Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư.

Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư.Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư.Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư.Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư.

BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Trương Trần Hoàng Du

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI PLURONIC,

ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2020

BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Trương Trần Hoàng Du

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI PLURONIC,

ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 8440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Đại Hải

Thành phố Hồ Chí Minh – 2020

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướngdẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Đại Hải Các nội dung nghiên cứu, kếtquả trong đề tài này là trung thực, chưa được công bố ở các đề tài cùng cấp vàcác công trình khoa học tương tự

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020

Học viên cao học

Trương Trần Hoàng Du

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

PGS.TS Nguyễn Đại Hải, Thầy đã động viên, hướng dẫn tận tình, định

hướng khoa học hiệu quả và tạo điều kiện cho tôi được làm việc để hoànthành tốt luận văn này

NCS Nguyễn Thị Ngọc Trăm đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình

Cha mẹ và gia đình đã luôn bên cạnh hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để

con hoàn thành luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020

Tác giả luận văn

Trương Trần Hoàng Du

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm 32

Bảng 2.2 Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm 32

Bảng 2.3 Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm 33

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của Doxorubicin 7

Hình 1.2 Tương tác của Doxorubicin với các cặp bazơ trong DNA 8

Hình 1.3 Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica 9

Hình 1.4 Mô hình nano silica cấu trúc rỗng 11

Hình 1.5 Phương pháp vật lý và phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano 12

Hình 1.6 Sơ đồ tạo thành hạt bởi phản ứng thủy phân TEOS trong 13

Hình 1.7 Sản phẩm của quá trình sol-gel 14

Hình 1.8 Tetraethyl orthosilicate 15

Hình 1.9 Trạng thái chuyển tiếp của TEOS 15

Hình 1.10 Quá trình hình thành liên kết –Si-OH 16

Hình 1.11 Quá trình trùng ngưng nước 16

Hình 1.12 Quá trình trùng ngưng alcol 17

Hình 1.13 Cấu trúc của phân tử Pluronic 17

Hình 1.14 Sự tạo micell của Pluronic 19

Hình 1.15 Cấu trúc lõi vỏ của Pluronic 19

Hình 1.16 Cơ chế nang hóa thuốc trong cấu trúc các loại chất mang nano PAMAM-Pluronic 20

Hình 1.17 Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng với lõi rắn bằng vàng 27

Hình 2.1 Phản ứng thủy phân và ngưng tụ của Si(OR)n .35

Hình 3.1 Ảnh TEM và thống kê kích thước hạt từ ảnh TEM của SiO2 (a, a’), SiO2@SiO2/CTAB (b, b’), HMSN (c, c’) và ảnh FE-SEM của HMSN (c’’) 51

Hình 3.2 Phổ hồng ngoại của HMSN 53

Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc rộng của HMSN 53

Hình 3.4 Ảnh TEM và sự phân bố kích thước hạt của HMSN-NH2 .55

Hình 3.5 Phổ hồng ngoại của NPC-F127-OH 56

Hình 3.6 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của F127-NPC 56

Hình 3.7 Ảnh SEM (a) và TEM (b) và phân bố kích thước hạt (b’) 57

Hình 3.9 Phổ hồng ngoại của (a) HMSN, (b) F127 và (c) HMSN-F127 59

Hình 3.10 Tế bào HCC J5 được xử lý bởi HMSN và HMSN-F127 tại các nồngđộ khác nhau; Dox và HMSN-F127/Dox tại các nồng độ Dox khác nhau 64

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp HMSN-PEG-Gelatin 21

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp HMSN 21

Sơ đồ 1.3 Tổng hợp HMSN-W 23

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng dạng khối 24

Sơ đồ 1.5 Tổng hợp HMSS-NH2/Dox@Pd 25

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp HMSN-PEG 26

Sơ đồ 1.7 Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng với lõi rắn bằng vàng 27

Sơ đồ 1.8 Tổng hợp DOX/HMSN-SS-CDPEI@HA 28

Sơ đồ 1.9 Tổng hợp HMSN-Dye@Dox 28

Sơ đồ 1.10 Tổng hợp HMSN-acetylate CMC 30

Sơ đồ 1.11 Tổng hợp HMSNs-PDA-PEG@QD 31

Sơ đồ 2.1 Các giai đoạn tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng 34

Sơ đồ 2.2 Phản ứng chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng 36

Sơ đồ 2.3 Phương trình phản ứng tổng hợp NPC-F127-OH 37

Sơ đồ 2.4 Tổng hợp nano silica rắn 41

Sơ đồ 2.5 Phủ vỏ lên hạt nano silica rắn 42

Sơ đồ 2.6 Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng 43

Sơ đồ 2.7 Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng 44

Sơ đồ 2.8 Qui trình tổng hợp NPC-F127-OH 45

Sơ đồ 2.9 Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic 46

Sơ đồ 2.10 Mang thuốc và loại thuốc dư của hệ chất mang 48

Sơ đồ 2.11 Đánh giá khả năng phóng thích thuốc của hệ chất mang/Dox 49

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Thế zeta của SiO2, SiO2@SiO2/CTAB và HMSN 52

Đồ thị 3.2 Giản đồ phân tích nhiệt của HMSN 54

Đồ thị 3.3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của HMSN 54

Đồ thị 3.4 Thế zeta của HMSN và HMSN-F127 59

Đồ thị 3.5 Giản đồ nhiệt khối lượng của F127 và HMSN-F127 60

Đồ thị 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của HMSN-F127 60

Đồ thị 3.7 Biểu đồ phóng thích thuốc của Doxorubicin theo thời gian 62

Đồ thị 3.8 Biểu đồ phóng thích thuốc của các hệ chất mang/Dox gồm

HMSN-F127/Dox theo thời gian 62

Đồ thị 3.9 Đường cong độ độc tế bào HCC J5 của các hệ chất mang 63

Đồ thị 3.10 Đường cong độ độc tế bào HCC J5 của các hệ chất mang – thuốc 64

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 THỰC TRẠNG BỆNH UNG THƯ HIỆN NAY 4

1.1.1 Phẫu thuật 4

1.1.2 trị Xạ 5

1.1.3 Hóa trị 6

1.1.4 Một số phương pháp điều trị khác 6

1.2 THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ DOXORUBICIN 6

1.2.1 Cơ chế tác dụng 7

1.2.2 định Chỉ 8

1.2.3 dụng Tác phụ 8

1.3 NANO SILICA 9

1.3.1 Nano silica 9

1.3.2 Tính chất của nano silica 10

1.3.3 Nano silica cấu trúc rỗng (HMSN) 10

1.3.4 Phương pháp tổng hợp 11

1.3.4.1. Phương pháp Stober 12

1.3.4.2. Quá trình sol-gel 13

1.4 PLURONIC F127 17

1.4.1 Tính chất của pluronic 18

1.4.2 Ứng dụng của pluronic 20

1.5 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 20

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 20

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 31

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 32

2.1.1 Dụng cụ 32

2.1.2 Hóa chất 32

2.1.3 Thiết bị 33

2.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU 33

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.3.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng 34

