Các hệ phân phối thuốc nano có thể hướng đích tác dụng chọn lọc tới các tế bào, khối u ung thư theo hai cơ chế: hướng đích thụ động và hướng đích chủ động, nhờ đó giảm thiểu tối đa tác d
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA Y DƯỢC
LÊ THỊ HẢO
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ DẪN THUỐC NANO PACLITAXEL PHỐI HỢP CURCUMIN
VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CHÚNG LÊN
CÁC TẾ BÀO UNG THƯ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH DƯỢC HỌC
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể Khoa Y Dược, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện, giúp đỡ để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giảng dạy không những về mặt kiến thức mà còn cả kinh nghiệm để em có một kiến thức nền vững chắc trong suốt 5 năm học vừa qua
Tiếp theo em xin bày tỏ sự tri ân và lòng biết ơn sâu sắc đến:
1 TS Hà Phương Thư – Trưởng phòng vật liệu nano Y Sinh, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2 PGS.TS Dương Thị Ly Hương – Bộ môn Dược lý – Dược Lâm Sàng, Khoa Y – Dược Đại học Quốc Gia Hà Nội
3 Ths Đỗ Hải Đoan, Phòng vật liệu nano Y Sinh, Viện Hàn Lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam
Đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cũng như tạo những điều kiện về tài liệu tham khảo, phòng thí nghiệm cũng như kinh phí của đề tài để em có thể hoàn thành khóa luận này trong những điều kiện tốt nhất
Em xin cảm ơn đề tài cấp viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
MS VAST03.04, 2016-2017 (chủ nhiệm TS Hà Phương Thư) đã tài trợ kinh phí giúp em thực hiện đề tài nghiên cứu của mình
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới toàn bộ các anh chị thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đặc biệt các anh chị thuộc phòng vật liệu nano Y Sinh đã giúp đỡ, hỗ trợ em trong quá trình thực hiện đề tài khóa luận này
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm động viên, giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này
Dù đã rất cố gắng nhưng khóa luận của em vẫn khó tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến phản hồi từ phía các thầy cô để khóa luận thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh Viên
Lê Thị Hảo
Trang 4Hình 3 ức độ biểu hiện của thụ thể olat trên các mô
Hình 4 ột số hệ phân phối thuốc cấu trúc nano 10 Hình 5 Cấu trúc mixen tạo nên bởi copolyme (dạng di-
block) không mang thuốc (a) và mang thuốc (b) 11
Hình 11 Hình ảnh của các hạt nano
Hình 13 Phổ hồng ngoại FTIR của nano
(Cur+PTX)-PLA-TPGS-Fol với 5 tỉ lệ khác nhau giữa PLA
và TPGS
23
Hình 14 Phổ hồng ngoại FTIR của (1) Cur, (2) PTX, (3)
Acid folic, (4) PLA-TPGS 1:1 và (5) (Cur+PTX)-PLA-TPGS-Fol với tỉ lệ PLA- TPGS 1:1
24
Hình 15 Hình ảnh FESEM của nano
(Cur+PTX)-PLA-TPGS-Fol với 5 tỉ lệ khác nhau giữa PLA và TPGS (a) 1:1, (b) 2:1, (c) 1:3, (d) 2:1, (e) 3:1
28
Hình 16 Thế zeta của hạt nano (Cur +PTX)
PLA-TPGS-Fol tại các tỉ lệ của PLA và TPGS: 1:3 (a), 1:2 (b), 1:1 (c), 2:1 (d), 3:1 (e)
30
Hình 17 Phương trình đường chuẩn của Cur và PTX 31
Trang 5Bảng 4 Thế zeta của hệ nano tại 5 tỉ lệ khác nhau của
Trang 6MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3
1.1 Tổng quan về ung thư 3
1.2 Tổng quan về hệ phân phối thuốc mới - hệ nano 4
1.2.1 Cơ chế hướng đích của hệ phân phối thuốc nano 5
1.2.2 Các vật liệu có thể dùng để tạo ra chất mang nano 8
1.3 Hệ phân phối thuốc nano mang đồng thời Paclitaxel và Curcumin dựa trên copolyme PLA-TPGS ((Cur+PTX)-PLA-TPGS) 11
