Evaluation of the effect of cannabidiol (CBD) on model neuronal membranes.

Kannabidiol (CBD) wzbudza wciąż rosnące zainteresowanie ze względu na swoje właściwości terapeutyczne, takie jak działanie przeciwlękowe, przeciwzapalne i neuroprotekcyjne, przy jednoczesnym braku efektówpsychoaktywnych. Pomimo licznych doniesień o jego potencjale leczniczym, mechanizmy działania CBD na poziomie komórkowym, a zwłaszcza jego wpływ na błony komórkowe, pozostają wciąż nie w pełni poznane. Dlatego zrozumienie, w jaki sposób CBD oddziałuje z lipidami budującymi biomembrany, zwłaszcza te neuronalne, może mieć istotne znaczenie dla medycyny i farmakologii, w szczególności w kontekście projektowania skutecznych systemów dostarczania leków oraz oceny bezpieczeństwa jego stosowania. W związku z powyższym celem badań przeprowadzonych w ramach niniejszej pracy było zbadanie wpływu kannabidiolu na właściwości fizykochemiczne modelowej błony neuronalnej. W badaniach zastosowano syntetyczne i naturalne lipidy: POPC, POPE, POPS, sfingomielinę oraz cholesterol, z których tworzonomonowarstwowe i dwuwarstwowe układy modelowe, a następnie modyfikowano je poprzez wprowadzenie CBD w różnych stężeniach. Niniejsza praca składa się z dwóch zasadniczych części: literaturowej i eksperymentalnej. W części literaturowej scharakteryzowano kannabidiol, budowę i funkcję błony komórkowej, rolę poszczególnych lipidów w komórkach nerwowych oraz właściwości modelowych systemów błonowych, takich jak monowarstwy Langmuira, filmy Langmuir–Blodgett i liposomy. Opisano również metody badawcze wykorzystane w pracy, w tym mikroskopię kąta Brewstera, mikroskopię sił atomowych, dynamiczne rozpraszanie światła oraz pomiary anizotropii fluorescencji. W części eksperymentalnej analizowano wpływ CBD na organizację molekularną błon, ich płynność, mieszalność składników, właściwości powierzchniowe, topografię oraz siłę adhezji. Wyniki badań wykazały, że obecność CBD prowadzi do spadku kondensacji i zwiększenia płynności błon lipidowych, przy czym efekty te były zależne od rodzaju użytego lipidu oraz stężenia kannabidiolu. Najsilniejsze zmiany obserwowano w przypadku cholesterolu, natomiast błony zawierające fosfatydylocholinę wykazywały większą odporność na zaburzenia strukturalne wywołane przez CBD. W układach złożonych (Neuron) wprowadzanie CBD skutkowało zaburzeniem organizacji błony oraz zmianą jej właściwości mechanicznych i morfologicznych. Również w tym przypadku obserwowano zwiększoną płynność i zmniejszoną gęstość upakowania modelowej membrany, co może mieć znaczenie dla działania kannabidiolu na poziomie komórkowym. Wnioski z pracy dostarczają istotnych informacji o molekularnym mechanizmie działania kannabidiolu na poziomie błony komórkowej i mogą mieć praktyczne zastosowanie w projektowaniu lipidowych systemów transportu leków.

Cannabidiol (CBD) is attracting growing interest due to its therapeutic properties, such as anxiolytic, anti-inflammatory, and neuroprotective effects, without causing psychoactive effects. Despite numerous reports on its medicinal potential, the mechanisms of CBD's action at the cellular level—particularly its impact on cell membranes—remain not fully understood. Therefore, understanding how CBD interacts with lipids that make up biomembranes, especially neuronal ones, may be of significant importance for medicine and pharmacology, particularly in the context of designing effective drug delivery systems and assessing the safety of its use. Accordingly, the aim of the research conducted in this study was to investigate the effect of cannabidiol on the physicochemical properties of a model neuronal membrane. The study used both synthetic and natural lipids: POPC, POPE, POPS, sphingomyelin, and cholesterol, from which monolayer and bilayer model systems were formed and then modified by introducing CBD at various concentrations. This thesis consists of two main parts: a literature review and an experimental section. The literature section characterizes cannabidiol, the structure and function of the cell membrane, the role of individual lipids in nerve cells, and the properties of model membrane systems such as Langmuir monolayers, Langmuir–Blodgett films, and liposomes. It also describes the research methods used in this work, including Brewster angle microscopy, atomic force microscopy, dynamic light scattering, and fluorescence anisotropy measurements. In the experimental section, the influence of CBD on the molecular organization of membranes, their fluidity, miscibility of components, surface properties, topography, and adhesion force was analyzed. The results showed that the presence of CBD leads to reduced condensation and increased fluidity of lipid membranes, with these effects depending on the type of lipid used and the concentration of cannabidiol.