2.3.2 Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amine 36

2.3.3 Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng Pluronic F127 đã hoạt hóa 36 2.3.4 Đánh giá khả năng mang thuốc của nano silica cấu trúc rỗng và mẫu biến tính bề mặt 37

2.3.5 Khảo sát tốc độ phóng thích thuốc Doxorubicin của hệ HMSN/Dox, HMSN-F127/Dox 38

2.3.6 Nghiên cứu độc tính tế bào đối với các hệ chất mang nano HMSN, HMSN-F127, HMSN/Dox, HMSN-F127/Dox 39

2.4 QUY TRÌNH TỔNG HỢP 41

2.4.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng 41

2.4.2 Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amine 44

2.4.3 Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic (F127) 45

2.4.4 Đánh giá giá khả năng mang thuốc Dox của hệ chất mang 48

2.4.5 Đánh giá khả năng phóng thích thuốc Dox của hệ chất mang 49

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 51

3.1 KẾT QUẢ HÌNH THÁI VÀ ĐIỆN TÍCH BỀ MẶT CỦA LÕI, LỚP VỎ VÀ HẠT NANO SILICA RỖNG 51

3.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG HẠT NANO SILICA RỖNG (HMSN) 52

3.3 KẾT QUẢ QUẢ BIẾN TÍNH BỀ MẶT HẠT NANO SILICA CẤU TRÚC

RỖNG BẰNG NHÓM AMINE 55

3.4 BIẾN TÍNH BỀ MẶT HẠT NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI PLURONIC (F127) 55

3.4.1 Hoạt hóa Pluronic bằng p-nitrophenyl chloroformate 55

3.4.2 Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng Pluronic 57

3.4.3 Kết quả mang thuốc Dox của hệ chất mang HMSN-F127 61

3.4.4 Kết quả khảo sát tốc độ phóng thích thuốc Doxorubicin của hệ chất mang HMSN/Dox, HMSN-F127/Dox 61

3.4.5 Kết quả độc tính tế bào của chất mang nano dẫn truyền thuốc Dox

63 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 65

4.1 KẾT LUẬN 65

4.2 KIẾN NGHỊ 65

MỞ ĐẦU

Ung thư là căn bệnh ám ảnh tâm trí của loài người hàng bao thế kỷ qua.Trải qua chiều dài lịch sử, cuộc chiến chống ung thư đã có được những thànhtựu to lớn và đáng khích lệ, nhưng để ung thư không còn là nỗi lo sợ của loàingười vẫn là một thách thức không hề nhỏ

Hiện nay, ung thư có thể được điều trị bằng phẫu thuật, hóa trị, xạ trị,miễn dịch, cấy ghép tế bào gốc hoặc các phương pháp khác Trong đó, hóa trịliệu là phương pháp phổ biến được sử dụng trong các phác đồ điều trị hay hỗtrợ trong việc điều trị bệnh ung thư Hóa trị liệu là một phương pháp điều trịbệnh ung thư sử dụng một hay nhiều thuốc điều trị bệnh ung thư có khả nănggây ngộ độc tế bào Đến nay đã có nhiều loại thuốc điều trị bệnh ung thư đượcnghiên cứu thành công, có khả năng ức chế, đẩy lùi quá trình phát triển của tếbào ung thư Tuy nhiên, trong quá trình tiêu diệt tế bào ác tính, thuốc cũngảnh hưởng đến cả tế bào lành gây ra một số tác dụng phụ cho bệnh nhân nhưbuồn nôn, nôn, rụng tóc, ức chế tủy xương, viêm miệng, viêm thực quản cóthể tiến triển đến loét, độc tính trên tim…làm cho bệnh nhân e dè khi lựa chọnđiều trị hoặc bỏ ngang Đây cũng chính là nhược điểm chung của phươngpháp hóa trị liệu [1]

Ngày nay, với sự phát triển không ngừng về khoa học đã mở ra nhiềuphương pháp tiếp cận mới trong điều trị các căn bệnh nan y trong đó có bệnhung thư [2, 3] Một trong những phương pháp đang thu hút sự chú ý sự quantâm của rất nhiều nhà khoa học đó là liệu pháp hướng đích bằng các hạt nanolàm “vật liệu” trong việc tải thuốc và nhả thuốc đúng mục tiêu [4-6] Việc sửdụng các loại thuốc này không những làm giảm các tác dụng phụ do thuốcgây ra cho bệnh nhân mà còn kéo dài thời gian hoạt động của thuốc bên trong

cơ thể từ đó tăng sinh khả dụng của thuốc Việc sử dụng hạt nano làm “vậttải” trong việc tải thuốc và nhả thuốc đúng “mục tiêu” trở thành một đề tàinghiên cứu nóng vì nó liên quan đến việc phát triển dược liệu chống ung thư

và khả năng đem lại doanh thu lớn cho các công ty dược

Mặc dù đến nay có rất nhiều nghiên cứu về hệ mang thuốc có kíchthước nano ứng dụng trong trị bệnh ung thư nhưng silica là một trong những

hệ mang

thuốc được nghiên cứu phổ biến Từ năm 2000, nano slica cấu trúc xốp(MSN) là vật liệu được nghiên cứu rộng rãi cho các ứng dụng y sinh do cónhiều ưu điểm: Diện tích bề mặt lớn, bền nhiệt và bền hóa học, tính tương hợpsinh học và khả năng phân hủy sinh học cao, dễ chức hóa bề mặt [7, 8].

Gần đây, nano silica cấu trúc rỗng HMSN (hollow mesoporous nanosilica particle) thu hút sự chú ý của các nhà khoa học Cấu tạo của HMSN cóthể được chia thành hai phần Đầu tiên là khoảng trống bên trong Để tạokhoảng trống bên trong, các nhà khoa học sử dụng các loại hạt như hạt nanocarbon, nano polystyren, nano sắt từ, nano silica,… để định hình trước khi sửdụng các phương pháp hóa học hay vật lý để loại bỏ chúng [9] Thứ hai là lớp

vỏ mao quản bên ngoài, lớp vỏ này được tạo thành từ hai thành phần là chấttiền thân silica và chất hoạt động bề mặt [10, 11] Như vậy, với lớp vỏ cấutrúc mao quản tương tự như MSN nhưng lỗ rỗng bên trong lớn nên chứa đượcnhiều phân tử thuốc do đó có khả năng mang thuốc cao hơn [7] Và đặc biệt

để cung cấp cùng một lượng thuốc thì chỉ cần sử dụng một lượng HMSN thấphơn MSN, do đó sẽ giảm thiểu khả năng tích lũy vật liệu lạ trong cơ thể [12,13]

Tuy nhiên, các hạt HMSN khi mang thuốc thì thuốc dễ rò rỉ trong quátrình vận chuyển do các lỗ rỗng không có nắp đậy Do đó, các hạt nano silicacấu trúc rỗng cần được biến tính bề mặt với các polymer Trong các loạipolymer cho ứng dụng Y – Sinh thì Pluronic là polymer nhạy nhiệt và có tínhtương hợp sinh học được FDA (Food and Drug Administration) chứng nhận

và cho phép sử dụng rộng rãi

Từ những phân tích trên, để nâng cao hiệu quả mang thuốc của hệ chất

mang này, tôi quyết định thực hiện Luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu

tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư”.

