Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu biến tính PEG trên nano silica cấu trúc rỗng nhằm tăng cường hiệu quả mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

------------------------------------

Nguyễn Anh Khoa

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT PHÓNG THÍCH THUỐC

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

------------------------------------

Nguyễn Anh Khoa

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT PHÓNG THÍCH THUỐC

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 8440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Hướng dẫn 1: PGS. TS. Nguyễn Đại Hải

Thành phố Hồ Chí Minh – 2020

Lời cam đoan

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

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 03 năm 2020

Học viên cao học

Nguyễn Anh Khoa

Lời cảm ơn

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

PGS. TS. Nguyễn Đại Hải, thầy đã hướng dẫn tận tình, sâu sắc và tạo

điều kiện cho em được làm việc và hoàn thành tốt luận văn này.

NCS. Nguyễn Thị Ngọc Trăm, Cô đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá

trình bố trí thí nghiệm.

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn tất tốt chương trình đào tạo Thạc sĩ, cũng như hoàn thành luận văn này.

Các bạn lớp cao học Hóa Vô cơ và Hóa Phân tích khóa 2017A và 2017B đã động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn.

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

con hoàn thành luận văn này.

Ký hiệu/ từ

STT

Thuật ngữ đầy đủ

Ý nghĩa

viết tắt

APTES

(3-aminopropyl)triethoxysilane

Tiền chất tổng hợp

BET

Brunauer-Emmett-Teller

Phương pháp hấp thụ đẳng nhiệt

CTAB

Cetyltrimethylammonium bromide

Chất hoạt động bề mặt

DLC

Drug loadding content

Khả năng mang thuốc

DLE

Drug loadding efficiency

Hiệu quả mang thuốc

DLS

Dynamic light scattering

Tán xạ ánh sáng động

DOX

Doxorubicin

Thuốc chống ung thư doxorubicin

Dense silica

Silica cấu trúc rắn

dSiO2

EtOH

Ethanol

Hóa chất etanol

Fourier transform infrared

Quang phổ hồng ngoại biến đổi

FTIR

spectroscopy

fourier

Hollow mesoporous silica

HMSN

Nano silica cấu trúc rỗng

nanoparticles

12 HMSN@PEG

Nano silica cấu trúc rỗng được phủ bằng phân tử PEG

MPEG

Methoxy polyethylene glycol

Methoxy polyethylene glycol đã

14 MPEG-NPC

hoạt hóa bằng tác nhân NPC

MCM

Mobil Composition of Matter

MSNs

Mesoporous Silica Nanoparticles

Hạt nano silica cấu trúc xốp

MSS

Mesoporous silica shells

Vỏ silica cấu trúc xốp

Sodium carbonate

Hóa chất natri cacbonat

Na2CO3

Nuclear magnetic resonance

NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

spectroscopy

Hóa chất p-nitrophenyl

NPC

p-nitrophenyl chloroformate

chloroformate

SBA

Santa Barbara

TEM

Transmission electron microscopy

Kính hiển vi điện tử truyền qua

TEOS

Tetraethyl orthosilicate

Hóa chất Tetraetyl orthosilicat

TGA

Thermal gravimetric analysis

Phân tích nhiệt trọng trường

THF

Tetrahydrofuran

Hóa chất tetrahydrofuran

UV-Vis

Ultraviolet-visible spectroscopy

Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến

VLYS

Vật liệu y sinh

Phòng Vật liệu y sinh

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Danh mục bảng biểu

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1. Các vị trí ung thư có thể di căn trong cơ thể

Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong thí nghiệm

Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm

Bảng 3.1. Kích thước hạt của HMSN-NH2 và các vật liệu liên quan

Bảng 3.2. Sự thay đổi của khối lượng mẫu HMSN, MPEG và HMSN@PEG theo nhiệt độ

Bảng 3.3. Độ hấp thụ tương ứng với các nồng độ DOX khác nhau

Bảng 3.4. Hiệu quả và khả năng mang thuốc của hệ HMSN và HMSN@PEG

Danh mục hình ảnh, đồ thị, sơ đồ

Tên hình ảnh, đồ thị

Trang

Hình 1.1. Tỷ lệ mắc mới ung thư ở Việt Nam năm 2018

Hình 1.2. Cơ chế hình thành ung thư

Hình 1.3. Sự tạo mạch tại các tế bào ung thư Hình 1.4. Quá trình di căn ung thư Hình 1.5. Sơ đồ các kỳ cơ bản của chu trình tế bào

Hình 1.6. (1) Cấu trúc hóa học và (2) cơ chế hoạt động của doxorubicin

Hình 1.7. Hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian lưu giữ (hiệu ứng EPR)

hoặc phân phối thuốc tới đích thụ động

Hình 1.8. Sơ đồ thể hiện nguyên tắc điều trị ung thư của hệ nano mang thuốc

phân phối thuốc tới đích chủ động

Hình 1.9. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica

Hình 1.10. Cấu trúc của MCM-41 (A) và MCM-48 (B)

Hình 1.11. Cấu trúc phân tử polyethylene glycol

Hình 1.12. Cấu trúc phân tử methoxy polyethylene glycol

Hình 1.13. Quá trình mang thuốc của vật liệu

Hình 1.14. Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng từ các hạt polystyrene của Jeonghun Le

Hình 1.15. Ảnh TEM của HMSN-NH2 (a) và biểu đồ cho thấy khả năng load thuốc của các vật liệu (b)

Hình 1.16. Nghiên cứu tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng từ lõi nano vàng

Hình 1.17. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc 5-FU của hệ nano silica xốp biến tính với chitosan-PEG

Hình 1.18. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc doxorubicin của hệ nano silica xốp biến tính với gelatin-MPEG ở pH 7,4 và 4,5

Hình 2.1. Sơ đồ phát triển hạt silica cấu trúc rắn dSiO2

Hình 2.2. Hình dạng mixen của CTAB

Hình 2.3. Phản ứng chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm

amin

Hình 2.4. Phản ứng hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

Hình 2.5. Trung tâm thân điện tử trên nhóm carbonyl

Hình 2.6. Phản ứng phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt HMSN

Hình 3.1. Phổ XRD của các hạt HMSN

Hình 3.2. Phổ FTIR của HMSN trước (A) và sau (B) khi chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin

Hình 3.3. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) dSiO2, (B,B’) dSiO2@CTAB/MSS, (C,C’) HMSN và (D,D’) HMSN-NH2.

Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của MPEG-NPC Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của MPEG-NPC (A), đối chiếu với tài liệu tham khảo (B)

Hình 3.6. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) HMSN-

NH2 và (B.B’) HMSN@PEG

Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của (A) HMSN chưa chức hóa bằng nhóm

amin, (B) MPEG và (C) HMSN@PEG.

Hình 3.8. Giản đồ nhiệt trọng trường của mẫu HMSN chưa chức hóa bằng nhóm

amin, MPEG và HMSN@PEG

Hình 3.9. Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET của mẫu HMSN@PEG

Hình 3.10. Đường chuẩn Doxorubicin

Hình 3.11. Kết quả phóng thích thuốc doxorubicin của hệ phân phối thuốc

DOX/HMSN@PEG và DOX nguyên chất

Tên sơ đồ

Trang

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn

Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp

Sơ đồ 2.3. Sơ đồ ăn mòn lõi dSiO2@CTAB/MSS bằng Na2CO3

Sơ đồ 2.4. Sơ đồ chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin

Sơ đồ 2.5. Sơ đồ hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

Sơ đồ 2.6. Sơ đồ phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt HMSN

Sơ đồ 2.7. Sơ đồ mang thuốc và loại thuốc dư của hệ HMSN@PEG

Sơ đồ 2.8. Sơ đồ đánh giá khả năng nhả thuốc của hệ DOX/HMSN@PEG

Trang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 3

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 5

1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRỊ LIỆU ............. 5

1.1.1 Thực trạng bệnh ung thư hiện nay .................................................................. 5 1.1.2 Nguyên nhân phát sinh ung thư ....................................................................... 6

1.1.3 Tổng quan về cơ chế hình thành ung thư ........................................................ 6 1.1.3.1. Năm bước chính trong tăng sinh và lan rộng ung thư ................................. 7 1.1.3.2. Một số ảnh hưởng của ung thư di căn đến cơ quan thứ cấp ...................... 11

1.1.4 Phương pháp điều trị ung thư ........................................................................ 12 Phẫu thuật .................................................................................................. 12 1.1.4.1.

