1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Biến tính bề mặt dendrimer pamam bằng ankyl béo ứng dụng làm chất mang thuốc trong y học

83 10 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Biến Tính Bề Mặt Dendrimer PAMAM Bằng Ankyl Béo Ứng Dụng Làm Chất Mang Thuốc Trong Y Học
Tác giả Ths. Nguyễn Thị Bích Trâm
Trường học Trường Đại Học Thủ Dầu Một
Chuyên ngành Khoa Học Tự Nhiên
Thể loại Đề Tài NCKH
Năm xuất bản 2015
Thành phố Bình Dương
Định dạng
Số trang 83
Dung lượng 3,27 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DENDRIMER POLYAMIDOAMINE (PAMAM) (22)
    • 1.1 Khái niệm về dendrimer và lịch sử hình thành (22)
    • 1.2 Cấu trúc phân tử và tính chất (23)
      • 1.2.1 Cấu trúc phân tử (23)
      • 1.2.2 Tính chất (25)
    • 1.3 Ứng dụng (28)
      • 1.3.1 Ứng dụng dendrimer làm chất mang cho thuốc (28)
      • 1.3.2 Ứng dụng dendrimer làm chất vận chuyển gene (29)
      • 1.3.3 Ứng dụng dendrimer được dùng như chất tương phản MRI (29)
      • 1.3.4 Ứng dụng dendrimer làm chất mang xúc tác (30)
      • 1.3.5 Ứng dụng dendrimer dùng nhƣ những phân tử thăm dò (30)
    • 1.4 Phương pháp tổng hợp (31)
      • 1.4.1 Phương pháp divergent / phân kì (31)
      • 1.4.2 Phương pháp convergent / hội tụ (32)
      • 1.4.3 Phương pháp double-stage convergent (32)
    • 1.5 Cơ sở đánh giá dendrimer PAMAM và dẫn xuất (33)
    • 1.6 Ứng dụng dendrimer trong điều trị ung thƣ (36)
      • 1.6.1 Hiện trạng bệnh ung thư và các phương pháp điều trị (36)
      • 1.6.2 Ứng dụng của dendrimer làm chất mang thuốc (37)
    • 1.7 Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM (39)
      • 1.7.1 Mục đích (39)
      • 1.7.2 Tác nhân tương hợp sinh học (40)
  • CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (41)
    • 2.1 Phương pháp tổng hợp dendrimer PAMAM G3.0 (41)
      • 2.1.1 Phản ứng alkyl hóa (41)
      • 2.1.2 Phản ứng amid hóa (42)
      • 2.1.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị (44)
      • 2.1.4 Tiến hành thí nghiệm (44)
    • 2.2 Phương pháp biến tính PAMAM G 3.0 v i tác nhân alkyl b o RCOCl (0)
      • 2.2.1 Cơ sở biến tính (48)
      • 2.2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất (49)
      • 2.2.3 Tiến hành thí nghiệm (49)
  • CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (52)
    • 3.1 Xác định cấu trúc của dendrimer PAMAM G3.0 (52)
    • 3.2 Xác định cấu trúc các sản phẩm biến tính PAMAM G3.0 b ng ankyl (55)
      • 3.2.1 Khảo sát phản ứng biến tính PAMAM G3.0 b ng decanoyl chloride (0)
      • 3.2.2 Xác định cấu trúc các sản phẩm biến tính PAMAM G3.0 v i các tác nhân ankanoyl chloride (acetyl chloride, hexanoyl chloride, myristoyl (61)
    • 3.3 Xác định kích thƣ c nano dendrimer PAMAM G3.0 và các dẫn xuất (0)
    • 3.4. Đánh giá khả năng gây độc tế bào của nano dendrimer PAMAM G3.0 và các dẫn xuất ankyl b o của dendrimer PAMAM G3.0 (67)
  • CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (69)
    • 4.1 Kết luận (69)
    • 4.2 Kiến nghị (69)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ DENDRIMER POLYAMIDOAMINE (PAMAM)

Khái niệm về dendrimer và lịch sử hình thành

Dendrimer là polymer có kích thƣ c nano 1-100 nm , cấu trúc phân nhánh giống nhƣ cành cây Tên của chúng có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp

Dendron có nghĩa là nhánh cây, trong khi dendrimer là các nano polymer có cấu trúc nhánh với độ đơn phân tán cao và khối lượng phân tử xác định Dendrimer kết hợp các đặc tính của hóa học phân tử và polymer, với nhân bên trong chứa nhiều nhóm chức hoạt động có khả năng tạo liên kết với các phân tử khác, hình thành mạng lưới bao bọc Cấu trúc đối xứng của dendrimer được tạo ra nhờ vào các nhóm thế hoạt động hóa học trên bề mặt như -NH2, -COOH, và -OH Với những đặc điểm nổi bật này, dendrimer là lựa chọn lý tưởng cho việc mang gen, thuốc, xúc tác, và tạo nano composite.

Năm 1978, Fritz Vürgtle đã trình bày về hợp chất cấu trúc nhỏ lặp lại và thành công trong việc tổng hợp amine đa chức khối lượng phân tử thấp theo phương pháp divergent Đến năm 1981, R.G Denkewalter tại Allied Corporation đã công bố tổng hợp thành công hợp chất cao phân tử phân nhánh từ monomer lysine Năm 1985, Donald Tomalia tại Dow Chemical đã công bố tổng hợp poly amidoamine dendrimer, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hóa học polyme.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 16

Newkome đã công bố hợp chất arborol với cấu trúc tương tự Tomalia, người đầu tiên giới thiệu về dendrimer, đã được dự đoán là ứng cử viên cho giải Nobel Thomson Reuters năm 2011 Năm 1990, Jean cũng có những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực này.

Fr chet gi i thiệu tổng hợp dendrimer theo phương pháp convergent [31] Từ đó, dendrimer đƣợc nghiên cứu rộng rãi, cụ thể tính đến năm 2005 có hơn

Có khoảng 5000 bài báo khoa học và bằng sáng chế liên quan đến dendrimer Hiện nay, các sản phẩm trị liệu dựa trên dendrimer đã được thương mại hóa, chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực vận chuyển thuốc và chẩn đoán.

Cấu trúc phân tử và tính chất

Hình 1 2: Cấu trúc phân tử dendrimer

Cấu trúc phân tử dendrimer gồm 3 phần chính:

Phân tử nhân ở tâm, hay còn gọi là core, là nguyên tử hoặc phân tử có khả năng ưa nước hoặc kỵ nước, và có khả năng thu hút ít nhất 2 nhóm thế hóa học, thường là 4 nhóm Một số chất phổ biến được sử dụng làm lõi bên trong cho dendrimer bao gồm amoniac, ethylenediamine, và propyl ete imine.

Các nhánh bên trong (Interior branches) là phần chiếm kích thước lớn nhất trong phân tử dendrimer, với sự lặp lại của các nhóm thế ở mỗi vòng lặp tạo nên một thế hệ dendrimer Nhiệm vụ của các nhánh này là liên kết các nhóm bên ngoài với tâm đồng thời tạo ra nhiều khoảng không gian trống bên trong.

Các nhóm thế bề mặt (Surface groups) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất hóa học, tính tan và khả năng mang thuốc của dendrimer Những nhóm này thường có khả năng hoạt động hóa học cao, cho phép gắn kết thuốc, các nhóm hoạt hóa và các nhóm targeting lên dendrimer một cách hiệu quả.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 17

PAMAM là một loại dendrimer điển hình, có lõi là amidoamine hoặc alkyldiamine, phổ biến nhất là ethylene diamine Cấu trúc nhánh của PAMAM được hình thành từ sự sắp xếp luân phiên giữa các phân tử ethylene diamine và methyl acrylate Ở bề mặt, PAMAM thế hệ nguyên sở hữu các nhóm –NH2, trong khi PAMAM thế hệ bán nguyên có các nhóm –COOCH3.

