Nghiên cứu biến tính peg trên nano silica cấu trúc rỗng nhằm tăng cường hiệu quả mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc. Tổng hợp thành công hệ nano silica cấu trúc rỗng và biến tính bề mặt hệ nano silica cấu trúc rỗng bằng PEG cho khả năng mang tải thuốc tốt, thời gian phóng thích thuốc kéo dài.
Nghiên cứu biến tính peg trên nano silica cấu trúc rỗng nhằm tăng cường hiệu quả mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc.doc
1. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------------------
Nguyễn Anh Khoa
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA
CẤU TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ
MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT PHÓNG THÍCH THUỐC
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh -
2. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------------------
Nguyễn Anh Khoa
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA
CẤU TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ
MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT PHÓNG THÍCH THUỐC
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 8440113
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hướng dẫn 1: PGS. TS. Nguyễn Đại Hải
Thành phố Hồ Chí Minh –
3. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Đại Hải. Các nội dung nghiên cứu, kết
quả trong đề tài này là trung thực, chưa được công bố ở các đề tài cùng cấp và
các công trình khoa học tương tự.
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 03 năm 2020
Học viên cao học
Nguyễn Anh Khoa
4. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
PGS. TS. Nguyễn Đại Hải, thầy đã hướng dẫn tận tình, sâu sắc và tạo
điều kiện cho em được làm việc và hoàn thành tốt luận văn này.
NCS. Nguyễn Thị Ngọc Trăm, Cô đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá
trình bố trí thí nghiệm.
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn tất tốt chương trình đào tạo Thạc sĩ, cũng như
hoàn thành luận văn này.
Các bạn lớp cao học Hóa Vô cơ và Hóa Phân tích khóa 2017A và
2017B đã động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như thực
hiện luận văn.
Cha mẹ và gia đình đã luôn bên cạnh hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để
con hoàn thành luận văn này.
5. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
STT
Ký hiệu/ từ
Thuật ngữ đầy đủ Ý nghĩa
viết tắt
1 APTES (3-aminopropyl)triethoxysilane Tiền chất tổng hợp
2 BET Brunauer-Emmett-Teller Phương pháp hấp thụ đẳng nhiệt
3 CTAB Cetyltrimethylammonium bromide Chất hoạt động bề mặt
4 DLC Drug loadding content Khả năng mang thuốc
5 DLE Drug loadding efficiency Hiệu quả mang thuốc
6 DLS Dynamic light scattering Tán xạ ánh sáng động
7 DOX Doxorubicin Thuốc chống ung thư doxorubicin
8 dSiO2 Dense silica Silica cấu trúc rắn
9 EtOH Ethanol Hóa chất etanol
10 FTIR
Fourier transform infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi
spectroscopy fourier
11 HMSN
Hollow mesoporous silica
Nano silica cấu trúc rỗng
nanoparticles
12 HMSN@PEG -
Nano silica cấu trúc rỗng được
phủ bằng phân tử PEG
13 MPEG Methoxy polyethylene glycol
14 MPEG-NPC -
Methoxy polyethylene glycol đã
hoạt hóa bằng tác nhân NPC
15 MCM Mobil Composition of Matter -
16 MSNs Mesoporous Silica Nanoparticles Hạt nano silica cấu trúc xốp
17 MSS Mesoporous silica shells Vỏ silica cấu trúc xốp
18 Na2CO3 Sodium carbonate Hóa chất natri cacbonat
19 NMR
Nuclear magnetic resonance
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
spectroscopy
20 NPC p-nitrophenyl chloroformate
Hóa chất p-nitrophenyl
chloroformate
21 SBA Santa Barbara -
22 TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua
23 TEOS Tetraethyl orthosilicate Hóa chất Tetraetyl orthosilicat
24 TGA Thermal gravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng trường
25 THF Tetrahydrofuran Hóa chất tetrahydrofuran
26 UV-Vis Ultraviolet-visible spectroscopy Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến
27 VLYS Vật liệu y sinh Phòng Vật liệu y sinh
6. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Danh mục bảng biểu
Tên bảng Trang
Bảng 1.1. Các vị trí ung thư có thể di căn trong cơ thể 10
Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong thí nghiệm 38
Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm 39
Bảng 3.1. Kích thước hạt của HMSN-NH2 và các vật liệu liên quan 59
Bảng 3.2. Sự thay đổi của khối lượng mẫu HMSN, MPEG và
62
HMSN@PEG theo nhiệt độ
Bảng 3.3. Độ hấp thụ tương ứng với các nồng độ DOX khác nhau 64
Bảng 3.4. Hiệu quả và khả năng mang thuốc của hệ HMSN và
65
HMSN@PEG
7. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Danh mục hình ảnh, đồ thị, sơ đồ
Tên hình ảnh, đồ thị Trang
Hình 1.1. Tỷ lệ mắc mới ung thư ở Việt Nam năm 2018 5
Hình 1.2. Cơ chế hình thành ung thư 7
Hình 1.3. Sự tạo mạch tại các tế bào ung thư 9
Hình 1.4. Quá trình di căn ung thư 10
Hình 1.5. Sơ đồ các kỳ cơ bản của chu trình tế bào 17
Hình 1.6. (1) Cấu trúc hóa học và (2) cơ chế hoạt động của doxorubicin 19
Hình 1.7. Hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian lưu giữ (hiệu ứng EPR)
22
hoặc phân phối thuốc tới đích thụ động
Hình 1.8. Sơ đồ thể hiện nguyên tắc điều trị ung thư của hệ nano mang thuốc
23
phân phối thuốc tới đích chủ động
Hình 1.9. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica 24
Hình 1.10. Cấu trúc của MCM-41 (A) và MCM-48 (B) 26
Hình 1.11. Cấu trúc phân tử polyethylene glycol 29
Hình 1.12. Cấu trúc phân tử methoxy polyethylene glycol 29
Hình 1.13. Quá trình mang thuốc của vật liệu 33
Hình 1.14. Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng từ các hạt
34
polystyrene của Jeonghun Le
Hình 1.15. Ảnh TEM của HMSN-NH2 (a) và biểu đồ cho thấy khả năng load
35
thuốc của các vật liệu (b)
Hình 1.16. Nghiên cứu tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng từ lõi nano vàng 35
Hình 1.17. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc 5-FU của hệ nano
36
silica xốp biến tính với chitosan-PEG
Hình 1.18. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc doxorubicin của hệ
37
nano silica xốp biến tính với gelatin-MPEG ở pH 7,4 và 4,5
Hình 2.1. Sơ đồ phát triển hạt silica cấu trúc rắn dSiO2 41
Hình 2.2. Hình dạng mixen của CTAB 42
Hình 2.3. Phản ứng chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm
46
amin
Hình 2.4. Phản ứng hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate 47
Hình 2.5. Trung tâm thân điện tử trên nhóm carbonyl 47
Hình 2.6. Phản ứng phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt HMSN 49
8. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Hình 3.1. Phổ XRD của các hạt HMSN 56
9. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
Hình 3.2. Phổ FTIR của HMSN trước (A) và sau (B) khi chức hóa bề mặt hạt
57
nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin
Hình 3.3. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) dSiO2,
58
(B,B’) dSiO2@CTAB/MSS, (C,C’) HMSN và (D,D’) HMSN-NH2.
Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của MPEG-NPC 59
Hình 3.5. Phổ 1
H-NMR của MPEG-NPC (A), đối chiếu với tài liệu tham khảo
60
(B)
Hình 3.6. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) HMSN-
61
NH2 và (B.B’) HMSN@PEG
Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của (A) HMSN chưa chức hóa bằng nhóm
61
amin, (B) MPEG và (C) HMSN@PEG.
Hình 3.8. Giản đồ nhiệt trọng trường của mẫu HMSN chưa chức hóa bằng nhóm
63
amin, MPEG và HMSN@PEG
Hình 3.9. Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET của mẫu HMSN@PEG 63
Hình 3.10. Đường chuẩn Doxorubicin 64
Hình 3.11. Kết quả phóng thích thuốc doxorubicin của hệ phân phối thuốc
66
DOX/HMSN@PEG và DOX nguyên chất
Tên sơ đồ Trang
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn 41
Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp 43
Sơ đồ 2.3. Sơ đồ ăn mòn lõi dSiO2@CTAB/MSS bằng Na2CO3 45
Sơ đồ 2.4. Sơ đồ chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin 46
Sơ đồ 2.5. Sơ đồ hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate 48
Sơ đồ 2.6. Sơ đồ phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt HMSN 50
Sơ đồ 2.7. Sơ đồ mang thuốc và loại thuốc dư của hệ HMSN@PEG 52
Sơ đồ 2.8. Sơ đồ đánh giá khả năng nhả thuốc của hệ DOX/HMSN@PEG 54
10. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
1
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 5
1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRỊ LIỆU ............. 5
1.1.1 Thực trạng bệnh ung thư hiện nay .................................................................. 5
1.1.2 Nguyên nhân phát sinh ung thư ....................................................................... 6
1.1.3 Tổng quan về cơ chế hình thành ung thư ........................................................ 6
1.1.3.1.Năm bước chính trong tăng sinh và lan rộng ung thư ................................. 7
1.1.3.2.Một số ảnh hưởng của ung thư di căn đến cơ quan thứ cấp ...................... 11
1.1.4 Phương pháp điều trị ung thư ........................................................................ 12
1.1.4.1. Phẫu thuật .................................................................................................. 12
1.1.4.2. Xạ trị........................................................................................................... 13
1.1.4.3. Hóa trị ........................................................................................................ 15
1.1.4.4.Một số phương pháp điều trị khác ............................................................. 16
1.1.5 Phương pháp hóa trị ....................................................................................... 17
1.1.5.1.Cơ chế tác động chung ............................................................................... 17
1.1.5.2.Các loại thuốc sử dụng trong hóa trị ......................................................... 17
1.1.5.3.Thuốc trị ung thư Doxorubicin .................................................................. 19
1.2. HỆ PHÂN PHỐI THUỐC ................................................................................. 21
1.2.1 Khái niệm hệ phân phối thuốc ....................................................................... 21
1.2.2 Hệ phân phối thuốc trên nền nano silica ....................................................... 24
1.2.2.1.Vật liệu nano silica thuộc họ MCM ........................................................... 25
1.2.2.2.Vật liệu nano silica thuộc họ SBA .............................................................. 27
1.2.2.3.Vật liệu nano silica cấu trúc rỗng .............................................................. 27
1.2.3 Polyethylene glycol – tác nhân kiểm soát phóng thích thuốc ...................... 28
1.2.3.1.Giới thiệu về PEG ...................................................................................... 28
1.2.3.2.Tính chất hóa lý của polyethylene glycol ................................................... 29
1.2.3.3.Sự PEG hóa và ứng dụng của PEG trong y sinh ....................................... 31
1.2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................... 33
1.2.4.1.Tình hình nghiên cứu ngoài nước .............................................................. 33
1.2.4.2.Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................... 36
CHƯƠNG 2.NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 38
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU – THIẾT BỊ .................................................................. 38
11. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
2
2.1.1 Nguyên vật liệu ................................................................................................ 38
2.1.1.1. Dụng cụ ...................................................................................................... 38