1.1.4.2. 1.1.4.3.

Xạ trị........................................................................................................... 13 Hóa trị ........................................................................................................ 15

1.1.4.4. Một số phương pháp điều trị khác ............................................................. 16 1.1.5 Phương pháp hóa trị ....................................................................................... 17

1.1.5.1. 1.1.5.2.

Cơ chế tác động chung ............................................................................... 17 Các loại thuốc sử dụng trong hóa trị ......................................................... 17

Thuốc trị ung thư Doxorubicin .................................................................. 19 1.1.5.3. 1.2. HỆ PHÂN PHỐI THUỐC ................................................................................. 21

1.2.1 Khái niệm hệ phân phối thuốc ....................................................................... 21 1.2.2 Hệ phân phối thuốc trên nền nano silica ....................................................... 24

1.2.2.1. 1.2.2.2.

Vật liệu nano silica thuộc họ MCM ........................................................... 25 Vật liệu nano silica thuộc họ SBA .............................................................. 27

1.2.2.3. Vật liệu nano silica cấu trúc rỗng .............................................................. 27 1.2.3 Polyethylene glycol – tác nhân kiểm soát phóng thích thuốc ...................... 28

1.2.3.1. 1.2.3.2.

Giới thiệu về PEG ...................................................................................... 28 Tính chất hóa lý của polyethylene glycol ................................................... 29

1.2.3.3. Sự PEG hóa và ứng dụng của PEG trong y sinh ....................................... 31 1.2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................................... 33

1.2.4.1. 1.2.4.2.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước .............................................................. 33 Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................... 36

CHƯƠNG 2.

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 38

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU – THIẾT BỊ .................................................................. 38

2.1.1 Nguyên vật liệu ................................................................................................ 38 Dụng cụ ...................................................................................................... 38 2.1.1.1.

Hóa chất ..................................................................................................... 38 2.1.1.2. 2.1.2 Thiết bị .............................................................................................................. 39

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ................................. 40 2.2.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng ......................................................... 41

2.2.1.1. 2.2.1.2.

2.2.1.3. 2.2.1.4.

Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn (dense silca nanoparticles) ........... 41 Phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp (dSiO2@CTAB/MSS) ................................. 43 Ăn mòn lõi và hình thành hạt nano silica cấu trúc rỗng ............................ 45 Chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin ............. 46

2.2.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol ................. 48 Hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate ................................. 48 2.2.2.1.

2.2.2.2. rỗng

Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc .................................................................................................................... 50

2.2.3 Đánh giá khả năng mang tải và nhả thuốc của hệ sau tổng hợp ................. 52 Đánh giá khả năng mang tải thuốc doxorubicin ........................................ 52 2.2.3.1.

Đánh giá khả năng nhả thuốc doxorubicin ................................................ 54 2.2.3.2. 2.2.4 Phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu ....................................................... 55

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 57

3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP CHẤT MANG ........................................................... 57

3.1.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng ......................................................... 57 Phân tích phổ XRD ..................................................................................... 57 3.1.1.1.

3.1.1.2. 3.1.1.3.

Phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) ................................................. 57 Phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM .............................................. 58

Phân tích kích thước hạt bằng DLS ........................................................... 59 3.1.1.4. 3.1.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol ................. 60

3.1.2.1. 3.1.2.2.

Biến tính MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate ................................. 60 Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc

rỗng .................................................................................................................... 61 3.2. KẾT QUẢ MANG TẢI VÀ NHẢ THUỐC DOXORUBICIN ......................... 65

3.2.1 Tính toán hiệu quả và khả năng mang tải thuốc .......................................... 65 3.2.2 Khảo sát khả năng phóng thích thuốc ........................................................... 66

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 68

4.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 68

4.2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 68

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài

Những năm gần đây, bệnh ung thư trở nên phổ biến và có xu hướng ngày càng tăng. Theo thống kê của tổ chức Ung thư toàn cầu (GLOBOCAN), năm 2018, Việt Nam có hơn 164 nghìn ca ung thư mới với khoảng 114 nghìn người tử vong, tương đương 70% tử vong khi mắc ung thư. Tỷ lệ thành công trong điều trị ung thư thấp (khoảng 30%) là do đa số bệnh nhân đến gặp bác sĩ khi ung thư đã ở giai đoạn muộn, bướu lan rộng, sờ thấy khối bướu, sụt cân, vàng da và chướng bụng. Hơn nữa, hóa trị được xem là một phương pháp hiệu quả nhất trong điều trị ung thư giai đoạn muộn nhưng hiệu quả của phương pháp này vẫn chưa cao. Điều trị ung thư bằng phương pháp hóa trị liên quan đến sử dụng các loại thuốc gây độc tế bào, khi đưa các thuốc này vào cơ thể bệnh nhân, do đặc tính chọn lọc kém nên chỉ một phần thuốc đi đến được tế bào ung thư mục tiêu, phần còn lại hoặc đi vào tế bào thường hoặc bị đào thải ra bên ngoài làm giảm hiệu quả điều trị và gây ra các tác dụng phụ. Để khắc phục điều này, gần đây các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới, đó là đưa thuốc vào hệ chất mang nano nhằm tạo thành hệ phân phối thuốc hướng đích. Có nhiều loại chất mang khác nhau được sử dụng, nhưng nano silica, đặc biệt là nano silica cấu trúc rỗng được đánh giá cao, nhờ vào (1) tính tương thích sinh học cao, khả năng phân hủy sinh học vượt trội; (2) dễ đào thải; (3) dễ tổng hợp, dễ biến tính; (4) diện tích bề mặt và thể tích chứa thuốc lớn, (5) kích thước và cấu trúc ổn định; (6) thuận lợi trong việc tải thuốc nhờ cấu trúc lỗ xốp trên bề mặt. Bên cạnh ưu điểm, nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra hệ nano silica cấu trúc rỗng giải phóng thuốc nhanh, và dễ xảy ra hiện tượng rò rỉ thuốc. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu định hướng phủ các polyme ưa nước mạch dài như polyethylen glycol nhằm tăng hiệu quả mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc. Đó là lý do thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PEG TRÊN NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG NHẰM TĂNG CƯỜNG HIỆU QUẢ MANG TẢI VÀ KIỂM SOÁT PHÓNG THÍCH THUỐC” trong luận văn này, với mong muốn cải thiện những hạn chế của vật liệu nano silica cấu trúc rỗng thuần túy,

góp phần tạo ra một hệ phân phối thuốc hiệu quả có khả năng mang tải và kiểm soát phóng thích thuốc hiệu quả trong điều trị ung thư.

* Mục đích

Tổng hợp thành công hệ nano silica cấu trúc rỗng và biến tính bề mặt hệ nano silica cấu trúc rỗng bằng PEG cho khả năng mang tải thuốc tốt, thời gian phóng thích thuốc kéo dài.

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ nano silica cấu trúc rỗng được biến tính bề mặt

bằng phân tử PEG mang thuốc chống ung thư doxorubicin.

Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tiến hành tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng có tính chất ổn định, sau đó phủ bề mặt các hạt này bằng PEG, đồng thời đánh giá khả năng mang, nhả thuốc doxorubicin của hệ sau tổng hợp.

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài luận văn là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về hệ phân phối thuốc trên nền nano silica cấu trúc rỗng có khả năng mang tải thuốc tốt, nhả thuốc nhạy với tế bào ung thư mục tiêu, và sự rò rỉ thuốc trong quá trình vận chuyển thấp, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị bệnh ung thư.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRỊ LIỆU

1.1.1 Thực trạng bệnh ung thư hiện nay

Theo thông tin từ Tổ chức Ung thư toàn cầu (GLOBOCAN), chỉ tính riêng bệnh ung thư, năm 2018 thế giới có khoảng 18,1 triệu ca mắc mới và 9,6 triệu ca tử vong. Dự đoán đến năm 2025, con số này sẽ tăng lên 19,3 triệu ca mắc mới, trong đó bệnh xuất hiện chủ yếu ở các nước có nền kinh tế đang phát triển [1, 2].