Dendrimer ở các thế hệ thấp (G = 0, 1, 2) có bề mặt ít nhóm chức hơn so với các thế hệ cao, cho phép chúng dao động tự do mà không bị cản trở về không gian Ngược lại, ở các thế hệ cao hơn, số lượng nhánh bên ngoài tăng lên, làm cho mật độ nhóm chức trên bề mặt trở nên đông đúc hơn, dẫn đến việc không gian dao động bị thu hẹp và mức độ dao động giảm, khiến cấu trúc dendrimer trở nên chặt chẽ và có hình dạng cầu Khi số lượng nhánh bên ngoài quá nhiều, các nhóm này hoạt động như một rào chắn, ngăn cản các phân tử khác xâm nhập vào không gian bên trong.

Tóm lại, dendrimer ở ba thế hệ đầu có cấu trúc gần giống nhân bên trong còn các dendrimer ở những thế hệ cao hơn có cấu trúc dạng hình cầu

Hình 1 3: Cấu trúc dendrimer có dạng hình cầu

Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc của dendrimer

 Nồng độ muối: khi nồng độ muối thấp các nhánh dendrimer duỗi ra, ngƣợc lại khi nồng độ muối cao các nhánh dendrimer co lại [32]

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 18

Hình 1 4: Hình dạng dendrimer trong môi trường muối [32]

Độ pH ảnh hưởng đến cấu trúc của dendrimer: tại pH thấp (dưới 4), các nhánh của dendrimer duỗi ra, trong khi khi pH tăng lên, các khúc cuộn xuất hiện do liên kết hydro giữa các nhóm amine bên trong và bên ngoài Ở pH cao, dendrimer có hình dạng cầu và chặt chẽ hơn.

Hình 1 5: Hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH [32]

Trong dung môi phân cực, các nhánh của phân tử dung môi hòa tan duỗi thẳng ra nhờ sự hình thành liên kết hydro giữa nguyên tử nitơ (N) của nhóm -NH và -NH2 với oxy (O) của COO- và hydro (H) của dung môi Ngược lại, trong dung môi khó phân cực, phân tử co cuộn lại do liên kết hydro nội phân tử hình thành giữa N của nhóm -NH2 bên ngoài và H của nhóm -NH bên trong.

Trong dung dịch, dendrimer có sự phân bố kích thước và hình dạng đa dạng, có thể tạo thành chuỗi thẳng dài, chùm hình mờ hoặc ở dạng đơn phân tử như dendrimer hay trimer Kích thước của chùm phân tử thường dao động từ vài chục đến vài trăm nanomet, do đó chúng được xem là vật liệu nano.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 19

Bảng 2.1 Đường kính của các thế hệ PAMAM dendrimer

Hình 1 6: Các dạng phân bố dendrimer trong dung dịch [32]

1.2.2.2 Cấu trúc xác định độ đơn phân tán Đối v i các polymer đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay, dù tổng hợp theo phương pháp trùng ngưng hay trùng hợp thì cấu trúc của các phân tử polymer đều có độ đồng nhất không cao và có thể ở dạng mạch thẳng, mạch nhánh hay mạng không gian Hơn nữa sự sắp xếp cũng nhƣ số lƣợng các monomer trong các phân tử polymer là khác nhau làm cho các phân tử có cấu trúc, kích thƣ c, khối lƣợng khác nhau nên không đồng đều, thể hiện tính đa phân tán Trong khi đó quá trình tổng hợp dendrimer tổng hợp lần lƣợt từ thế hệ thấp đến cao và qua mỗi thế hệ có giai đoạn tinh chế nên dendrimer thu đƣợc có cấu trúc xác định, kích thƣ c và khối lƣợng phân tử có độ đồng nhất cao Chỉ số phân tán của dendrimer gần nhƣ b ng 1 trong khi đó đối v i các polymer mạch thẳng thì chỉ số này thường l n hơn 1 rất nhiều Do đó, dendrimer có tính đơn phân tán cao và cấu trúc xác định [10, 13, 14] n

- D: Đƣợc gọi là chỉ số phân tán, đặc trƣng cho độ phân tán của một mẫu polymer

- M n , M W : Khối lƣợng phân tử trung bình số, khối lƣợng phân tử trung bình khối

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 20

1.2.2.3 Khả năng hòa tan của dendrimer

Tính tan của dendrimer phụ thuộc vào cấu trúc của core và nhóm thế trên bề mặt Đối với các dendrimer ở thế hệ G = 0, 1, 2, …, core và nhóm hoạt động bề mặt thường có cùng bản chất Nếu các nhóm bên ngoài và core đều ưa nước, dendrimer sẽ tan trong nước và ngược lại Độ dài của core ảnh hưởng đến hình dạng và tính ái dầu của dendrimer; số lượng nhóm -CH2- trong core càng nhiều thì tính ái dầu càng tăng Hiện nay, các chất mang thuốc có khả năng tan trong cả nước và dầu được quan tâm nhiều hơn, vì để tiếp cận tế bào, chúng cần hòa tan trong máu và thẩm thấu qua màng tế bào Do đó, có thể tổng hợp dendrimer có khả năng tan trong cả nước và dầu hoặc gắn thêm nhóm hỗ trợ hòa tan.

1.2.2.4 Khả năng mang nhả thuốc

Phân tử dendrimer, với cấu trúc nhiều nhóm chức hoạt động trên bề mặt và nhiều khoảng trống, mang lại tiềm năng lớn trong lĩnh vực chất mang Dendrimers có thể vận chuyển chất qua việc nhốt chúng trong không gian trống hoặc kết hợp nhiều phân tử để tạo thành mạng lưới bảo vệ, tương tác qua liên kết cộng hóa trị hoặc không hóa trị Đặc biệt, dendrimer rất thích hợp cho việc mang thuốc nhờ vào độ chọn lọc và tính bền vững cao, có khả năng vận chuyển các chất như thuốc điều trị ung thư, gene, ADN, ARN, và enzyme.

Hình 1 7: Các hình thức mang thuốc của dendrimer [35]

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 21

1.2.2.5 Tính tương hợp sinh học

Các nhóm bề mặt của dendrimer, như OH và NH2, có khả năng cải thiện tính tan, tính trộn lẫn và hoạt tính của chúng Việc sử dụng các nhóm bề mặt này giúp tăng cường khả năng hòa tan của dendrimer, từ đó nâng cao hiệu quả ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

Dendrimer có tính ái nước và ái dầu đang được chú ý trong nghiên cứu và tổng hợp, vì tính ái nước giúp chúng hòa tan trong môi trường nước của cơ thể, cho phép di chuyển đến các tế bào Trong khi đó, tính ái dầu giúp chúng vượt qua màng lipid để thâm nhập sâu vào bên trong tế bào Trong y học, các dendrimer có độ tan thấp thường được sử dụng, vì chúng ít tan hơn sẽ khó bị nước mang đi khắp cơ thể, giúp tập trung hiệu quả hơn tại vị trí mục tiêu.

Các dendrimer có tính tương thích sinh học cao và được đào thải dần ra khỏi cơ thể, do đó ít gây nguy hiểm cho sức khỏe Nghiên cứu của D.A Tomalia tập trung vào các dendrimer ưa dầu, vì chúng có độc tính thấp hơn hoặc thậm chí không độc so với các dendrimer ái nước Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi sử dụng phóng xạ 125I gắn vào dendrimer có lõi phenolic, PAMAM dendrimer có khả năng bài tiết qua thận và đào thải qua nước tiểu hoặc phân.