2.1.1.2. Hóa chất ..................................................................................................... 38
2.1.2 Thiết bị .............................................................................................................. 39
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ................................. 40
2.2.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng ......................................................... 41
2.2.1.1.Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn (dense silca nanoparticles) ........... 41
2.2.1.2.Phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp (dSiO2@CTAB/MSS) ................................. 43
2.2.1.3.Ăn mòn lõi và hình thành hạt nano silica cấu trúc rỗng ............................ 45
2.2.1.4.Chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin ............. 46
2.2.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol ................. 48
2.2.2.1.Hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate ................................. 48
2.2.2.2.Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc
rỗng .................................................................................................................... 50
2.2.3 Đánh giá khả năng mang tải và nhả thuốc của hệ sau tổng hợp ................. 52
2.2.3.1.Đánh giá khả năng mang tải thuốc doxorubicin ........................................ 52
2.2.3.2.Đánh giá khả năng nhả thuốc doxorubicin ................................................ 54
2.2.4 Phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu ....................................................... 55
CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 57
3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP CHẤT MANG ........................................................... 57
3.1.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng ......................................................... 57
3.1.1.1.Phân tích phổ XRD ..................................................................................... 57
3.1.1.2.Phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) ................................................. 57
3.1.1.3.Phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM .............................................. 58
3.1.1.4.Phân tích kích thước hạt bằng DLS ........................................................... 59
3.1.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol ................. 60
3.1.2.1.Biến tính MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate ................................. 60
3.1.2.2.Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc
rỗng .................................................................................................................... 61
3.2. KẾT QUẢ MANG TẢI VÀ NHẢ THUỐC DOXORUBICIN ......................... 65
3.2.1 Tính toán hiệu quả và khả năng mang tải thuốc .......................................... 65
3.2.2 Khảo sát khả năng phóng thích thuốc ........................................................... 66
CHƯƠNG 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 68
4.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 68
4.2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 68
12. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
3
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Những năm gần đây, bệnh ung thư trở nên phổ biến và có xu hướng ngày
càng tăng. Theo thống kê của tổ chức Ung thư toàn cầu (GLOBOCAN), năm
2018, Việt Nam có hơn 164 nghìn ca ung thư mới với khoảng 114 nghìn người
tử vong, tương đương 70% tử vong khi mắc ung thư. Tỷ lệ thành công trong điều
trị ung thư thấp (khoảng 30%) là do đa số bệnh nhân đến gặp bác sĩ khi ung thư
đã ở giai đoạn muộn, bướu lan rộng, sờ thấy khối bướu, sụt cân, vàng da và
chướng bụng. Hơn nữa, hóa trị được xem là một phương pháp hiệu quả nhất
trong điều trị ung thư giai đoạn muộn nhưng hiệu quả của phương pháp này vẫn
chưa cao. Điều trị ung thư bằng phương pháp hóa trị liên quan đến sử dụng các
loại thuốc gây độc tế bào, khi đưa các thuốc này vào cơ thể bệnh nhân, do đặc
tính chọn lọc kém nên chỉ một phần thuốc đi đến được tế bào ung thư mục tiêu,
phần còn lại hoặc đi vào tế bào thường hoặc bị đào thải ra bên ngoài làm giảm
hiệu quả điều trị và gây ra các tác dụng phụ. Để khắc phục điều này, gần đây các
nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới, đó là đưa thuốc vào hệ chất
mang nano nhằm tạo thành hệ phân phối thuốc hướng đích. Có nhiều loại chất
mang khác nhau được sử dụng, nhưng nano silica, đặc biệt là nano silica cấu trúc
rỗng được đánh giá cao, nhờ vào (1) tính tương thích sinh học cao, khả năng
phân hủy sinh học vượt trội; (2) dễ đào thải; (3) dễ tổng hợp, dễ biến tính; (4)
diện tích bề mặt và thể tích chứa thuốc lớn, (5) kích thước và cấu trúc ổn định;
(6) thuận lợi trong việc tải thuốc nhờ cấu trúc lỗ xốp trên bề mặt. Bên cạnh ưu
điểm, nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra hệ nano silica cấu trúc rỗng giải phóng thuốc
nhanh, và dễ xảy ra hiện tượng rò rỉ thuốc. Để giải quyết vấn đề này, nhóm
nghiên cứu định hướng phủ các polyme ưa nước mạch dài như polyethylen
glycol nhằm tăng hiệu quả mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc. Đó là lý do
thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA CẤU
TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT
PHÓNG THÍCH THUỐC” trong luận văn này, với mong muốn cải thiện những
hạn chế của vật liệu nano silica cấu trúc rỗng thuần túy,
13. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
4
góp phần tạo ra một hệ phân phối thuốc hiệu quả có khả năng mang tải và
kiểm soát phóng thích thuốc hiệu quả trong điều trị ung thư.
* Mục đích
Tổng hợp thành công hệ nano silica cấu trúc rỗng và biến tính bề mặt hệ
nano silica cấu trúc rỗng bằng PEG cho khả năng mang tải thuốc tốt, thời gian
phóng thích thuốc kéo dài.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Hệ nano silica cấu trúc rỗng được biến tính bề
mặt bằng phân tử PEG mang thuốc chống ung thư doxorubicin.
Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tiến hành tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng
có tính chất ổn định, sau đó phủ bề mặt các hạt này bằng PEG, đồng thời đánh
giá khả năng mang, nhả thuốc doxorubicin của hệ sau tổng hợp.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài luận văn là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về hệ phân phối
thuốc trên nền nano silica cấu trúc rỗng có khả năng mang tải thuốc tốt, nhả
thuốc nhạy với tế bào ung thư mục tiêu, và sự rò rỉ thuốc trong quá trình vận
chuyển thấp, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị bệnh ung thư.
14. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRỊ LIỆU
1.1.1 Thực trạng bệnh ung thư hiện nay
Theo thông tin từ Tổ chức Ung thư toàn cầu (GLOBOCAN), chỉ tính
riêng bệnh ung thư, năm 2018 thế giới có khoảng 18,1 triệu ca mắc mới và 9,6
triệu ca tử vong. Dự đoán đến năm 2025, con số này sẽ tăng lên 19,3 triệu ca
mắc mới, trong đó bệnh xuất hiện chủ yếu ở các nước có nền kinh tế đang
phát triển [1, 2].
Tại Việt Nam, ung thư là một trong những bệnh lý gia tăng hàng đầu.
Năm 2018 có hơn 164 nghìn ca mắc mới và hơn 114 nghìn người tử vong, tương
đương mỗi ngày có hơn 450 người mắc mới và 312 người tử vong. Năm 2012,
Việt Nam phát hiện 125 nghìn ca ung thư mới và hơn 94 nghìn người tử vong.
Như vậy trong 6 năm, số bệnh nhân ung thư phát hiện mới mỗi năm tăng 31%.
Tại bệnh viện Ung bướu Thành phố Hồ Chí Minh, số bệnh nhân điều trị hàng
năm tăng khoảng 10%. Từ tháng 11/2017 đến 11/2018, bệnh viện điều trị khoảng
30 nghìn bệnh nhân mới, trong đó ung thư chiếm gần 70% trường hợp khám tại
viện [3]. Ung thư gan dẫn đầu ở cả số mắc mới lẫn tỷ lệ thiệt mạng tại Việt Nam.
Tiếp đến là ung thư phổi, dạ dày, vú, trực tràng, vòm họng... (xem Hình 1.1).
Việt Nam cũng xếp trong nhóm những nước mắc ung thư gan cao nhất thế giới.
Tỷ lệ mắc bệnh là 23,2 trên 100 nghìn người ở cả hai giới [4].
Hình 1.1. Tỷ lệ mắc mới ung thư ở Việt Nam năm 2018 [4].
15. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
6
1.1.2 Nguyên nhân phát sinh ung thư [5, 6]
Thuốc lá là nguyên nhân chính gây ra 22% số ca tử vong vì ung thư.
Ngoài ra, còn 10% là do béo phì, kém ăn, lười vận động và uống rượu quá
mức. Các yếu tố khác bao gồm một số bệnh nhiễm trùng, tiếp xúc với bức xạ
và ô nhiễm môi trường. Ở các nước đang phát triển, gần 20% bệnh ung thư là
do nhiễm trùng như viêm gan B, viêm gan C và nhiễm trùng papillomavirus ở
người. Cũng có khoảng 5-10% bệnh ung thư là do di truyền. Nhiều loại ung
thư có thể được ngăn ngừa bằng cách không hút thuốc, duy trì cân nặng khỏe
mạnh, không uống quá nhiều rượu, ăn nhiều rau, trái cây và ngũ cốc nguyên
hạt, chủng ngừa các bệnh truyền nhiễm nhất định, không ăn quá nhiều thịt chế
biến và thịt đỏ, tránh phơi nắng quá nhiều.
1.1.3 Tổng quan về cơ chế hình thành ung thư
Bệnh ung thư đã có từ rất sớm, một trong những tài liệu cổ xưa được tìm
thấy về ung thư là cuộn giấy phẫu thuật Edwin Smith, một cuốn sách giáo khoa
về y học Ai Cập, được viết vào khoảng năm 1600 trước công nguyên. Tuy nhiên,
với trình độ khoa học kỹ thuật yếu kém, mãi đến những năm 1960, Tiến sĩ Peter
Nowell mới đề xuất được khái niệm về cơ chế hình thành ung thư. Ông sử dụng
lý thuyết về đột biến tế bào sinh dưỡng, còn được gọi là đột biến soma để giải
thích sự hình thành và phát triển của ung thư [7]. Trong ý tưởng này (xem Hình
1.2), các tế bào soma trở nên đột biến, và đột biến được truyền qua các thế hệ
tiếp theo thông qua quá trình phân chia. Hơn nữa, đột biến được cho là nguyên
nhân gây ra sự phát triển tế bào nhanh hơn so với bình thường. Kết quả là một
bản sao với một nhóm các tế bào có hình thức giống nhau được hình thành. Ứng
với mỗi lần phân chia, có càng nhiều đột biến có cơ hội xảy ra. Một dòng vô tính
mới có thể phát sinh, và mỗi một dòng thừa hưởng một đột biến cụ thể khác
nhau. Tuy nhiên, chỉ các dòng đột biến vô tính mới cung cấp khả năng sống sót
và tiếp tục phát triển. Một ý tưởng cũng quan trọng không kém là quan điểm cho
rằng các dòng vô tính sẽ gây đột biến chết người, chống lại các tác động và làm
hư hại nguồn di truyền ban đầu. Các khái niệm về tiến hóa vô tính rất giống với
chọn lọc tự nhiên trong quá trình tiến hóa của các loài. Hệ
16. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
7
quả là bản sao đột biến có khả năng sống sót cao có thể trở nên đủ lớn để hình
thành khối u [8].
Hình 1.2. Cơ chế hình thành ung thư [7].
Sự phát triển của ung thư trên người là một quá trình phức tạp và trải
qua nhiều bước. Mặc dù có hơn 100 loại ung thư khác nhau tồn tại, tuy nhiên
chúng đều có một số đặc điểm và khả năng cụ thể. Quá trình chuyển đổi từ tế
bào thường sang tế bào ác tính liên quan đến ít nhất năm biến cố quan trọng
[7, 9-11]
Bước 1: Tự hình thành tín hiệu kích thích sinh trưởng
Hầu hết các tế bào bình thường của con người cần một tín hiệu để khởi
động quá trình sinh trưởng và phát triển, gọi là tín hiệu kích thích sinh trưởng.
Chúng được cơ thể tạo ra nhằm điều khiển quá trình sinh trưởng và tăng sinh tế
bào. Các tế bào ung thư đã phá vỡ sự kiểm soát của cơ thể và thể hiện sự tăng
trưởng không phụ thuộc vào các tín hiệu bên ngoài bằng cách (1) tự sản xuất ra
chất kích thích sinh trưởng; (2) thay đổi thành phần của chất nền ngoại bào (đây
17. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
8
là thành phần giúp các tế bào tương tác với nhau), và (3) thậm chí còn chịu ảnh
hưởng bởi các tế bào ung thư lân cận. Nói chung, các tế bào ung thư không giống
với bản sao các tế bào bình thường, chúng có thể phát triển một cách độc lập so
với các tín hiệu thúc đẩy phát triển thông thường trong cơ thể con người.