Mục tiêu của luận văn

- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica cấu trúc rỗng và kiểm soát kích thước hạt tạo thành

- Khảo sát khả năng mang thuốc và kiểm soát phóng thích của hệ chất mang trên cơ sở biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic

Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng

- Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với nhóm -NH2 (amine)

- Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic (F127)

- Đánh giá tính chất vật liệu

- Khảo sát khả năng mang và phóng thích thuốc của vật liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1. THỰC TRẠNG BỆNH UNG THƯ HIỆN NAY

1.1.1. Tình hình bệnh ung thư hiện nay

Theo các báo cáo của Cơ quan Nghiên cứu Quốc tế về bệnh Ung thư(IARC) thuộc Tổ chức Y tế thế giới (WHO) năm 2018, Việt Nam thuộc nhóm

có tỷ lệ tử vong vì ung thư cao thứ hai trên thế giới (ước tính khoảng 104,4người trên 100.000 người, đứng thứ 56 trên trên 185 nước) và thuộc nhóm có

tỷ lệ mới mắc ung thư cao thứ ba (ước tính khoảng 151,4 người trên 100.000người, đứng thứ 100) [14] Dự kiến đến năm 2040, số lượng người mắc bệnhung thư sẽ tăng lên 29,5 triệu người [15], trong đó bệnh nhân phần lớn ở cácnước đang phát triển

Một vấn đề đáng chú ý là số ca mắc bệnh và tử vong được phát hiện ởcác nước nghèo và tỉ lệ này tiếp tục sẽ được gia tăng Báo cáo cũng chỉ rarằng một trong những nguyên nhân làm tỉ lệ tử vong tăng lên ở các nướcnghèo là do sự hạn chế trong việc tiếp cận với các phương pháp chữa trị mới

và đặc biệt là các phương pháp chữa trị có giá thành thấp Bệnh ung thư cónhiều cách điều trị tùy thuộc vào loại ung thư bệnh nhân đó mắc phải, mức độtiến triển của bệnh và thể trạng của bệnh nhân Các phương pháp điều trị cóthể được sử dụng đơn lẻ hoặc phối hợp theo nhiều cách khác nhau nhằm đạtđược hiệu quả điều trị tối ưu nhất

1.1.1. Phẫu thuật

Mục đích của phẫu thuật là cắt bỏ một phần hay toàn bộ khối u đểchuẩn đoán hoặc điều trị bệnh Phẫu thuật triệt để ngoài việc cắt bỏ khối u cònlấy đi một phần mô bình thường xung quanh hoặc toàn bộ cơ quan đó

1.1.1.1. Ưu điểm

Có thể loại bỏ tế bào ung thư, chữa khỏi hoặc cải thiện tình trạng bệnh.Khi phát hiện ung thư ở giai đoạn 1 và 2, bệnh nhân điều trị ngay bằngphương pháp phẫu thuật và có phương pháp phù hợp kiểm soát sau điều trị cóthể chữa khỏi bệnh ung thư hoàn toàn

1.1.2. Xạ trị

Xạ trị là phương pháp sử dụng những tia bức xạ có năng lượng cao nhưtia X, gamma, neutron, proton… để diệt tế bào ung thư, thu nhỏ khối u Tiaphóng xạ đến từ nguồn năng lượng bên ngoài cơ thể gọi là “xạ trị ngoài”; nếuđưa nguồn vào bên trong cơ thể, sát vị trí khối u gọi là “xạ trị trong”, “xạ trị

áp sát”; hoặc từ chất phóng xạ trong thuốc người bệnh uống vào (như iotphóng xạ) gọi là “dược chất phóng xạ”

1.1.2.1. Ưu điểm

Điều trị tập trung, ít gây ảnh hưởng đến những tế bào khỏe mạnh khác.1.1.2.2. Nhược điểm

Không áp dụng được khi tế bào ung thư đã lây lan toàn thân

Không áp dụng để điều trị ung thư không rắn như ung thư máu

Gây ra một số tác dụng phụ cho cơ thể khá nghiêm trọng và ảnh hưởnglâu dài đến sức khỏe của bệnh nhân: gây tổn thương một số tế bào lành khỏemạnh; gây lở loét, chảy máu, nhiễm trùng, nhiễm khuẩn tại cơ quan bị chiếuxạ; biến chứng teo hẹp, khó nuốt, thay đổi giọng nói, khó tiểu tiện tại những

bộ phận rỗng như ruột, thực quản Làm suy giảm hệ thống miễn dịch khiếnbệnh nhân dễ mắc bệnh nhiễm trùng, cơ thể suy kiệt,…

1.1.3. Hóa trị

Hóa trị là phương pháp sử dụng các thuốc gây độc tế bào nhằm tiêu diệtcác tế bào ung thư hoặc làm chúng ngừng phân chia, phát triển Ngoài tácdụng lên tế bào ung thư, thuốc hóa trị còn có tác dụng lên các tế bào khỏemạnh, gây ra một số tác dụng phụ như thiếu máu, rụng tóc, lở miệng, buồnnôn…

1.1.4. Một số phương pháp điều trị khác

1.1.4.1. Liệu pháp miễn dịch

Sử dụng các hợp chất, kháng thể, vắc – xin hoặc tế bào có khả năngkích thích, hỗ trợ miễn dịch cơ thể, xác định và tiêu diệt các tế bào ung thư

1.1.4.2. Liệu pháp nội tiết

Sử dụng các thuốc nội tiết tố nhằm hạn chế hay ngưng sự phát triển của

tế bào ung thư, điển hình như ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt

1.1.4.3. Điều trị nhắm trúng đích

Sử dụng các loại thuốc chuyên biệt để ức chế sự phát triển và lây lancủa tế bào ung thư, can thiệp vào các phân tử đặc hiệu (các phân tử đích)trong cơ chế sinh ung và sự phát triển của khối u