Tại Việt Nam, ung thư là một trong những bệnh lý gia tăng hàng đầu. Năm 2018 có hơn 164 nghìn ca mắc mới và hơn 114 nghìn người tử vong, tương đương mỗi ngày có hơn 450 người mắc mới và 312 người tử vong. Năm 2012, Việt Nam phát hiện 125 nghìn ca ung thư mới và hơn 94 nghìn người tử vong. Như vậy trong 6 năm, số bệnh nhân ung thư phát hiện mới mỗi năm tăng 31%. Tại bệnh viện Ung bướu Thành phố Hồ Chí Minh, số bệnh nhân điều trị hàng năm tăng khoảng 10%. Từ tháng 11/2017 đến 11/2018, bệnh viện điều trị khoảng 30 nghìn bệnh nhân mới, trong đó ung thư chiếm gần 70% trường hợp khám tại viện [3]. Ung thư gan dẫn đầu ở cả số mắc mới lẫn tỷ lệ thiệt mạng tại Việt Nam. Tiếp đến là ung thư phổi, dạ dày, vú, trực tràng, vòm họng... (xem Hình 1.1). Việt Nam cũng xếp trong nhóm những nước mắc ung thư gan cao nhất thế giới. Tỷ lệ mắc bệnh là 23,2 trên 100 nghìn người ở cả hai giới [4].

Hình 1.1. Tỷ lệ mắc mới ung thư ở Việt Nam năm 2018 [4].

1.1.2 Nguyên nhân phát sinh ung thư [5, 6]

Thuốc lá là nguyên nhân chính gây ra 22% số ca tử vong vì ung thư. Ngoài ra, còn 10% là do béo phì, kém ăn, lười vận động và uống rượu quá mức. Các yếu tố khác bao gồm một số bệnh nhiễm trùng, tiếp xúc với bức xạ và ô nhiễm môi trường. Ở các nước đang phát triển, gần 20% bệnh ung thư là do nhiễm trùng như viêm gan B, viêm gan C và nhiễm trùng papillomavirus ở người. Cũng có khoảng 5-10% bệnh ung thư là do di truyền. Nhiều loại ung thư có thể được ngăn ngừa bằng cách không hút thuốc, duy trì cân nặng khỏe mạnh, không uống quá nhiều rượu, ăn nhiều rau, trái cây và ngũ cốc nguyên hạt, chủng ngừa các bệnh truyền nhiễm nhất định, không ăn quá nhiều thịt chế biến và thịt đỏ, tránh phơi nắng quá nhiều.

1.1.3 Tổng quan về cơ chế hình thành ung thư

Bệnh ung thư đã có từ rất sớm, một trong những tài liệu cổ xưa được tìm thấy về ung thư là cuộn giấy phẫu thuật Edwin Smith, một cuốn sách giáo khoa về y học Ai Cập, được viết vào khoảng năm 1600 trước công nguyên. Tuy nhiên, với trình độ khoa học kỹ thuật yếu kém, mãi đến những năm 1960, Tiến sĩ Peter Nowell mới đề xuất được khái niệm về cơ chế hình thành ung thư. Ông sử dụng lý thuyết về đột biến tế bào sinh dưỡng, còn được gọi là đột biến soma để giải thích sự hình thành và phát triển của ung thư [7]. Trong ý tưởng này (xem Hình 1.2), các tế bào soma trở nên đột biến, và đột biến được truyền qua các thế hệ tiếp theo thông qua quá trình phân chia. Hơn nữa, đột biến được cho là nguyên nhân gây ra sự phát triển tế bào nhanh hơn so với bình thường. Kết quả là một bản sao với một nhóm các tế bào có hình thức giống nhau được hình thành. Ứng với mỗi lần phân chia, có càng nhiều đột biến có cơ hội xảy ra. Một dòng vô tính mới có thể phát sinh, và mỗi một dòng thừa hưởng một đột biến cụ thể khác nhau. Tuy nhiên, chỉ các dòng đột biến vô tính mới cung cấp khả năng sống sót và tiếp tục phát triển. Một ý tưởng cũng quan trọng không kém là quan điểm cho rằng các dòng vô tính sẽ gây đột biến chết người, chống lại các tác động và làm hư hại nguồn di truyền ban đầu. Các khái niệm về tiến hóa vô tính rất giống với chọn lọc tự nhiên trong quá trình tiến hóa của các loài. Hệ

quả là bản sao đột biến có khả năng sống sót cao có thể trở nên đủ lớn để hình thành khối u [8].

Hình 1.2. Cơ chế hình thành ung thư [7].

Sự phát triển của ung thư trên người là một quá trình phức tạp và trải qua nhiều bước. Mặc dù có hơn 100 loại ung thư khác nhau tồn tại, tuy nhiên chúng đều có một số đặc điểm và khả năng cụ thể. Quá trình chuyển đổi từ tế bào thường sang tế bào ác tính liên quan đến ít nhất năm biến cố quan trọng [7, 9- 11]

Bước 1: Tự hình thành tín hiệu kích thích sinh trưởng

Hầu hết các tế bào bình thường của con người cần một tín hiệu để khởi động quá trình sinh trưởng và phát triển, gọi là tín hiệu kích thích sinh trưởng. Chúng được cơ thể tạo ra nhằm điều khiển quá trình sinh trưởng và tăng sinh tế bào. Các tế bào ung thư đã phá vỡ sự kiểm soát của cơ thể và thể hiện sự tăng trưởng không phụ thuộc vào các tín hiệu bên ngoài bằng cách (1) tự sản xuất ra chất kích thích sinh trưởng; (2) thay đổi thành phần của chất nền ngoại bào (đây

là thành phần giúp các tế bào tương tác với nhau), và (3) thậm chí còn chịu ảnh hưởng bởi các tế bào ung thư lân cận. Nói chung, các tế bào ung thư không giống với bản sao các tế bào bình thường, chúng có thể phát triển một cách độc lập so với các tín hiệu thúc đẩy phát triển thông thường trong cơ thể con người.

Bước 2. Không phản hồi tín hiệu ức chế sinh trưởng

Đặc điểm thứ hai của tế bào ung thư là không đáp ứng tín hiệu ức chế sinh trưởng. Trong trường hợp bình thường, ví dụ như đối với mô, sự sinh trưởng được điều chỉnh và duy trì ở trạng thái ổn định bằng các chất ức chế sinh trưởng, chúng tồn tại tự do hoặc liên kết với chất tế bào, nhờ đó cân bằng nội mô không bị gián đoạn. Ở tế bào bình thường, tín hiệu được đáp ứng bằng sự sinh trưởng âm và ngừng phát triển. Trong khi đó, các tế bào ung thư phát triển một cơ chế đặc biệt cho phép chúng phá vỡ hoặc trở nên không nhạy cảm với các tín hiệu ức chế sinh trưởng, từ đó có thể phát triển không hạn chế.

Bước 3. Không tuân theo chương trình chết tự nhiên (apoptosis)

Đặc điểm thứ ba của tế bào ung thư là khả năng tránh khỏi sự chết theo chương trình định sẵn (apoptosis). Lý do là hoạt tính ức chế khối u của tế bào bị mất, thông thường là do đột biến gây ra.

Đối với tế bào phân chia không giới hạn, ba yếu tố nêu trên không tách rời nhau, trừ khi quần thể khối u tránh được một hiện tượng gọi là sự lão hóa. Vào năm 1965, tiến sĩ Leonard Hayflick làm việc tại viện Wistar ở Philadelphia, ông chứng minh rằng các tế bào bình thường của con người bị giới hạn về số lượng nhân đôi, sau một số lần nhân đôi nhất định, các tế bào rơi vào trạng thái lão hóa. Ở đây tế bào ngừng phân chia, cân bằng nội mô bị phá vỡ, cuối cùng các tế bào bắt đầu chết. Trong khi đó, tế bào ung thư xuất hiện các ngoại lệ với khả năng phân chia không giới hạn và hầu hết là bất tử, do đó xuất hiện hiện tượng tiềm năng sinh sản vô hạn.