Bước 2. Không phản hồi tín hiệu ức chế sinh trưởng
Đặc điểm thứ hai của tế bào ung thư là không đáp ứng tín hiệu ức chế sinh
trưởng. Trong trường hợp bình thường, ví dụ như đối với mô, sự sinh trưởng
được điều chỉnh và duy trì ở trạng thái ổn định bằng các chất ức chế sinh trưởng,
chúng tồn tại tự do hoặc liên kết với chất tế bào, nhờ đó cân bằng nội mô không
bị gián đoạn. Ở tế bào bình thường, tín hiệu được đáp ứng bằng sự sinh trưởng
âm và ngừng phát triển. Trong khi đó, các tế bào ung thư phát triển một cơ chế
đặc biệt cho phép chúng phá vỡ hoặc trở nên không nhạy cảm với các tín hiệu ức
chế sinh trưởng, từ đó có thể phát triển không hạn chế.
Bước 3. Không tuân theo chương trình chết tự nhiên (apoptosis)
Đặc điểm thứ ba của tế bào ung thư là khả năng tránh khỏi sự chết theo
chương trình định sẵn (apoptosis). Lý do là hoạt tính ức chế khối u của tế bào
bị mất, thông thường là do đột biến gây ra.
Đối với tế bào phân chia không giới hạn, ba yếu tố nêu trên không tách
rời nhau, trừ khi quần thể khối u tránh được một hiện tượng gọi là sự lão hóa.
Vào năm 1965, tiến sĩ Leonard Hayflick làm việc tại viện Wistar ở
Philadelphia, ông chứng minh rằng các tế bào bình thường của con người bị
giới hạn về số lượng nhân đôi, sau một số lần nhân đôi nhất định, các tế bào
rơi vào trạng thái lão hóa. Ở đây tế bào ngừng phân chia, cân bằng nội mô bị
phá vỡ, cuối cùng các tế bào bắt đầu chết. Trong khi đó, tế bào ung thư xuất
hiện các ngoại lệ với khả năng phân chia không giới hạn và hầu hết là bất tử,
do đó xuất hiện hiện tượng tiềm năng sinh sản vô hạn.
Bước 4. Khối u ngừng phát triển và sự tạo mạch
Một khi các tế nào khối u đạt tới trạng thái sinh sản bị giới hạn, các khối u
nhỏ có kích thước bằng kích thước của đầu kim sẽ hình thành và chúng không
tiếp tục phát triển nữa, trừ khi có sự tạo mạch. Khái niệm này được đưa ra bởi
18. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
9
tiến sĩ Judah Forkman, cha đẻ của lĩnh vực nghiên cứu về sự tạo mạch. Ông
mô tả rằng các khối u nhỏ không có các mạch máu như là một dạng ung thư
không hoạt động. Ngược lại, khi quá trình tạo mạch (sinh mạch, vessel
formation) được hình thành, các mao mạch mới sẽ xâm nhập, mang theo máu
cung cấp chất dinh dưỡng cho các tế bào ung thư, đồng thời lấy đi những chất
thải ra từ tế bào, nhờ đó khối u sẽ có khả năng tăng trưởng theo cấp số nhân
và khi đó, ung thư bắt đầu chuyển sang giai đoạn bệnh (xem Hình 1.3).
Hình 1.3. Sự tạo mạch tại các tế bào ung thư [7].
Bước 5. Di căn khối u
Khi một tế bào khối u thoát khỏi vị trí ban đầu, chúng di chuyển và xâm
nhập xuyên qua các mô đang phân chia để đến gần với thành mạch máu. Các
tế bào khối u này sử dụng các enzym để phân hủy các chất nền ngoại bào, gắn
lên thành mạch máu và xâm lấn vào bên trong thành mạch máu. Nhờ dòng
máu, các tế bào khối u được vận chuyển đi khắp cơ thể. Khi đi đến một vùng
xa hơn, các tế bào khối u rời khỏi dòng máu thông qua một quá trình gọi là
thoát mạch, sau đó chúng xâm lấn vào vị trí di căn thứ cấp sử dụng cùng hệ
thống các enzym phân giải protein. Ở đây, các tế bào khối u chủ yếu trải qua
các quá trình sinh trưởng giống như khối u gốc: tăng sinh tế bào khối u, xâm
lấn và tạo mạch (xem Hình 1.4).
19. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
10
Hình 1.4. Quá trình di căn ung thư [7].
Một số tế bào khối u cũng có thể di căn thông qua hệ mạch bạch huyết
của mạch máu. Ví dụ ung thư vú, ung thư ruột, ung thư da và ung thư tuyến
tiền liệt. Hệ bạch huyết thường đóng vai trò quan trọng trong chức năng của
hệ miễn dịch, điều tiết các dịch chất trong cơ thể, và hấp thu chất béo từ thức
ăn. Các tế bào khối u dễ dàng đi vào mạch bạch huyết vì chúng không có các
rào chắn gọi là màng nền để bảo vệ hệ thống mao mạch khỏi sự xâm lấn liên
tục của các tế bào. Khi các tế bào ung thư đã xâm nhập vào mạch bạch huyết,
chúng hoặc bị kẹt lại trong hạch bạch huyết trong cơ thể, mở rộng và phát
triển trong các hạch bạch huyết, hoặc vào hệ thống mao mạch lan rộng.
Di căn là giai đoạn quan trọng và được cho là nguyên nhân gây chết đến
90% số ca mắc ung thư ở người. Mỗi loại ung thư có khu vực di căn cụ thể khác
nhau. Bảng 1.1 thể hiện các vị trí mà một khối u gốc có thể di căn [12-14]:
Bảng 1.1. Các vị trí ung thư có thể di căn trong cơ thể
Loại ung thư Vị trí di căn chính
Bàng quang Xương, gan, phổi
Vú Xương, não, gan, phổi
Ruột già Gan, phổi, màng bụng
Thận Tuyến thượng thận, xương, não, gan,,…
Khối u ác tính Xương, não, gan, phổi, da, cơ
20. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
11
Loại ung thư Vị trí di căn chính
Buồng trứng Gan, phổi, màng bụng
Tuyến tụy Gan, phổi, màng bụng
Tuyến tiền liệt Tuyến thượng thận, xương, gan, phổi
Ruột thẳng Gan, phổi, màng bụng
Dạ dày Gan, phổi, màng bụng
Tuyến giáp Xương, gan, phổi
Tử cung Xương, gan phổi, màng bụng, âm đạo
1.1.3.1. Một số ảnh hưởng của ung thư di căn đến cơ quan thứ cấp [15-
17]
Ung thư di căn đến các cơ quan thứ cấp sẽ gây ra các hậu quả cụ thể như sau:
- Nếu ung thư phát triển trong một phần của hệ tiêu hóa, chúng có thể
sẽ ngăn cản thức ăn đi qua ruột và thức ăn không được hấp thụ.
- Nếu ung thư ảnh hưởng đến phổi, số lượng tế bào khỏe mạnh sẽ giảm
và bệnh nhân có thể sẽ không nhận đủ oxy. Ngoài ra, ung thư cũng có
thể ngăn chặn một phần của phổi, phần này sau đó bị sụp đổ và thường
bị nhiễm trùng. Khi đã mắc bệnh ung thư, người bệnh thường không
đủ khả năng để chống lại nhiễm trùng, thậm chí là các kháng sinh
mạnh. Vì vậy, các nhiễm trùng này dễ dàng dẫn đến tử vong.
- Cơ thể con người điều hòa rất tốt giới hạn trên và dưới của các muối
và những chất hóa học khác. Khi ung thư di căn đến gan và xương,
chúng có thể gây đảo lộn đến các cân bằng này. Gan giữ vai trò rất
quan trọng trong việc duy trì các chất trong cơ thể. Do ung thư gan
là các khối u mạch máu nên lượng máu trong động mạch gan tăng
và gây chảy máu dữ dội ở động mạch.
21. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
12
1.1.4 Phương pháp điều trị ung thư [18]
Để điều trị ung thư, hiện nay có bốn nhóm phương pháp chính. Trong
đó, tương ứng với vị trí khối u, giai đoạn bệnh và thể trạng bệnh nhân sẽ sử
dụng một hoặc kết hợp các phương pháp với nhau.
1.1.4.1. Phẫu thuật [19, 20]
Phẫu thuật là một thủ thuật y tế được dùng để kiểm tra, loại bỏ hoặc sửa
chữa mô. Mục đích của phẫu thuật là cắt bỏ khối u.
a) Ưu điểm
- Có thể loại bỏ tế bào ung thư, chữa khỏi hoặc cải thiện tình trạng
bệnh. Khi phát hiện ung thư ở giai đoạn 1 và 2, bệnh nhân điều trị
ngay bằng phương pháp phẫu thuật và có phương pháp phù hợp
kiểm soát sau điều trị sẽ có thể chữa khỏi bệnh ung thư hoàn toàn.
b) Nhược điểm
- Phương pháp phẫu thuật chỉ sử dụng được cho những khối u tại
chỗ, còn nhỏ và chưa di căn đến các cơ quan khác trong cơ thể.
- Phẫu thuật có thể cắt đi một phần tế bào khỏe mạnh gây ảnh hưởng
trực tiếp đến sức khỏe của bệnh nhân.
- Không áp dụng đối với bệnh nhân đang ở giai đoạn cuối hoặc cơ thể
quá suy kiệt.
- Phẫu thuật không thể cắt bỏ được những ổ bệnh nhỏ. Do đó, nếu
không được loại bỏ, chúng sẽ tiếp tục phát triển và tái phát, di căn
trở lại. Lúc này khó điều trị và nguy hiểm hơn.
c) Tác dụng phụ
Tác dụng phụ của phẫu thuật phụ thuộc chủ yếu vào:
- Phương pháp và vị trí phẫu thuật.
- Cách thức sử dụng trong phẫu thuật (loại bỏ hoặc sửa chữa).
- Sức khỏe tổng thể của người bệnh.
- Hiệu quả của các phương phép điều trị khác (ví dụ, xạ trị có thể
không tốt sau khi tiến hành phẫu thuật)
22. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
13
Đau họng: nếu quá trình phẫu thuật sử dụng thuốc mê, bác sĩ sẽ dùng
một ống được đặt trong khí quản để người bệnh hít thở. Việc đưa ống này vào
và lấy chúng ra khỏi khí quản có thể gây đau họng. Đây là một tác dụng phụ
tạm thời và thường biến mất sau phẫu thuật.
Đau đớn: đau đớn thường xảy ra sau phẫu thuật. Triệu chứng có thể
kéo dài và phụ thuộc vào quy trình và cách thức chữa trị. Ngoài ra, thuốc
giảm đau cũng có thể được áp dụng trong kiểm soát cơn đau.
Buồn nôn và ói mửa: hiện tượng này có thể được gây ra bởi thuốc gây
mê dùng trong quá trình phẫu thuật. Tác dụng phụ này thường tạm thời và
biến mất sau một vài ngày điều trị.
Chảy máu: chảy máu, xuất huyết có thể xảy ra nếu một mạch máu
không được bịt kín hoặc bệnh nhân bị rối loạn đông máu.
Nhiễm trùng: một số người bị nhiễm trùng vết thường sau phẫu thuật.