1.1.4.4. Cấy ghép tế bào gốc

Thay thế tế bào gốc tạo máu ở bệnh nhân ung thư đã bị phá hủy bởi hóatrị hoặc xạ trị ở liều lượng rất cao Trong đó, ghép tủy xương là thay thế toàn

bộ tế bào tủy xương (tế bào có khả năng sản sinh ra các tế bào máu và các loại

tế bào khác) bất thường của người bệnh trong một số loại ung thư máu

1.1.4.5. Điều trị cá thể hóa

Điều trị bệnh dựa trên đặc điểm di truyền của từng bệnh nhân cũng nhưcủa từng loại ung thư khác nhau Đây là hướng phát triển giúp việc điều trịung thư ngày càng hiệu quả hơn

1.2. THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ DOXORUBICIN

Doxorubicin (Tên khoa học: (8S, 10S)-10-((3-amino-2, 3,

6-trideoxy-α-L-lyxo-hexopyranosyl) oxy) -7, 8, 9, 10-tetrahydro-6, 8, 11- tri

hydroxyl-8-(2-hydroxy acetyl)-1-methoxy-5, 12-napthacenedion) được bán dưới tên thương

mại Adriamycin cùng với một số những tên khác, là một loại thuốc hóa trịliệu được sử dụng để điều trị ung thư Doxorubicin được tiêm vào tĩnh mạch.Đây là một loại kháng sinh gây độc tế bào thuộc nhóm anthracycline và khángkhối u, bao gồm một đơn vị đường amino là daunosamine liên kết với mộtaglycone bốn vòng là doxorubicinone thông qua liên kết glycoside Cấu trúchóa học của Doxorubicin được thể hiện trong Hình 1.1 [16, 17]

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của Doxorubicin

Doxorubicin được chấp thuận cho sử dụng y tế tại Hoa Kỳ vào năm

1974 Nó nằm trong danh sách các thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới,tức là nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong một hệthống y tế [18]

1.2.1. Cơ chế tác dụng

Doxorubicin hoạt động một phần bằng cách can thiệp vào chức năngcủa DNA Nó gắn vào DNA xen kẽ giữa các cặp bazơ trong chuỗi xoắn DNAlàm ức chế các enzym cần thiết để sao chép và phiên mã DNA, đặc biệtDoxorubicin gây gián đoạn mạnh chu kỳ phát triển tế bào ở giai đoạn phânbào S và giai đoạn gián phân, nhưng thuốc cũng tác dụng trên các giai đoạnkhác của chu kỳ phát triển tế bào (Hình 1.2)

Hình 1.2 Tương tác của Doxorubicin với các cặp bazơ trong DNA

1.2.2. Chỉ định

Chỉ định chính: Doxorubicin được dùng phổ biến trong điều trị nhiềuloại ung thư, bao gồm ung thư vú, u xương ác tính (sarcom xương) và uxương Ewing, u mô mềm, u khí phế quản, u lympho ác tính cả hai dạngHodgkin và không Hodgkin, ung thư biểu mô tuyến giáp (carcinoma tuyếngiáp) Ung thư đường tiết niệu và sinh dục: ung thư tử cung, ung thư bàngquang, ung thư tinh hoàn Khối u đặc ở trẻ em: Sarcom cơ vân, u nguyên bàothần kinh, u Wilm, bệnh leucemi cấp…

Chỉ định tương đối: ung thư tuyến tiền liệt, cổ tử cung, âm đạo, dạ dày

Có tác dụng tốt trên một số ung thư hiếm gặp như đa uy tủy xương, u mànghoạt dịch, u nguyên bào võng mạc

1.2.3. Tác dụng phụ

Đường truyền tĩnh mạch: Chèn ép tủy và độc tính lên tim là 2 tác dụngphụ chủ yếu Rụng tóc là tác dụng phụ thường gặp xuất hiện vào khoảng 85%.Viêm miệng xuất hiện vào khoảng 5 – 10 ngày sau khi điều trị Rối loạn tiêuhóa như buồn nôn, nôn và tiêu chảy cũng có thể xảy ra Những tổn thương

mô, bao gồm hoại tử, xuất hiện khi thuốc bị thoát mạch trong lúc truyền, đặcbiệt ở các tĩnh mạch nhỏ, hay cùng một tĩnh mạch được sử dụng lặp lại, xơvữa tĩnh mạch cũng đã được báo cáo trong quá trình điều trị

Để tăng hiệu quả điều trị và giảm các tác dụng phụ của thuốcdoxorubicin như đã nêu trên, phương pháp đưa thuốc vào hệ chất mang nano

để tạo thành hệ phân phối thuốc hướng đích được lựa chọn trong luận vănnày

1.3. NANO SILICA

1.3.1. Nano silica

Silica (hoặc silicon dioxide) là một oxide của silicon có công thức hóahọc là SiO2 Chúng tồn tại ở cả cấu trúc vô định hình và kết tinh Người tathường tìm thấy silica ở cấu trúc tứ diện ba chiều, trong đó hai nguyên tử oxycủa một phân tử SiO2 gắn với một nguyên tử silicon của phân tử SiO2 khác[19]

Hình 1.3 Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica

Hạt silica có các dạng nano hình cầu chính: dạng rắn (hay dạng đặc),dạng xốp (dạng có các lỗ xốp hoặc mao quản bên trong cấu trúc hạt) và dạngrỗng (có lỗ rỗng lớn bên trong)

Ngược lại với các hạt nano silica rắn, các hạt nano silica như silica cấutrúc xốp (Mesoporous Nano Silica) họ MCM-41 (Mobil Composition ofMatter No 41) và SBA (Santa Barbara) cung cấp nhiều tính năng thuận lợichẳng hạn như diện tích bề mặt lớn, có nhiều lỗ xốp với kích thước nhỏ, tínhchất hóa lý ổn định Những vật liệu này đã thu hút nhiều sự chú ý trên toànthế giới do tiềm năng ứng dụng của chúng trong sắc ký, vận chuyển và phânphối thuốc, cảm biến, và vật liệu bán dẫn với cấu trúc nano Tuy nhiên, khônggiống như các hạt nano đơn phân tán khác, hầu hết các vật liệu silica cấu trúcxốp là vô định hình Do đó, rất khó để kiểm soát kích thước và điều chỉnh bềmặt cũng như tính chất của vật liệu này Để sử dụng cấu trúc xốp độc đáo của

nó, điều quan trọng kiểm soát được kích thước và hình dạng vật liệu [20]