Bước 4. Khối u ngừng phát triển và sự tạo mạch

Một khi các tế nào khối u đạt tới trạng thái sinh sản bị giới hạn, các khối u nhỏ có kích thước bằng kích thước của đầu kim sẽ hình thành và chúng không tiếp tục phát triển nữa, trừ khi có sự tạo mạch. Khái niệm này được đưa ra bởi

tiến sĩ Judah Forkman, cha đẻ của lĩnh vực nghiên cứu về sự tạo mạch. Ông mô tả rằng các khối u nhỏ không có các mạch máu như là một dạng ung thư không hoạt động. Ngược lại, khi quá trình tạo mạch (sinh mạch, vessel formation) được hình thành, các mao mạch mới sẽ xâm nhập, mang theo máu cung cấp chất dinh dưỡng cho các tế bào ung thư, đồng thời lấy đi những chất thải ra từ tế bào, nhờ đó khối u sẽ có khả năng tăng trưởng theo cấp số nhân và khi đó, ung thư bắt đầu chuyển sang giai đoạn bệnh (xem Hình 1.3).

Hình 1.3. Sự tạo mạch tại các tế bào ung thư [7].

Bước 5. Di căn khối u

Khi một tế bào khối u thoát khỏi vị trí ban đầu, chúng di chuyển và xâm nhập xuyên qua các mô đang phân chia để đến gần với thành mạch máu. Các tế bào khối u này sử dụng các enzym để phân hủy các chất nền ngoại bào, gắn lên thành mạch máu và xâm lấn vào bên trong thành mạch máu. Nhờ dòng máu, các tế bào khối u được vận chuyển đi khắp cơ thể. Khi đi đến một vùng xa hơn, các tế bào khối u rời khỏi dòng máu thông qua một quá trình gọi là thoát mạch, sau đó chúng xâm lấn vào vị trí di căn thứ cấp sử dụng cùng hệ thống các enzym phân giải protein. Ở đây, các tế bào khối u chủ yếu trải qua các quá trình sinh trưởng giống như khối u gốc: tăng sinh tế bào khối u, xâm lấn và tạo mạch (xem Hình 1.4).

Hình 1.4. Quá trình di căn ung thư [7].

Một số tế bào khối u cũng có thể di căn thông qua hệ mạch bạch huyết của mạch máu. Ví dụ ung thư vú, ung thư ruột, ung thư da và ung thư tuyến tiền liệt. Hệ bạch huyết thường đóng vai trò quan trọng trong chức năng của hệ miễn dịch, điều tiết các dịch chất trong cơ thể, và hấp thu chất béo từ thức ăn. Các tế bào khối u dễ dàng đi vào mạch bạch huyết vì chúng không có các rào chắn gọi là màng nền để bảo vệ hệ thống mao mạch khỏi sự xâm lấn liên tục của các tế bào. Khi các tế bào ung thư đã xâm nhập vào mạch bạch huyết, chúng hoặc bị kẹt lại trong hạch bạch huyết trong cơ thể, mở rộng và phát triển trong các hạch bạch huyết, hoặc vào hệ thống mao mạch lan rộng.

Di căn là giai đoạn quan trọng và được cho là nguyên nhân gây chết đến 90% số ca mắc ung thư ở người. Mỗi loại ung thư có khu vực di căn cụ thể khác nhau. Bảng 1.1 thể hiện các vị trí mà một khối u gốc có thể di căn [12-14]:

Bảng 1.1. Các vị trí ung thư có thể di căn trong cơ thể

Loại ung thư Vị trí di căn chính

Bàng quang

Xương, gan, phổi

Vú

Xương, não, gan, phổi

Ruột già

Gan, phổi, màng bụng

Thận

Tuyến thượng thận, xương, não, gan,,…

Khối u ác tính

Xương, não, gan, phổi, da, cơ

Loại ung thư Vị trí di căn chính

Buồng trứng

Gan, phổi, màng bụng

Tuyến tụy

Gan, phổi, màng bụng

Tuyến tiền liệt

Tuyến thượng thận, xương, gan, phổi

Ruột thẳng

Gan, phổi, màng bụng

Dạ dày

Gan, phổi, màng bụng

Tuyến giáp

Xương, gan, phổi

Tử cung

Xương, gan phổi, màng bụng, âm đạo

1.1.3.1. Một số ảnh hưởng của ung thư di căn đến cơ quan thứ cấp [15- 17]

Ung thư di căn đến các cơ quan thứ cấp sẽ gây ra các hậu quả cụ thể như sau:

- Nếu ung thư phát triển trong một phần của hệ tiêu hóa, chúng có thể sẽ ngăn cản thức ăn đi qua ruột và thức ăn không được hấp thụ.

- Nếu ung thư ảnh hưởng đến phổi, số lượng tế bào khỏe mạnh sẽ giảm và bệnh nhân có thể sẽ không nhận đủ oxy. Ngoài ra, ung thư cũng có thể ngăn chặn một phần của phổi, phần này sau đó bị sụp đổ và thường bị nhiễm trùng. Khi đã mắc bệnh ung thư, người bệnh thường không đủ khả năng để chống lại nhiễm trùng, thậm chí là các kháng sinh mạnh. Vì vậy, các nhiễm trùng này dễ dàng dẫn đến tử vong.

- Cơ thể con người điều hòa rất tốt giới hạn trên và dưới của các muối và những chất hóa học khác. Khi ung thư di căn đến gan và xương, chúng có thể gây đảo lộn đến các cân bằng này. Gan giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì các chất trong cơ thể. Do ung thư gan là các khối u mạch máu nên lượng máu trong động mạch gan tăng và gây chảy máu dữ dội ở động mạch.

1.1.4 Phương pháp điều trị ung thư [18]

Để điều trị ung thư, hiện nay có bốn nhóm phương pháp chính. Trong đó, tương ứng với vị trí khối u, giai đoạn bệnh và thể trạng bệnh nhân sẽ sử dụng một hoặc kết hợp các phương pháp với nhau.

1.1.4.1. Phẫu thuật [19, 20]

Phẫu thuật là một thủ thuật y tế được dùng để kiểm tra, loại bỏ hoặc sửa

chữa mô. Mục đích của phẫu thuật là cắt bỏ khối u.

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

b) Nhược điểm - Phương pháp phẫu thuật chỉ sử dụng được cho những khối u tại chỗ, còn nhỏ và chưa di căn đến các cơ quan khác trong cơ thể. - Phẫu thuật có thể cắt đi một phần tế bào khỏe mạnh gây ảnh hưởng

trực tiếp đến sức khỏe của bệnh nhân.

- Không áp dụng đối với bệnh nhân đang ở giai đoạn cuối hoặc cơ thể

quá suy kiệt.

- Phẫu thuật không thể cắt bỏ được những ổ bệnh nhỏ. Do đó, nếu không được loại bỏ, chúng sẽ tiếp tục phát triển và tái phát, di căn trở lại. Lúc này khó điều trị và nguy hiểm hơn.

c) Tác dụng phụ

Tác dụng phụ của phẫu thuật phụ thuộc chủ yếu vào:

- Phương pháp và vị trí phẫu thuật. - Cách thức sử dụng trong phẫu thuật (loại bỏ hoặc sửa chữa). - Sức khỏe tổng thể của người bệnh. - Hiệu quả của các phương phép điều trị khác (ví dụ, xạ trị có thể không

tốt sau khi tiến hành phẫu thuật)

Đau họng: nếu quá trình phẫu thuật sử dụng thuốc mê, bác sĩ sẽ dùng một ống được đặt trong khí quản để người bệnh hít thở. Việc đưa ống này vào và lấy chúng ra khỏi khí quản có thể gây đau họng. Đây là một tác dụng phụ tạm thời và thường biến mất sau phẫu thuật.