1.3.1 Paclitaxel 12
1.3.2 Curcumin 13
1.3.3 Tác dụng hiệp đồng của Curcumin và Paclitaxel 14
1.3.4 Tổng quan về hệ micel copolyme PLA-TPGS 15
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.1 Nguyên liệu, đối tượng nghiên cứu 19
2.2 Phương pháp nghiên cứu 19
2.2.1 Tổng hợp copolyme PLA-TPGS 19
2.2.2 Chuẩn bị dung dịch TPGS gắn với folat 21
2.2.3 Tổng hợp hạt nano (Cur + PTX)-PLA-TPGS gắn folat 21
2.2.4 Hiệu suất bọc thuốc (EE%) 22
2.2.5 Đánh giá các đặc trưng vật liệu 23
2.2.6 Đánh giá tác dụng gây độc tế bào 23
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24
3.1 Tính đặc trưng vật liệu 24
3.1.1 Quang phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FTIR) 24
3.1.2 Hình thái và kích thước 27
3.2.3 Thế zeta 29
3.2 Hiệu suất bọc thuốc (EE %) 32
Trang 73.3 Thử nghiệm gây độc tế bào 33
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 8ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư hiện nay vẫn đang là một trong các nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới Sự phát triển của ung thư trong những năm gần đây đang thực sự là một mối lo ngại lớn đối với các quốc gia trên thế giới và thu hút được quan tâm rất lớn, không chỉ trong cộng đồng khoa học, đặc biệt là dược sĩ, các nhà sinh học và hóa học, mà còn trong cộng đồng nói chung Việc chữa trị ung thư tiêu tốn rất nhiều công sức và tiền bạc.Tuy nhiên, các thuốc điều trị ung thư
truyền thống thường thiếu tính đặc hiệu đối với những tế bào ung thư và có độ tan trong nước thấp Chúng không những tiêu diệt tế bào ung thư mà còn tiêu diệt cả những tế bào khỏe mạnh của cơ thể, do đó không đem lại hiệu quả chữa trị cao và gây nên nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng Do đó, nhu cầu cấp bách là cần phát triển phương pháp điều trị ung thư không có hoặc rất ít tác dụng phụ đến các tổ chức lành Sự phát triển vượt trội của công nghệ nano trong thời gian gần đây đã tạo ra những bước tiến đáng kể trong tất cả các lĩnh vực của khoa học công nghệ Trong ngành dược, các hệ phân phối thuốc nano đã cho thấy những
ưu thế vượt trội so với những hệ phân phối thuốc truyền thống Các hệ phân phối thuốc nano có thể hướng đích tác dụng chọn lọc tới các tế bào, khối u ung thư theo hai cơ chế: hướng đích thụ động và hướng đích chủ động, nhờ đó giảm thiểu tối đa tác dụng phụ của thuốc đến mô lành đồng thời tăng hiệu quả điều trị, giảm liều thuốc cần sử dụng
Song song với đó, sử dụng kết hợp các loại thuốc trong điều trị ung thư cũng được xem như là một hướng tiếp cận đầy tiềm năng Phối hợp thuốc trong điều trị ung thư có thể tạo nên tác dụng hiệp đồng, giúp tăng hiệu quả trị liệu, giảm thiểu tác dụng phụ, giảm liều dùng, ngăn chặn hoặc giảm hiện tượng kháng đa thuốc
Paclitaxel (PTX) là một trong những thuốc điều trị ung thư truyền
thống được chiết xuất từ vỏ của cây Taxus brevifolia, dùng để điều trị nhiều
Trang 9bệnh ung thư như ung thư vú, buồng trứng, phổi …[41] Tuy nhiên, việc sử dụng PTX trong điều trị gây ra nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng như phản ứng quá mẫn, gây độc thần kinh, mắt v.v… Điều đó có thể do độ tan trong nước thấp của PTX cũng như tính chọn lọc đến các tế bào khối u kém [26,41]
Để giải quyết vấn đề này, cần làm tăng độ tan trong nước của PTX và hạn chế tối đa tác dụng có hại đến cơ thể
Curcumin(Cur) là một chất polyphenol màu vàng được chiết xuất từ rễ