Ứng dụng

Hiện nay, có hơn 50 loại dendrimer với kích thước nano và cấu trúc đặc biệt, nổi bật hơn so với các loại polymer khác Chính vì vậy, dendrimer đang được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

1.3.1 Ứng dụng dendrimer làm chất mang cho thuốc Ứng dụng đƣợc quan tâm và nghiên cứu nhiều nhất của dendrimer là sử dụng làm chất mang thuốc và các tác nhân điều trị khác V i vai trò chất mang thuốc, dendrimer hỗ trợ tính tan cho thuốc, bảo vệ thuốc không bị phân hủy và đào thải khỏi cơ thể trƣ c khi đến đúng nơi cần đến

Sialodendrimers, which are dendrimers modified with α-sialic acid on their surface, have been shown to effectively inhibit red blood cell agglutination induced by the influenza virus Additionally, acetylated PAMAM dendrimers demonstrate significant potential in this area.

Chủ nhiệm đề tài Ths Nguyễn Thị Bích Trâm đã nghiên cứu việc gắn 1-bromoacetyl-5-fluorouracil vào dendrimer, tạo ra hợp chất dendrimer-5-FU Hợp chất này có khả năng giải phóng 5-FU từ từ, giúp tăng cường hiệu quả sử dụng thuốc.

Poly(glycerol succinic acid) dendrimer has been studied as a drug carrier for camptothecins, a group of naturally derived compounds known for their anti-cancer properties.

Ngoài ra dendrimer còn đƣợc sử dụng để mang nhiều loại thuốc khác nhƣ methotrexate thuốc kháng ung thƣ , enoxaparin thuốc ngăn ngừa khối huyết tĩnh mạch sâu ở phổi

1.3.2 Ứng dụng dendrimer làm chất vận chuyển gene

Liệu pháp gene là một phương pháp tiên tiến trong y học, nhằm điều trị hoặc ngăn ngừa bệnh bằng cách thay thế gene đột biến bằng gene lành mạnh, bất hoạt gene đột biến hoặc đưa gene mới vào cơ thể Hiện nay, liposome và virus biến đổi gene được sử dụng làm vectơ mang gene vào tế bào Bên cạnh đó, dendrimer, đặc biệt là PAMAM dendrimer với nhiều nhóm amine trên bề mặt, cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực này Các nghiên cứu cho thấy phức PAMAM đã hoạt hóa với ADN có khả năng mang nhiều ADN hơn so với virus biến đổi gene và tạo ra phức bền hơn, hiệu quả vận chuyển vào nhân tốt hơn liposome.

1.3.3 Ứng dụng dendrimer được dùng như chất tương phản MRI

Chụp cộng hưởng từ (MRI) là phương pháp chẩn đoán y khoa hiện đại, tạo ra hình ảnh giải phẫu cơ thể dựa trên hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân của hydro trong nước trong các cơ quan Phương pháp này ngày càng phổ biến và hiệu quả trên toàn cầu Để nâng cao độ nhạy và tính sắc nét của hình ảnh MRI, các tác nhân tương phản, thường là cation kim loại thuận từ, được sử dụng, trong đó muối Gadolinium của diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) là một trong những tác nhân phổ biến.

Chủ nhiệm đề tài Ths Nguyễn Thị Bích Trâm đã nghiên cứu về chất tương phản MRI, đặc biệt là Gd(III) – DTPA, được tổng hợp trên nền PAMAM và folate bởi Wiener và cộng sự vào năm 1994 và 1997 Chất này có khối lượng phân tử thấp, giúp khuếch tán một phần vào extravenous, mang lại hiệu quả tương phản MRI tốt hơn nhiều so với các tác nhân khác.

1.3.4 Ứng dụng dendrimer làm chất mang xúc tác

Dendrimer, với diện tích bề mặt lớn và khả năng hòa tan tốt, rất phù hợp để làm chất mang xúc tác ở kích thước nano trong lĩnh vực y sinh Nó kết hợp những ưu điểm của cả xúc tác đồng thể và dị thể, cho phép tiếp cận tác nhân phản ứng một cách hiệu quả, đồng thời dễ dàng tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng nhờ vào diện tích bề mặt riêng lớn và kích thước phân tử nhỏ, thuận lợi cho quá trình siêu lọc.

1.3.5 Ứng dụng dendrimer dùng nhƣ những phân tử thăm dò

Dendrimer, với cấu trúc dạng cầu và nhiều nhóm thế hoạt động bên ngoài, có tiềm năng lớn trong lĩnh vực phân tử thăm dò Bằng cách gắn các nhóm targeting – đơn vị cảm ứng lên bề mặt, dendrimer hoạt động như một máy thăm dò nano thông minh, giúp tìm và tiêu diệt các khối u cụ thể ở bệnh nhân ung thư.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 24

Hình 1 9: Thiết bị thăm dò tế bào bệnh [47]

Phương pháp tổng hợp

1.4.1 Phương pháp divergent / phân kì

Quá trình tổng hợp dendrimer bắt đầu từ một core đa chức, nơi các monomer được gắn lên thông qua các liên kết hóa học, lặp lại để tạo ra cấu trúc đối xứng và hình cầu Số lượng nhánh phụ thuộc vào vị trí và số lượng nhóm chức ở phân tử core, với mỗi chu trình tạo ra một thế hệ cao hơn của dendrimer Phương pháp này cho phép tổng hợp dendrimer ở thế hệ cao, nhưng cũng gặp phải nhược điểm như phản ứng phụ, tạo vòng, và hiệu suất thấp do dendrimer có cấu trúc không hoàn chỉnh, gây khó khăn cho quá trình làm sạch sản phẩm Để khắc phục, cần đảm bảo độ tinh khiết của tác chất và thực hiện các bước làm sạch sau mỗi thế hệ dendrimer Frechet và cộng sự đã áp dụng phương pháp divergent để tổng hợp este aliphatic dendrimer, sử dụng anhydrite, giúp quá trình làm sạch trở nên đơn giản hơn với việc trích ly và kết tủa, từ đó đạt được sản phẩm có độ tinh khiết mong muốn.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 25

Hình 1 10: Tổng hợp dendrimer b ng phương pháp divergent [49]

1.4.2 Phương pháp convergent / hội tụ

Phương pháp convergent được phát triển để khắc phục những hạn chế của phương pháp divergent trong tổng hợp dendrimer Cấu trúc dendrimer được xây dựng từ ngoài vào trong, bắt đầu từ các nhóm thế bề mặt liên kết với các đơn vị cấu trúc khác để tạo thành các nhánh, sau đó gắn vào core đa chức để hoàn thiện dendrimer Phương pháp này mang lại lợi ích như dễ dàng làm sạch sản phẩm và thu được dendrimer với độ đơn phân tán cao Tuy nhiên, hiệu suất tổng hợp giảm khi tăng thế hệ dendrimer, với hiệu suất chỉ đạt 84% cho G4.0 và 51% cho G6.0 do các nhánh cồng kềnh gây khó khăn trong việc gắn vào core Để khắc phục vấn đề này, giải pháp sử dụng hypercore đã được đề xuất, giúp giảm hiệu ứng không gian trong quá trình gắn nhánh vào core.

