzate per un'efficace caratterizzazione dei lipidi e, soprattutto, per comprendere meglio le nuove specie lipidiche che vengono continuamente scoperte7. Dovrebbero essere sviluppati ulteriori strumenti analitici per adattarsi al processo di preparazione del campione selezionato. Al fine di progettare farmaci a base lipidica altamente efficaci, è necessario comprendere le relazioni struttura-funzione-processabilità dei lipidi. Questa comprensione, a sua volta, porterà alla creazione di nuovi ruoli della funzione lipidica e allo sviluppo di diagnosi e farmaci più efficienti per la diagnostica delle malattie. Inoltre, sono altamente auspicabili metodi ad alto rendimento per lo screening rapido delle cellule che producono lipidi o acidi grassi. In questo contesto, questa raccolta di metodi ha dimostrato che tecniche analitiche ottimizzate possono caratterizzare diverse specie lipidiche con elevata accuratezza e specificità, e che l'ottimizzazione e la standardizzazione dei metodi attuali potrebbe promuovere la comprensione dei meccanismi biologici dei lipidi e del loro utilizzo.