của cây nghệ (Curcuma longa) sống phổ biến ở vùng khí hậu nhiệt đới Đông
Nam Á [39] Cur đã được chứng minh không những có tác dụng chống oxy hóa mạnh mà còn diệt được các tế bào ung thư với rất ít độc tính[3,12,45] Sự kết hợp của Cur và PTX cho tác dụng hiệp đồng ức chế sự phát triển của các khối u do Cur ngăn cản PTX hoạt hóa yếu tố nhân Kappa B, là yếu tố làm bất hoạt sự chết theo chương trình của tế bào [18] Hơn nữa, Cur còn có khả năng
ức chế hoạt động của bơm tống thuốc P-Glycoprotein – một trong các cơ chế của tế bào ung thư kháng lại PTX – nhờ đó tăng hiệu quả trị liệu của PTX Tuy nhiên Cur cũng có độ tan trong nước thấp và nhanh bị đào thải ra khỏi cơ thể nên ứng dụng trong lâm sàng để điều trị ung thư bị giới hạn đáng kể [7]
Bởi những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu
chế tạo hệ dẫn thuốc nano Paclitaxel phối hợp Curcumin và đánh giá tác động của chúng lên các tế bào ung thư” với mục tiêu:
1) Bào chế hệ nano trên cơ sở copolyme PLA - TPGS mang đồng thời PTX và Cur và gắn yếu tố hướng đích olat
2) Đánh giá hiệu quả tác động của hệ trên một số tế bào ung thư
Trang 10CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về ung thư
Ung thư là một thuật ngữ chung cho một nhóm lớn các bệnh có thể ảnh hưởng đến bất kỳ phần nào của cơ thể Các thuật ngữ khác được sử dụng là các khối u ác tính và u ột đặc tính của ung thư là tạo nhanh các tế bào bất thường phát triển vượt ra ngoài phạm vi thông thường của chúng, và sau đó
có thể xâm nhập vào các bộ phận liền kề của cơ thể và lây lan đến các cơ quan khác, quá trình thứ hai được gọi là di căn Di căn là những nguyên nhân chính gây tử vong do ung thư
Tỷ lệ ung thư có xu hướng tăng nhanh ở phần lớn các nước trên thế giới Tổ chức Y tế thế giới(WHO) nhận định đây là đại dịch đang xảy ra trong hiện tại Ước tính mỗi năm trên toàn cầu có hơn 14,1 triệu người mới mắc và 8,2 triệu người chết do ung thư, trong đó gần 70% là ở các nước đang phát triển và có thể tăng gấp đôi lên 14,6 triệu người vào năm 2035 Số lượng các trường hợp mới mắc được dự kiến sẽ tăng khoảng 70% trong 2 thập kỷ tới Hiện khoảng 23 triệu người đang sống với ung thư Nếu không có các biện pháp can thiệp kịp thời thì các con số này sẽ tăng lên 30 triệu vào năm 2020
Và cũng theo WHO, trong 178 quốc gia, vùng lãnh thổ có tỷ lệ mắc và tử vong do ung thư nhiều nhất thế giới, Việt Nam đứng thứ 78 Năm bệnh ung thư phổ biến nhất ở Việt Nam là ung thư gan, phổi, dạ dày, ung thư vú và ung thư trực tràng [15]
Các phương pháp điều trị ung thư phổ biến hiện nay là phẫu thuật, xạ trị và hóa trị Trong hóa trị liệu, các dược chất phổ biến như cisplatin, mitoxantron, estramustin, doxorubicin, etoposid, vinblastin, paclitaxel,vinorelbin, hoặc kết hợp các loại thuốc với nhau đã được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư và cũng đã cải thiện chất lượng cuộc sống [8,31,34] Tuy nhiên, bên cạnh hiệu quả trong diệt tế bào ung thư, các thuốc này còn gây nhiều tác dụng không mong muốn trên tế bào lành Do đó, công cuộc tìm kiếm các thuốc mới, các liệu pháp điều trị mới, hoặc phối hợp các
Trang 11dược chất với nhau để nâng cao hiệu quả điều trị, giảm thiểu tác dụng không mong muốn vẫn đang là một thách thức đặt ra với các nhà khoa học Do đó, một nhu cầu cấp bách là cần tìm ra phương pháp điều trị ung thư không có hoặc rất ít tác dụng phụ đến các cơ quan bình thường
1.2 Tổng quan về hệ phân phối thuốc mới - hệ nano
