TỔNG hợp hệ NANO HPCD,ALGINATE làm CHẤT MANG THUỐC TRỊ UNG THƯ ANASTROZOLE

TỔNG QUAN

Tổng quan về ung thƣ vú

Ung thư vú là một loại bệnh lý nghiêm trọng, trong đó khối u ác tính hình thành từ các tế bào vú Những khối u này có khả năng phát triển nhanh chóng và xâm lấn các mô lân cận, đồng thời có thể di căn đến các bộ phận khác trong cơ thể.

Ung thư vú chủ yếu phát sinh từ tế bào ống dẫn, một số từ tế bào tiểu thùy, và một lượng nhỏ từ các mô khác Hệ thống bạch huyết đóng vai trò quan trọng trong việc lan tỏa ung thư vú; nếu tế bào ung thư xâm nhập vào hạch bạch huyết, nguy cơ di căn qua máu tới các bộ phận khác trong cơ thể sẽ tăng cao Sự lan tỏa của tế bào ung thư tới nhiều hạch bạch huyết có thể dẫn đến sự hiện diện của ung thư ở nhiều cơ quan khác nhau, ảnh hưởng đến phương pháp điều trị Tuy nhiên, không phải tất cả bệnh nhân có tế bào ung thư vú trong hạch bạch huyết đều bị di căn, và cũng có những trường hợp không có tế bào ung thư trong hạch bạch huyết nhưng vẫn xảy ra di căn sau đó.

Ung thư vú thường xảy ra ở phụ nữ chủ yếu ở các nước công nghiệp tuy nhiên ở nam giới cũng có thể mắc bệnh này nhƣng chỉ chiếm số ít.[7]

1.1.2 Tình hình ung thư vú trong và ngoài nước

Ung thư vú là loại ung thư phổ biến nhất, chiếm hơn 20% tổng số các loại ung thư và là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở phụ nữ tại nhiều quốc gia công nghiệp và trên toàn thế giới Tại Việt Nam, ung thư vú chiếm từ 20-30% các loại bệnh ung thư, với tỷ lệ ngày càng gia tăng và có xu hướng trở thành loại ung thư thường gặp nhất Đặc biệt, bệnh ung thư vú đang dần trẻ hóa và gia tăng tại các nước đang phát triển.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374

Theo thống kê năm 2012, ung thư vú ở nữ giới chiếm khoảng 25% tổng số ca ung thư, là loại bệnh ung thư phổ biến nhất Từ năm 2008 đến 2012, tỉ lệ mắc ung thư vú toàn cầu đã tăng 20%, trong khi tỉ lệ tử vong vì bệnh này cũng tăng 14%.

Số thứ tự Loại ung thƣ Số ca mắc bệnh

Năm 2015, tại Mỹ, tổng cộng có 231,480 ca mắc bệnh ung thư vú, bao gồm cả nam và nữ, trong đó có khoảng 2,350 nam giới.

Trong năm 2016, dự kiến có khoảng 246,660 nữ giới và 2,600 nam giới tại Mỹ sẽ mắc bệnh ung thư, trong đó số ca tử vong ở nữ giới lên tới 40,290 và ở nam giới là 440 Đặc biệt, ung thư vú sẽ gây ra 40,890 ca tử vong.

Việt Nam có khoảng 86 triệu dân, trong đó nữ giới chiếm 51% Ung thư vú là một trong những loại ung thư phổ biến nhất ở phụ nữ, với tỷ lệ cao nhất tại thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội Theo thống kê năm 1996, Hà Nội ghi nhận 26,7 ca ung thư vú trên 100.000 phụ nữ, trong khi Thành phố Hồ Chí Minh là 12,2 ca Hàng năm, có thêm 14.000 phụ nữ được chẩn đoán mắc ung thư vú, chủ yếu ở độ tuổi 35 - 45, nhưng phụ nữ từ 20 - 30 tuổi cũng có nguy cơ mắc bệnh Nguy cơ mắc ung thư vú tăng theo độ tuổi.

GVHD là một bệnh phức tạp đã được nghiên cứu nhiều năm về nguyên nhân, bệnh sinh và điều trị Việc phát hiện sớm ung thư vú thông qua kiểm soát ở phụ nữ bình thường đã thay đổi rõ rệt diễn tiến tự nhiên của bệnh và cải thiện đáng kể tiên lượng điều trị.

1.1.3 Nguyên nhân gây ra ung thƣ vú

Phụ nữ từ 70-74 tuổi có nguy cơ mắc ung thư vú cao nhất, cho thấy tuổi tác là yếu tố quan trọng trong việc gia tăng khả năng mắc bệnh, đặc biệt là ở những người trên 30 tuổi Những phụ nữ chưa từng mang thai hoặc mang thai lần đầu sau 30 tuổi cũng có nguy cơ cao hơn Ngoài ra, việc cho con bú có tác dụng giảm tỷ lệ ung thư vú, với thời gian cho con bú càng lâu thì nguy cơ mắc bệnh càng thấp.

Nếu có kinh trước 12 tuổi và mãn kinh sau 55 tuổi, thì người đó có nguy cơ mắc ung thƣ vú cao hơn

Liệu pháp estrogen hậu mãn kinh cũng làm tăng nguy cơ này, đặc biệt những người sử dụng kết hợp estrogen và progestin

Người có quan hệ huyết thống gần gũi với bệnh nhân ung thư vú, như mẹ, chị em gái hoặc con gái, sẽ có nguy cơ mắc bệnh cao hơn.