Hình 1 11: Tổng hợp dendrimer b ng phương pháp convergent [49]

1.4.3 Phương pháp double-stage convergent

Phương pháp double-stage convergent được xem như ph p lai của phương pháp convergent và divergent để tăng tốc quá trình tổng hợp

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Quá trình tổng hợp dendrimer sử dụng các monome có nhóm chức bảo vệ bắt đầu bằng việc gỡ bỏ các nhóm bảo vệ ở bề mặt hoặc các điểm trung tâm, hình thành convergent và divergent monome Sau đó, các monome này kết hợp để tạo ra thế hệ đầu tiên của dendrimer theo phương pháp divergent Các thế hệ dendrimer tiếp theo cũng trải qua quy trình tương tự, gỡ bỏ nhóm bảo vệ và kết hợp với các dendrimer divergent, cho đến khi đạt được thế hệ mong muốn Dendrimer hoàn chỉnh được hình thành thông qua phản ứng gắn các nhánh vào core đa chức theo phương pháp convergent Mặc dù phương pháp này kết hợp ưu điểm của hai phương pháp trước đó, nhưng cũng mang lại nhược điểm, như sự gia tăng đáng kể trong quá trình bảo vệ và hoạt hóa, yêu cầu một chương trình phản ứng hiệu quả Hơn nữa, kích thước dendrimer tăng gấp đôi ở mỗi thế hệ, gây cản trở không gian ở các thế hệ cao.

Hình 1 12: Tổng hợp dendrimer theo phương pháp double-stage convergent

Cơ sở đánh giá dendrimer PAMAM và dẫn xuất

Dendrimer đã được nghiên cứu tại Việt Nam trong những năm gần đây, nhưng việc xác định khối lượng phân tử của các thế hệ dendrimer và một số dẫn xuất của chúng gặp khó khăn khi sử dụng sắc ký thẩm thấu gel (Gel Permeation Chromatography - GPC) trong các phòng thí nghiệm.

Chủ nhiệm đề tài Ths Nguyễn Thị Bích Trâm đã chỉ ra rằng hệ dung môi sử dụng cho pha động cần có pH cao và loại cột phù hợp để đảm bảo phân tích đạt kết quả tốt, đặc biệt là trong trường hợp có độ đa phân tán cao.

Nghiên cứu của nhóm PGS.TS Nguyễn Cửu Khoa, TS Trần Ngọc Quyển và Th.s Nguyễn Thị Bích Trâm đã phát triển các công thức tính toán độ chuyển hóa và khối lượng phân tử của các sản phẩm PAMAM dendrimer dựa trên diện tích tín hiệu proton trong phổ 1H-NMR Mặc dù khối lượng phân tử của thế hệ PAMAM G2.5 chưa được xác định, nhưng các công thức này cho phép đánh giá hiệu quả độ chuyển hóa và khối lượng phân tử, đồng thời giảm thiểu sự phức tạp và chi phí trong quá trình nghiên cứu Kết quả tính toán từ các công thức này phù hợp với thực tiễn và các phương pháp khác, mang lại độ chính xác tương đối cao trong việc đánh giá PAMAM dendrimer và các dẫn xuất của nó.

Phổ 1 H-NMR của dẫn xuất alkyl của PAMAM dendrimer 500MHz,

D2O, δppm xuất hiện tín hiệu proton đặc trưng: -CH3 j ở δH = 0,9; -CH2CH2CONH- c ở δH = 2,3-2,4; -CH2CH2N< a ở δH = 2,6; -CH2CH2CO- b ở δH = 2,8; -CONHCH2CH2N- e ở δH = 3,2-3,4 Qua nghiên cứu cấu trúc và phổ 1H-NMR của dẫn xuất alkyl của PAMAM dendrimer, chúng tôi đã chọn các tín hiệu proton ở vị trí a và j để tính độ chuyển hóa x% của sản phẩm PAMAM dendrimer, vì proton ở vị trí a không bị ảnh hưởng bởi độ dịch chuyển khi biến tính các dendrimer.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 28

Hình 1 13: Phổ 1 H-MNR của G2.5-(CO-NH-CH 2 (CH 2 ) 10 CH 3 ) z

Hình 1 14: Phổ 1 H-NMR của PAMAM G3.0-(NH-CO-(CH 2 ) 8 CH 3 ) z

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 29

Công thức tính độ chuyển hóa của phản ứng hoạt hóa PAMAM dendrimer dựa vào phổ 1 H-NMR

S   : Diện tích peak các proton ở các vị trí j và a xuất hiện trong phổ 1 H-NMR

 : Tổng các proton ở các vị trí j và (a) trong CTPT của dẫn xuất alkyl b o của PAMAM dendrimer

Bảng 1 1: Độ chuyển hóa, KLPT PAMAM biến tính đƣợc xác định dựa vào phổ NMR x% Z M Kết luận sản phẩm

CH 2 (CH 2 ) 10 CH 3 ) z 21,47  7 7.075 G2.5-(CO-NH-

CH 2 (CH 2 ) 10 CH 3 ) 7 G3.0-(NH-CO-

Ứng dụng dendrimer trong điều trị ung thƣ

1.6.1 Hiện trạng bệnh ung thư và các phương pháp điều trị

Ung thư là một bệnh lý ác tính do sự phân chia tế bào không kiểm soát, dẫn đến xâm lấn mô xung quanh và di căn qua hệ bạch huyết và máu Tại hội nghị quốc tế về phòng chống ung thư tổ chức ở bệnh viện Bạch Mai vào tháng 4 năm 2013, tỉ lệ tử vong toàn cầu ở bệnh nhân ung thư được ghi nhận là 59,7%, trong khi tại Việt Nam, tỉ lệ này cao hơn nhiều, đạt 73,5%, đứng đầu thế giới.

Ung thư có thể phát sinh từ nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm các yếu tố bên ngoài như hóa chất, bức xạ, phóng xạ, và virus mang gene gây ung thư Ngoài ra, các yếu tố bên trong như di truyền, hormone, và khả năng miễn dịch của từng cá nhân cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của bệnh.

Bệnh ung thư hiện nay có thể được điều trị bằng nhiều phương pháp, bao gồm phẫu thuật, hóa trị và xạ trị, tùy thuộc vào mức độ bệnh Phẫu thuật và xạ trị hiệu quả với các trường hợp ung thư tại chỗ hoặc chưa di căn, trong khi hóa trị có khả năng điều trị các ung thư đã di căn Hóa trị liệu sử dụng thuốc để làm chậm hoặc ngăn chặn sự phân chia của tế bào ung thư, từ đó tiêu diệt chúng Các loại thuốc này can thiệp vào quá trình phân bào qua việc sao chép ADN, phân chia nhiễm sắc thể, hoặc ngăn cản cung cấp máu cho tế bào ung thư Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc trong điều trị ung thư cũng gặp nhiều khó khăn.

Thuốc trị ung thư thường ít tan trong nước, dẫn đến khả năng hấp thu vào cơ thể thấp Lượng thuốc này không chỉ được phân phối đến các tế bào ung thư mà còn ảnh hưởng đến cả tế bào khỏe mạnh do tính chọn lọc kém Vì vậy, cần phải sử dụng liều lượng thuốc lớn hơn nhiều so với lượng thực tế cần thiết để tiêu diệt tế bào ung thư, gây tốn kém và độc hại cho các tế bào lành.

Hầu hết các thuốc hóa trị đều nhắm vào tế bào phân chia nhanh chóng và không đặc hiệu cho tế bào ung thư, dẫn đến nhiều tác dụng phụ không mong muốn ở các cơ quan khác trong cơ thể Bệnh nhân hóa trị có thể gặp phải các vấn đề như suy tủy, giảm bạch cầu, tiểu cầu, hồng cầu, viêm niêm mạc đường tiêu hóa, táo bón, tiêu chảy, rụng tóc, ban đỏ, viêm da, rối loạn chức năng gan và tổn thương ống thận Ngoài ra, nhiều loại thuốc hóa trị có khả năng tương thích sinh học kém và dễ bị đào thải, gây lãng phí và giảm hiệu quả điều trị.