Đau đớn: đau đớn thường xảy ra sau phẫu thuật. Triệu chứng có thể kéo dài và phụ thuộc vào quy trình và cách thức chữa trị. Ngoài ra, thuốc giảm đau cũng có thể được áp dụng trong kiểm soát cơn đau.

Buồn nôn và ói mửa: hiện tượng này có thể được gây ra bởi thuốc gây mê dùng trong quá trình phẫu thuật. Tác dụng phụ này thường tạm thời và biến mất sau một vài ngày điều trị.

Chảy máu: chảy máu, xuất huyết có thể xảy ra nếu một mạch máu không

được bịt kín hoặc bệnh nhân bị rối loạn đông máu.

Nhiễm trùng: một số người bị nhiễm trùng vết thường sau phẫu thuật. Đây không phải là một tác dụng phụ thường gặp, nhưng có thể xảy ra ở bất kỳ loại phẫu thuật nào. Kháng sinh có thể được sử dụng để ngăn ngừa hoặc điều trị các loại nhiễm trùng.

Sốc: sốc là một tác dụng phụ nguy hiểm có thể xảy ra trong hoặc sau khi phẫu thuật. Chúng làm giảm lượng máu đi khắp cơ thể và thường gây ra do huyết áp thấp.

1.1.4.2. Xạ trị [21-24]

Xạ trị là phương pháp sử dụng những tia bức xạ năng lượng cao bao gồm tia X, tia proton… để diệt tế bào ung thư hoặc thu nhỏ khối u. Các tia bức xạ hoạt động bằng cách làm phá hủy các tế bào ung thư nhiều lần bằng cách lặp đi lặp lại quá trình áp bức xạ lên khối u. Các tế bào ung thư không có đủ thời gian để tự sửa chữa nên chết, các tế bào thường có thể sửa chữa và thay thế giữa các lần xạ trị. Mục tiêu của xạ trị là làm tổn thương tế bào ung thư trong khi giới hạn tổn thương đối với các mô lành lân cận.

a) Ưu điểm - Điều trị tập trung, ít gây ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh.

b) Nhược điểm - Không áp dụng cho ung thư đã di căn. - Không áp dụng để điều trị ung thư không rắn như ung thư máu… - Gây ra một số tác dụng phụ khá nghiêm trọng và ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe của bệnh nhân: gây lở loét, chảy máu, nhiễm trùng, nhiễm khuẩn tại cơ quan bị chiếu xạ; biến chứng teo hẹp, khó nuốt, thay đổi giọng nói, khó tiểu tiện tại những bộ phận rỗng như ruột, thực quản.

- Làm suy giảm hệ thống miễn dịch khiến bệnh nhân dễ mắc bệnh

nhiễm trùng, cơ thể suy kiệt,…

c) Tác dụng phụ

Tác dụng phụ của xạ trị có thể xảy ra khi bức xạ được áp dụng lên bất kỳ

vị trị nào của cơ thể, nhưng sẽ phụ thuộc vào:

- Khu vực hoặc cơ quan được điều trị. - Kích thước khu vực được điều trị. - Kỹ thuật xạ trị được áp dụng. - Lượng bức xạ cung cấp trong lịch trình điều trị. - Sức khỏe tổng thể của bệnh nhân. - Các loại thuốc đi kèm trong quá trình điều trị.

Mệt mỏi: đây là một trong những tác dụng phụ thường gặp nhất của xạ trị. Mệt mỏi có thể gây ra bởi thiếu máu, biếng ăn hoặc trầm cảm. Nó có thể liên quan đến các chất độc hại được sinh ra khi các tế bào ung thư bị phá vỡ hoặc chết. Trong thời gian xạ trị, cơ thể sử dụng nhiều năng lượng để tự sửa chữa, đây cũng là lý do của sự mệt mỏi.

Các phản ứng ngoài da: để đi đến các mục đích điều trị, các bức xạ thường phải đi qua qua da. Vùng da bị chiếu bức xạ có thể bị đỏ, khô hoặc ngứa. Da có thể thay đổi màu sắc (trở nên sẫm màu hoặc giống bị rám nắng). Hầu hết các phản ứng này xảy ra trong hai tuần đầu tiên nhận xạ trị, nhưng một số thay đổi ở da, như sạm da hoặc vết sẹo có thể trở nên vĩnh viễn. Một số người không gặp bất kỳ phản ứng nào với bức xạ.

Ức chế tủy xương: ức chế tủy xương gây ra sự sụt giảm của một hoặc

một số loại tế bào máu.

 Số lượng tế bào máu trắng thấp (giảm bạch cầu hoặc bạch cầu

trung tính) làm tăng nguy cơ nhiễm trùng.

 Số lượng tiểu cầu thấp làm tăng nguy cơ bầm tím và chảy máu.

 Số lượng tế bào máu đỏ thấp là nguyên nhân gây mệt mỏi, xanh

xao và khó chịu.

1.1.4.3. Hóa trị [25]

Hóa trị là phương pháp sử dụng các loại thuốc chống ung thư đưa vào cơ thể người bệnh. Các loại thuốc này có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư hoặc ngăn chặn sự phát triển của chúng bằng cách ngăn cản quá trình phân chia của các tế bào bệnh, từ đó làm giảm các tế bào ung thư mới hình thành.

Hóa trị là phương pháp duy nhất (xét trong các phương pháp phổ biến là phẫu thuật, xạ trị và hóa trị) có khả năng điều trị được ung thư di căn. Do luận văn tập trung chủ yếu vào điều trị ung thư giai đoạn muộn nên hóa trị là đối tượng chính trong nghiên cứu này.

a) Ưu điểm

- Có tác dụng toàn thân nên thường dùng cho những trường hợp

ung thư giai đoạn cuối, đã bị di căn. - Sử dụng được cho hầu hết các loại ung thư. - Phối hợp với phương pháp phẫu thuật, xạ trị để tiêu diệt những tế bào

ung thư còn sót lại. Từ đó nâng cao hiệu quả điều trị ung thư.

b) Nhược điểm - Làm tổn thương đến các tế bào khỏe mạnh do có tính chọn lọc kém. - Tăng nguy cơ suy tủy xương, giảm sản sinh tế bào gốc,… - Có thể làm thay đổi cấu trúc gen ADN của cơ thể. c) Tác dụng phụ

Tác dụng phụ có thể xảy ra ở bất kỳ kiểu trị liệu nào, nhưng thông thường

phụ thuộc vào:

- Loại thuốc sử dụng.

- Liều lượng. - Cách thức đưa thuốc vào cơ thể. - Sức khỏe tổng thể của bệnh nhân.

Ức chế tủy xương: đây là tác dụng phụ thường gặp và nghiêm trọng nhất

của hóa trị. Chúng làm giảm lượng tế bào máu sinh ra do tủy xương.

Viêm miệng, viêm niêm mạc miệng, viêm màng nhày, viêm bóng đái.

Chán ăn và thay đổi trong hương – mùi vị, buồn nôn và ói mửa, tiêu chảy,

mất nước,…

Rụng tóc, thay đổi ở da (mẫn đỏ, ngứa, phát ban) và mắt (mờ mắt, chảy

nước mắt).

Tổn thương các cơ quan như tim, phổi, gan, cật, hệ thống thần kinh,…

1.1.4.4. Một số phương pháp điều trị khác

a) Miễn dịch trị liệu

Miễn dịch trị liệu ung thư là kích hoạt và làm tăng số lượng của các tế bào miễn dịch, sử dụng cơ chế miễn nhiễm chống lại khối u. Các chất đó là kháng thể đơn dòng nhằm chống lại các protein đặc trưng cho các tế bào ung thư, hay các cytokine điều hoà đáp ứng của hệ miễn dịch.

b) Ức chế nội tiết tố

Sự phát triển của hầu hết các mô, bao gồm ung thư, có thể được gia tăng hay bị ức chế bằng cách cung cấp hay ngăn chặn các loại hormone nào đó. Điều này cho phép một phương pháp bổ sung trong điều trị nhiều loại ung thư. Ví dụ các khối u nhạy cảm với hormone là ung thư vú, tiền liệt tuyến, và tuyến giáp. Việc loại bỏ hay ức chế estrogen (đối với ung thư vú), testosterone (ung thư tiền liệt tuyến), hay nội tiết tố điều hòa thyroid - Thyroid-Stimulating Hormone TSH (ung thư tuyến giáp) là phương pháp điều trị bổ sung quan trọng.