Những đột phá trong tổng hợp gần đây đã giúp tạo ra các hạt nano silicaxốp với hình dạng, kích thước và cấu trúc có thể thay đổi được, các hạt này

không chỉ giữ lại các ưu điểm của cấu trúc xốp trong vật liệu MCM-41, màcòn có hình thái, tính chất hóa học ổn định và tốt hơn nhiều PNS khi ở kích

cỡ từ vài nano đến vài trăm nano, chúng mang lại tính năng độc đáo và mộtvai trò không thể thay thế trong nhiều ngành và lĩnh vực [21]

1.3.2. Tính chất của nano silica

Diện tích bề mặt: hạt nano silica có diện tích bề mặt lớn

Kích thước hạt: nano silica thường có kích thước 20 – 200 nm, đủ hiệuquả trong việc phân phối thuốc và đủ nhỏ để tránh sự hấp thu bởi hệ thốnglưới nội chất Khả năng thẩm thấu tốt vì kích thước hạt cực nhỏ

Kích thước lỗ rỗng lớn và có khả năng điều chỉnh được: kích thước lỗrỗng lớn cho phép mang thuốc Các lỗ rỗng này có thể thay đổi kích thướctrong giới hạn hẹp (2-10 nm)

Khả năng vận chuyển: do nano silica có các lỗ rỗng bên trong nên nóđược sử dụng như một chất mang Các chất mà nano silica có thể mang được

là thuốc, ADN, các hormone… Nano silica thích hợp cho việc mang thuốc vìchúng có độ chọn lọc và tính bền vững cao khi kết hợp với thuốc

Phân hủy sinh học và an toàn của nano silica: Tính phân hủy sinh họccủa nano silica là quan trọng đối với việc sử dụng trong việc phân phối thuốc,nano silica có trọng lượng phân tử thích hợp có thể được đào thải qua thận

Tương thích sinh học: nano silica đã được chứng minh là tương thíchsinh học với nhiều chất hữu cơ khác nhau

Dễ biến tính: nhờ vào các dẫn xuất của silane như (3-aminopropyl)trimethoxysilane…mà các hạt nano silica có thể gắn được hầu hết các vật liệulên bề mặt một cách dễ dàng [22, 23]

1.3.3. Nano silica cấu trúc rỗng (HMSN)

Cấu tạo của HMSN có thể được chia thành hai phần:

Đầu tiên là khoảng trống bên trong, nhờ vào khoảng trống này HMSN

có thể mang một lượng thuốc lớn hơn nhiều so với MSN (Hình 1.4) Để tạokhoảng trống bên trong, các nhà khoa học sử dụng các loại hạt như hạt nano

carbon, nano polystyren, nano sắt từ, nano silica,… để định hình trước khi sửdụng các phương pháp hóa học hay vật lý để loại bỏ chúng [9].

Thứ hai là lớp vỏ mao quản bên ngoài, lớp vỏ này được tạo thành từ haithành phần là chất tiền thân silica và chất hoạt động bề mặt Chất tiền thânsilica thường được sử dụng là Tetraethyl orthosilicate (TEOS) trong khi đó cóhai chất hoạt động bề mặt là Cetyltrimethylamnonium bromide (CTAB) vàOctadecyltrimethoxysilane (C18TMS) được sử dụng [10, 11]

Nhìn chung hạt được tạo thành từ CTAB hay C18TMS không khác nhaunhiều, điểm khác biệt lớn nhất giữa CTAB và C18TMS đó chính là bản chấtcủa chúng Trong khi CTAB là chất rắn màu trắng dạng bột thì C18TMS làdung dịch trong suốt, tùy vào quy trình tổng hợp mà các nhà khoa học chọn sửdụng CTAB hay C18TMS

Sau khi phủ lớp vỏ bằng chất hoạt động bề mặt và chất tiền thân silica,

sẽ tiến hành nung tại 5500C hoặc thẩm tách bằng ethanol/acid acetic để loại bỏchất hoạt động bề mặt tạo thành lớp vỏ mao quản Lớp vỏ mao quản giúp choHMSN nạp cũng như là phóng thích thuốc Ngoài ra, các nhóm –OH bênngoài của lớp vỏ mao quản thường được biến tính để gắn các loại polymergiúp đóng gói thuốc và tăng khả năng tương thích sinh học cho HMSN [24,

học) là phương pháp phổ biến được sử dụng để tổng hợp hạt nano silica do cóthể kiểm soát kích thước hạt, phân bố kích thước và hình thái thông qua kiểmsoát có hệ thống các thông số phản ứng Một số phương pháp được sử dụngrộng rãi để tổng hợp hạt nano silica là quá trình sol-gel trên cơ sở phươngpháp Stober, vi nhũ tương đảo [28].

Hình 1.5 Phương pháp vật lý và phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano

1.3.4.1. Phương pháp Stober

Phương pháp Stober được chính nhà khoa học cùng tên Werner Stober

và Arthur Fink công bố vào năm 1968 Phương pháp này nhằm tạo ra các hạtnano silica hình cầu với kích thước từ 50 nm đến 1 µm và có sự phân bố kíchthước hạt khá hẹp Phương pháp này gồm ba chất phản ứng chính: alkoxidekim loại, alcohol, ammonia hydroxide Cơ chế của phương pháp liên quan đếnhai phản ứng chính đó là phản ứng thủy phân và phản ứng ngưng tụ [29, 30]

Có hai mô hình chính giải thích quát trình tạo thành hạt SiO2 theophương pháp Stober Thứ nhất: mô hình phát triển các monomer, liên quanđến sự tạo mầm và phát triển mầm từ các monomer dẫn đến sự hình thành cấutrúc bên trong của các hạt Thứ hai, mô hình này liên quan đến cơ chế kiểmsoát sự ngưng tụ của các hạt phụ (các hạt ban đầu này có kích thước vàinano) Cơ chế tạo thành hạt của hai mô hình này được thể hiện trong Hình 1.6[30]

Hình 1.6 Sơ đồ tạo thành hạt bởi phản ứng thủy phân TEOS trong

môi trường nước - ammonia - alcohol1.3.4.2. Quá trình sol-gel [28, 31]

Trải qua hai thập kỷ, phương pháp sol-gel đã trở thành một lĩnh vựcnghiên cứu lớn Trong quá trình sol-gel các tiền chất trải qua hai phản ứng hóahọc cơ bản: phản ứng thủy phân và phản ứng ngưng tụ (dưới xúc tác axit hoặcbazơ) để hình thành một mạng lưới trong toàn dung dịch ở nhiệt độ thấp

Thuận lợi lớn của phương pháp này là tạo ra được các vật liệu màng,vật liệu khó tổng hợp bằng những phương pháp khác, sau đó nung vật liệu ởnhiệt độ cao, từ đó có thể điều chỉnh nhiệt độ để thu được những cấu trúcthích hợp Những thuận lợi của phương pháp sol-gel có thể tóm tắt như sau:

- Tổng hợp được các vật liệu có độ đồng đều và tinh khiết cao

- Là phương pháp dễ dàng trong việc tổng hợp các nguyên tố vi lượng

- Cho phép sử dụng các kỹ thuật hóa học để kiểm soát phản ứng

- Cho phép cô đặc chất rắn vô cơ ở nhiệt độ thấp

- Cho phép biến tính các gốc hữu cơ trên bề mặt vô cơ, từ đó tạo ra vậtliệu lai

- Cho phép tổng hợp các vật liệu đặc biệt như màng, gốm, sợi

- Cho phép hình thành các pha tinh thể từ các chất rắn phi tinh thể

- Cho phép hình thành kính composite với tính chất vượt trội

- Nhiệt độ phản ứng thấp, giảm thiểu sự bay hơi tổn thất, đảm bảo độ tinh khiết, tránh được sự phân ly và kết tinh không mong muốn.