Những người phụ nữ có tiền sử tiếp xúc với tia phóng xạ

Chế độ ăn uống nhiều mỡ động vật, uống rƣợu bia, hút thuốc và ít rèn luyện thân thể cũng làm tăng khả năng mắc bệnh ung thƣ vú

Ngoài ra còn bị đột biến gen: BRCA1 BRCA2, BRCA3, p53 (Nguồn: Wikipedia)

1.1.4 Các triệu chứng của ung thƣ vú Đa phần ung thư vú được phát hiện là do chính người bệnh, khi họ cảm nhận một sự thay đổi ở tuyến vú Thường gặp nhất đó là một khối bướu hay một chỗ dày cứng lên không đau ở vú Hoặc cũng có thể do bác sĩ phát hiện qua lần khám sức khỏe định kỳ Cần phải nghi là ngờ ung thư vú khi thấy bất kỳ bướu nào ở vú của phụ nữ trên 30 tuổi cho đến khi có triệu chứng chính xác ngƣợc lại mặc dù khoảng 80% khối bất thường ở vú là lành tính

Các dấu hiệu cho thấy khối bướu có thể ác tính bao gồm: khối u cứng và không đau (chiếm khoảng 80-90%), không đồng nhất, bờ không rõ ràng, dính vào thành ngực hoặc da trên vú, khó di động, núm vú bị lõm vào và có hiện tượng chảy máu từ núm vú.

Hình 1.1 Triệu chứng bệnh ung thƣ vú

1.1.5 Các phương pháp điều trị ung thư vú

Bảng 1.2 Các phương pháp điều trị ung thư vú

Dùng hình thức cắt bỏ khối u ung thƣ và một số mô xung quanh nó

Sử dụng thuốc để diệt các tế bào ung thƣ trong vú và các phần khác của cơ thể

(radiotherapy) Điều trị bằng phóng xạ khu vực tìm thấy đƣợc khối u ung thƣ

Liệu pháp kích thích tố (hormone therapy)

Dùng thuốc ngăn chặn sự tăng trưởng của ung thư vú thụ thể kích thích tố dương tính (hormone receptor-positive)

Dùng thuốc ngăn chặn sự tăng trưởng của một số loại ung thư vú nhất định, như ung thư vú HER-2-dương tính (HER-2-positive breast cancer)

Bệnh nhân có thể lựa chọn một hoặc nhiều phương pháp điều trị ung thư vú tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe, loại ung thư và giai đoạn phát triển của bệnh Sức khỏe tổng quát của bệnh nhân cũng là yếu tố quyết định khả năng áp dụng các biện pháp điều trị này.

Trong phần này, chúng tôi trình bày về phương pháp điều trị bằng kích thích tố (hormone therapy):

Estrogen chủ yếu được sản xuất từ buồng trứng trước giai đoạn mãn kinh, và sau khi mãn kinh, nó được sinh ra từ các tuyến thượng thận và mô mỡ Khi estrogen xâm nhập vào tế bào vú, nó gắn vào các thụ thể estrogen trên bề mặt tế bào, gây ra sự phát triển bất thường của tế bào, làm tăng nguy cơ mắc ung thư vú.

Liệu pháp kích thích tố là phương pháp hiệu quả trong việc ngăn chặn sự tăng trưởng của các tế bào ung thư bằng cách giảm lượng estrogen trong cơ thể hoặc ngăn cản estrogen xâm nhập vào các tế bào ung thư Tùy thuộc vào tình trạng mãn kinh của bệnh nhân, các liệu pháp kích thích tố sẽ được chỉ định phù hợp Thông thường, liệu pháp này được thực hiện qua các viên thuốc dùng hàng ngày trong khoảng thời gian từ năm năm trở lên, và có hiệu quả trong cả giai đoạn ung thư đầu và giai đoạn di căn.

Trong các liệu pháp kích thích tố để điều trị ung thƣ vú thì có thể chia thành 2 nhóm thuốc chính:[39]

+ Tamoxifen: ngăn cản kích thích tố estrogen đi vào các tế bào ung thƣ vú

Tổng quan về nano

Thuật ngữ "nano" và các cụm từ như "khoa học nano" hay "công nghệ nano" đã xuất hiện trong các cộng đồng nghiên cứu khoa học từ hai thập niên trước và trở thành phổ biến trong đời sống hàng ngày Chúng ta đang sống trong thời đại của ba cuộc cách mạng công nghệ, trong đó có cuộc cách mạng vật liệu nano và công nghệ sinh học, đều dựa trên nền tảng của công nghệ nano Công nghệ nano là kết quả của nhiều năm nghiên cứu nghiêm túc từ các nhà khoa học hàng đầu trên toàn thế giới.

Công nghệ nano (nanotechnology) là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng liên quan đến việc thiết kế, chế tạo và phân tích các cấu trúc và thiết bị ở quy mô nanomet (1 nm = 10 −9 m) Ngành này bao gồm các khía cạnh quan trọng như cơ sở khoa học của nano, phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nhỏ, chế tạo vật liệu nano và ứng dụng của chúng.