Nhiều hệ phân phối thuốc đã và đang được nghiên cứu và phát triển nhằm tăng khả năng vận chuyển và giải phóng thuốc tại những vùng khối u mang bệnh và do đó giảm thiểu những tác động xấu tới những cơ quan của cơ thể Trong đó hệ phân phối thuốc nano có tiềm năng ứng dụng rất cao, thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu và phát triển
Công nghệ nano liên quan đến việc thiết kế, phân tích, bào chế các vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước từ 1-100 nm Các vật liệu nano có diện tích bề mặt lớn so với thể tích, các tính chất hóa, lý, sinh học của chúng cũng rất khác biệt so với các vật liệu có kích thước lớn Những tính chất siêu việt này đã mở ra những cơ hội mới trong việc ứng dụng công nghệ nano trong các lĩnh vực như y học và sinh học Nhờ đó, thuật ngữ “y học nano” đã được hình thành [28] Mục tiêu của y học nano là áp dụng của công nghệ nano vào y học cho việc phòng bệnh, chẩn đoán và trị liệu bằng cách dùng vật liệu nano để thao tác các hệ thống sinh học ở mức độ tế bào hay xuống thấp hơn nữa ở cấp độ phân tử Những nghiên cứu trong y học nano phần lớn liên quan đến việc mang thuốc đến các tế bào bệnh và chẩn đoán bệnh ở mức phân tử Với kích thước cỡ nano mét, các hệ phân phối thuốc nano không chỉ giúp cải thiện tính tan của các thuốc không tan mà còn có khả năng tập trung thuốc tại vùng khối u thông qua hai cơ chế hướng đích: bị động và chủ động
Trang 12Hình 1: Cơ chế nhắm đích bị động và chủ động của hệ phân phối thuốc
mô ung thư xuất hiện những khoảng hở có kích cỡ khoảng 600-800 nm Phân
tử thuốc tự do có thể đi xuyên vách thông qua sự thẩm thấu và khuếch tán tự động, có tác dụng và tiêu diệt các tế bào khỏe mạnh lẫn tế bào ung thư mà không phân biệt Ngược lại, nếu thuốc đưa vào cơ thể dưới dạng hạt có kích thước nano, độ lớn của hạt không cho nó đi qua vách huyết quản của mô bình thường nhưng có thể chui lọt qua những khoảng hở đi vào khối u ung thư [5] Các nhà toán học còn có thể tính toán hình dạng tối ưu làm sao để hạt có thể
Tế bào ung thư
Tế bào nội mô
Hoạt chất có hoạt tính
Hướng đích chủ động Nhập bào
Giải phóng hoạt chất trong tế bào
Hướng đích bị động
Mạch bạch huyết
Trang 13chui qua kẽ hở huyết quản với số lượng tối đa Từ đó làm gợi ý đến việc nghiên cứu phát triển các thuốc điều trị ung thư được bọc trong các hạt kích thước nano nhằm tăng tính hướng đích, dẫn đến tăng hiệu quả điều trị bệnh
Khi được đưa vào cơ thể, hạt nano mang thuốc sẽ theo hệ thống tuần hoàn qua mạch máu để đến mô đích Kích cỡ của hạt mang thuốc là một yếu
tố quan trọng cho việc vận chuyển thuốc Kích cỡ này phải trong phạm vi từ 4 đến 400 nm Nếu nhỏ hơn 4 nm, hạt sẽ nhanh chóng bị thải ra theo đường bài tiết Nếu lớn hơn 400 nm, hạt sẽ bị hệ thống miễn dịch phát hiện và loại trừ ra khỏi cơ thể
* Hướng đích chủ động:
Cơ chế hướng đích chủ động dựa trên những liên kết đặc hiệu cuả các thụ thể có mặt trên tế bào ung thư đối với các tác nhân hướng đích đặc hiệu đối với các thụ thể đó ối loại tế bào ung thư sẽ có một hoặc nhiều thụ thể đặc hiệu Để đạt được khả năng nhắm đích có tính chọn lọc cao, những hệ phân phối thuốc có thể được gắn với các yếu tố hướng đích như: hormon, kháng thể, và những dẫn xuất của vitamin [27] Trong đó hệ gắn thuốc với axit olic được nghiên cứu ứng dụng nhiều trị liệu ung thư [24]
Axit folic
Hình 2 C u t củ it ic
Axit folic (Hình 2) là một vitamin rất cần thiết cho các quá trình sinh tổng hợp nucleotid, vì vậy, nó được sử dụng để kéo dài quá trình sống