1.1.5 Phương pháp hóa trị

1.1.5.1. Cơ chế tác động chung [25]

Tất cả các tế bào đều trải qua lần lượt nhiều giai đoạn được gọi chung là chu kỳ tế bào (xem Hình 1.5). Các tế bào ung thư có tốc độ tăng sinh và phát triển nhanh nên tần suất tìm thấy ở trạng thái phân chia (kỳ trung gian) cao. Ngược lại, các tế bào bình thường có tốc độ tăng sinh và phát triển chậm, tần suất tìm thấy tế bào ở giai đoạn phân chia thấp. Hầu hết các loại thuốc hóa trị có tác động ức chế mạnh lên các giai đoạn phân chia tế bào, do đó tế bào ung thư chịu ảnh hưởng gây ra bởi tác nhân hóa trị nhiều hơn tế bào thường.

Hình 1.5. Sơ đồ các kỳ cơ bản của chu trình tế bào [26].

1.1.5.2. Các loại thuốc sử dụng trong hóa trị [27]

Suốt hơn 30 năm nghiên cứu, thế giới đã có trên 700 loại thuốc điều trị ung thư được FDA phê chuẩn và cho phép sử dụng trong thực hành lâm sàng [28]. Các loại thuốc này thường được chia làm nhiều nhóm. Các loại thuốc khác nhau nằm trong mỗi nhóm được phân loại theo cách thức hoạt động, cấu trúc và nguồn cung cấp. Một số phù hợp với nhiều hơn một nhóm, số khác không nằm bất kỳ nhóm nào.

- Nhóm Alkylat: các thuốc này trực tiếp gây tổn hại ADN để chặn tế bào ung thư tăng sinh. Các thuốc này không đặc hiệu theo pha, nghĩa là tấn công tất cả các pha của chu kỳ tế bào. Nhóm alkylat điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, gồm bệnh bạch cầu, lympho, bệnh Hodgkin, đau tủy,

sarcôm cũng như ung thư phổi, vú và buồng trứng. Các thuốc platinum (chức platinum (Pt) trong cấu trúc, như cisplatin, carboplatin và oxaliplatin) đôi khi được xếp nhóm với các alkylat vì cơ chế tiêu diệt tế bào ung thư tương tự. Nhóm alkylat có thể gây tác hại lâu dài vào tủy xương, đôi khi gây bệnh bạch cầu cấp, nguy cơ có thể xảy ra sau 5-10 năm sau điều trị.

- Nhóm kháng chuyển hóa làm cản trở sự tăng trưởng của ADN và ARN: các thuốc này tập trung tác động vào pha S và được sử dụng để trị các bệnh bạch cầu, các loại ung thư buồng trứng, vú và ống tiêu hóa. Thuốc kháng chuyển hoá gồm 5-FU, methotrexate, gemcitabine (Gemza),…

- Các kháng sinh kháng ung thư anthracyline gồm các kháng sinh can thiệp vào các enzym của sự phân đôi ADN, hoạt động trong tất cả các pha của chu trình tế bào, được dùng rộng rãi cho nhiều loại ung thư, bao gồm daunorubicin, doxorubicin (adriamycin), epirubicin, idarubicin.

- Các thuốc ức chế phân bào: thường được chiết xuất từ thảo mộc, ngăn chặn sự phân bào hoặc ức chế enzym tạo các protein cần thiết để tế bào sinh sản. Các thuốc này tác động vào pha M của chu kỳ tế bào, nhưng có thể gây tổn hại cho các tế bào ở mọi pha. Nhóm này được dùng điều trị ung thư vú, đa myêlôm, lympho và các bệnh bạch cầu.

- Các corticosteroid: steroid là các hormon thiên nhiên và các thuốc tương tự hormon, được dùng điều trị ung thư như lympho, bệnh bạch cầu, đa u tủy.

- Các thuốc ức chế topoisomerase: topoisomerase là enzyme giúp tháo xoắn phân tử ADN để sao chép. Các thuốc ức chế topoismerase điều trị bệnh bạch cầu, ung thư phổi, buồng trứng, đường tiêu hóa. Nhóm thuốc ức chế topoismerase I gồm topotecan và Irinotecan (CPT-11). ức chế topoismerase II gồm etoposide (VP-16) và teniposite. Mitoxanthrone cũng có khả năng ức chế topoismerase II.

- Ngoài ra, các loại thuốc không thuộc các nhóm trên bao gồm L- asparaginase, tamoxifen, androgen, progesterone và các thuốc miễn dịch.

1.1.5.3. Thuốc trị ung thư Doxorubicin

Doxorubicin lần đầu được chấp nhận cho sử dụng y tế dưới dạng tiêm tĩnh mạch tại Hoa Kỳ vào năm 1974 với tên thương mại là Adriamycin. Đây là một loại kháng sinh gây độc tế bào thuộc nhóm anthracyclin, bao gồm một đơn vị đường amino là daunosamine liên kết với một aglycone bốn vòng là doxorubicinone thông qua liên kết glycoside. Cấu trúc hóa học của doxorubicin được thể hiện trong Hình 1.6. Tác nhân gây độc tế bào này đan xen và cản trở sự sao chép của nucleotide trong mạch ADN kép trong giai đoạn S của các tế bào hoặc ức chế enzym topoisomerase II, kết quả là ngăn cản được quá trình phiên mã [29, 30].

Hình 1.6. (1) Cấu trúc hóa học và (2) cơ chế hoạt động của doxorubicin [31].

Doxorubicin thuộc danh sách các thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới, tức là nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong hệ thống y tế [32]. Doxorubicin được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư vú, ung thư bàng quang, sarcoma Kaposi, ung thư hạch và ung thư bạch cầu lympho cấp tính.

a) Lý hóa tính

- Doxorubicin ở dạng tinh thể hoặc bột vô định hình màu đỏ cam, không mùi. Tan trong nước, dung dịch NaCl 0,9%, methanol và ethanol; thực tế không tan trong cloroform, ether và các dung môi hữu cơ khác.

- Doxorubicin bền trong dung dịch có pH khoảng 4.

- Doxorubicin là chất nhạy với ánh sáng ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, ở nồng độ điều trị, doxorubicin không bị phân hủy đáng kể bởi ánh sáng và không nhất thiết phải có biện pháp riêng để bảo vệ.

- Doxorubicin kích ứng mạch các mô và có thể gây hoại tử mô.

b) Dược động học

Sau khi tiêm tĩnh mạch, doxorubicin nhanh chóng thải trừ khỏi máu và phân bố vào mô bao gồm phổi, gan, tim, lá lách và thận. Doxorubicin bị chuyển hóa nhanh tại gan tạo thành các dẫn chất chuyển hóa, bao gồm cả doxorubicinol là một chất còn hoạt tính. Khoảng 40 – 50% lượng doxorubicin bắt đầu được thải trừ qua mật trong vòng 7 ngày; chỉ khoảng 5% được thải trừ qua nước tiểu trong vòng 5 ngày [33, 34].

c) Tác dụng phụ

Đường truyền tĩnh mạch:

- Chèn ép tủy và độc tính lên tim. - Rụng tóc là tác dụng phụ thường gặp xuất hiện vào khoảng 85%. - Viêm miệng xuất hiện vào khoảng 5 – 10 ngày sau khi điều trị. - Rối loạn tiêu hóa như buồn nôn, nôn và tiêu chảy cũng có thể xảy ra. - Những tổn thương mô, bao gồm hoại tử, xuất hiện khi thuốc bị thoát mạch trong lúc truyền, đặc biệt ở các tĩnh mạch nhỏ, hoặc cùng một tĩnh mạch được sử dụng lặp lại, xơ vữa tĩnh mạch cũng đã được báo cáo trong quá trình điều trị.