1.2.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Chuyển tiếp từ các tính chất cổ điển sang tính chất lượng tử cho thấy rằng trong các vật liệu vĩ mô, hiệu ứng lượng tử được trung bình hóa bởi số lượng lớn nguyên tử, thường lên đến khoảng 10^12, cho phép bỏ qua các thăng giáng ngẫu nhiên Tuy nhiên, trong các cấu trúc nano với ít nguyên tử hơn, các tính chất lượng tử trở nên rõ ràng hơn Chẳng hạn, một chấm lượng tử có thể được xem như một đại nguyên tử với các mức năng lượng tương tự như một nguyên tử.

Khi vật liệu đạt kích thước nanomet, tỷ lệ nguyên tử trên bề mặt tăng đáng kể so với tổng số nguyên tử, dẫn đến diện tích bề mặt của vật liệu nano lớn hơn nhiều so với vật liệu truyền thống Điều này làm cho các hiệu ứng liên quan đến bề mặt như khả năng hấp phụ và độ hoạt động bề mặt của vật liệu nano vượt trội hơn so với các vật liệu dạng khối Sự phát triển này mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực nghiên cứu mà các nhà khoa học trong và ngoài nước đang khai thác.

Kích thước tới hạn là yếu tố quan trọng khiến vật liệu nano trở nên đặc biệt so với vật liệu truyền thống Mỗi tính chất của vật liệu đều có một độ dài đặc trưng, thường rơi vào khoảng nanomet Trong khi các vật liệu truyền thống có các đại lượng vật lý và hóa học ổn định như độ dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khi kích thước lớn hơn 100 nm, thì khi kích thước giảm xuống dưới 100 nm, các đại lượng này bắt đầu thay đổi Hiện tượng này được gọi là kích thước tới hạn, và vật liệu nano có những tính chất đặc biệt do kích thước của chúng tương đương với kích thước tới hạn của các tính chất đó Tuy nhiên, không phải mọi vật liệu nano đều có tính chất khác biệt, mà điều này phụ thuộc vào tính chất cụ thể được nghiên cứu.

Vật liệu nano là loại vật liệu có cấu trúc đa dạng như hạt, sợi, ống và tấm mỏng, với kích thước đặc trưng từ 1 nanomet đến 100 nanomet.

Vật liệu nano là loại vật liệu có ít nhất một chiều kích thước nanomet, và được phân chia thành ba trạng thái: rắn, lỏng và khí Hiện nay, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vật liệu nano rắn, tiếp theo là chất lỏng và khí.

Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:

 Vật liệu nano không chiều: cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử Ví dụ: đám nano, hạt nano

Vật liệu nano một chiều là loại vật liệu có kích thước nano ở hai chiều, trong khi đó, điện tử có khả năng tự do di chuyển trên một chiều còn lại, trong khi hai chiều còn lại bị hạn chế Ví dụ điển hình của vật liệu này bao gồm dây nano và ống nano.

Vật liệu nano hai chiều là loại vật liệu có kích thước nano ở một chiều, trong khi hai chiều còn lại tự do, bao gồm các dạng như màng mỏng, ống nano carbon và dây nano Ống nano carbon, một hình thức mới của các phân tử carbon, có thể tồn tại dưới dạng đơn lớp hoặc đa lớp, với đường kính tăng dần theo trục chung Trong khi đó, dây nano có đường kính chỉ ở mức nanomet.

Hình 1.3 Ống nano carbon 2 chiều

Theo cách phân loại hình dáng vật liệu, một số người gọi hạt nano là vật liệu nano ba chiều, trong khi dây nano được xem là vật liệu hai chiều, với kích thước bị giới hạn ở cấp độ nano.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374 Vật liệu nano được chia thành hai loại chính: vật liệu nano hai chiều và màng mỏng là vật liệu nano một chiều Tuy nhiên, phương pháp sử dụng vật liệu nano hai chiều ít phổ biến hơn so với cách tiếp cận truyền thống.

Vật liệu nano và nanocomposite là những dạng vật liệu có cấu trúc đặc biệt, trong đó một phần có kích thước nanomet hoặc cấu trúc nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen Nanocomposite được phân loại dựa trên tính chất của vật liệu nền, bao gồm nền polymer, gốm, kim loại, hợp kim và carbon Những vật liệu này thường được ứng dụng trong kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực vật liệu bán dẫn, xây dựng và dân dụng.

1.2.4 Phương pháp chung chế tạo vật liệu nano

Vật liệu nano được chế tạo thông qua hai phương pháp chính: phương pháp từ trên xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up) Phương pháp từ trên xuống tạo ra các hạt nano bằng cách giảm kích thước của các hạt lớn hơn, trong khi phương pháp từ dưới lên hình thành hạt nano từ các nguyên tử.

1.2.4.1 Phương pháp từ trên xuống

Kỹ thuật nghiền và biến dạng được sử dụng để chuyển đổi các vật liệu khối lớn có tổ chức hạt thô thành kích thước nano Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm chi phí và hiệu quả cho nhiều loại vật liệu lớn Các loại máy nghiền như nghiền lắc, nghiền rung hoặc nghiền quay hoạt động bằng cách cho các viên bi cứng va chạm, phá vỡ bột cho đến khi đạt kích thước nano Kết quả là tạo ra vật liệu nano không chiều, cụ thể là các hạt nano.

Phương pháp biến dạng sử dụng kỹ thuật đặc biệt để tạo ra biến dạng lớn mà không làm hỏng vật liệu, điển hình là các phương pháp SPD Nhiệt độ trong quá trình gia công có thể điều chỉnh theo từng trường hợp; nếu nhiệt độ gia công vượt quá nhiệt độ kết tinh lại, quá trình được gọi là biến dạng nóng, ngược lại, nếu thấp hơn thì gọi là biến dạng nguội.