Đây không phải là một tác dụng phụ thường gặp, nhưng có thể xảy ra ở bất kỳ
loại phẫu thuật nào. Kháng sinh có thể được sử dụng để ngăn ngừa hoặc điều
trị các loại nhiễm trùng.
Sốc: sốc là một tác dụng phụ nguy hiểm có thể xảy ra trong hoặc sau
khi phẫu thuật. Chúng làm giảm lượng máu đi khắp cơ thể và thường gây ra
do huyết áp thấp.
1.1.4.2. Xạ trị [21-24]
Xạ trị là phương pháp sử dụng những tia bức xạ năng lượng cao bao
gồm tia X, tia proton… để diệt tế bào ung thư hoặc thu nhỏ khối u. Các tia
bức xạ hoạt động bằng cách làm phá hủy các tế bào ung thư nhiều lần bằng
cách lặp đi lặp lại quá trình áp bức xạ lên khối u. Các tế bào ung thư không có
đủ thời gian để tự sửa chữa nên chết, các tế bào thường có thể sửa chữa và
thay thế giữa các lần xạ trị. Mục tiêu của xạ trị là làm tổn thương tế bào ung
thư trong khi giới hạn tổn thương đối với các mô lành lân cận.
a) Ưu điểm
- Điều trị tập trung, ít gây ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh.
23. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
14
b) Nhược điểm
- Không áp dụng cho ung thư đã di căn.
- Không áp dụng để điều trị ung thư không rắn như ung thư máu…
- Gây ra một số tác dụng phụ khá nghiêm trọng và ảnh hưởng lâu dài
đến sức khỏe của bệnh nhân: gây lở loét, chảy máu, nhiễm trùng,
nhiễm khuẩn tại cơ quan bị chiếu xạ; biến chứng teo hẹp, khó nuốt,
thay đổi giọng nói, khó tiểu tiện tại những bộ phận rỗng như ruột,
thực quản.
- Làm suy giảm hệ thống miễn dịch khiến bệnh nhân dễ mắc bệnh
nhiễm trùng, cơ thể suy kiệt,…
c) Tác dụng phụ
Tác dụng phụ của xạ trị có thể xảy ra khi bức xạ được áp dụng lên bất
kỳ vị trị nào của cơ thể, nhưng sẽ phụ thuộc vào:
- Khu vực hoặc cơ quan được điều trị.
- Kích thước khu vực được điều trị.
- Kỹ thuật xạ trị được áp dụng.
- Lượng bức xạ cung cấp trong lịch trình điều trị.
- Sức khỏe tổng thể của bệnh nhân.
- Các loại thuốc đi kèm trong quá trình điều trị.
Mệt mỏi: đây là một trong những tác dụng phụ thường gặp nhất của xạ
trị. Mệt mỏi có thể gây ra bởi thiếu máu, biếng ăn hoặc trầm cảm. Nó có thể
liên quan đến các chất độc hại được sinh ra khi các tế bào ung thư bị phá vỡ
hoặc chết. Trong thời gian xạ trị, cơ thể sử dụng nhiều năng lượng để tự sửa
chữa, đây cũng là lý do của sự mệt mỏi.
Các phản ứng ngoài da: để đi đến các mục đích điều trị, các bức xạ
thường phải đi qua qua da. Vùng da bị chiếu bức xạ có thể bị đỏ, khô hoặc
ngứa. Da có thể thay đổi màu sắc (trở nên sẫm màu hoặc giống bị rám nắng).
Hầu hết các phản ứng này xảy ra trong hai tuần đầu tiên nhận xạ trị, nhưng
một số thay đổi ở da, như sạm da hoặc vết sẹo có thể trở nên vĩnh viễn. Một
số người không gặp bất kỳ phản ứng nào với bức xạ.
24. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
15
Ức chế tủy xương: ức chế tủy xương gây ra sự sụt giảm của một hoặc
một số loại tế bào máu.
Số lượng tế bào máu trắng thấp (giảm bạch cầu hoặc bạch cầu
trung tính) làm tăng nguy cơ nhiễm trùng.
Số lượng tiểu cầu thấp làm tăng nguy cơ bầm tím và chảy máu.
Số lượng tế bào máu đỏ thấp là nguyên nhân gây mệt mỏi, xanh
xao và khó chịu.
1.1.4.3. Hóa trị [25]
Hóa trị là phương pháp sử dụng các loại thuốc chống ung thư đưa vào
cơ thể người bệnh. Các loại thuốc này có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư
hoặc ngăn chặn sự phát triển của chúng bằng cách ngăn cản quá trình phân
chia của các tế bào bệnh, từ đó làm giảm các tế bào ung thư mới hình thành.
Hóa trị là phương pháp duy nhất (xét trong các phương pháp phổ biến
là phẫu thuật, xạ trị và hóa trị) có khả năng điều trị được ung thư di căn. Do
luận văn tập trung chủ yếu vào điều trị ung thư giai đoạn muộn nên hóa trị là
đối tượng chính trong nghiên cứu này.
a) Ưu điểm
- Có tác dụng toàn thân nên thường dùng cho những trường hợp
ung thư giai đoạn cuối, đã bị di căn.
- Sử dụng được cho hầu hết các loại ung thư.
- Phối hợp với phương pháp phẫu thuật, xạ trị để tiêu diệt những tế
bào ung thư còn sót lại. Từ đó nâng cao hiệu quả điều trị ung thư.
b) Nhược điểm
- Làm tổn thương đến các tế bào khỏe mạnh do có tính chọn lọc kém.
- Tăng nguy cơ suy tủy xương, giảm sản sinh tế bào gốc,…
- Có thể làm thay đổi cấu trúc gen ADN của cơ thể.
c) Tác dụng phụ
Tác dụng phụ có thể xảy ra ở bất kỳ kiểu trị liệu nào, nhưng thông
thường phụ thuộc vào:
- Loại thuốc sử dụng.
25. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
16
- Liều lượng.
- Cách thức đưa thuốc vào cơ thể.
- Sức khỏe tổng thể của bệnh nhân.
Ức chế tủy xương: đây là tác dụng phụ thường gặp và nghiêm trọng
nhất của hóa trị. Chúng làm giảm lượng tế bào máu sinh ra do tủy xương.
Viêm miệng, viêm niêm mạc miệng, viêm màng nhày, viêm bóng đái.
Chán ăn và thay đổi trong hương – mùi vị, buồn nôn và ói mửa, tiêu
chảy, mất nước,…
Rụng tóc, thay đổi ở da (mẫn đỏ, ngứa, phát ban) và mắt (mờ mắt, chảy
nước mắt).
Tổn thương các cơ quan như tim, phổi, gan, cật, hệ thống thần kinh,…
1.1.4.4. Một số phương pháp điều trị khác a) Miễn dịch trị liệu
Miễn dịch trị liệu ung thư là kích hoạt và làm tăng số lượng của các tế
bào miễn dịch, sử dụng cơ chế miễn nhiễm chống lại khối u. Các chất đó là
kháng thể đơn dòng nhằm chống lại các protein đặc trưng cho các tế bào ung
thư, hay các cytokine điều hoà đáp ứng của hệ miễn dịch.
b) Ức chế nội tiết tố
Sự phát triển của hầu hết các mô, bao gồm ung thư, có thể được gia tăng
hay bị ức chế bằng cách cung cấp hay ngăn chặn các loại hormone nào đó. Điều
này cho phép một phương pháp bổ sung trong điều trị nhiều loại ung thư. Ví dụ
các khối u nhạy cảm với hormone là ung thư vú, tiền liệt tuyến, và tuyến giáp.
Việc loại bỏ hay ức chế estrogen (đối với ung thư vú), testosterone (ung thư tiền
liệt tuyến), hay nội tiết tố điều hòa thyroid - Thyroid-Stimulating Hormone TSH
(ung thư tuyến giáp) là phương pháp điều trị bổ sung quan trọng.
26. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
17
1.1.5 Phương pháp hóa trị
1.1.5.1. Cơ chế tác động chung [25]
Tất cả các tế bào đều trải qua lần lượt nhiều giai đoạn được gọi chung là
chu kỳ tế bào (xem Hình 1.5). Các tế bào ung thư có tốc độ tăng sinh và phát
triển nhanh nên tần suất tìm thấy ở trạng thái phân chia (kỳ trung gian) cao.
Ngược lại, các tế bào bình thường có tốc độ tăng sinh và phát triển chậm, tần
suất tìm thấy tế bào ở giai đoạn phân chia thấp. Hầu hết các loại thuốc hóa trị
có tác động ức chế mạnh lên các giai đoạn phân chia tế bào, do đó tế bào ung
thư chịu ảnh hưởng gây ra bởi tác nhân hóa trị nhiều hơn tế bào thường.
Hình 1.5. Sơ đồ các kỳ cơ bản của chu trình tế bào [26].
1.1.5.2. Các loại thuốc sử dụng trong hóa trị [27]
Suốt hơn 30 năm nghiên cứu, thế giới đã có trên 700 loại thuốc điều trị
ung thư được FDA phê chuẩn và cho phép sử dụng trong thực hành lâm sàng
[28]. Các loại thuốc này thường được chia làm nhiều nhóm. Các loại thuốc
khác nhau nằm trong mỗi nhóm được phân loại theo cách thức hoạt động, cấu
trúc và nguồn cung cấp. Một số phù hợp với nhiều hơn một nhóm, số khác
không nằm bất kỳ nhóm nào.
- Nhóm Alkylat: các thuốc này trực tiếp gây tổn hại ADN để chặn tế bào
ung thư tăng sinh. Các thuốc này không đặc hiệu theo pha, nghĩa là tấn
công tất cả các pha của chu kỳ tế bào. Nhóm alkylat điều trị nhiều loại ung
thư khác nhau, gồm bệnh bạch cầu, lympho, bệnh Hodgkin, đau tủy,
27. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
18
sarcôm cũng như ung thư phổi, vú và buồng trứng. Các thuốc platinum
(chức platinum (Pt) trong cấu trúc, như cisplatin, carboplatin và
oxaliplatin) đôi khi được xếp nhóm với các alkylat vì cơ chế tiêu diệt tế
bào ung thư tương tự. Nhóm alkylat có thể gây tác hại lâu dài vào tủy
xương, đôi khi gây bệnh bạch cầu cấp, nguy cơ có thể xảy ra sau 5-10
năm sau điều trị.
- Nhóm kháng chuyển hóa làm cản trở sự tăng trưởng của ADN và ARN:
các thuốc này tập trung tác động vào pha S và được sử dụng để trị các
bệnh bạch cầu, các loại ung thư buồng trứng, vú và ống tiêu hóa. Thuốc
kháng chuyển hoá gồm 5-FU, methotrexate, gemcitabine (Gemza),…
- Các kháng sinh kháng ung thư anthracyline gồm các kháng sinh can thiệp
vào các enzym của sự phân đôi ADN, hoạt động trong tất cả các pha của
chu trình tế bào, được dùng rộng rãi cho nhiều loại ung thư, bao gồm
daunorubicin, doxorubicin (adriamycin), epirubicin, idarubicin.
- Các thuốc ức chế phân bào: thường được chiết xuất từ thảo mộc, ngăn
chặn sự phân bào hoặc ức chế enzym tạo các protein cần thiết để tế bào
sinh sản. Các thuốc này tác động vào pha M của chu kỳ tế bào, nhưng
có thể gây tổn hại cho các tế bào ở mọi pha. Nhóm này được dùng điều
trị ung thư vú, đa myêlôm, lympho và các bệnh bạch cầu.
- Các corticosteroid: steroid là các hormon thiên nhiên và các thuốc
tương tự hormon, được dùng điều trị ung thư như lympho, bệnh bạch
cầu, đa u tủy.