1.6.2 Ứng dụng của dendrimer làm chất mang thuốc

Khi sử dụng đơn độc, các thuốc điều trị ung thư chỉ có một phần nhỏ đến được đích mong muốn, trong khi phần còn lại phân bố vào các cơ quan khác hoặc bị thanh thải qua quá trình chuyển hóa ở gan hoặc bài tiết ra ngoài.

Việc đưa thuốc vào cơ thể thường dẫn đến nồng độ thuốc trong máu và tại cơ quan rất thấp, không phát huy tác dụng mong muốn Một số cơ quan, như não, rất khó tiếp cận với thuốc Để đạt được nồng độ thuốc hiệu quả tại đích, cần phải sử dụng một lượng thuốc lớn hơn, điều này có thể gây ra nhiều tác dụng phụ và bất lợi khác Đặc biệt, các thuốc điều trị ung thư thường có độc tính mạnh, có khả năng gây tổn thương hoặc phá hủy khi tiếp xúc với tế bào và mô.

Sự ra đời của chất mang thuốc đánh dấu một bước tiến mới trong điều trị bệnh Công nghệ nano đã phát triển nhiều hệ vật chất với kích thước từ vài nanometer đến vài trăm nanometer, được sử dụng như chất mang thuốc nhằm đảm bảo tính chính xác trong việc phân phối thuốc: đúng nơi, đúng lúc và đúng liều Điều này góp phần nâng cao tính an toàn và hiệu quả của liệu pháp điều trị.

Hình 1 15: Mô hình mang thuốc của nanopolymer dạng micell và dạng liên hợp [53]

Nano polymer hiện đang được chú ý như một mô hình mang thuốc hiệu quả Liệu pháp điều trị từ polymer dựa trên nghiên cứu của Ringsdorf từ năm 1978, nhấn mạnh những tính chất vượt trội của nó Tuy nhiên, việc lựa chọn polymer phù hợp để làm chất mang thuốc là rất quan trọng, vì không phải tất cả các loại polymer đều phát huy được tối đa ưu điểm trong việc vận chuyển thuốc Bên cạnh đó, việc sử dụng polymer thẳng làm chất mang cũng có những nhược điểm cần xem xét.

 Cấu trúc cồng kềnh, kích thƣ c l n khó thẩm thấu qua màng tế bào

 Hình dạng không ổn định nên không có tính đồng đều

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 32

 Các nhóm trên bề mặt ít, làm hạn chế quá trình gắn thuốc

Hình 1 16: Mô hình mang thuốc của dendrimer [54]

Polymer nhánh như dendrimer, đặc biệt là PAMAM, được ưa chuộng hơn polymer thẳng trong vai trò chất mang thuốc Với những đặc tính nổi bật, PAMAM hứa hẹn là lựa chọn hàng đầu trong y học, đặc biệt trong phương pháp hóa trị điều trị ung thư.

Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM

PAMAM dendrimer là một chất mang thuốc tiềm năng trong y học nhờ vào các đặc tính nổi bật của nó Tuy nhiên, các nhóm amin trên bề mặt PAMAM có khả năng tích điện dương và hoạt động hóa học mạnh, dẫn đến tương tác với các thành phần trong tế bào như màng tế bào, nội bào và protein, có thể gây ra các lỗ nhỏ trên màng hoặc làm màng bị mỏng và ăn mòn, dẫn đến hiện tượng tán huyết Kết quả là, màng tế bào bị vỡ, giải phóng enzym nội bào và gây ly giải tế bào Để duy trì các đặc tính của PAMAM như chất mang thuốc, đồng thời tăng tính tương hợp sinh học và khả năng hướng đích, cũng như giảm độc tính, một giải pháp được đề xuất là tiến hành phản ứng biến tính bề mặt PAMAM bằng cách tạo liên kết hữu cơ bền vững thông qua sự thay đổi pH và kết hợp với các cấu tử không tích điện, nhằm cải thiện tính tan và tính tương hợp sinh học của PAMAM.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 33

1.7.2 Tác nhân tương hợp sinh học Để tăng tính tương hợp sinh học cũng như hỗ trợ khả năng mang thuốc của dendrimer nói chung và PAMAM nói riêng, các nhà nghiên cứu đã đề ra giải pháp biến tính bề mặt PAMAM b ng cách gắn các nhóm thế khác lên bề mặt PAMAM thông qua tạo liên kết bền urethane hay amide, v i nhóm –

NH 2 tạo ra dạng liên hợp PAMAM-nhóm thế bền và có tính tương hợp sinh học cao Trong việc lựa chọn tác nhân cho phản ứng biến tính PAMAM dendrimer các nhà nghiên cứu không chỉ hư ng đến tăng tính tương hợp sinh học cho PAMAM mà còn muốn tăng khả năng mang thuốc, tăng hiệu quả sử dụng thuốc, tăng độ tan, …

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng dendrimer có nhóm cationic trên bề mặt gây độc tính cho tế bào do khả năng tương tác với màng tế bào, dẫn đến việc phá vỡ màng này Ngược lại, dendrimer có nhóm anionic ít độc tính hơn nhưng lại gặp khó khăn trong việc thẩm thấu qua màng tế bào Để cải thiện khả năng thẩm thấu của dendrimer PAMAM thế hệ chẵn, đặc biệt là G3.0, việc gắn các nhóm alkyl dài lên bề mặt dendrimer G3.0 sẽ tăng cường khả năng tương hợp với tế bào nhờ kích thước nano của nó.

Khả năng thẩm thấu của một chất qua màng tế bào phụ thuộc vào kích thước, điện tích và độ hòa tan Dendrimer PAMAM với kích thước nano nhỏ và chuỗi alkyl dài gắn trên bề mặt giúp tăng cường tính tương hợp với màng tế bào Các nhóm alkyl có cấu trúc cacbon no đơn chức thẳng có tính ái dầu, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương hợp với tế bào Hơn nữa, các dendrimer thế hệ chẵn với nhóm NH2 ở bề mặt có khả năng phản ứng amide hóa dễ dàng với ankanoyl chloride.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 34

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp tổng hợp dendrimer PAMAM G3.0

Các polyamidoamine (PAMAM) được tổng hợp từ lõi ethyldiamine (EDA) thông qua phản ứng alkyl hóa và amid hóa Nhóm NH2 trên phân tử EDA phản ứng với methylacrylate (MA) để thực hiện phản ứng alkyl hóa Sau đó, nhóm COO- của MA sẽ tiếp tục phản ứng với nhóm NH2 của EDA qua phản ứng amid hóa, tạo ra một thế hệ dendrimer.

Hình 2 1: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dendrimer PAMAM G3.0

Qúa trình tổng hợp các thế hệ dendrimer PAMAM gồm 2 phản ứng:

Phản ứng alkyl hóa: tổng hợp các thế hệ lẻ G-0.5, G1.5, G2.5, …

Phản ứng amid hóa: tổng hợp các thế hệ chẵn G0.0, G1.0, G2.0, …

Phản ứng alkyl hóa này diễn ra qua cơ chế ái nhân, trong đó nhóm C=O của methyl acrylate có hiệu ứng liên hợp, tạo điều kiện cho phản ứng cộng vào nối đôi C=C.

Chủ nhiệm đề tài Ths Nguyễn Thị Bích Trâm cho rằng, sự xuất hiện của mạng điện tích dương tại liên kết C=C thu hút các tác nhân mang điện tích âm Hơn nữa, sự có mặt của dung môi phân cực hoặc chất xúc tác như acid Lewis làm cho liên kết C=C trở nên phân cực hơn, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng cộng hợp xảy ra dễ dàng.