Vật liệu nano trong y học 17 1.4 Khái quát về các nguyên liệu để tổng hợp nano HPCD – alginate – anastrozole18

Trong 20 năm qua vật liệu nano đã có những bước phát triển không ngừng, nó đã âm thầm vươn cao đến lĩnh vực y sinh học giúp mở ra những ứng dụng mới hay cải

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374 nghiên cứu về ứng dụng vật liệu nano trong y học, kết hợp giữa hóa học, vật lý và vật liệu học để phát triển các vật liệu có khả năng chứa và tải thuốc trị liệu Những vật liệu này có thể nhắm mục tiêu chính xác đến các tế bào bệnh mà không ảnh hưởng đến tế bào khỏe mạnh, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị Đặc biệt, vật liệu nano còn có khả năng phát quang, mở ra nhiều cơ hội mới trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh.

Trong y học phân tử, thao tác với tế bào là điều kiện tiên quyết để đánh giá gen và phát triển các phương pháp điều trị Để đạt được điều này, cần có kỹ thuật chuyển nạp hiệu quả, có khả năng xử lý số lượng lớn tế bào nhanh chóng Phương pháp này giúp các xét nghiệm sinh học diễn ra nhanh hơn, nhạy hơn và linh hoạt hơn Các hạt nano từ được gắn với kháng thể thích hợp để xác định các phân tử, cấu trúc hoặc vi sinh vật cụ thể, thường thông qua phương pháp chiếu laser.

Hạt nano CaF2 là thành phần tiềm năng trong sản phẩm chăm sóc nha khoa, giúp giải phóng flo để ngăn ngừa sâu răng khi bị tấn công bởi acid cariogenic Kích thước nano của CaF2 giúp tăng cường khả năng gắn kết trên bề mặt men răng.

1.4 Khái quát về các nguyên liệu để tổng hợp nano HPCD–alginate– anastrozole

1.4.1 β-cyclodextrin và dẫn xuất của nó 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin

Mặc dù cyclodextrin đã được biết đến trong 120 năm qua, nhưng ứng dụng thực tế của nó chỉ bắt đầu từ những năm 1980, chủ yếu trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm Sự phát triển của cyclodextrin đã mở rộng đáng kể, nhờ vào khả năng cải thiện tính ổn định và khả năng hòa tan của các hợp chất.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374, đề cập đến quy mô công nghiệp của ba loại cyclodextrin thiên nhiên: α-cyclodextrin, β-cyclodextrin và γ-cyclodextrin Sự sản xuất tinh chế của các loại cyclodextrin này bắt đầu từ năm 1984, đóng góp vào sự phát triển và giảm giá thành, đặc biệt là đối với β-cyclodextrin (hình 1.4).

Hình 1.4 Mô hình phân tử của β-cyclodextrin

β-Cyclodextrin là một loại cyclodextrin tự nhiên, thuộc nhóm hợp chất được hình thành từ các phân tử đường kết nối với nhau thành một vòng.

"oligosaccharides vòng" Đƣợc sản xuất từ tinh bột nhờ vào sự chuyển đổi của các enzyme ( Nguồn: Wikipedia)

Phân tử β-cyclodextrin chứa bảy đơn vị α-D-glucopyranose đƣợc liên kết bằng liên kết α-1,4-glycoside.[23, 35, 34]

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của β-cyclodextrin

Molecular β-cyclodextrin có cấu trúc hình nón cắt ngang, không giống như một hình xylanh hoàn hảo Các nhóm hydroxyl được sắp xếp bên ngoài khoang, với nhóm hydroxyl bậc nhất ở cạnh hẹp và nhóm hydroxyl bậc 2 ở cạnh rộng hơn Sự khác biệt giữa các nhóm hydroxyl bậc nhất và bậc 2 tạo điều kiện cho chức năng chọn lọc trên cả hai cạnh.

Hình 1.6 Cấu trúc theo hình học 3D của β-cyclodextrin

Lỗ hổng trung tâm được bao quanh bởi các nguyên tử hydro và cầu nối oxy của glucozit, tạo ra đặc tính ưa béo cho cấu trúc Hình dạng ba chiều của nó đóng vai trò quan trọng trong tính chất này.

β-cyclodextrin là một phân tử có đặc tính đặc biệt với bề ngoài ưa nước và lỗ hổng bên trong có tính kị nước Đặc điểm này giúp β-cyclodextrin hòa tan trong nước và cho phép các phân tử kị nước được bao kín một phần hoặc toàn bộ trong lỗ hổng, tùy thuộc vào kích thước của chúng.

β-Cyclodextrin là một dạng phức chất có tính chất đặc biệt, với độ hòa tan trong nước bị giới hạn do các liên kết hydro mạnh giữa các nhóm hydroxyl trong phân tử Để cải thiện tính chất hóa lý, các dẫn xuất của cyclodextrin đã được phát triển, giúp tăng độ tan bằng cách biến đổi tinh thể thành hỗn hợp vô định hình và ngăn chặn sự hình thành liên kết hydro β-Cyclodextrin ổn định trong dung dịch kiềm nhưng dễ bị thủy phân trong acid mạnh, và khả năng chịu đựng sự thủy phân trong acid có chất xúc tác cao hơn so với dextrin tuyến tính Đặc trưng quan trọng của β-Cyclodextrin là khả năng tạo phức chất với các phân tử có kích thước tương thích, cho phép chúng lồng vào nhau trong trạng thái dung dịch và rắn.