- Các thuốc ức chế topoisomerase: topoisomerase là enzyme giúp tháo
xoắn phân tử ADN để sao chép. Các thuốc ức chế topoismerase điều trị
bệnh bạch cầu, ung thư phổi, buồng trứng, đường tiêu hóa. Nhóm thuốc
ức chế topoismerase I gồm topotecan và Irinotecan (CPT-11). ức chế
topoismerase II gồm etoposide (VP-16) và teniposite. Mitoxanthrone
cũng có khả năng ức chế topoismerase II.
- Ngoài ra, các loại thuốc không thuộc các nhóm trên bao gồm L-
asparaginase, tamoxifen, androgen, progesterone và các thuốc miễn dịch.
28. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
19
1.1.5.3. Thuốc trị ung thư Doxorubicin
Doxorubicin lần đầu được chấp nhận cho sử dụng y tế dưới dạng tiêm
tĩnh mạch tại Hoa Kỳ vào năm 1974 với tên thương mại là Adriamycin. Đây
là một loại kháng sinh gây độc tế bào thuộc nhóm anthracyclin, bao gồm một
đơn vị đường amino là daunosamine liên kết với một aglycone bốn vòng là
doxorubicinone thông qua liên kết glycoside. Cấu trúc hóa học của
doxorubicin được thể hiện trong Hình 1.6. Tác nhân gây độc tế bào này đan
xen và cản trở sự sao chép của nucleotide trong mạch ADN kép trong giai
đoạn S của các tế bào hoặc ức chế enzym topoisomerase II, kết quả là ngăn
cản được quá trình phiên mã [29, 30].
Hình 1.6. (1) Cấu trúc hóa học và (2) cơ chế hoạt động của doxorubicin [31].
Doxorubicin thuộc danh sách các thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế
giới, tức là nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong hệ
thống y tế [32]. Doxorubicin được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư vú, ung
thư bàng quang, sarcoma Kaposi, ung thư hạch và ung thư bạch cầu lympho
cấp tính.
a) Lý hóa tính
- Doxorubicin ở dạng tinh thể hoặc bột vô định hình màu đỏ cam, không
mùi. Tan trong nước, dung dịch NaCl 0,9%, methanol và ethanol; thực
tế không tan trong cloroform, ether và các dung môi hữu cơ khác.
- Doxorubicin bền trong dung dịch có pH khoảng 4.
29. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
20
- Doxorubicin là chất nhạy với ánh sáng ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, ở
nồng độ điều trị, doxorubicin không bị phân hủy đáng kể bởi ánh sáng
và không nhất thiết phải có biện pháp riêng để bảo vệ.
- Doxorubicin kích ứng mạch các mô và có thể gây hoại tử mô.
b) Dược động học
Sau khi tiêm tĩnh mạch, doxorubicin nhanh chóng thải trừ khỏi máu và
phân bố vào mô bao gồm phổi, gan, tim, lá lách và thận. Doxorubicin bị
chuyển hóa nhanh tại gan tạo thành các dẫn chất chuyển hóa, bao gồm cả
doxorubicinol là một chất còn hoạt tính. Khoảng 40 – 50% lượng doxorubicin
bắt đầu được thải trừ qua mật trong vòng 7 ngày; chỉ khoảng 5% được thải trừ
qua nước tiểu trong vòng 5 ngày [33, 34].
c) Tác dụng phụ
Đường truyền tĩnh mạch:
- Chèn ép tủy và độc tính lên tim.
- Rụng tóc là tác dụng phụ thường gặp xuất hiện vào khoảng 85%.
- Viêm miệng xuất hiện vào khoảng 5 – 10 ngày sau khi điều trị.
- Rối loạn tiêu hóa như buồn nôn, nôn và tiêu chảy cũng có thể xảy ra.
- Những tổn thương mô, bao gồm hoại tử, xuất hiện khi thuốc bị thoát
mạch trong lúc truyền, đặc biệt ở các tĩnh mạch nhỏ, hoặc cùng một
tĩnh mạch được sử dụng lặp lại, xơ vữa tĩnh mạch cũng đã được báo
cáo trong quá trình điều trị.
Đường nhỏ giọt bàng quang có thể gây những tác dụng phụ sau: tiểu
máu, cảm giác châm chích hay nóng bỏng bàng quang và niệu đạo, rối loạn
tiểu.
Để tăng hiệu quả điều trị và giảm các tác dụng phụ của thuốc doxorubicin
như đã nêu trên, phương pháp đưa thuốc vào hệ chất mang nano để tạo thành hệ
phân phối thuốc hướng đích được lựa chọn trong luận văn này.
30. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
21
1.2. HỆ PHÂN PHỐI THUỐC
1.2.1 Khái niệm hệ phân phối thuốc [35, 36]
Hệ thống phân phối thuốc hướng đích là một một hệ mang thuốc thông
minh có khả năng bảo vệ thuốc khỏi hiện tượng đào thải của cơ thể, mang
thuốc đến các mô, cơ quan thậm chí là từng tế bào bị bệnh. Đồng thời, hệ
phân phối thuốc còn kiểm soát được thời gian nhả thuốc trong máu, tránh hiện
tượng một lượng lớn thuốc bị giải phóng trong một thời ngắn sau khi được
đưa vào cơ thể, giải quyết được vấn đề thuốc phân tán khắp cơ thể như thuốc
ở dạng truyền thống.
Phân phối thuốc hướng đích có hai cơ chế: hướng đích thụ động và
hướng đích chủ động. Trong đó, cơ chế hướng đích thụ động được sử dụng
nhiều trong nghiên cứu này.
Hướng đích thụ động: một trong những đặc trưng của các chất mang
thuốc kích thước nano là khả năng tích lũy thụ động trong mô khối u rắn.
Nguyên nhân được xác định là do hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian
lưu giữ (Enhanced Permeability and Retention (EPR)). Tại hầu hết các mô khỏe
mạnh, kích thước các khe hở nội mô thành mạch máu thường nhỏ hơn 2 nm.
Do đó, một số phân tử thuốc nhỏ có thể thâm nhập vào và gây độc tế bào lành.
Tuy nhiên, các khe hở này là quá nhỏ so với hầu hết các hệ nano mang thuốc.
Tại mô khối u, do sự phát triển của tế bào ung thư đòi hỏi sự tăng sinh mạch
máu, các vi mạch máu mới được hình thành tại các mô ung thư có kích thước
100 đến 800 nm. Do đó, các hệ nano mang thuốc có thể dễ dàng thâm nhập vào
tế bào ung thư. Hơn nữa, sau khi nhập bào, các hệ nano này sẽ tập trung ở dịch
gian bào quanh các tế bào ung thư. Sự phân bố này có được là nhờ kết quả của
2 yếu tố: không gian và áp suất thẩm thấu lớn hơn tại các khe giữa các tế bào
ung thư so với mô bình thường. Đặc điểm, hình thái của các tế bào ung thư tạo
ra khoảng không gian giữa các tế bào rộng hơn so với tế bào bình thường. Các
hệ nano mang thuốc sau khi đã tiến vào khe hở của tế bào sẽ bị kẹt giữ lại khi
31. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
22
các tế bào ung thư phát triển. Thêm vào đó, do không có hệ bạch huyết cần
thiết, tốc độ đào thải các hệ nano này ra khỏi tế bào rất hạn chế.
Hình 1.7. Hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian lưu giữ (hiệu ứng EPR) hoặc
phân phối thuốc tới đích thụ động. (1) Hệ nano mang thuốc, nó không thể thoát
mạch qua lớp nội mô thành mạch máu, trừ khi là (4) các phân tử nhỏ như thuốc tự
do, chúng phân bố ở trong tế bào thường và khối u với một xác suất nhất định. (2)
khoảng cách giữa các tế bào nội mô ở vùng xảy ra bệnh như (3) khối u, viêm,…
rộng nên các hạt nano có thể thoát mạch và tích tụ ở vùng này, tạo ra một khu vực
có nồng độ thuốc cao [37].
Phân phối thuốc tới đích chủ động: các hệ nano mang thuốc phân phối thuốc
tới đích thụ động theo cơ chế EPR đã cho thấy ưu thế hơn hẳn thuốc không có
chất mang. Tuy nhiên, hiệu ứng EPR là chưa đủ để đảm bảo hiệu quả tấn công
đặc hiệu vào tế bào ung thư. Hiệu ứng EPR chỉ giúp các hệ nano mang thuốc tập
trung vào khe hở của vùng mô ung thư. Điều trị ung thư chỉ thực sự hiệu quả khi
thuốc chống ung thư xâm nhập được vào bên trong tế bào và phát huy tác dụng.
Nếu chất mang không thể xâm nhập được vào tế bào, lượng thuốc tự do giải
phóng từ hệ nano mang thuốc có thể đi vào hệ tuần hoàn và phân bố lại các cơ
quan trong cơ thể, và sau đó đào thải ra ngoài. Để khắc phục hạn chế này, trên bề
mặt chất mang thuốc được gắn thêm các tác nhân định hướng. Các phân tử định
hướng có thể là các kháng thể, peptide, các aptamer, hoặc các ligand carbohydrat
đặc hiệu với các kháng nguyên và thụ thể trên bề mặt tế bào
32. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
23
ung thư. So sánh giữa chất mang có phần tử định hướng và chất mang thông
thường, các thông số dược động học là không có sự khác biệt, song hiệu quả
điều trị đặc biệt được tăng lên. Song việc lựa chọn các phần tử định hướng là
một vấn đề phức tạp. Một yêu cầu tiên quyết đối với phần tử định hướng là
đánh lừa hệ thống kiểm soát quá trình nhập và xuất bào, vì sự nhập bào để
chất mang thực sự xâm nhập được vào bên trong tế bào và giải phóng thuốc.
Hình 1.8. Sơ đồ thể hiện nguyên tắc điều trị ung thư của hệ nano mang thuốc phân
phối thuốc tới đích chủ động [38].
Một trong những ligand có thể đánh lừa tế bào đã được Baker và cộng sự
nghiên cứu là axit folic (FA). Đây là một ligand vừa có ái lực với các thụ thể đặc
hiệu trên nhiều loại tế bào ung thư như tế bào ung thư vú, phổi và não; vừa đánh
lừa được tế bào gây ra hiện tượng nhập bào. Sau khi tương tác kết hợp giữa tác
nhân hướng đích của hệ nano mang thuốc với các thụ thể đặc trưng trên tế bào
ung thư. Hệ nano mang thuốc được giữ lại trên màng tế bào và bắt đầu tiến hành
nhập bào thông qua ẩm bào (pinocytosis), protein vận chuyển trung gian hoặc
khuếch tán thụ động qua khe hở lớp nội mô thành mạch (paracellular hydrophilic
hoặc lipophilic diffusion). Trong tế bào ung thư, do
33. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
24
điều kiện sinh hóa (ví dụ pH thấp), cấu trúc chất mang thay đổi và phóng thích
thuốc hay xảy ra phản ứng hóa học tạo ra thuốc từ tiền thuốc (pre-drug) để tiêu
diệt tế bào ung thư.
Trong hệ phân phối thuốc sử dụng khái niệm nano, khái niệm này được
nhắc đến đầu tiên vào năm 1959, thời điểm nhà vật lý người Mỹ Richard
Feynman đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích thước siêu nhỏ từ quá
trình tập hợp các nguyên tử, phân tử. Nhờ có kích thước nhỏ nên các hạt nano
dễ dàng đi xuyên qua những mao mạch rất nhỏ trong cơ thể, và làm tăng hiệu
quả vận chuyển thuốc.