Hình 1.7 Sản phẩm của quá trình sol-gel

Mặc khác phương pháp này cũng có nhiều hạn chế:

- Vật liệu có giá thành cao

- Thời gian phản ứng dài

- Khó khăn trong tổng hợp vật liệu khối

Qui trình tổng hợp vật liệu mới bằng phương pháp sol-gel bao gồm những bước sau:

- Chuẩn bị một gel từ hợp chất nền vô cơ hoặc hữu cơ

- Già hóa gel

- Xử lý nhiệt gel khô

1.3.4.3. Cơ chế hình thành nano silica theo phương pháp sol-gel

Trong đề tài này, tôi chọn sử dụng tiền chất TEOS (Tetraethyl

orthosilicate) để tổng hợp nên hạt nanosilica với xúc tác của NH3

Hình 1.8 Tetraethyl orthosilicate

Sự phát triển của phương pháp sol-gel để tổng hợp silica trong lĩnh vựcvật liệu mới được bắt đầu với việc hòa tan các silica alkoxide Si(OR)n trongalcol hoặc các dung môi hữu cơ có khối lượng phân tử thấp, với R là nhómalkyl (-CxH2x+1)

So với hóa học chất keo, hướng alkoxide có thể có nhiều thuận lợi hơn

do dễ dàng điều khiển bằng cách kiểm soát sự thủy phân và phản ứng ngưng

tụ [32] TEOS rất dễ bị thủy phân theo phản ứng:

Si(OC 2 H 5 ) 4 + 4H 2 O  Si(OH) 4 + 4C 2 H 5 OH (I)

Phản ứng (I) diễn ra như sau:

Trong phân tử H2O, nguyên tử Oxy còn dư 2 cặp electron chưa liên kết,nên rất dễ tham gia phản ứng cộng với Si dương điện để tạo ra trạng tháichuyển tiếp

Hình 1.9 Trạng thái chuyển tiếp của TEOS

Ở trạng thái chuyển tiếp, nguyên tử Si hút cặp electron về phía mình,làm tăng tính phân cực của liên kết –O-H Nguyên tử H còn lại trở nên linhđộng hơn và di chuyển sang C2H5O- làm cho liên kết Si-OC2H5 bị yếu đi vàcuối cùng C2H5OH bị tách khỏi phân tử gốc

Hình 1.10 Quá trình hình thành liên kết –Si-OH

Quá trình thủy phân sẽ tuân theo quy tắc cộng ái nhân (Additionnucleophilic) để hình thành trạng thái chuyển tiếp, và tuân theo quy tắc thế áinhân (Nucleophilic Substitution) Quá trình tạo liên kết Si-OH sẽ diễn ratrong suốt quá trình thủy phân, và đó là tiền đề cho bước ngưng tụ tiếp theo

Các quá trình tạo ra [(OC2H5)3-Si(OH)] hay [(OC2H5)2-Si(OH)2] đềuđược xem như là kết quả của quá trình thủy phân một phần Và sau đó là quátrình ngưng tụ xảy ra, nhằm liên kết các mạng lưới [kim loại – oxide – kimloại] lại với nhau trong dung dịch

Quá trình ngưng tụ sẽ diễn ra theo hai hướng:

- Ngưng tụ nước: -Si-OH + -Si-OH

- Ngưng tụ alcol: -Si-OH + -Si-OR

Hình 1.11 và 1.12 biểu diễn quá trình ngưng tụ nước và alcol để hìnhthành nanosilica

Hình 1.11 Quá trình trùng ngưng nước

Hình 1.12 Quá trình trùng ngưng alcol

Với nhiều điều kiện, sự ngưng tụ có thể bắt đầu trước khi sự thủy phânhoàn tất Điều kiện như pH, tỉ lệ mol H2O/Si và chất xúc tác có thể làm cho sựthủy phân kết thúc trước khi sự ngưng tụ bắt đầu Do alkoxide và nước khôngtan vào nhau, một dung môi trung gian là ancol được dùng như một tác nhânđồng hóa để phản ứng thủy phân xảy ra

Phản ứng ngưng tụ xảy ra sau khi sự polymer hóa vô cơ để tạo ra cáchạt SiO2, quá trình này phụ thuộc nhiều vào pH Vì vậy, điều kiện acid dẫnđến hình thành nhiều lỗ xốp (kích thước lỗ < 2 nm) và điều kiện base sẽ hìnhthành gel có nhiều lỗ xốp (2 nm < kích thước lỗ < 50 nm)

1.4. PLURONIC F127

Pluronic là polymer nhạy nhiệt và có tính tương hợp sinh học đượcFDA (Food and Drug Administration) chứng nhận và cho phép sử dụng rộngrãi

Về mặt công thức hoá học, pluronic còn được gọi là poly(ethyleneoxide)–poly(propylene oxide)–poly(ethylene oxide) hay gọi tắt là PEO-PPO-PEO có cấu trúc đặc biệt với hai nhóm ưa nước ở ngoài, còn ở giữa là nhóm

kỵ nước và nhóm này cũng là thành phần nhạy nhiệt của pluronic

Pluronic được sử dụng trong nghiên cứu có ký hiệu F127 (Poloxamer407) ở dạng rắn, số nhóm EO ưa nước (x = 95 – 105), số nhóm PO kỵ nước (y