Hình 1.7 Hình ảnh minh họa sự kết họa của cyclodextrin (host) và chất nền (guest) để tạo thành phức chất cyclodextrin.[22]

β-Cyclodextrin là một hợp chất được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu nhờ vào kích thước lỗ hổng lớn (0,60 – 0,65 nm) và độ độc tính thấp hơn so với các cyclodextrin tự nhiên khác Với tính tương thích sinh học cao và giá thành hợp lý, β-Cyclodextrin được ưu tiên trong ngành thực phẩm và dược phẩm Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, sắc ký, xúc tác, công nghệ sinh học, nông nghiệp, mỹ phẩm, vệ sinh, y học, dệt may và môi trường.

1.4.1.2 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) Công thức phân tử: C 63 H 112 O 42

β-Cyclodextrin là một loại cyclodextrin có giá thành thấp, nhưng độ hòa tan trong nước của nó lại kém, dẫn đến các phức hợp chỉ hòa tan một phần Để khắc phục nhược điểm này, β-Cyclodextrin thường được biến đổi hóa học, trong đó 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) là một dẫn xuất nổi bật, đã chứng minh khả năng hòa tan trong nước tốt hơn.

Hình 1.8 Cấu trúc hóa học của HPCD

2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) là một dẫn xuất hydroxyalkyl của β-cyclodextrin, nổi bật trong nghiên cứu thuốc nhờ khả năng hòa tan cao trong nước, ít độc tính và khả năng giảm tác dụng phụ HPCD không chỉ ổn định thuốc mà còn an toàn sinh học và dễ dàng tạo phức với các hợp chất khác Các nghiên cứu độc tính cho thấy HPCD được cơ thể con người dung nạp tốt qua đường uống hoặc tiêm tĩnh mạch Hiện nay, HPCD còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm mỹ phẩm dành cho chăm sóc da và tóc.

Alginate, hay còn gọi là acid alginic, được phát hiện lần đầu bởi nhà hóa học người Anh ECC Stanford vào năm 1881 Chất này được chiết xuất từ tảo nâu (Phaeophyceae), đặc biệt là từ các loài vi khuẩn như Laminaria hyperborea và Laminaria digitata.

Tình hình nghiên cứu

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Năm 2005, C Galant cùng các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về sự biến đổi của liên kết trong dung dịch, nhằm điều chỉnh tính kỵ nước của alginate khi có sự hiện diện của các yếu tố khác.

Sự hình thành mạng lưới liên kết trong dung dịch alginate phụ thuộc vào tương tác giữa các phân tử kỵ nước Việc thêm β-cyclodextrin vào hệ thống giúp tách rời các liên kết này thông qua việc hình thành phức với các đuôi polymer kỵ nước, dẫn đến giảm đáng kể độ đàn hồi và mở rộng cấu trúc chuỗi polymer Kết quả cho thấy rằng khi tăng lượng β-cyclodextrin, các liên kết kỵ nước trong hệ thống giảm xuống, đồng thời hệ nano cũng chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng đến việc cải thiện sự giải phóng các phân tử thuốc bị giữ lại trong polymer.

Năm 2006, Ahmed S Zidan và các cộng sự đã nghiên cứu sự kết hợp giữa poly(d,l-lactic-coglycolic acid) (PLGA) và anastrozole để điều trị ung thư vú Họ sử dụng phương pháp nhũ tương để tạo ra các hạt phân tử nhỏ, có khả năng phân hủy sinh học và giải phóng anastrozole Kích thước hạt được khảo sát chỉ ở khoảng micromet, và sự liên kết giữa anastrozole và PLGA đạt mức cao nhất thông qua việc điều chỉnh các biến định dạng.

Năm 2008, Kumkum Sarkar và Hu Yang đã tiến hành nghiên cứu về việc mang và giải phóng thuốc trị ung thư anastrozole bằng hạt nano stealth Hệ thống mang thuốc này phụ thuộc vào nồng độ nano stealth và loại dendrimer, góp phần vào việc giải phóng thuốc kéo dài Kết quả cho thấy cấu trúc của nano stealth có khả năng tương thích sinh học cao, giúp hình thành một hệ mang thuốc hiệu quả trong điều trị ung thư Nghiên cứu chỉ ra rằng các hạt nano stealth, bao gồm lõi PAMAM (polyamidoamine) dendrimers và lớp PEG bao bọc anastrozole, đã làm tăng độ tan của anastrozole PAMAM dendrimers có lõi kị nước và các nhóm ưa nước bọc bên ngoài, như đã đề cập bởi Yang và Kao (2006).

Năm 2013, Abhinesh Kumar và Krutika K Sawant đã nghiên cứu tối ưu hóa quá trình tải thuốc anastrozole vào PLGA dưới dạng hạt nano Họ đã sử dụng phương pháp nanoprecipitation, một kỹ thuật đơn giản để chuẩn bị các hạt nano.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374, đã sử dụng phương pháp bọc cả đầu ưa nước và kị nước của thuốc trong hạt nano, đồng thời tối ưu hóa quy trình này thông qua phân tích hồi quy nhiều lần Các biến không phụ thuộc trong thuốc bao gồm hệ số polymer, nồng độ polymer trong pha hữu cơ, và nồng độ chất hoạt động bề mặt trong nước, trong khi tỷ lệ thuốc đi vào và kích thước hạt là các giá trị phụ thuộc.