Trang 14của tế bào Tế bào thường vận chuyển folat qua màng thông qua những thụ thể của folat (folat-receptor ( )) Những thụ thể của folat ( ) thường được biểu hiện quá mức ở tế bào ung thư giúp những tế bào ác tính được cung cấp đầy đủ nhu cầu vitamin cho sự phát triển của chúng [33]
Thụ thể olat của người (khối lượng cỡ 38 kDa) bao gồm 3 dạng - ,
- , và - ỗi dạng có khả năng bám dính khác nhau đối với olat Hằng số phân ly KD của mỗi dạng đối với olat lần lượt là: FR- = 0,1 n , FR- = 1 n , - = 0,4 n Hằng số phân ly càng nhỏ cho thấy khả năng bám dính càng cao Vì có ái lực cao đối với olat, nên thụ thể - là đối tượng được nghiên cứu khá kĩ trên các dòng tế bào ung thư - chỉ biểu hiện ở mức độ rất thấp trên các mô thường, song lại biểu hiện rất cao ở các
mô thư ác tính như: ung thư buồng trứng, ung thư dạ con, ung thư não, thận… ức độ biểu hiện của thụ thể olat được biểu hiện qua lượng olat bám trên một mg protein được tách ra từ các mô, khối u tương ứng Mức độ biểu hiện của thụ thể folat ở mô khối u cao hơn nhiều so với mô lành (Hình 3) Các nhà khoa học có thể tận dụng các đặc điểm này để gắn folat lên các hệ phân phối thuốc, giúp tăng khả năng bám dính của những hệ dẫn thuốc này lên tế bào ung thư, qua đó tăng nồng độ của thuốc tại những vùng khối u và giảm thiểu nồng độ của thuốc tại những cơ quan, tế bào lành
Hình 3: M c độ bi u hiện củ th th t t ên m thư ng và khối u
Trang 15Cơ chế: Sau khi bám lên những thụ thể folat nằm trên bề mặt của tế
bào ung thư, những hệ gắn folat sẽ được tiếp nhận và vận chuyển vào bên trong tế bào, tới những cơ quan nội bào gọi là endosom Những endosom này
có pH nằm trong khoảng từ 4.3 đến 6.9, phổ biến nhất là 5.0 pH của endosom
có ảnh hưởng tới việc gắn của hệ olat vào thụ thể Khi pH < 5 một số hệ gắn folat sẽ bị tách ra khỏi thụ thể folat và tồn tại bên trong tế bào Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, tổng số hệ gắn folat được nhập bào sẽ gần như tỉ
lệ thuận với số lượng thụ thể folat được biểu hiện trên một tế bào và tốc độ tiếp nhận những hệ gắn folat của một tế bào ung thư trung bình là 1-3 105phân tử tế bào giờ [42]
Kết hợp copolyme và folat để tạo ra một hệ phân phối thuốc cấu trúc nano có khả năng hướng đích chủ động
Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu được tiến hành dựa trên việc kết hợp copolyme và olat để tạo ra các hệ phân phối thuốc nano hướng đích mang lại nhiều tác dụng có lợi như các liposom, phức hợp polymer-thuốc, hạt nano lipid, và micel copolymeric Ví dụ, năm 2011, ing - Fa - Hsieh cùng đồng nghiệp đã tiến hành tổng hợp hệ phân phối thuốc nano doxorubicin dựa trên copolyme poly(ethylen glycol)-poly )-poly(ethylen glycol) gắn yếu tố hướng đích olat ứng dụng trong điều trị ung thư vú [11] Hay Wang J, Liu W cùng các cộng sự năm 2011 cũng đã tiến hành tổng hợp hệ phân phối thuốc có yếu tố hướng đích olat được tổng hợp từ monomethoxy-poly(ethylen glycol)-b-poly(lactid)-paclitaxel (MPEG-PLA-paclitaxel) và d- -tocopheryl polyethylen glycol 1000 succinat (TPGS)- olat đã chứng minh acid folic tăng cường khả năng phân phối thuốc của hệ nano mang thuốc điều trị ung thư đến các tế bào ung thư [47]
1.2.2 Các vật liệu có thể dùng để tạo ra chất mang nano
Để chế tạo được những hệ phân phối thuốc điều trị ung thư có khả năng nhắm đích tới tế bào ung thư như vậy, có hai vấn đề lớn được đặt ra Thứ