= 54 – 60) và khối lượng phân tử khoảng Mw = 9840 – 14600 Da

Hình 1.13 Cấu trúc của phân tử Pluronic

1.4.1. Tính chất của pluronic

Tất cả các pluronic đều có cấu tạo hóa học giống nhau, chỉ khác nhau ở

số lượng tương đối của poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide), chính vìthế mà tính chất, trọng lượng phân tử cũng như đặc tính hoạt động bề mặt củamỗi loại là rất khác nhau Trong đó, hầu hết các pluronic là các chất rắn cókhả năng tan trong nước và chúng hòa tan trong nước lạnh nhiều hơn trongnước nóng, đó là kết quả của việc gia tăng sự solvat hóa và liên kết hydro ởnhiệt độ thấp Bởi nhiệt độ thấp sẽ tồn tại một lớp hydrat hóa bao quanh cácphân tử pluronic trong dung dịch nước, làm phân tán chúng và kết quả là cácpluronic được hòa tan vào trong nước Khi nhiệt độ nâng lên các chuỗi ưanước của pluronic không solvat hóa nữa do sự đứt gãy các liên kết hydro đãđược thiết lập giữa dung môi và các chuỗi này, do đó mà pluronic không tantốt trong nước có nhiệt độ cao (> 20oC)

Pluronic có tính chất rất đặc trưng là biến đổi trạng thái bởi nhiệt độ.Khi ở nhiệt độ thấp (0 – 4oC), dung dịch pluronic với một nồng độ thích hợp

sẽ tồn tại ở trạng thái lỏng, nhưng khi tăng nhiệt độ lên nhiệt độ phòng (20 –

25oC) thì lại chuyển sang dạng gel rắn

Nhiệt độ tạo gel là nhiệt độ tới hạn, khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tớihạn thì dung dịch polymer đông lại thành gel Nguyên nhân do nhóm PEO ưanước còn PPO thì kỵ nước nên khi nâng nhiệt độ lên nó tạo thành dạng micellvới nhân là PPO và lớp vỏ ngoài là PEO Việc tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến sự cắtđứt các liên kết trên mạch PPO và xảy ra quá trình loại nước tại vùng chứacác nhóm kỵ nước, kết quả là các nhóm PPO có xu hướng mất nước tạo thànhlõi với vỏ bên ngoài là chuỗi PEO ngậm nước hợp thành hình cầu micell bềnnhiệt động polymer và gel được hình thành

Hình 1.14 Sự tạo micell của Pluronic

Sự kết hợp của các loại thuốc kém tan vào trong các hạt mixen pluronic

có thể làm tăng khả năng hòa tan và tăng sự ổn định của thuốc, có thể cảithiện được dược tính của thuốc và tăng sự phân tán sinh học

Hình 1.15 Cấu trúc lõi vỏ của Pluronic

Hình 1.16 Cơ chế nang hóa thuốc trong cấu trúc các loại chất mang nano

PAMAM-Pluronic1.5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Năm 2004, Kaul và Amiji đã phát triển và xác định đặc tính về thời

gian tồn tại trong hệ thống tuần hoàn của gelatin đã biến đổi nhờ PEG Hạtnano PEG – gelatin có khả năng phân hủy giảm trong sự hiện diện của enzymphân cắt dựa vào lực đẩy trong không gian Các hạt PEG-Gelatin tạo thành cókích thước trung bình là 300nm [33]

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp HMSN-PEG-Gelatin Năm 2008, Jian-Feng Chen et al đã công bố nghiên cứu về việc tổng

hợp và khảo sát tính chất của hạt nano silica cấu trúc rỗng trong việc dẫntruyền thuốc Trong nghiên cứu này hạt nano silica được tổng hợp bằng cáchngưng tụ natri silicate trên bề mặt hạt nano canxi carbonate ở pH từ 9-10, hỗnhợp được khuấy trong vòng 2 giờ sau đó nung ở 7000C, cuối cùng xử lý hạtbằng HCl để tạo ra lỗ rỗng Sau khi tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng, nghiêncứu tiến hành khảo sát mang thuốc Cefradine Thuốc được đưa vào hạt bằngmôi trường nước, sau đó tiến hành đông khô sẽ thu được hạt mang thuốc.Hình bên dưới, đây là quá trình load thuốc cơ bản của vật liệu silica [34]

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp HMSN

Năm 2008, Rajv Kumar và cộng sự đã tiến hành khảo sát khả năng

mang Rhodamine-B, bằng cách biến tính bề mặt các hạt nano silica Đầu tiên,Rhodamine-B được gắn vào tác nhân silane 3-aminopropyltriethoxysilane,sau đó sản phẩm được ngưng tụ bằng các silane khác để tạo ra các cầu nối –

SH, - NH2, COOH,… và tiến hành khảo sát độ độc đối với tế bào Qua nghiêncứu này cho thấy khả năng mang thuốc tốt của nano silica với Rhotamine-B

cụ thể là 52%, và hoàn toàn không gây độc tế bào Nghiên cứu còn cho thấy

có thể tạo ra được các nhóm hướng đích tốt nhờ các tác nhân cơ silane [35]

Năm 2009, Timo Lebold và cộng sự đã báo cáo nghiên cứu về ứng

dụng của nano silica trong việc mang thuốc DOX Trong nghiên cứu nàynhóm tác giả dùng nano silica cấu trúc xốp, nhờ cấu trúc này để chứa DOX,khảo sát quá trình phóng thích thuốc bằng phương pháp UV-VIS [36]

Năm 2011, Xiaoliang Fang và các cộng sự đã tổng hợp nano silica cấu

trúc rỗng bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt CTAB để tạo lớp vỏ cócấu trúc mao quản và ăn mòn trực tiếp lõi rắn bên trong bằng môi trườngkiềm đề tạo lỗ bên trong Các giai đoạn tổng hợp bao gồm:

- Tổng hợp lõi rắn bên trong theo phương pháp Stober kí hiệu sSiO2

- Phủ lớp vỏ có các lỗ rỗng giống nhau bởi CTAB (HMSS-W): Phân tánhạt rắn sSiO2 trong nước bằng cách dùng siêu âm khoảng 15 phút, sau đóthêm CTAB vào, tiếp đến là dung dịch Na2CO3 Phản ứng được thực hiện tại

35oC trong 24 giờ

- Phủ lớp vỏ cấu trúc mao quản (sSiO2@CTAB/SiO2): Sau khi ly tâm,dung dịch trên được phân tán lại trong nước và môi trường ethanol, NH3,CTAB và tiền chất TEOS Dung dịch được khuấy 6 giờ tại nhiệt độ phòng

- Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng (HMSS-O): Phân tán dung dịchsSiO2@CTAB/SiO2 trong nước, sau đó sử dụng dung dịch Na2CO3 để ăn mònlõi rắn sSiO2 tại 50oC trong 10 giờ Sản phẩm được ly tâm và rửa bằngethanol, nước

- Tổng hợp sSiO2@mSiO2: Mẫu HMSS-O được loại bỏ chất hoạt động

bề mặt CTAB bằng cách nung tại 550oC trong 6 giờ hoặc chiết trong acetone

và hoàn lưu tại 80oC trong 48 giờ Tuy nhóm đã tổng hợp thành công nhưngquá trình tổng hợp mất nhiều thời gian do phải trải qua nhiều giai đoạn tổnghợp khác nhau và kích thước hạt tạo thành khá lớn (> 200 nm) [10].