Năm 2015, T.-D Nguyen và cộng sự đã nghiên cứu một hệ mang thuốc mới sử dụng hạt nano dựa trên β-Cyclodextrin và alginate Nghiên cứu này đã phát triển hệ nano từ hỗn hợp β-cyclodextrin và alginate thông qua phương pháp gel-ion hóa, nhằm đánh giá khả năng mang và giải phóng thuốc Hình ảnh SEM cho thấy hạt nano tải thuốc có hình thái dày đặc và cấu trúc giống như bó với kích thước đồng nhất.

Kích thước nano từ 50 đến 80 nm có thể xuất phát từ sự kết tụ của các phân tử nhỏ hơn Trong nghiên cứu này, ketoprofen được sử dụng trong hệ mang nano với hiệu suất liên kết đạt 50.7% và hiệu suất tải thuốc là 5.7% Thuốc ketoprofen được giải phóng từ hạt nano đạt 57% ở pH 7.4 và 69% ở pH 5.0 trong vòng 4 giờ.

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2012, Trần Thị Bé Chính đã nghiên cứu tổng hợp nano artesunate trên nền hydroxypropyl-β-cyclodextrin-alginate, thành công trong việc phát triển hệ nano HPCD-Alginate với ứng dụng làm chất mang thuốc điều trị sốt rét artesunate.

Năm 2017, Nguyễn Cao hiền và cộng sự tiến hành nghiên cứu tổng hợp hệ nano HPCD/alginate làm chất mang thuốc trị ung thƣ vú anastrozole [1]

Điểm mới của đề tài

Hiện nay, nghiên cứu về việc chế tạo hạt nano từ HPCD và sodium alginate để sử dụng làm màng bao cho hệ mang kép vẫn còn hạn chế.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374, nghiên cứu về hạt nano sử dụng thuốc trị ung thư vú anastrozole Theo công trình của Galant (2005), tác giả đã cải thiện độ hòa tan trong nước của alginate nhờ vào β-cyclodextrin Năm 2015, một nghiên cứu khác đã áp dụng hệ mang β-cyclodextrin/alginate để vận chuyển thuốc kháng viêm ketoprofen Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng HPCD, một chất cải tiến của β-cyclodextrin, kết hợp với canxi alginate để tạo ra hạt nano và mang thuốc trị ung thư vú anastrozole.

Trong bài viết này, tôi lựa chọn phương pháp tổng hợp đơn giản, tiết kiệm và phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ nano trong y sinh học Đề tài này mong muốn đóng góp vào sự phát triển của lĩnh vực này tại nước ta.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

Dụng cụ, thiết bị và nguyên liệu hóa chất

Các dụng cụ cơ bản sử dụng trong phòng thí nghiệm nhƣ:

 Pipet vạch 1ml, 2ml, 5ml, 10ml

 Pipet bầu 1ml, 2ml, 5ml

 Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml

Đĩa petri nhựa tiệt trùng, ống thủy tinh nhỏ giọt, phễu, giấy lọc, muỗng kim loại, giá đỡ, cá từ, và bóp cao su là những dụng cụ cần thiết trong phòng thí nghiệm Bên cạnh đó, ống xylanh và milipore nylon 0,45μm cùng với vial nắp cao su cũng đóng vai trò quan trọng trong các thí nghiệm.

 Cân vi lƣợng (Micro Balance)

 Máy khuấy từ gia nhiệt (Heating Magnetic Stirrer-VELP Scientifica)

 Máy ly tâm (Centrifuge Machine-Model EBA 20-Hettich (Đức))

 Bồn siêu âm (Ultrasonic Cleaner)

Máy đo TEM JEM-1400 và kính hiển vi Hitachi H8100 có khả năng gia tốc lên đến 200kV, sử dụng nguồn phát electron LaB6 với độ phân giải đạt 0,14 nm Thiết bị này được đặt tại Trường Đại học Bách Khoa, thuộc Đại học Quốc gia TPHCM.

GVHD: TS Nguyễn Thành Danh, SVTH: Bùi Mộng Thanh Hoàng-61302374 Thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn sử dụng chùm điện tử năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật mỏng Nó sử dụng thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn, có thể lên đến hàng triệu lần Ảnh được tạo ra có thể hiển thị trên màn huỳnh quang, film quang học hoặc ghi nhận bằng máy chụp kỹ thuật số.

Phổ hồng ngoại (IR) được thực hiện đo trên máy IR-Equinox 55-Bruker tại Viện Công nghệ Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam (VAST).

Máy đông khô Micromodulyo của Thermo Electron Corporation, được sử dụng tại Viện Công nghệ Hóa học-VAST, là thiết bị quan trọng trong quá trình đông khô Đông khô là phương pháp khử nước hiệu quả nhằm bảo quản vật liệu, đặc biệt là dược phẩm, kéo dài tuổi thọ sử dụng lên nhiều năm Quá trình này bao gồm việc làm lạnh vật liệu và giảm áp suất, cho phép nước trong vật liệu chuyển từ trạng thái rắn sang khí thông qua quá trình thăng hoa Đông khô được chia thành bốn giai đoạn chính: tiền xử lý, làm lạnh, sấy sơ bộ và sấy thứ cấp.