Phản ứng amid hóa theo cơ chế ái nhân diễn ra do nguyên tử oxy có độ âm điện cao, tạo ra hai trung tâm hoạt động: một trung tâm dương trên nguyên tử carbon và một trung tâm âm trên nguyên tử oxy Trung tâm dương tương tác với tác nhân ái nhân, trong khi trung tâm âm tương tác với tác nhân ái điện tử.

Trong quá trình phản ứng, methanol đóng vai trò quan trọng như một chất xúc tác, giúp tăng tốc độ phản ứng bằng cách làm tăng độ phân cực của liên kết π trên nối đôi C=C Bên cạnh đó, methanol cũng là một dung môi hiệu quả cho việc hòa tan dendrimer, đặc biệt khi ở các thế hệ cao, độ nh t của dendrimer ngày càng tăng.

Trong thực tế khi tiến hành phản ứng amid hóa người ta thường dùng dư EDA so v i lý thuyết 10-250 lần để tránh tạo ra các phản ứng phụ

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 36

Sản phẩm mong muốn Sản phẩm không mong muốn

Các hướng tạo thành sản phẩm không mong muốn

 Hydro trên phân tử EDA thế chƣa hết

 Hai nhóm NH 2 trên phân tử dendrimer phản ứng đóng vòng v i nhau

 Hai phân tử dendrimer tự dimer hóa

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 37

2.1.3 Hóa chất dụng cụ và thiết bị

Ethylendiamine (EDA, Acros); methyl acrylate (MA, Acros), methanol (MeOH, Trung Quốc), toluene (Trung Quốc)

Bảng 2 1: Các đặc trƣng vật lý của hóa chất tổng hợp dendrimer PAMAM

 Dụng cụ và thiết bị

- Bình cầu cổ nhám hai cổ 1000 mL

- Bình cầu cổ nhám một cổ 1000 mL

- Cân phân tích điện tử - HADAM AEP – 250G

- Khóa nhám dùng để cung cấp khí N2 cho phản ứng

- Máy khuấy từ gia nhiệt C-MAG HS 7 và cá từ

- Máy cô quay chân không Bũchi Rotavapor R-200, Heating Bath B-

- Tủ hút chân không OV-01

- Túi thẩm tách Por 7 Regenerated Cellulose Membrane, MWCO: 3000D- 5000D đƣợc mua của Aldrich

 Tổng hợp sản phẩm core G-0.5

Cho 100 mL methanol vào bình cầu 2 cổ 1000 mL, sau đó thêm 140 gram methyl acrylate (148 mL, 1,628 mol) và khuấy đều ở nhiệt độ phòng Hòa tan 20 gram ethylene diamine (22 mL, 0,332 mol) vào 100 mL methanol, rồi từ từ nhỏ giọt vào bình và làm lạnh ở 0°C trong 1 giờ Tiến hành phản ứng trong môi trường khí trơ và không có ánh sáng ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ, với tỉ lệ số mol giữa ethylene diamine và methyl acrylate là 5:1.

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 38

Làm sạch sản phẩm b ng cách cô quay ở áp suất thấp, nhiệt độ 40 0 C trong 24 giờ Trong lúc cô quay cho methanol vào để đuổi hết methyl acrylate còn dƣ

Cho 340 mL ethylene diamine (300 gram, 5 mol) vào bình cầu 2 cổ 1000 mL, sau đó thêm 400 mL methanol và khuấy đều ở nhiệt độ phòng Hòa tan G(-0.5) (40 gram, 0,1 mol) trong 100 mL methanol, sau đó nhỏ giọt từ từ vào bình trên và làm lạnh ở 0 °C trong 1 giờ Tiến hành phản ứng trong môi trường khí trơ và không có ánh sáng ở nhiệt độ phòng trong 96 giờ, với tỉ lệ số mol giữa ethylene diamine và G-0.5 là 50:1.

Sử dụng phương pháp cô quay ở áp suất thấp và nhiệt độ 42°C trong 5 ngày, việc tách ethylene diamine trở nên khó khăn do nhiệt độ sôi của nó là 116°C Để giải quyết vấn đề này, cần sử dụng hỗn hợp toluene và methanol Sau khi loại bỏ hoàn toàn ethylene diamine, methanol được sử dụng để loại bỏ phần toluene còn dư.

 Tổng hợp polyester thế hệ thứ nhất G0.5

Cho 100 mL methanol vào bình cầu 2 cổ 1000 mL, sau đó thêm 51.6 gram methyl acrylate (54 mL, 0,6 mol) và khuấy đều ở nhiệt độ phòng Hòa tan 32 gram G0 (0,06 mol) trong 100 mL methanol, từ từ nhỏ giọt vào bình và làm lạnh ở 0°C trong 1 giờ Tiếp theo, thực hiện phản ứng trong môi trường khí trơ và tối ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ, với tỉ lệ mol giữa methyl acrylate và G0 là 10:1.

Làm sạch sản phẩm b ng cách cô quay ở áp suất thấp, nhiệt độ 40 0 C trong

4 ngày Trong lúc cô quay cho methanol vào để đuổi hết methyl acrylate còn dƣ

 Tổng hợp polyamine thế hệ thứ nhất G1.0

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 39

Cho ethylene diamine (260 mL, 240 gram, 3.976 mol vào bình cầu 2 cổ

Trộn 1000 mL dung dịch với 400 mL methanol ở nhiệt độ phòng Hòa tan G0.5 (20 gram, 0,016 mol) trong 100 mL methanol, sau đó nhỏ giọt từ từ vào dung dịch trên và làm lạnh ở 0°C trong 1 giờ Tiến hành phản ứng trong môi trường khí trơ, không có ánh sáng, ở nhiệt độ phòng trong 96 giờ Tỉ lệ mol giữa ethylene diamine và G0.5 là 248:1.

Sử dụng phương pháp cô quay ở áp suất thấp và nhiệt độ 42 độ C trong 6 ngày, việc tách ethylene diamine gặp khó khăn do nhiệt độ sôi của nó là 116 độ C Để giải quyết vấn đề này, cần sử dụng hỗn hợp toluene và methanol Sau khi loại bỏ hoàn toàn ethylene diamine, methanol sẽ được dùng để loại bỏ phần toluene còn lại.

 Tổng hợp polyester thế hệ thứ hai G1.5

Cho 100 mL methanol vào bình cầu 2 cổ 1000 mL, sau đó thêm 26,8 gram (28 mL, 0,308 mol) methyl acrylate và khuấy đều ở nhiệt độ phòng Hòa tan 26 gram G1.0 (0,02 mol) trong 100 mL methanol, sau đó nhỏ giọt từ từ vào bình và làm lạnh ở 0 oC trong 1 giờ Tiến hành phản ứng trong môi trường khí trơ, không có ánh sáng, ở nhiệt độ phòng trong 96 giờ với tỷ lệ mol giữa methyl acrylate và G1.0 là 15:1.

Làm sạch sản phẩm b ng cách cô quay ở áp suất thấp, nhiệt độ 40 o C trong

4 ngày Trong lúc cô quay cho methanol vào để đuổi hết methyl acrylate còn dƣ

 Tổng hợp polyamine thế hệ thứ hai G2.0

Cho 236 mL ethylene diamine (214 gram, 3.562 mol) vào bình cầu 2 cổ 1000 mL, sau đó thêm 300 mL methanol và khuấy ở nhiệt độ phòng Hòa tan G1.5 (20 gram, 0,008 mol) trong 100 mL methanol, sau đó nhỏ từ từ vào bình trên và làm lạnh ở 0 oC trong 1 giờ.

Chủ nhiệm đề tài, Ths Nguyễn Thị Bích Trâm, đã thực hiện phản ứng trong môi trường khí trơ và không có ánh sáng ở nhiệt độ phòng trong 7 ngày Tỉ lệ số mol giữa ethylene diamine và G1.5 là 445:1.