Sơ đồ 1.3 Tổng hợp HMSN-W Năm 2011, Tingting Wang và cộng sự đã tổng hợp thành công nano

silica rỗng với kích thước < 100 nm Do đó vật liệu có khả năng mang thuốcmột cách hiệu quả và duy trì sự phóng thích thuốc tại các điểm hướng đích.Sau đó vật liệu được chức hóa bề mặt với polyethylene glycol (PEG) để ngănchặn sự hấp thu không chọn lọc của protein, tăng cường sự lưu thông trongmáu và ổn định trong điều kiện sinh lý trong cơ thể Nanocages PEGylatedHMS đã được sử dụng để mang thuốc chống ung thư doxorubicin (DOX) như

là phương tiện hiệu quả trong điều trị ung thư gan [37] Tuy nhiên vật liệuđược tổng hợp có dạng khối và lõi rắn được sử dụng là nano PbS, tiền chất sửdụng là Pb(Ac)2 và dùng dung dịch acid HNO3 để ăn mòn lõi rắn, điều này sẽảnh hưởng đến tính chất vật liệu rất lớn nếu tinh chế mẫu không sạch vàPb(Ac)2 sử dụng ảnh hưởng đến môi trường

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng dạng khối

và mang thuốc Doxorubicin

Năm 2011, Ziwei Denga và cộng sự đã tạo được hạt SiO2 HNPs đơnphân sau đó được gắn chitosan lên trên bề mặt bằng sử dụng (3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane như là tác nhân liên kết, trong đópolysaccharide-chitosan đóng vai trò là lớp nhạy pH Thuốc điều trị ung thưTNF-α được mang trên CS-SiO2 HNPs, kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quảmang thuốc đến tế bào ung thư cao, kết hợp khả năng phóng thích thuốc ở pHthấp phù hợp với ứng dụng chữa trị bệnh ung thư [38]

Năm 2012, Zheng và các cộng sự [39] đã nghiên cứu tổng hợp hạt

nano silica có phủ các tấm nano Paladium hỗ trợ cho việc hóa trị và xạ trị các

tế bào ung thư Nghiên cứu đã tạo ra hạt silica với kích thướng khoảng 170

nm với độ dày 20 nm Sau khi biến tính bề mặt, hạt được nạp thuốc và gắn lêncác tấm Paladium, sau đó được nghiên cứu khả năng phân rã thuốc, khả nănghấp thụ tia NIR để tiêu diệt tế bào ung thư

- Tổng hợp HMSS tạo lõi silica

- Gắn các nhóm –NH2 bằng cách biến tính bề mặt với APTES

- Tổng hợp Hexagonal Pd Nanosheet

- Gắn các Pd nano sheet lên lõi silica

- Gắn thuốc vào và bắt đầu quá trình phân rã thuốc

Sơ đồ 1.5 Tổng hợp HMSS-NH2/Dox@PdKết quả nghiên cứu cho thấy, khả năng phân giải thuốc Dox với hạtsilica có gắn Pd sẽ tỉ lệ nghịch với độ pH, khả năng phân giải nhanh khi pHgiảm, theo đó 60% thuốc Dox phân giải khi pH tại 4,0 Tuy nhiên, với sự cómặt của Pd giúp ích rất nhiều cho việc phân giải thuốc, theo kết quả cho thấykhi có gắn các tấm nano sheet Pd trên bề mặt silica, với chu kì chiếu tia NIR 5phút 1 lần thì khả năng phân giải thuốc Dox tăng từ 14,5% đến 39% và với 8giờ thực hiện chiếu tia NIR như thế thì trong vòng 8 giờ, thuốc Dox sẽ phângiải 75,4 % ở pH =5,0 Các số liệu đã chứng minh được rằng sự kết hợpPd/silica nanoparticle có vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền thuốc và hỗtrợ rất nhiều trong việc xạ trị bệnh ung thư.

Năm 2014, Cheng và cộng sự [40] đã tổng hợp được hạt nano cấu trúc

rỗng chứa bạc và nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của nó Sử dụng quytrình của “Catonic Surfactant assisted etching” để tổng hợp HMAS, sau đóthay thế ion Na bằng Ag thông qua phương pháp trao đổi ion Khả năng khángkhuẩn được nghiên cứu trên vi khuẩn Ecoli và khuẩn Bacillus

- Tổng hợp sSiO2 thông qua phương pháp Stober

- Phủ lớp vỏ bên ngoài tạo thành -HMSA-CTAB

- Loại bỏ lớp CTAB

- Thay thế ion Na ion Ag

Năm 2015, Xuezhong Du và cộng sự [7] đã nghiên cứu khả năng nhả

thuốc của vật liệu nano cấu trúc rỗng có gắn ZnO với sự ảnh hưởng của pH vàtác nhân xúc tác Theo đó, vật liệu ZnO QDs – HMSS sẽ được tổng hợp vàcho thuốc vào, sau đó sẽ được khảo sát quá trình nhả thuốc theo từng mức pHkhác nhau, và được khảo sát với sự có mặt của GSH hay DTT Quy trình nhưsau:

- Tổng hợp lõi rắn sSiO2 và sau đó tổng hợp HMSS

- Chức năng hóa bề mặt HMSS bằng APTMS thành COOH

HMSS12-S-S Tổng hợp ZnO QDs và biến tính ZnO QDs bằng APTMS

- Thuốc sẽ được đưa vào HMSS12-S-S-COOH và được gắn ZnO

- Vật liệu được khảo sát sự phóng thích thuốc theo pH và sự có mặt củaGSH-DTT

Kết quả nghiên cứu khi sử dụng thêm mẫu vật liệu không được gắnZnO cho thấy khả năng nhã thuốc của mẫu so sánh không thể kiểm soát được,phần trăm nhã thuốc không có tính chọn lọc theo pH trong khi vật liệu cóZnO QDs có thể kiểm soát lượng thuốc ít hay nhiều tùy theo sự điều chỉnhpH

Năm 2015, Xu Teng và cộng sự đã chế tạo thành công hạt nano

HMSN bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản và tiến hành chức hóa bề mặtvới PEG, sau đó thử nghiệm mang và phóng thích thuốc Doxorubicin (DOX).Kết quả cho thấy hiệu quả cao của hạt HMSN-PEG so với các hạt MNS vềkhả năng chứa thuốc, tính tương thích sinh học trong ứng dụng dẫn truyềnthuốc Tuy nhiên, theo kết quả TEM cho thấy hạt nano silica rỗng tạo thành cókích thước lớn, các hạt dính nhau và kích thước không đều [24]

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp HMSN-PEG