 Định tính và định lƣợng anastrozole trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Agilent 1100 series, nơi thực hiện Viện Công nghệ Hóa học-VAST

 Kích thước hạt và thế zeta được đo trên máy Horiba SZ-100 tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng , -VAST

Phép đo phân tích nhiệt vi sai (DTA) và phân tích nhiệt-trọng lượng (TGA) được thực hiện trên thiết bị phân tích nhiệt Labsys Evo S60/58988 tại Phòng Hóa vô cơ, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam.

2.1.3 Nguyên liệu và hóa chất

Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng

STT Tên hóa chất Công thức hóa học

1 sodium alginate C 6 H 7 NaO 6 Trung quốc

4 calcium chloride CaCl 2 Trung quốc

5 ethanol đã chƣng cất C 2 H 5 OH Việt nam

6 nước khử ion (nước cất 2 lần) Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng HPCD thay vì β-cyclodextrin giúp cải thiện khả năng hòa tan, giảm độc tính, giảm tác dụng phụ, ổn định thuốc, đảm bảo an toàn sinh học và dễ dàng tạo phức với các chất khác Sự có mặt của alginate không chỉ tăng cường khả năng ổn định thuốc mà còn kiểm soát quá trình giải phóng thuốc hiệu quả Gel alginate còn hỗ trợ trong việc điều khiển và định vị thuốc ung thư, đặc biệt phù hợp với dạng thuốc uống Với những ưu điểm nổi bật của HPCD và alginate, bài luận văn này sẽ tiến hành tổng hợp hệ mang thuốc anastrozole dựa trên nền tảng HPCD/Alginate.

Khảo sát sự ảnh hưởng của % thuốc đến hình dạng và kích thước hạt nano HPCD/ alginate/anastrozole

Khảo sát % thuốc tối ƣu có trong hệ mang HPCD/alginate

Khảo sát sự ảnh hưởng của % thuốc đến hiệu suất tổng hợp nano HPCD-alginate- anastrozole.

Thực nghiệm

2.3.1 Tiến hành pha hóa chất phục vụ thí nghiệm

 Pha dung dịch CaCl 2 (6,5mg/ml)

Để chuẩn bị dung dịch CaCl2, lấy 650mg (0.65g) CaCl2 cho vào bình Erlen 250ml có đáy bằng, sau đó thêm 100ml nước cất 2 lần Khuấy hỗn hợp với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, tiếp theo, tiến hành đánh siêu âm dung dịch trong 30 phút Kết quả thu được là dung dịch CaCl2.

 Pha dung dịch Alginate (6mg/ml)

Để chuẩn bị dung dịch alginate, đầu tiên lấy 600mg (0.6g) alginate cho vào bình Erlen 250ml, sau đó thêm 100ml nước cất 2 lần Tiến hành khuấy từ với tốc độ 1200 vòng/phút trong 80 phút Cuối cùng, đánh siêu âm hỗn hợp trong 30 phút để thu được dung dịch alginate hoàn chỉnh.

 Pha dung dịch HPCD (1.6mg/ml)

Để chuẩn bị dung dịch HPCD, đầu tiên lấy 160mg (0,16g) HPCD cho vào bình Erlen 250ml, sau đó thêm 100ml nước cất hai lần Tiến hành khuấy từ với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút Cuối cùng, đem hỗn hợp đi siêu âm trong 30 phút để thu được dung dịch HPCD.

 Pha dung dịch anastrozole (1.8mg/ml)

Để chuẩn bị dung dịch anastrozole, đầu tiên lấy 180mg (0,18g) anastrozole tinh khiết cho vào bình Erlen 250ml có đáy bằng Tiếp theo, thêm 50ml ethanol đã chưng cất và khuấy đều ở tốc độ 1200 vòng/phút Sau đó, từ từ thêm 50ml nước cất hai lần Tiến hành khuấy trong 60 phút và sau đó đánh siêu âm hỗn hợp trong 30 phút để thu được dung dịch anastrozole hoàn chỉnh.

2.3.2 Quy trình tổng hợp nano trống HPCD/Alginate

Gel khô alginate/HPCD/CaCl2 Đông khô Để yên qua đêm, ly tâm

HPCD, khuấy 60 phút Để yên qua đêm, ly tâm Đo size, zeta Đo TEM Đo IR Đo DT-TGA

Lưu đồ 2.1 Quy trình tổng hợp nano HPCD/ alginate

Quy trình thực hiện bao gồm việc từ từ cho dung dịch CaCl2 6.5mg/ml vào erlen chứa dung dịch alginate 6mg/ml, khuấy trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút Sau đó, tiến hành đánh siêu âm trong khoảng 30 phút để giúp các phân tử phân tán đều Hỗn hợp thu được là gel không màu, trong suốt và được để yên qua đêm.

Hỗn hợp sau khi xử lý được ly tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư thừa, sau đó rửa lại hai lần bằng nước khử ion Tiếp theo, ly tâm thêm hai lần nữa để lắng đọng gel xuống phía dưới, mỗi lần ly tâm kéo dài 10 phút.

5000 vòng/phút Thu gel, đem hòa tan với nước cất 2 lần

Từ từ cho dung dịch HPCD 1.6mg/ml vào erlen chứa dung dịch đã có sẵn, khuấy đều trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút để thu được hỗn hợp gel trong suốt và đồng nhất Để gel nghỉ qua đêm.