Trang 16nhất, những loại vật liệu nào phù hợp để có khả năng tạo ra những hệ chất mang có kích thước nano, có khả năng tương hợp sinh học cao, an toàn cho người bệnh Thứ hai, lựa chọn những phối tử nào đặc hiệu đối với những thụ thể đặc trưng đối với từng loại tế bào ung thư là việc rất quan trọng quyết định tới khả năng nhắm đích và tính chọn lọc của việc điều trị
Những hệ vật liệu sử dụng để bào chế những hệ phân phối thuốc phải
có khả năng tương thích sinh học cao, bảo vệ thuốc chống lại các quá trình chuyển hóa và thải trừ trong cơ thể thông qua sự hoạt động của các loại enzyme, không gây những phản ứng miễn dịch trong cơ thể và không gây độc cho cơ thể Có thể chia những vật liệu được sử dụng trong việc dẫn truyền thuốc làm 3 loại [23]:
- Các hạt vô cơ có cấu trúc xốp ( hạt SiO2 xốp) hoặc rỗng ( hạt vàng rỗng)
- Các loại polyme thiên nhiên hoặc polyme tổng hợp
- Các hệ mang sinh học: virus
Một số hệ phân phối thuốc được tạo thành từ polyme được liệt kê trong Hình 4 Trong số đó, các polyme được sử dụng để tạo chất mang nano dưới dạng polymeric micel Trong đó các polyme phân hủy sinh học vẫn được sử dụng rộng rãi hơn cả Các polyme phân hủy sinh học như poly- caprolacton (PCL), poly lactid (PLA), poly glycolic acid (PGA), poly e-caprolacton, poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) Những polyme này đã được cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ FDA, chứng minh là phân hủy sinh học, được
sử dụng trong nhiều nghiên cứu do có độc tính thấp với cơ thể Với tính chất
kỵ nước giúp chúng có khả năng vận chuyển những loại thuốc ít tan trong nước lớn nhưng đồng thời khả năng phân tán trong nước rất hạn chế, và tốc
độ phân hủy thấp trở thành rào cản để sản xuất hệ phân phối thuốc mới tiên tiến [46] Vì vậy, thông thường, khi sử dụng các loại polyme này như một hệ phân phối thuốc, người ta thường sử dụng các chất nhũ hóa nhằm làm tăng khả năng phân tán của hệ trong môi trường cơ thể, qua đó làm tăng khả năng
Trang 17lưu thông trong hệ tuần hoàn ặc dù vậy, khi sử dụng các chất nhũ hóa, kích thích của hệ mang thuốc thường lớn, không nằm trong vùng kích thước từ 200-800 nm Vì vậy, chúng dễ bị bắt giữ bởi các đại thực bào và bị phân hủy bởi các enzyme trong hệ thống bài tiết của cơ thể Đồng thời, với kích thước lớn, khả năng phân tán của những hệ phân phối thuốc này vào những vùng khối u ung thư bị giảm xuống
Hình 4: Một số hệ phân phối thuốc c u t úc n n [37]
Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học đã tạo ra những
copolyme Micel copolyme hoạt động như các chất mang nano với nhiều
thuận lợi, chẳng hạn như có độc tính thấp, tính ổn định cao và kích thước nhỏ Copolyme lưỡng tính, trong công thức gồm các cấu trúc kỵ nước và ưa nước Trong môi trường nước, chúng có thể tự tập hợp thành những cấu trúc vỏ- lõi
Phối tử hướng đích Hoạt chất
điều trị
Phức hợp polyme thuốc/protein
Trang 18-được gọi là micel copolymeric (Hình 5) Lõi kỵ nước có thể -được coi như là
vi môi trường để kết hợp các loại thuốc kỵ nước và bảo vệ chúng khỏi bị phá hủy trong khi lớp vỏ tham gia vào việc ổn định và cải thiện thời gian lưu của các micel trong các hệ thống tuần hoàn [9]
1.3 Hệ phân phối thuốc n n m ng đồng th i P c it e và Cu cumin
dự t ên copolyme PLA-TPGS ((Cur+PTX)-PLA-TPGS)
Bên cạnh việc nghiên cứu và phát triển những hệ phân phối thuốc mới, một loạt các hợp chất tự nhiên có tác dụng chống ung thư kết hợp với các loại thuốc điều trị ung thư đang được điều trị phổ biến hiện nay vào các hệ phân phối thuốc nano cũng đang được nghiên cứu, phát triển, trong đó sự kết hợp giữa Cur và PTX vẫn đang thu hút được nhiều sự quan tâm, nghiên cứu từ các dược sĩ, nhà khoa học