Đường nhỏ giọt bàng quang có thể gây những tác dụng phụ sau: tiểu máu, cảm giác châm chích hay nóng bỏng bàng quang và niệu đạo, rối loạn tiểu.

Để tăng hiệu quả điều trị và giảm các tác dụng phụ của thuốc doxorubicin như đã nêu trên, phương pháp đưa thuốc vào hệ chất mang nano để tạo thành hệ phân phối thuốc hướng đích được lựa chọn trong luận văn này.

1.2. HỆ PHÂN PHỐI THUỐC

1.2.1 Khái niệm hệ phân phối thuốc [35, 36]

Hệ thống phân phối thuốc hướng đích là một một hệ mang thuốc thông minh có khả năng bảo vệ thuốc khỏi hiện tượng đào thải của cơ thể, mang thuốc đến các mô, cơ quan thậm chí là từng tế bào bị bệnh. Đồng thời, hệ phân phối thuốc còn kiểm soát được thời gian nhả thuốc trong máu, tránh hiện tượng một lượng lớn thuốc bị giải phóng trong một thời ngắn sau khi được đưa vào cơ thể, giải quyết được vấn đề thuốc phân tán khắp cơ thể như thuốc ở dạng truyền thống.

Phân phối thuốc hướng đích có hai cơ chế: hướng đích thụ động và hướng đích chủ động. Trong đó, cơ chế hướng đích thụ động được sử dụng nhiều trong nghiên cứu này.

Hướng đích thụ động: một trong những đặc trưng của các chất mang

thuốc kích thước nano là khả năng tích lũy thụ động trong mô khối u rắn.

Nguyên nhân được xác định là do hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian

lưu giữ (Enhanced Permeability and Retention (EPR)). Tại hầu hết các mô khỏe

mạnh, kích thước các khe hở nội mô thành mạch máu thường nhỏ hơn 2 nm.

Do đó, một số phân tử thuốc nhỏ có thể thâm nhập vào và gây độc tế bào lành.

Tuy nhiên, các khe hở này là quá nhỏ so với hầu hết các hệ nano mang thuốc.

Tại mô khối u, do sự phát triển của tế bào ung thư đòi hỏi sự tăng sinh mạch

máu, các vi mạch máu mới được hình thành tại các mô ung thư có kích thước

100 đến 800 nm. Do đó, các hệ nano mang thuốc có thể dễ dàng thâm nhập vào

tế bào ung thư. Hơn nữa, sau khi nhập bào, các hệ nano này sẽ tập trung ở dịch

gian bào quanh các tế bào ung thư. Sự phân bố này có được là nhờ kết quả của

2 yếu tố: không gian và áp suất thẩm thấu lớn hơn tại các khe giữa các tế bào

ung thư so với mô bình thường. Đặc điểm, hình thái của các tế bào ung thư tạo

ra khoảng không gian giữa các tế bào rộng hơn so với tế bào bình thường. Các

hệ nano mang thuốc sau khi đã tiến vào khe hở của tế bào sẽ bị kẹt giữ lại khi

các tế bào ung thư phát triển. Thêm vào đó, do không có hệ bạch huyết cần

thiết, tốc độ đào thải các hệ nano này ra khỏi tế bào rất hạn chế.

Hình 1.7. Hiệu ứng tăng cường tính thấm và thời gian lưu giữ (hiệu ứng EPR) hoặc

phân phối thuốc tới đích thụ động. (1) Hệ nano mang thuốc, nó không thể thoát

mạch qua lớp nội mô thành mạch máu, trừ khi là (4) các phân tử nhỏ như thuốc tự

do, chúng phân bố ở trong tế bào thường và khối u với một xác suất nhất định. (2)

khoảng cách giữa các tế bào nội mô ở vùng xảy ra bệnh như (3) khối u, viêm,…

rộng nên các hạt nano có thể thoát mạch và tích tụ ở vùng này, tạo ra một khu vực

có nồng độ thuốc cao [37].

Phân phối thuốc tới đích chủ động: các hệ nano mang thuốc phân phối

thuốc tới đích thụ động theo cơ chế EPR đã cho thấy ưu thế hơn hẳn thuốc

không có chất mang. Tuy nhiên, hiệu ứng EPR là chưa đủ để đảm bảo hiệu quả

tấn công đặc hiệu vào tế bào ung thư. Hiệu ứng EPR chỉ giúp các hệ nano mang

thuốc tập trung vào khe hở của vùng mô ung thư. Điều trị ung thư chỉ thực sự

hiệu quả khi thuốc chống ung thư xâm nhập được vào bên trong tế bào và phát

huy tác dụng. Nếu chất mang không thể xâm nhập được vào tế bào, lượng thuốc

tự do giải phóng từ hệ nano mang thuốc có thể đi vào hệ tuần hoàn và phân bố

lại các cơ quan trong cơ thể, và sau đó đào thải ra ngoài. Để khắc phục hạn chế

này, trên bề mặt chất mang thuốc được gắn thêm các tác nhân định hướng. Các

phân tử định hướng có thể là các kháng thể, peptide, các aptamer, hoặc các

ligand carbohydrat đặc hiệu với các kháng nguyên và thụ thể trên bề mặt tế bào

ung thư. So sánh giữa chất mang có phần tử định hướng và chất mang thông

thường, các thông số dược động học là không có sự khác biệt, song hiệu quả

điều trị đặc biệt được tăng lên. Song việc lựa chọn các phần tử định hướng là

một vấn đề phức tạp. Một yêu cầu tiên quyết đối với phần tử định hướng là

đánh lừa hệ thống kiểm soát quá trình nhập và xuất bào, vì sự nhập bào để chất

mang thực sự xâm nhập được vào bên trong tế bào và giải phóng thuốc.

Hình 1.8. Sơ đồ thể hiện nguyên tắc điều trị ung thư của hệ nano mang thuốc phân

phối thuốc tới đích chủ động [38].

Một trong những ligand có thể đánh lừa tế bào đã được Baker và cộng sự

nghiên cứu là axit folic (FA). Đây là một ligand vừa có ái lực với các thụ thể

đặc hiệu trên nhiều loại tế bào ung thư như tế bào ung thư vú, phổi và não; vừa

đánh lừa được tế bào gây ra hiện tượng nhập bào. Sau khi tương tác kết hợp

giữa tác nhân hướng đích của hệ nano mang thuốc với các thụ thể đặc trưng

trên tế bào ung thư. Hệ nano mang thuốc được giữ lại trên màng tế bào và bắt

đầu tiến hành nhập bào thông qua ẩm bào (pinocytosis), protein vận chuyển

trung gian hoặc khuếch tán thụ động qua khe hở lớp nội mô thành mạch

(paracellular hydrophilic hoặc lipophilic diffusion). Trong tế bào ung thư, do

điều kiện sinh hóa (ví dụ pH thấp), cấu trúc chất mang thay đổi và phóng thích

thuốc hay xảy ra phản ứng hóa học tạo ra thuốc từ tiền thuốc (pre-drug) để tiêu

diệt tế bào ung thư.

Trong hệ phân phối thuốc sử dụng khái niệm nano, khái niệm này được nhắc đến đầu tiên vào năm 1959, thời điểm nhà vật lý người Mỹ Richard Feynman đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích thước siêu nhỏ từ quá trình tập hợp các nguyên tử, phân tử. Nhờ có kích thước nhỏ nên các hạt nano dễ dàng đi xuyên qua những mao mạch rất nhỏ trong cơ thể, và làm tăng hiệu quả vận chuyển thuốc.