Hỗn hợp được ly tâm để tách gel cùng các hóa chất và nước dư, sau đó rửa lại với nước khử ion hai lần và ly tâm thêm hai lần để lắng gel xuống Mỗi lần ly tâm diễn ra trong 10 phút với tốc độ 5000 vòng/phút Cuối cùng, gel được đông khô, tạo ra sản phẩm nano HPCD/alginate.

Lưu ý: Cỏc dung dịch sử dụng trờn đều phải lọc qua milipore nylon 0,45àm

Hình 2.1 Mẫu nano HPCD-alginate sau khi đông khô

2.3.3 Quy trình tổng hợp nano mang thuốc HPCD-alginate-anastrozole

Anastrozole (khảo sát tỷ lệ) Khuấy 60 phút

Alginate Khuấy 60 phút canxi alginate/anastrozole

Gel Nano HPCD/alginate/anastrozole

Gel khô Nano HPCD/alginate/ anastrozole được phân tích bằng HPLC, TEM và đo zeta để xác định kích thước Sau khi để yên qua đêm và ly tâm, nước ly tâm sẽ được kiểm tra bằng phương pháp IR và DT-TGA.

Lưu đồ 2.2 Quy trình tổng hợp nano mang thuốc HPCD-alginate-anastrozole

Quy trình thí nghiệm bắt đầu bằng cách nhỏ từ từ dung dịch anastrozole 1.8mg/ml vào erlen chứa dung dịch CaCl2 6.5mg/ml, khuấy liên tục trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút Sau đó, hỗn hợp được xử lý bằng siêu âm và lọc qua màng milipore để thu được sản phẩm cuối.

Tiến hành nhỏ từ từ hỗn hợp vào erlen chứa dung dịch sodium alginate 6mg/ml, khuấy đều trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút để thu được gel không màu Gel này sẽ được để yên qua đêm.

Hỗn hợp gel được tách ly tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư thừa, sau đó rửa lại bằng nước khử ion Quá trình ly tâm được thực hiện thêm 2 lần, mỗi lần kéo dài 10 phút ở tốc độ 5000 vòng/phút để gel lắng xuống Cuối cùng, gel được thu lại và pha loãng với nước cất hai lần.

Nhỏ từ từ dung dịch HPCD 1.8mg/ml vào erlen chứa hỗn hợp, khuấy liên tục trong 60 phút với tốc độ 1200 vòng/phút Sau đó, thu được hỗn hợp gel đồng nhất và hơi có màu trắng, để yên qua đêm.

Hỗn hợp được ly tâm lần đầu để loại bỏ hóa chất và nước dư, sau đó rửa lại bằng nước khử ion Tiến hành ly tâm thêm 2 lần trong 10 phút ở tốc độ 5000 vòng/phút để lắng gel xuống đáy Cuối cùng, thu gel và tiến hành đông khô.

 Tất cả các dung dịch sử dụng trên đều phải lọc qua milipore nylon 0,45àm

 Nước ly tâm sau khi loại bỏ từ hỗn hợp gel, được lưu giữ vào lọ thủy tinh

Hình 2.2 Mẫu nano HPCD-alginate-anastrozole sau khi đông khô

2.3.4 Tiến hành thí nghiệm theo quy trình

Các hóa chất để tiến hành thí nghiệm theo quy trình nêu trên đƣợc chúng tôi thực hiện theo tỉ lệ nhƣ sau:

Tỷ lệ giữa Ca 2+ : sodium alginate = 1 : 4.2.[36]

Tỷ lệ giữa HPCD : sodium alginate = 1 : 8.[1]

Tất cả các thí nghiệm được thực hiện dựa trên tỷ lệ khối lượng, với sodium alginate được lựa chọn làm chất chuẩn để tính toán số liệu cho các hóa chất còn lại.

Bảng 2.2 Khối lƣợng và thể tích các hóa chất sử dụng Hóa chất sử dụng Khối lƣợng (mg) Thể tích (ml)

Sodium alginate (6mg/ml) 48mg 8ml

Canxi clorua (6.5mg/ml) 11.7mg 1.8ml

HPCD (1.6mg/ml) 6mg 3,8ml

 Khảo sát % của anastrozole trong hệ Alginate-HPCD-Anastrozole

Chúng tôi khảo sát ở các % là: 1%, 5%, 10%, 20% anastrozole

% của anastrozole trong hệ alginate-HPCD-anastrozole đƣợc xác định theo công thức:

% anastrozole (1) Trong đó: m ALG : khối lƣợng của alginate m HPCD: khối lƣợng HPCD x: khối lƣợng của anastrozole

Dựa vào công thức trên (1), chúng tôi có đƣợc bảng số liệu nhƣ sau:

Bảng 2.3 Khối lương và thể tích anastrozole ở các tỷ lệ khảo sát

% anastrozole Khối lƣợng anastrozole (mg)

Hình 2.3 Mẫu gel nano HPCD-alginate-anastrozole (các tỷ lệ khảo sát) sau khi ly tâm

2.3.5 Phương pháp phân tích sản phẩm

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Tiêu đề	Tổng Hợp Hệ Nano HPCD/Alginate Làm Chất Mang Thuốc Trị Ung Thư Anastrozole
Tác giả	Bùi Mộng Thanh Hoàng
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Thành Danh
Trường học	Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Chuyên ngành	Khoa Khoa Học Ứng Dụng
Thể loại	Khóa Luận Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	3,78 MB