Trong những thập kỹ gần đây, những tiến bộ của các hệ phân phối
thuốc đã cho phép thuốc được sử dụng hiệu quả hơn. Để phân phối các loại
thuốc đến một cơ quan cụ thể, nhiều hệ thống phân phối thuốc đã được thiết
kế, bao gồm hệ phân phối trên nền polyme, nanocapsule, mixen, dendrimer,
hạt nano vô cơ và hữu cơ. Trong số đó, hạt nano vô cơ dưới dạng nano silica
cấu trúc rỗng được xem như một vật liệu mang có nhiều thuận lợi hơn so với
các hệ chất mang còn lại.
1.2.2 Hệ phân phối thuốc trên nền nano silica
Silica (hoặc silic đioxit) là một oxit của silic có công thức hóa học là
SiO2. Chúng tồn tại ở cả cấu trúc vô định hình và kết tinh. Người ta thường
tìm thấy silica ở cấu trúc tứ diện ba chiều, trong đó hai nguyên tử oxy của
phân tử SiO2 này gắn với một nguyên tử silic của phân tử SiO2 khác [39].
Hình 1.9. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica [40]
Hạt silica có hai dạng chính: dạng rắn (hay đặc) hoặc dạng xốp (có các
lỗ xốp hoặc mao quản bên trong cấu trúc).
34. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
25
Ngược lại với các hạt nano silica cấu trúc rắn, các hạt nano silica cấu trúc
xốp MSNs (Mesoporous Silica Nanoparticles) họ MCM-41 (Mobil Composition
of Matter No. 41) và SBA (Santa Barbara) cung cấp nhiều đặc tính thuận lợi, ví
dụ diện tích bề mặt lớn, có nhiều lỗ xốp với kích thước nhỏ, tính chất hóa lý ổn
định. Những vật liệu này đã thu hút nhiều sự chú ý trên toàn thế giới do tiềm
năng ứng dụng của chúng trong sắc ký. Tuy nhiên, không giống với các hạt nano
đơn phân tán khác, hầu hết các vật liệu silica cấu trúc xốp là vô định hình. Do
đó, rất khó để kiểm soát kích thước và điều chỉnh bề mặt cũng như tính chất của
vật liệu. Để sử dụng cấu trúc xốp độc đáo của chúng, điều quan trọng kiểm soát
được kích thước và hình dạng vật liệu [41].
1.2.2.1. Vật liệu nano silica thuộc họ MCM [42, 43]
Sự tổng hợp nano slica cấu trúc xốp họ MCM-41 lần đầu tiên được
công bố bởi các nhà khoa học của Công ty Mobil vào năm 1992, cho đến nay
vật liệu thuộc họ MCM-41 là vật liệu nano silica được nghiên cứu nhiều nhất.
Họ sử dụng phương pháp ngưng tụ các chất tiền silica như natri silicat, silicat
tetrametylamoni, hoặc tetraethyl orthosilicate trong sự hiện diện của các tác
nhân định hướng dưới sự thủy nhiệt và điều kiện cơ bản. Silica cấu trúc xốp
không có cấu trúc tinh thể, có nhiều lỗ mao quản, bền nhiệt và sự ổn định thủy
phân cao, diện tích bề mặt lớn. Tuy nhiên, kích thước lớn của silica cấu trúc
xốp (đường kính lỗ xốp trên micron) và sự không đồng đều trong hình dạng
hạt hạn chế các ứng dụng của các vật liệu này trong các lĩnh vực như công
nghệ sinh học và y học.
MCM-41 (xem Hình 1.10(A)) là loại MSNs được nghiên cứu rộng rãi cho
các ứng dụng sinh học, nhóm không gian là p6mm, thành mao quản là vô định
hình và tương đối mỏng. Trong tổng hợp, chất hoạt động bề mặt cetyltrimethyl
ammonium bromine (CTAB) đóng vai trò như một khung mềm định hình cấu
trúc xốp, tetraethylorthosilicate (TEOS) hoặc natri metasilicat (Na2SiO3) đóng
vai trò lớp phủ silica, và các bazo đóng vai trò là chất xúc tác phản ứng. Khi
nồng độ CTAB ở trên mức tới hạn, chất hoạt động bề mặt CTAB sẽ tự kết tụ và
hình thành các micell dạng ống. Lúc này xung quanh bề mặt micell, chất tạo vỏ
silica sẽ tự thủy phân và bao lấy. Sau khi loại bỏ chất hoạt
35. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
26
động bề mặt, MCM-41 được hình thành. Hạn chế của loại vật liệu này là độ
bền thủy nhiệt chưa cao do thành khá mỏng và vô định hình.
Hình 1.10. Cấu trúc của MCM-41 (A) và MCM-48 (B) [44]
Kích cỡ và hình thái hạt có thể điều khiển từ hình cầu, hình que, hình xoắn
bằng cách thay đổi tỉ lệ mol của tác nhân silica và chất hoạt động bề mặt, thay
đổi pH, hoặc dung môi. Thật vậy, MCM-41 có bề mặt và kích thước lỗ khác
nhau khi sử dụng Na2SiO3 và TEOS với polyoxyethylene tert octylphenyl ether
(Triton X-100) và CTAB. Khi Na2SiO3 đóng vai trò là tác nhân tạo vỏ, MCM-41
có kích thước lỗ và diện tích bề mặt lớn hơn (1379 m2
/g và 3,3 nm) hơn vật liệu
SBA (838 m2
/g và kích thước lỗ là 2,8 nm) do sự tồn tại của muối vô cơ có thể
làm tăng sự kết tụ của micell và tạo ra lỗ rỗng lớn. Ngoài ra, tỉ lệ mol của Triton
X-100 và CTAB có thể làm thay đổi hình dạng của MCM-41.
Cũng không kém phần quan trọng, MCM-48 được nghiên cứu để ứng
dụng trong y sinh. MCM-48 (xem Hình 1.10(B)) là loại MSNs ba chiều, sự khác
nhau của MCM-48 với MCM-41 là chúng không theo một phương duy nhất,
MCM-48 có thể vận chuyển nhanh và xâm nhập liên tục vào tế bào, các phân tử
thuốc thoát ra dễ dàng, tính chất này ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng mang và
nhả thuốc. Trước đây, MCM-48 được tổng hợp bằng cách sử dụng chất hoạt
động bề mặt cationic-anionic dưới nhiệt độ cao và thời gian phản ứng kéo dài.
Tuy nhiên, quy trình tổng hợp này thường tạo ra các hạt có kích thước lớn và
không phù hợp cho việc mang thuốc. Gần đây, Stöber đã tiến hành thực
36. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
27
hiện tổng hợp MCM-48 bằng cách dùng Pluronic F127 như một chất hoạt
động bề mặt, thực hiện phản ứng ở nhiệt độ phòng, công trình của Stöber đã
tạo ra các hạt MCM-48 dạng cầu với kích thước hạt có thể điều khiển từ 70-
500 nm, với kích thước này, MCM-48 hoàn toàn đủ điều kiện để ứng dụng
trong lĩnh vực nano.
1.2.2.2. Vật liệu nano silica thuộc họ SBA [45-47]
Năm 1998, Zhao và các cộng sự đã tổng hợp được họ vật liệu mới, kí
hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập
phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15 và SBA-16.
SBA-15, có cấu trúc p6mm hình lục giác 2 chiều, lần đầu tiên được
tổng hợp trong môi trường acid cao sử dụng triblock copolymer của
poly(ethylene oxide)–poly(propyleneoxide)–poly(ethylene oxide)
(EO20PO70EO20 , P123). Nhìn chung, có thành lỗ rỗng mỏng hơn và kích
thước lỗ rỗng 5 đến 30 nm lớn hơn MCM-41.
Nhìn chung SBA-15 cùng nhóm không gian với MCM-41 nhưng được
tổng hợp trong môi trường acid (MCM-41 được tổng hợp trong môi trường
kiềm) và sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion như pluronic. Trong những
năm gần đây dạng hình cầu và hình que của SBA-15 kích cỡ micrometer và
dưới micrometer được tổng hợp. Tuy nhiên, nó không điều chỉnh được kích
thước và hình dạng hạt. So với MCM-41, vẫn rất khó để tổng hợp được hạt
SBA-15 kích thước nhỏ, đặc biệt là nhỏ hơn 200 nm. Mặc dù có thể điều
chỉnh được kích thước lỗ rỗng và độ dày thành lỗ rỗng, nhưng với kích thước
lớn, SBA-15 vẫn không thể được nghiên cứu bên trong cơ thể.
1.2.2.3. Vật liệu nano silica cấu trúc rỗng [17]
Những đột phá trong tổng hợp gần đây đã giúp tạo ra một dạng vật liệu
nano silica mới với hình dạng, kích thước và cấu trúc tương tự với cấu trúc
xốp nhưng có lỗ rỗng bên trong, thường được gọi là các hạt nano silica cấu
trúc rỗng (HMSN). Các hạt này không chỉ cho phép giữ lại các ưu điểm của
cấu trúc xốp thông thường, mà còn làm cho hình thái và tính chất hóa học ổn
định và tốt hơn nhiều. Một số đặc tính của các hạt HMSN bao gồm:
37. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
28
Tính tương thích sinh học cao, nano silica cũng được chứng minh là
tương thích với nhiều chất hữu cơ khác nhau: tính tương thích sinh
học cao cho phép vật liệu được giữ lâu hơn trong hệ tuần hoàn nhờ
tránh khỏi được sự loại bỏ của lưới nội chất [22].
Khả năng phân hủy sinh học vượt trội: nano silica có kích thước
phân tử thích hợp có thể được đào thải khỏi cơ thể dễ dàng thông
qua thận [20].
Dễ biến tính: nhờ vào các dẫn xuất của silane như (3-aminopropyl)
trimethoxysilane, (3-aminopropyl)triethoxysilane,… nên các hạt
nano silica có thể gắn được hầu hết các vật liệu lên bề mặt một cách
dễ dàng [18, 48].
Kích thước hạt ở dạng nano, phù hợp trong việc phân phối thuốc, đủ
nhỏ để tránh sự hấp thu bởi hệ thống lưới nội mô. Khả năng thẩm
thấu tốt vì kích thước hạt nhỏ.
Kích thước lỗ rỗng lớn và có khả năng điều chỉnh được: kích thước
lỗ rỗng lớn cho phép mang thuốc tốt [49, 50].
Diện tích bề mặt lớn, cấu trúc ổn định [21].
Bên cạnh các ưu điểm, hạt nano silica cấu trúc rỗng cũng dễ gây ra hiện
tượng rò rỉ thuốc trong quá trình vận chuyển và lưu trữ [19]. Kết quả là cần
tiến hành gắn các tác nhân có chức năng như những cái “nắp” lên bề mặt hạt
nano silica cấu trúc rỗng. Polyethylene glycol (PEG) là một polymer ưa nước
mạch dài rất có tiềm năng trong trường hợp này.
1.2.3 Polyethylene glycol – tác nhân kiểm soát phóng thích thuốc
1.2.3.1. Giới thiệu về PEG
Polyethylene glycol (PEG), là một loại polymer sinh học ưa nước, được
sử dụng như một thành phần quan trọng đối với nhiều hệ thống dẫn thuốc
khác nhau. PEG có khả năng kéo dài thời gian lưu thông trong máu để nhắm
mục tiêu, thu hút sự tương tác của các ligand trên bề mặt của mục tiêu, đồng
thời dễ đào thải khỏi cơ thể [51].
38. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
29
Về cấu trúc, polyethylene glycol là sản phẩm giữa sự tương tác của các
monomer ethylene oxide với nước, với ethylene glycol, hoặc giữa các
oligomer ethylene glycol với nhau (như Hình 1.10). Thông thường các đại
phân tử polyethylene glycol tạo ra có cấu trúc thẳng hoặc nhánh với trọng
lượng phân tử nằm trong khoảng 500 Da – 30 kDa [52].
Hình 1.11. Cấu trúc phân tử polyethylene glycol
Polyethylene glycol được tổng hợp từ quá trình polymer hóa mở vòng bởi
tương tác nucleophilic bằng ion OH- lên vòng epoxide. Tuy nhiên, PEG có nhóm
OH ở hai đầu mạch nên có độ đa phân tán và trọng lượng phân tử cao do phản
ứng polymer hóa xảy ra ở cả hai đầu mạch. Để giải quyết vấn đề đó, người ta đã
tiến hành thay thế chúng bằng Methoxy polyethylene glycol hay MPEG.
Hình 1.12. Cấu trúc phân tử methoxy polyethylene glycol
1.2.3.2. Tính chất hóa lý của polyethylene glycol
a) Tính chất vật lý
Polyethylene glycol rắn tan tốt trong nước, PEG lỏng tan vô hạn trong
nước, không tan trong hexane, các hydrocarbon no, ethyl ether và ethylene
glycol, các phân tử có cấu trúc tương tự như PEG. Ví dụ PEG-2000 có thể tạo
ra dung dịch có nồng độ khoảng 60% với nước ở 20C. PEG cũng có tính tan
bất thường, cụ thể là PEG sẽ kém tan trong nước ở 100C, dung dịch sẽ tự
động kết tủa thành các hạt nhỏ, điều này dẫn đến việc nếu tăng nhiệt độ lên
cao hơn 100C dung dịch sẽ tách thành hai pha. Tính tan này của PEGs thì rất
đa dạng tùy thuộc vào khối lượng phân tử, nồng độ, pH [53]. Nhiệt độ nóng
chảy của các PEG có trọng lượng phân tử lớn là khoảng 67C [54].
39. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
30
b) Tính chất hóa học
Phản ứng Ester hóa
Các acid hữu cơ phản ứng với ethylene glycol lần lượt ở một nhóm -OH
đến cả hai nhóm -OH, hiệu suất phản ứng tùy thuộc vào tỉ lệ của acid và glycol.
(CH2OH)2 + RCOOH RCOOCH2-CH2OH + H2O
(CH2OH)2 + 2RCOOH RCOOCH2-CH2OOCR + H2O
Polyester được tạo ra bởi phản ứng của ethylene glycol với các acid
hoặc poliacid hoặc các dẫn xuất của chúng, bishydroxyethyl terephthalate, sử
dụng để tổng hợp polyethylene terephthalate, được tổng hợp bằng sự ngưng tụ
polyethylene glycol với dimethyl terephthalate hoặc acid terephtalic.
Ether hóa
Ethylene glycol có thể được chuyển thành mono hoặc diether bởi vì nó
có hai nhóm hydroxyl. Monoalkyl ether có thể được điều chế từ phản ứng của
dialkyl sulfate với ethylene glycol.
Oxi hóa
Phản ứng của ethylene glycol với acid nitric hoặc oxy cho sản phẩm là
glyoxal.
(CH2OH)2 + O2 (CHO)2 + 2H2O
Liên kết kim loại
PEG và MPEG có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại. Tính chất
này được giải thích dựa trên ứng dụng của PEGs như “tác nhân chuyển pha”,
điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong hóa hữu cơ. Trong ứng dụng này MPEG
chuyển một muối từ pha rắn sang pha lỏng trong pha hữu cơ dưới dạng phức
hoặc phối trí với cation kim loại và tách chúng vào trong pha hữu cơ. Anion
tương ứng phải có điện tích trung hòa, và tiến trình này anion trở nên nhiều hoạt
tính hơn bởi nó không bị solvat; thật vậy, quá trình này thường được cho là xúc
tác chuyển pha. Ví dụ việc chuyển KMnO4 từ pha rắn trong benzen
40. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
31
(sử dụng một alkyl-PEG) và muối pirate của kim loại chuyển tiếp từ nước vào
methylene chloride.
Một điều đáng chú ý là xúc tác chuyển pha đầu tiên được cho là crown
ether, đây là các ether vòng gần giống với vòng làm từ PEG sắp xỉ 6 đơn vị
ethylene oxide. Cấu trúc phân tử của các ether này gần giống cái vương miện
với các nguyên tử oxy nằm ở đỉnh của vương miện. Sự tạo phức xảy ra khi
một cation kim loại thiếu electron phối trí với các nguyên tử oxy giàu
electron. Sau sự tạo phức, các kim loại trở nên ghét nước và tan trong dung
môi hữu cơ, do nó nằm bên trong lòng của phần hydrocarbon của crown ether.
Các crown ether cho thấy tính chọn lọc trong sự liên kết với kim loại có liên
quan đến kích cỡ không gian bên trong của crown ether. Điều thật ngạc nhiên
là PEGs hình như cũng có tính chọn lọc liên kết kim loại, bởi PEGs tạo theo
hình xoắn ốc với kích thước lỗ nằm ở bên trong.
1.2.3.3. Sự PEG hóa và ứng dụng của PEG trong y sinh [55, 56]
Một số cơ chế mang thuốc được nghiên cứu gần đây nhằm tăng hoạt
tính của thuốc cũng như các tính chất động học ở điều kiện tốt nhất, như là
chậm hấp thu, sự phân tán thuốc cũng như sự đào thải. Việc này bao gồm sự
tiêm và các hệ thống liposomal giải phóng liên tục, sau đó làm thay đổi công
thức thuốc, và sự PEG hóa làm thay đổi phân tử thuốc.
Sự PEG hóa được trình bày đầu tiên trong những năm 1970 bởi Davies
và Abuchowsky trong việc biến tính bề mặt albumin và enzyme catalaza
(enzyme xúc tác sự phân hủy hydroperoxit thành oxy phân tử và nước). Đây
là một dấu mốc rất quan trọng, bởi vì thời gian này vẫn chưa có ai nghĩ rằng
có thể biến tính một enzyme mà vẫn giữ được nguyên hoạt tính của nó. Các
protein thì thực sự rất quan trọng và chỉ vài sự biến tính nhỏ với những phân
tử có khối lượng không lớn được thực hiện, chủ yếu là để khảo sát mốt quan
hệ cấu trúc đến hoạt tính (SARs).
Sự PEG hóa định nghĩa là sự biến tính protein, peptide hoặc phân tử
không phải peptide bằng liên kết với một hoặc nhiều phân tử polyethylene glycol
hoặc các dẫn xuất của PEG như MPEG. Polymer này không độc, không
41. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
32
chống lại hệ miễn dịch, có tính tương hợp sinh học cũng như khả năng tan
trong nước cao. Sự kết hợp PEG-thuốc có một vài thuận lợi: tăng thời gian tồn
tại trong cơ thể, giảm khả năng đào thải các enzyme cũng như các protein bởi
hệ miễn dịch. Nhờ vào những thuận lợi đó, sự PEG hóa đóng vai trò quan
trọng trong việc dẫn truyền thuốc, tăng cường khả năng chữa bệnh của các
peptide và protein.
Sự PEG hóa là một kỹ thuật dẫn truyền mới khác cách truyền thống
một số mặt. Đối với các sản phẩm dạng viên, lỏng và viên nang, quá trình
thuốc đi vào tế bào có thể bị đảo ngược, thuốc được kích hoạt ngay sau khi
giải phóng từ sản phẩm và cơ chế tác dụng của thuốc vẫn không thay đổi.
Về mặt dược học, gắn PEG vào bề mặt giúp giảm một số quá trình
không mong muốn. Các dẫn xuất thuốc từ gel PEG còn cho thấy tính loại bỏ
protein rất tốt. Trong ứng dụng thay thế gần đây đó là tạo liên kết PEG-
liposome làm kéo dài thời gian sống của huyết thanh cũng như các quá trình
động học. Như vậy PEG gắn trên bề mặt lipid nói riêng cũng như gắn lên bề
mặt thuốc nói chung giúp tránh đi sự đào thải của hệ miễn dịch.
Tính tan của PEG trong môi trường nước là chìa khóa quan trọng trong
ứng dụng sinh học và y sinh. Dung dịch PEG trong nước hoạt động rất mạnh.
Trong các nghiên cứu về polymer mạch thẳng và sắc ký gel cho thấy PEG và
các dẫn xuất của nó như MPEG tan trong nước nhiều hơn các phân tử khác
(như protein,…) có cùng khối lượng phân tử, vì thế ứng dụng của tính chất
này là PEG có thể đẩy các polymer khác và hình thành 2 pha nếu nồng độ
PEG đủ cao.
Những phân tử có tính tan tương tự như PEG thường được lựa chọn
trong tổng hợp hữu cơ bởi khi phản ứng có thể sử dụng các dung môi như
toluene và sau phản ứng có thể cô lập làm sạch sản phẩm bằng các dung môi
như hexane hoặc ethyl ether.
Bởi PEG tan trong cả hai loại dung môi phân cực và không phân cực,
chính vì thế trong một vài trường hợp nó tồn tại trong cả hai pha hữu cơ – nước.
Mặc dù việc tách riêng PEG ra không được nghiên cứu nhiều, tuy nhiên người
42. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
33
ta biết rằng PEG tách ưu tiên trong nước khi nằm trong pha nước – benzene
và tách ưu tiên trong methylene chloride trong pha nước – methylene
chloride, chính vì lẽ đó khi tổng hợp PEG và các dẫn xuất người ta đầu tiên
dùng nước để tách và sau đó là dùng methylene chloride.
Trong sinh học, PEG phân tách giữa môi trường nước và màng tế bào
do người ta nhận thấy rằng PEG có khả năng dung hợp tế bào, ứng dụng này
rất quan trọng trong việc tạo ra các kháng thể. Độ tan của PEG và sự phân
tách có khả năng thay đổi bằng cách gắn thêm các đuôi kỵ nước, điều này có
thể được sử dụng trong việc điều kiển sự phân chia pha của PEG trong hệ hai
pha, như benzen và nước, khi thêm các đuôi kỵ nước sẽ làm cho PEG phân bố
nhiều hơn trong pha hữu cơ. PEG có tính chất rất thú vị khi tạo ra được mối
liên kết hay cầu nối từ phân tử có hoạt tính đến bề mặt, điều này giúp giải
quyết được vấn đề hấp phụ chọn lọc protein trên bề mặt. Thêm vào đó, các
phân tử được gắn vào bề mặt cho thấy hoạt tính cao hơn phân tử tự do.
1.2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Năm 2008, Jian-Feng Chen và cộng sự [57] đã công bố nghiên cứu về
việc tổng hợp và khảo sát tính chất của hạt nano silica cấu trúc rỗng trong việc
dẫn truyền thuốc. Trong nghiên cứu này hạt nano silica được tổng hợp bằng
cách ngưng tụ natri silicate trên bề mặt hạt nano canxi carbonate ở pH từ 9-
10, hỗn hợp được khuấy trong vòng 2 giờ sau đó nung ở 700o
C, cuối cùng xử
lý hạt bằng HCl để tạo ra lỗ rỗng. Sau khi tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng,
nghiên cứu tiến hành khảo sát mang thuốc Cefradine.
Hình 1.13. Quá trình mang thuốc của vật liệu [57].
43. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
34
Thuốc được đưa vào hạt bằng môi trường nước, sau đó tiến hành đông
khô sẽ thu được hạt mang thuốc, đây là quá trình tải thuốc cơ bản của vật liệu
silica.
Điều đáng chú ý là trong nghiên cứu này là hạt nano tạo ra có kích
thước 60-70 nm, diện tích bề mặt hạt lên đến 867 m2
/g. Thuốc giải phóng ra
khỏi vật liệu tương đối nhanh.
Năm 2014, vật liệu màng được tổng hợp từ silica và PEG được nhóm
của F. Widhi Mahatmanti công bố [23]. Loại vật liệu này có ứng dụng rất lớn
trong công nghiệp thực phẩm nhất là khâu bảo quản. Với những lợi thế như
không gây độc cho người, bền với môi trường ngoài, vật liệu màng kết hợp
giữa PEG silica là lựa chọn hoàn hảo.
Cũng trong năm 2014, Jeonghun Le và cộng sự [58] đã tiến hành tổng
hợp nano silica cấu trúc rỗng bằng cách phản ứng thủy phân và trùng ngưng
tiền chất tổng hợp SiO2 trên nền hạt nano polystyrene đã tổng hợp từ trước.
Sau đó mẫu được mang đi nung để loại bỏ lõi, sản phẩm được phân tán lại và
tiếp tục biến tính gắn thêm một số nhóm chức phù hợp.
Hình 1.14. Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc
rỗng từ các hạt polystyrene của Jeonghun Le [58].
Năm 2017, Li, Yanhua và cộng sự [60] đã tiến hành tổng hợp và khảo sát
khả năng mang thuốc doxorubicin của hệ nano silica cấu trúc rỗng. Tác giả tiến
hành phủ lớp vỏ silica mao quản trên nền nano vàng hình cầu thông qua phương
pháp sol gel, sau đó tiến hành loại bỏ chất hoạt động bề mặt và ăn mòn lõi bằng
dung dịch thiourea và H2O2. Nghiên cứu cho thấy hiệu quả mang tải thuốc tăng
khi giảm chiều dày lớp vỏ silica, khả năng rò rỉ thuốc cũng theo chiều hướng
tương tự. Nghiên cứu này một lần nữa khẳng định rằng, việc sử
44. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
35
dụng nanosilica cấu trúc rỗng thuần túy gây hiện tượng rò rỉ thuốc, và cần
thiết biến tính bề mặt vật liệu.
Hình 1.15. Nghiên cứu tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng từ lõi nano vàng [60]
Năm 2015, Xiaodong She và cộng sự [59] đã công bố công trình nghiên
cứu nhóm chức hóa nano silica rỗng nhằm để cải thiện khả năng mang tải
thuốc 5-FU. Kết quả cho thấy có thể dễ dàng biến tính bề mặt hạt nano silica
cấu trúc rỗng thành các nhóm chức năng khác nhau sử dụng các dẫn xuất silan
tương ứng.
Hình 1.16. Ảnh TEM của HMSN-NH2 (a) và biểu đồ cho thấy
khả năng load thuốc của các vật liệu (b) [59].
45. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
36
1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, có rất ít nhóm nghiên cứu về vật liệu silica, đặc biệt là vật
liệu nano silica cấu trúc rỗng trên định hướng mang thuốc chống ung thư, một
số nghiên cứu điển hình bao gồm:
Năm 2015, luận văn thạc sĩ của Đặng Cao Kỵ [61] đã tổng hợp thành
công hệ nano silica cấu trúc xốp biến tính bằng chitosan-PEG mang thuốc
chống ung thư 5-FU, hệ sau tổng hợp có kích thước dao động trong khoảng
50-70 nm. Thời gian phóng thích thuốc kéo dài.
Hình 1.17. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc 5-FU của hệ nano
silica xốp biến tính với chitosan-PEG [61].
Năm 2016, luận văn thạc sĩ của Tô Thị Bảo Yến [24] đã tổng hợp thành
công hệ nano silica cấu trúc xốp biến tính bằng gelatin-MPEG mang thuốc
doxorubicin, kết quả cho thấy hệ có hiệu quả mang thuốc cao và thời gian nhả
thuốc kéo dài.
46. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
37
Hình 1.18. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc doxorubicin của hệ
nano silica xốp biến tính với gelatin-MPEG ở pH 7,4 và 4,5 [24].
Từ những dữ liệu nghiên cứu trên cho thấy, hệ phân phối thuốc trên nền
nano silica cấu trúc rỗng có khả năng mang thuốc tốt. Tuy nhiên, hầu hết quá
trình tổng hợp trải qua nhiều giai đoạn và khó thực hiện, vật liệu làm lõi và vỏ
là hai vật liệu khác nhau nên dễ bị nhiễm tạp nếu quá trình ăn mòn lõi không
hoàn toàn. Để giải quyết vấn đề này, luận văn xây dựng quy trình tổng hợp
hạt nano silica cấu trúc rỗng sử dụng lõi và vỏ với cùng một loại vật liệu, vật
liệu silica. Để tránh hiện tượng rò rỉ, luận văn cũng đánh giá khả năng kiểm
soát thuốc bằng vật liệu polyethylene glycol.
47. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
38
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU – THIẾT BỊ
2.1.1 Nguyên vật liệu
2.1.1.1. Dụng cụ
Cốc 100, 250, 1000 ml Cá từ
Bình cầu 3 cổ 250 ml Micropipet 100μl, 1ml, 5ml
Bình cầu 250, 500 ml Xi lanh kim tiêm 10 ml.
Ống đong 100 ml Màng cellulose 3.5 kDa, 6-8 kDa
và 12-14 kDa
2.1.1.2. Hóa chất
Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong thí nghiệm
STT Tên hóa chất Nguồn gốc
1 (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) Sigma
2 Amonium hydroxid (NH4OH 25%) Xilong - TQ
3 Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) Merck
4 Diethyl ether Fisher
5 Doxorubicin (DOX) TAPI-Israel
6 Ethanol (EtOH) Chemsol
7 Methoxy polyethylene glycol 5000 Da (MPEG) Sigma
8 Nước cất 2 lần Việt Nam
9 p-Nitrophenyl chloroformate (NPC) Sigma
10 Natri carbonat Merck
11 Tetraethyl orthosilicate (TEOS) Sigma
12 Tetrahydrofuran (THF) Fisher
48. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
39
2.1.2 Thiết bị
Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm
STT Tên thiết bị Xuất xứ Cơ quan chủ quản
1 Máy khuấy từ gia nhiệt IKA Ý Phòng VLYS
2 Cân điện tử 4 số Pioneer Mỹ Phòng VLYS
3 Cân điện tử 5 số Pioneer Mỹ
Trung tâm TBKH
và PTSHL
4 Máy cô quay BUCHI Nhật Bản Phòng VLYS
5 Máy đông khô EYELA Nhật Bản Phòng VLYS
6 Hệ thống cấp khí nitơ Việt Nam Phòng VLYS
7 Máy bơm chân không BUCHI Nhật Bản Phòng VLYS
8 Máy ly tâm Hermle Đức Phòng VLYS
9
Máy đo kích thước hạt DLS
Nhật Bản
Trung tâm TBKH
Horiba SZ-100 và PTSHL
10
Máy đo TEM
Nhật Bản ĐH Bách Khoa
JEOL JEM-1400
11
Máy cộng hưởng từ hạt nhân
Đức
Viện Công nghệ
Bruker Hóa học
12
Máy đo nhiễu xạ tia X D8,
Đức ĐH Bách Khoa
advance, Bruker
13
Máy đo phổ hồng ngoại Perkin
Mỹ
Trung tâm TBKH
Elmer FT-IR/NIR Frontier và PTSHL
14
Máy Mettler Toledo
Thụy sỹ
Trung tâm TBKH
TGA-DSC 3+
và PTSHL
15 Máy BET micromeritics Mỹ Đại học Trà Vinh
16 Máy đo tử ngoại khả kiến Shimadzu Trung tâm TBKH
UV-Vis 1800 Nhật Bản và PTSHL
49. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
40
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
Quá trình tổng hợp, biến tính và đánh giá khả năng mang tải, nhả thuốc
của hệ phân phối thuốc trong đề tài này có thể chia thành 3 giai đoạn chính:
(1) Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng (Hollow mesoporous silica
nanoparticles HMSN); (2) Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng
polyethylene glycol (HMSN@PEG) và (3) đánh giá khả năng mang tải và nhả
thuốc doxorubicin của hệ sau tổng hợp.
50. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
41
2.2.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng
2.2.1.1. Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn (dense silca
nanoparticles)
a) Phương pháp tổng hợp
Hạt nano silica cấu trúc rắn được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel
trên cơ sở của quá trình Stöber [62, 63]. Trong quá trình này, tiền chất
tetraethyl orthosilicate (TEOS) được sử dụng như một nguồn cung cấp silic
chính cho sản phẩm. Khi được khuấy trong môi trường dư nước cùng với
ethanol và amonium hydroxid ở nhiệt độ trên 50 ºC. TEOS bị thủy phân và
sau đó ngưng tụ để tạo thành các liên kết ≡Si-O-Si≡ theo phương trình (2.1),
(2.2) và (2.3) để tạo thành các hạt nano silica cấu trúc rắn dSiO2 như hình 2.1.
- Thủy phân:
- Ngưng tụ
Hình 2.1. Sơ đồ phát triển hạt silica cấu trúc rắn dSiO2 [64]
51. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
42
b) Quy trình tổng hợp
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn
Thuyết minh quy trình
Bước 1: Thêm nhanh 8 ml TEOS vào hỗn hợp dung dịch bao gồm 50
ml ethanol, 30 ml nước cất và 5 ml amoniac 25% đã chuẩn bị trước tại
50 °C, tốc độ khuấy 500 rpm. Để phản ứng diễn ra trong 6 giờ ở điều
kiện nhiệt độ và tốc độ khuấy không đổi.
Bước 2: Ly tâm dung dịch sau phản ứng ở tốc độ 12 000 vòng/phút để
thu chất rắn. Rửa thêm 2 lần với ethanol.
Bước 3: Cô quay chân không để loại dung môi, thu sản phẩm ở dạng
bột mịn màu trắng.
52. Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
43
2.2.1.2. Phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp (dSiO2@CTAB/MSS)
a) Phương pháp tổng hợp
Để hình thành được silica cấu trúc xốp, nhất thiết phải sử dụng một tác
nhân làm “khuôn” để các tiền chất cung cấp silica tương tác, thủy phân, ngưng tụ
và lắng đọng theo định hướng của “khuôn” này, sau khi loại bỏ “khuôn”, cấu
trúc silica xốp tương ứng với “khuôn” sử dụng sẽ được hình thành.
Cetyltriethylammonium bromide (CTAB) là một chất phù hợp để tạo
“khuôn mềm” trong tổng hợp lớp vỏ silica xốp. CTAB sau khi hòa vào nước
sẽ hình thành các mixen cấu trúc ống với các đầu ưa nước hướng ra ngoài, và
đầu kỵ nước hướng vào trong (xem Hình 2.2). Đầu ưa nước của CTAB tương
tác với các các phân tử TEOS và làm cho các chất này thủy phân và ngưng tụ
bên ngoài bề mặt mixen, hình thành các ống silica với lõi là CTAB. Các ống
này sau đó lắng đọng và phản ứng với bề mặt của hạt nano silica rắn dSiO2
riêng biệt đã đưa vào từ trước. Theo thời gian, lớp vỏ silica xốp sẽ hình thành
trên các hạt nano silica rắn và tạo thành các hạt dSiO2@CTAB/MSS.
Hình 2.2. Hình dạng mixen của CTAB [65]