Sử dụng phương pháp cô quay ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ 42 o C trong 6 ngày, việc tách ethylene diamine gặp khó khăn do nhiệt độ sôi của nó là 116 o C Để giải quyết vấn đề này, cần sử dụng hỗn hợp toluene và methanol Sau khi loại bỏ hoàn toàn ethylene diamine, methanol sẽ được dùng để loại bỏ phần toluene dư thừa.

 Tổng hợp polyester thế hệ thứ ba G2.5

Phương pháp biến tính PAMAM G 3.0 v i tác nhân alkyl b o RCOCl

toluene và methanol Sau khi loại bỏ hết ethylene diamine ta dùng methanol để loại bỏ phần toluene còn dƣ

2.2 Phương pháp biến tính PAMAM G 3.0 với tác nhân alkyl béo (RCOCl)

Phương pháp biến tính PAMAM bằng RCOCl dựa trên nguyên tắc liên kết amide -NHCO- giữa nhóm -NH2 của PAMAM và nhóm -CO- của acid chloride RCOCl Phương pháp này có nhiều ưu điểm như quy trình tổng hợp đơn giản, tốc độ phản ứng nhanh, và hiệu suất cao, phù hợp với điều kiện nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm trong nước Sản phẩm thu được cũng có tính tương hợp sinh học cao.

Trong quá trình phản ứng, PAMAM G3.0 với 32 nhóm -NH2 cần lượng dư acid chloride để nâng cao hiệu suất biến tính Phản ứng được thực hiện liên tục trong nhiều ngày ở nhiệt độ phòng và trong môi trường nitơ, nhằm tránh tiếp xúc với ánh sáng để hạn chế oxy hóa Để tăng tốc độ và hiệu suất phản ứng, triethyl amine (TEA, pKa 65) được sử dụng như tác nhân loại bỏ HCl sinh ra Cần lưu ý rằng các acid chloride có khả năng tham gia phản ứng thủy phân trong môi trường nước, dẫn đến hình thành acid carboxylic, vì vậy không nên sử dụng chúng trong quá trình này.

Chủ nhiệm đề tài, Ths Nguyễn Thị Bích Trâm, đã chỉ ra rằng nước có thể được sử dụng như dung môi thay thế cho DMSO Bên cạnh đó, phản ứng phụ giữa các phân tử HCl và nhóm –NH2 cũng có khả năng xảy ra.

2.2.2 Dụng cụ thiết bị và hóa chất

Acetyl chloride (Acros); Hexanoyl chloride (Acros); Myristoyl chloride (Acros); Toluene (china); Dimethyl sulfoxide (DMSO, China); Methanol (MeOH, China); Triethyl amine (TEA, China)

Bảng 2 2: Các đặc trƣng vật lý của hóa chất biến tính PAMAM b ng acid chloride

 Dụng cụ và thiết bị

- Lọ nhỏ có nắp kín: 2 cái

- Cân phân tích điện tử - HADAM AEP – 250G

- Máy khuấy từ gia nhiệt C-MAG HS 7 và cá từ

- Máy cô quay chân không Bũchi Rotavapor R-200, Heating Bath B-

- Túi thẩm tách Por 7 Regenerated Cellulose Membrane, MWCO: 3000D- 5000D đƣợc mua của Aldrich

2.2.3.1 Khảo sát biến tính PAMAM G3.0 bằng decanoyl chloride theo thời gian: 12h, 24h, 36h, 48h

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 43

 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride với thời gian phản ứng 12h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C10-12h)

Thực hiện phản ứng bằng cách cho 0,332 ml decanoyl chloride (1,6 mmol) vào 0,695 g PAMAM G3.0 (0,1 mmol) đã hòa tan trong 2 ml DMSO, sau đó thêm 0,223 ml TEA (1,6 mmol) Hỗn hợp được khuấy liên tục ở nhiệt độ phòng trong 12 giờ Sau khi phản ứng kết thúc, tiến hành thẩm tách bằng nước và sau đó bằng methanol trong 48 giờ với màng thẩm tách có MWCO: 3500-5000D Sản phẩm thu được, G3.0-C10-12h, có màu vàng, dạng dẻo với khối lượng 0,371 g, đạt hiệu suất cao.

 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride với thời gian phản ứng 24h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C10-24h)

Sản phẩm G3.0-C10-24h thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,410 g - hiệu suất 51 % được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10 -12h v i thời gian phản ứng 24h

 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride với thời gian phản ứng 36h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C1 -36h, G3.0-C10)

Sản phẩm G3.0-C10 -36h thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,591 g - hiệu suất

63 % được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10 -12h v i thời gian phản ứng 36h

 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride với thời gian phản ứng 48h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C10 -48h)

Sản phẩm G3.0-C10-48h thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,511 g - hiệu suất

56 % được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10 -12h v i thời gian phản ứng 36h

2.2.3.2 Biến tính PAMAM G3.0 với các tác nhân ankanoyl chloride (acetyl chloride hexanoyl chloride myristoyl chloride) theo điều kiện thời gian tối ƣu (36h)

 Biến tính PAMAM G3.0 bằng acetyl chloride với thời gian phản ứng tối ưu 36h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C2)

Sản phẩm G3.0-C2 thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,350 g - hiệu suất 48

% được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10- TEA v i tác nhân phản ứng CH3COCl (0,114 ml, 1,6 mmol)

 Biến tính PAMAM G3.0 bằng hexanoyl chloride với thời gian phản ứng tối ưu 36h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C6)

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 44

Sản phẩm G3.0-C6-TEA thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,497 g - hiệu suất

61 % được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10 v i tác nhân phản ứng C5H 11 COCl (0,225 ml, 1,6 mmol)

 Biến tính PAMAM G3.0 bằng myristoyl chloride với thời gian phản ứng tối ưu 36h (ký hiệu sản phẩm: G3.0-C14)

Sản phẩm G3.0-C14 thu đƣợc có màu vàng, dạng dẻo 0,478 g - hiệu suất 52

% được biến tính tương tự như các phản ứng biến tính sản phẩm G3.0-C10- TEA v i tác nhân phản ứng C13H27COCl (0,435 ml, 1,6 mmol)

2.3 Phương pháp đánh giá khả năng gây độc tế bào của nano dendrimer PAMAM G3.0 và các dẫn xuất ankyl béo của dendrimer PAMAM G3.0

Khả năng ức chế sự tăng trưởng tế bào của PAMAM G3.0 và các dẫn xuất alkyl b o PAMAM G3.0 đã được kiểm tra trên tế bào MCF-7 (Frederick, MD, USA) bằng bộ dụng cụ EZ-Cytox Cell Viability Assay.