Phần ưa nước Phần kị nước
Trang 191.3.1 Paclitaxel
PTX (Hình 6) được chiết xuất từ vỏ cây Taxus brevifolia, là một trong
những chất trị liệu hóa học hiệu quả nhất trong điều trị nhiều loại ung thư, bao gồm ung thư buồng trứng, vú, đại tràng, bàng quang, thực quản, phổi, đa u tủy
và ung thư Kaposi [41].Tuy nhiên, do độ hòa tan kém (độ tan dưới 0,5mg/L)
và chỉ số điều trị thấp, ứng dụng lâm sàng của PTX là vẫn còn hạn chế Bệnh nhân sau khi dùng PTX đều bị rụng tóc, hơn 90% bênh nhân bị suy tủy Một
số bệnh nhân bị các phản ứng phụ như như sung huyết, ngoại ban (39%), kém
ăn (25%), phù ngoại biên (10%)[13]
Vì vậy, vấn đề đặt ra là làm sao nâng cao tính tan, nâng cao hiệu quả trị liệu của PTX đồng thời làm giảm những hiệu ứng phụ do loại thuốc này gây
ra Theo Sang Cheon Lee và cộng sự, copolyme dựa trên poly ethylen glycol
và poly(2-(4-vinylbenzyloxy)-N,N-diethylnicotinamid) đã có tác dụng làm
tăng độ tan của PTX [25]
Hình 6 C ng th c hó học củ PTX
Trang 201.3.2 Curcumin
Curcumin (Cur) [1,7-Bis (4-hydroxy-3-medithoxyphenyl) heptadien-3,5-dion] (Hình 7), một hợp chất màu vàng phân lập từ thân rễ cây
-1,6-nghệ Curcuma longa Cur nhận được sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học vì
khả năng phòng ngừa ung thư của nó [6,19]
Bột nghệ từ lâu đã được sử dụng trong ẩm thực Ấn Độ và trong y học truyền thống châu Á để điều trị chứng khó tiêu hóa và viêm khớp Curcumin
Hình 7 C ng th c hó học của Cur
Trang 21chiết xuất từ củ nghệ không chỉ là một chất chống oxy hóa mạnh, một hợp chất chống viêm mà còn có tác dụng phòng và điều trị ung thư Nhiều sản phẩm từ curcumin đã được tổng hợp để điều trị ung thư (ung thư ruột, da, vú,
dạ dày, buồng trứng, tuyến tiền liệt, dạ dày, loét tá tràng, vv) [1,2,10,44] ặc
dù curcumin đã được chứng minh là không độc hại và có các tác dụng chống ung thư đầy hứa hẹn nhưng ứng dụng của nó vẫn bị hạn chế do khả năng hòa tan trong nước và sinh khả dụng kém [48] Theo kết quả nghiên cứu của Donatella Paolino và các cộng sự được công bố vào năm 2016, sử dụng copolyme methacrylic có thể làm tăng độ tan cũng như sinh khả dụng đường uống của curcumin [32]
1.3.3 Tác dụng hiệp đồng của Curcumin và Paclitaxel
Một số nghiên cứu đã được tiến hành nhằm tìm ra rằng liệu có bất cứ tác dụng hiệp đồng nào giữa Cur và PTX hay không Và kết quả của những nghiên cứu này chỉ ra rằng thực sự giữa chúng có tác dụng hiệp đồng để làm tăng hiệu quả ức chế khối u qua trung gian NF-kappa B (NF-κB )
NF-κB là một protein phức tạp, có vai trò kiểm soát sự phiên mã của ADN, sự sản xuất cytokin, đáp ứng miễn dịch, trong nhiễm trùng virus và khả năng sống của tế bào chúng có mặt trong rất nhiều loại tế bào người và động vật Trong các tế bào bình thường, thì NF-κB không được hoạt hóa nên đáp ứng của tế bào với quá trình apoptosis (quá trình tế bào tự chết theo chương trình) vẫn diễn ra bình thường Đó là bởi vì N -κB hoạt hóa sẽ kiểm soát gen anti-apoptosis đặc biệt là T A 1 và T A 2, do đó loại bỏ hoạt động của họ enzym caspase - đóng vai trò chính trong các quá trình apoptosis Việc
ức chế NF-κB có thể làm tế bào ngừng phân chia, tăng trưởng, gây chết hoặc trở nên nhạy cảm hơn với các thuốc điều trị ung thư [23]
Hầu hết các chất điều trị ung thư đều hoạt hóa NF-kappa B trong đó có PTX Và Cur thì đã ức chế PTX trong quá trình hoạt hóa N -kappa B và làm tăng hiệu quả ức chế khối u tăng sinh của PTX trong dòng tế bào ung thư vú