(1) Cho vào 100 ul của dịch treo tế bào 10 4 tế bào mỗi giếng trong đĩa 96 giếng

(3) Thêm 10 ul các nồng độ khác nhau của các chất thử nghiệm vào môi trường nuôi cấy trong đĩa

(4) Sau đó ủ các đĩa trong 24 giờ

(5) Thêm 10ul dung dịch Kit vào từng giếng của đĩa, cẩn thận không để tạo ra các bong bóng ở các giếng)

(6) Ủ các đĩa từ 1-4 giờ trong lồng ấp

(7) Đo độ hấp thụ ở bƣ c sóng 420 ~ 480 nm b ng cách sử dụng một đầu đọc vi đĩa

Chủ nhiệm đề tài: Ths Nguyễn Thị Bích Trâm Page 45

Ngày đăng: 19/07/2021, 22:17

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1. all, K.J.a., Dendrimer toxicity: Let’s meet the challenge. International Journal of Pharmaceutics, 2010. 394 p. 122–142 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Dendrimer toxicity: Let’s meet the challenge
2. all, H.a., Interaction of Poly(amidoamine) Dendrimers with Supported Lipid Bilayers and Cells: Hole Formation and the Relation to Transport. Bioconjugate Chem, 2004. 15: p. 74−782 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Interaction of Poly(amidoamine) Dendrimers with Supported Lipid Bilayers and Cells: Hole Formation and the Relation to Transport
3. all, C.a., Surface modification of PAMAM dendrimer improves its biocompatibility. Nanomedicine, 2012. 8: p. 815–817 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Surface modification of PAMAM dendrimer improves its biocompatibility
4. Joon Sig Choi, K.N., Jong-yeun Park, Jung-Bin Kim, Ja-Kyeong Lee, Jong-sang Park, Enhanced transfection efficiency of PAMAM dendrimer by surface modification with L-arginine. Journal of Controlled Release, 2004. 99: p. 445–456 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Enhanced transfection efficiency of PAMAM dendrimer by surface modification with L-arginine
5. Geun-woo Jin, H.K., Kihoon Nam, Heejin Kim, Seonju Lee, Jong-Sang Park,Yan Lee, PAMAM dendrimer with a 1,2-diaminoethane surface facilitates endosomal escape for enhanced pDNA delivery. Polymer, 2011. 52: p. 339-346 Sách, tạp chí
Tiêu đề: PAMAM dendrimer with a 1,2-diaminoethane surface facilitates endosomal escape for enhanced pDNA delivery
6. Istva´n J. Majoros, B.z.K., Scott Woehler, Tricia Bull, and James R. Baker, Jr., Acetylation of Poly(amidoamine) Dendrimers.Macromolecules, 2003. 36: p. 5526-5529 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Acetylation of Poly(amidoamine) Dendrimers
7. Carolyn L Waite, S.M.S., Kathryn E Uhrich and Charles M Roth, Acetylation of PAMAM dendrimers for cellular delivery of siRNA.BMC Biotechnology, 2009. 9(38): p. 1-10 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Acetylation of PAMAM dendrimers for cellular delivery of siRNA
8. Rohit B. Kolhatkar, K.M.K., Peter W. Swaan, and Hamidreza Ghandehari, Surface Acetylation of Polyamidoamine (PAMAM) Dendrimers Decreases Cytotoxicity while Maintaining Membrane Permeability. Bioconjugate Chem, 2007. 18: p. 2054–2060 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Surface Acetylation of Polyamidoamine (PAMAM) Dendrimers Decreases Cytotoxicity while Maintaining Membrane Permeability
9. Angkana Saovapakhiran, A.D.E., David Attwood, and Jeffrey Penny, Surface Modification of PAMAM Dendrimers Modulates the Mechanism of Cellular Internalization. Bioconjugate Chem, 2009. 20:p. 693–701 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Surface Modification of PAMAM Dendrimers Modulates the Mechanism of Cellular Internalization
10. D. Bhadra, S.B., S. Jain, N.K. Jain, A PEGylated dendritic nanoparticulate carrier of fluorouracil. International Journal of Pharmaceutics, 2003. 257: p. 111–124 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A PEGylated dendritic nanoparticulate carrier of fluorouracil
11. Dan Luo, K.H., Nadya Belcheva, Ernest Han, and W. Mark Saltzman, Poly(ethylene glycol)-Conjugated PAMAM Dendrimer for Biocompatible, High-Efficiency DNA Delivery. Macromolecules, 2002.35: p. 3456-3462 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Poly(ethylene glycol)-Conjugated PAMAM Dendrimer for Biocompatible, High-Efficiency DNA Delivery
12. Wang W, X.W., Wan J, Sun X, Xu H, Yang X, The decrease of PAMAM dendrimer-induced cytotoxicity by PEGylation via attenuation of oxidative stress. Nanotechnology, 2009. 20: p. 105103 (7pp) Sách, tạp chí
Tiêu đề: The decrease of PAMAM dendrimer-induced cytotoxicity by PEGylation via attenuation of oxidative stress
13. Yanming Wang, W.K., Yu Song, Yajun Duan, Lianyong Wang, Gustav Steinhoff, Deling Kong,and Yaoting Yu, Polyamidoamine Dendrimers with a Modified Pentaerythritol Core Having High Efficiency and Low Cytotoxicity as Gene Carriers. Biomacromolecules, 2009. 10: p. 617–622 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Polyamidoamine Dendrimers with a Modified Pentaerythritol Core Having High Efficiency and Low Cytotoxicity as Gene Carriers
14. R. Jevprasesphant , J.P., R. Jalal, D. Attwood, N.B. McKeown b, A. D’Emanuele, The influence of surface modification on the cytotoxicity of PAMAM dendrimers. International Journal of Pharmaceutics, 2003 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The influence of surface modification on the cytotoxicity of PAMAM dendrimers
15. P. Dinesh Kumar, P.V.K., T. Panneer Selvam and K.R.S. Sambasiva Rao, PEG Conjugated PAMAM Dendrimers with a Anti-HIV Drug Stavudine for prolong release. Research in Biotechnology, 2013. 4(2):p. 10-18 Sách, tạp chí
Tiêu đề: PEG Conjugated PAMAM Dendrimers with a Anti-HIV Drug Stavudine for prolong release
16. P. Dinesh Kumar, P.V.K., T. Panneer Selvam and K.R.S. Sambasiva Rao, Prolonged Drug Delivery System of PEGylated PAMAM Dendrimers with a Anti-HIV Drug. Research in Pharmacy, 2013. 3(2):p. 08-17 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Prolonged Drug Delivery System of PEGylated PAMAM Dendrimers with a Anti-HIV Drug
17. Kenji Konoa, T.F., Toru Takagishi, Shinichi Sakurai, Chie Kojima, Preparation of poly(ethylene glycol)-modified poly(amidoamine) dendrimers with a shell of hydrophobic amino acid residues and their function as a nanocontainer. Polymer 2008. 49: p. 2832–2838 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Preparation of poly(ethylene glycol)-modified poly(amidoamine) dendrimers with a shell of hydrophobic amino acid residues and their function as a nanocontainer
18. Kenji Kono, C.K., Nobuyuki Hayashi, Eiko Nishisaka, Katsuyuki Kiura, Shinobu Watarai, Atsushi Harada, Preparation and cytotoxic activity of poly(ethylene glycol)-modified poly(amidoamine) dendrimers bearing adriamycin. Biomaterials, 2008. 29: p. 1664e1675 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Preparation and cytotoxic activity of poly(ethylene glycol)-modified poly(amidoamine) dendrimers bearing adriamycin
19. Prateek Singh, U.G., Abhay Asthana, and Narendra K. Jain, Folate and Folate PEG PAMAM Dendrimers: Synthesis, Characterization, and Targeted Anticancer Drug Delivery Potential in Tumor Bearing Mice.Bioconjugate Chem, 2008. 19: p. 2239–2252 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Folate and Folate PEG PAMAM Dendrimers: Synthesis, Characterization, and Targeted Anticancer Drug Delivery Potential in Tumor Bearing Mice
20. Durairaj Chandrasekar, R.S., Farhan J. Ahmad, Roop K. Khar, Prakash V. Diwan, The development of folate-PAMAM dendrimer conjugates for targeted delivery of anti-arthritic drugs and their pharmacokinetics and biodistribution in arthritic rats. Biomaterials, 2007. 28: p. 504–512 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The development of folate-PAMAM dendrimer conjugates for targeted delivery of anti-arthritic drugs and their pharmacokinetics and biodistribution in arthritic rats

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w