Trang 22MDA-MB-231 Sự kết hợp của Cur và PTX cho phép suy ra sự ức chế tốt hơn về sự tăng sinh tế bào, làm tế bào tự chết theo chương trình nhiều hơn khi
so sánh với việc chỉ dùng hoặc PTX hoặc Cur đơn thuần [18]
1.3.4 Tổng quan về hệ micel copolyme PLA-TPGS
Poly-lactic acid (PLA) (Hình 8) là một polyme phân hủy sinh học và tương thích sinh học, được sử dụng rộng rãi trong y sinh học để làm cho chất mang nano an toàn và phân hủy sinh học để điều trị ung thư Cục Thực phẩm
và Dược phẩm Hoa Kỳ ( DA) đã chấp thuận sử dụng của chúng trong các hệ thống phân phối thuốc Các monome của PLA tức là, L-lactic acid (L-LA),
mà có thể được tạo ra một cách hiệu quả bởi việc lên men từ các nguồn tái tạo được như tinh bột và đường PLA phân hủy đến monome của nó, L-LA, là
một chất chuyển hóa bình thường của con người [46]
Hình 8 C u t úc củ L-LA
TPGS (D- -tocopheryl polyethylen glycol 1000 succinat) (Hình 9) được DA chấp thuận là dẫn xuất tan trong nước tự nhiên của Vitamin E (PEGylated vitamin E) TPGS không tích điện và rất ưa nước, được sử dụng như chất làm tăng độ tan, tăng cường hấp thụ và làm chất mang cho các công thức khác nhau TPGS chủ yếu được nghiên cứu trong liposom và hạt nano
Trang 23polyme, giúp tăng cường sự hấp thu của tế bào, tăng khả năng gây độc tế bào
và cho thấy thời gian lưu kéo dài [22,30]
TPGS dễ hấp thụ trong ống tiêu hóa, và ức chế P-glycoprotein là thụ thể vận chuyển đa thuốc, ở trong ruột tăng cường khả năng gây độc của chất chống ung thư như doxorubicin, vinblastin, paclitaxel và curcumin [49,50] Tiềm năng quan trọng đã được chứng minh cho TPGS là trong ứng dụng hạt nano và các công nghệ dựa trên lipid để phân phối thuốc Cấu trúc hóa học của vitamin E TPGS gồm cả phần thân dầu và phần thân nước, dẫn đến nó có tính chất amphiphilic Hơn nữa, đuôi alkyl ưa mỡ và phần đầu ưa nước là cồng kềnh và có diện tích bề mặt lớn Đặc điểm như vậy khiến nó trở thành một chất nhũ hóa tốt, có khả năng nhũ hóa một loạt các hệ thống thân nước-dầu không thể trộn lẫn
Hình 9 C ng th c của TPGS
Hệ micel PLA - TPGS được tổng hợp dựa trên sự kết hợp của monome acid L-lactic (L-LA) đã được chứng minh là phân hủy sinh học nên an toàn cho cơ thể [46] và D-a-tocopheryl polyethylen glycol 1000 succinat (TPGS)
có nguồn gốc từ vitamin E Hệ có cấu trúc vỏ-lõi, với lớp vỏ ưa nước (TPGS)
và phần lõi kị nước (PLA) giúp làm tăng độ tan trong nước của các thuốc có
độ tan thấp Copolyme PLA-TPGS (Hình 10) đã được ứng dụng vào nhiều hệ phân phối thuốc nano bởi tính an toàn, phân hủy sinh học tự nhiên, khả năng
Trang 24hướng đích tốt, cũng như dễ dàng tổng hợp được Thêm vào đó, TPGS được hấp thu một cách dễ dàng trong đường tiêu hóa và cũng có khả năng ức chế P-glycoprotein, là một protein vận chuyển đa thuốc từ trong tế bào chất ngược trở ra để bài tiết vào đường ruột Do đó cải thiện khả năng gây độc tế bào của nhiều hợp chất chống ung thư như doxorubicin, paclitaxel và curcumin [4,29]
Hình 10 C ng th c của copolyme PLA-TPGS
Cơ chế m ng thuốc và c p yme PLA- TPGS
Đối với các micel copolyme PLA- TPGS lõi kỵ nước gồm chuỗi PLA
và đuôi alkyl thân nước của TPGS nên có thể bọc nhiều phân tử trị liệu nhỏ kị nước Cur và PTX đã được đóng gói vào các lõi vì kị nước của nó thông qua
sự tương tác kỵ nước, lực Van der Waals, vv cung cấp một bề mặt ổn định giữa thuốc và môi trường nước ngoài [22] (Hình 11)