Trong những thập kỹ gần đây, những tiến bộ của các hệ phân phối thuốc đã cho phép thuốc được sử dụng hiệu quả hơn. Để phân phối các loại thuốc đến một cơ quan cụ thể, nhiều hệ thống phân phối thuốc đã được thiết kế, bao gồm hệ phân phối trên nền polyme, nanocapsule, mixen, dendrimer, hạt nano vô cơ và hữu cơ. Trong số đó, hạt nano vô cơ dưới dạng nano silica cấu trúc rỗng được xem như một vật liệu mang có nhiều thuận lợi hơn so với các hệ chất mang còn lại.

1.2.2 Hệ phân phối thuốc trên nền nano silica

Silica (hoặc silic đioxit) là một oxit của silic có công thức hóa học là SiO2. Chúng tồn tại ở cả cấu trúc vô định hình và kết tinh. Người ta thường tìm thấy silica ở cấu trúc tứ diện ba chiều, trong đó hai nguyên tử oxy của phân tử SiO2 này gắn với một nguyên tử silic của phân tử SiO2 khác [39].

Hình 1.9. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica [40]

Hạt silica có hai dạng chính: dạng rắn (hay đặc) hoặc dạng xốp (có các

lỗ xốp hoặc mao quản bên trong cấu trúc).

Ngược lại với các hạt nano silica cấu trúc rắn, các hạt nano silica cấu trúc xốp MSNs (Mesoporous Silica Nanoparticles) họ MCM-41 (Mobil Composition of Matter No. 41) và SBA (Santa Barbara) cung cấp nhiều đặc tính thuận lợi, ví dụ diện tích bề mặt lớn, có nhiều lỗ xốp với kích thước nhỏ, tính chất hóa lý ổn định. Những vật liệu này đã thu hút nhiều sự chú ý trên toàn thế giới do tiềm năng ứng dụng của chúng trong sắc ký. Tuy nhiên, không giống với các hạt nano đơn phân tán khác, hầu hết các vật liệu silica cấu trúc xốp là vô định hình. Do đó, rất khó để kiểm soát kích thước và điều chỉnh bề mặt cũng như tính chất của vật liệu. Để sử dụng cấu trúc xốp độc đáo của chúng, điều quan trọng kiểm soát được kích thước và hình dạng vật liệu [41].

1.2.2.1. Vật liệu nano silica thuộc họ MCM [42, 43]

Sự tổng hợp nano slica cấu trúc xốp họ MCM-41 lần đầu tiên được công bố bởi các nhà khoa học của Công ty Mobil vào năm 1992, cho đến nay vật liệu thuộc họ MCM-41 là vật liệu nano silica được nghiên cứu nhiều nhất. Họ sử dụng phương pháp ngưng tụ các chất tiền silica như natri silicat, silicat tetrametylamoni, hoặc tetraethyl orthosilicate trong sự hiện diện của các tác nhân định hướng dưới sự thủy nhiệt và điều kiện cơ bản. Silica cấu trúc xốp không có cấu trúc tinh thể, có nhiều lỗ mao quản, bền nhiệt và sự ổn định thủy phân cao, diện tích bề mặt lớn. Tuy nhiên, kích thước lớn của silica cấu trúc xốp (đường kính lỗ xốp trên micron) và sự không đồng đều trong hình dạng hạt hạn chế các ứng dụng của các vật liệu này trong các lĩnh vực như công nghệ sinh học và y học.

MCM-41 (xem Hình 1.10(A)) là loại MSNs được nghiên cứu rộng rãi cho các ứng dụng sinh học, nhóm không gian là p6mm, thành mao quản là vô định hình và tương đối mỏng. Trong tổng hợp, chất hoạt động bề mặt cetyltrimethyl ammonium bromine (CTAB) đóng vai trò như một khung mềm định hình cấu trúc xốp, tetraethylorthosilicate (TEOS) hoặc natri metasilicat (Na2SiO3) đóng vai trò lớp phủ silica, và các bazo đóng vai trò là chất xúc tác phản ứng. Khi nồng độ CTAB ở trên mức tới hạn, chất hoạt động bề mặt CTAB sẽ tự kết tụ và hình thành các micell dạng ống. Lúc này xung quanh bề mặt micell, chất tạo vỏ silica sẽ tự thủy phân và bao lấy. Sau khi loại bỏ chất hoạt

động bề mặt, MCM-41 được hình thành. Hạn chế của loại vật liệu này là độ bền thủy nhiệt chưa cao do thành khá mỏng và vô định hình.

Hình 1.10. Cấu trúc của MCM-41 (A) và MCM-48 (B) [44]

Kích cỡ và hình thái hạt có thể điều khiển từ hình cầu, hình que, hình xoắn bằng cách thay đổi tỉ lệ mol của tác nhân silica và chất hoạt động bề mặt, thay đổi pH, hoặc dung môi. Thật vậy, MCM-41 có bề mặt và kích thước lỗ khác nhau khi sử dụng Na2SiO3 và TEOS với polyoxyethylene tert octylphenyl ether (Triton X-100) và CTAB. Khi Na2SiO3 đóng vai trò là tác nhân tạo vỏ, MCM-41 có kích thước lỗ và diện tích bề mặt lớn hơn (1379 m2/g và 3,3 nm) hơn vật liệu SBA (838 m2/g và kích thước lỗ là 2,8 nm) do sự tồn tại của muối vô cơ có thể làm tăng sự kết tụ của micell và tạo ra lỗ rỗng lớn. Ngoài ra, tỉ lệ mol của Triton X-100 và CTAB có thể làm thay đổi hình dạng của MCM-41.

Cũng không kém phần quan trọng, MCM-48 được nghiên cứu để ứng dụng trong y sinh. MCM-48 (xem Hình 1.10(B)) là loại MSNs ba chiều, sự khác nhau của MCM-48 với MCM-41 là chúng không theo một phương duy nhất, MCM-48 có thể vận chuyển nhanh và xâm nhập liên tục vào tế bào, các phân tử thuốc thoát ra dễ dàng, tính chất này ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng mang và nhả thuốc. Trước đây, MCM-48 được tổng hợp bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt cationic-anionic dưới nhiệt độ cao và thời gian phản ứng kéo dài. Tuy nhiên, quy trình tổng hợp này thường tạo ra các hạt có kích thước lớn và không phù hợp cho việc mang thuốc. Gần đây, Stöber đã tiến hành thực

hiện tổng hợp MCM-48 bằng cách dùng Pluronic F127 như một chất hoạt động bề mặt, thực hiện phản ứng ở nhiệt độ phòng, công trình của Stöber đã tạo ra các hạt MCM-48 dạng cầu với kích thước hạt có thể điều khiển từ 70-500 nm, với kích thước này, MCM-48 hoàn toàn đủ điều kiện để ứng dụng trong lĩnh vực nano.

1.2.2.2. Vật liệu nano silica thuộc họ SBA [45-47]

Năm 1998, Zhao và các cộng sự đã tổng hợp được họ vật liệu mới, kí hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15 và SBA-16.

SBA-15, có cấu trúc p6mm hình lục giác 2 chiều, lần đầu tiên được tổng hợp trong môi trường acid cao sử dụng triblock copolymer của poly(ethylene oxide)–poly(propyleneoxide)–poly(ethylene oxide) (EO20PO70EO20 , P123). Nhìn chung, có thành lỗ rỗng mỏng hơn và kích thước lỗ rỗng 5 đến 30 nm lớn hơn MCM-41.

Nhìn chung SBA-15 cùng nhóm không gian với MCM-41 nhưng được tổng hợp trong môi trường acid (MCM-41 được tổng hợp trong môi trường kiềm) và sử dụng chất hoạt động bề mặt không ion như pluronic. Trong những năm gần đây dạng hình cầu và hình que của SBA-15 kích cỡ micrometer và dưới micrometer được tổng hợp. Tuy nhiên, nó không điều chỉnh được kích thước và hình dạng hạt. So với MCM-41, vẫn rất khó để tổng hợp được hạt SBA-15 kích thước nhỏ, đặc biệt là nhỏ hơn 200 nm. Mặc dù có thể điều chỉnh được kích thước lỗ rỗng và độ dày thành lỗ rỗng, nhưng với kích thước lớn, SBA-15 vẫn không thể được nghiên cứu bên trong cơ thể.

1.2.2.3. Vật liệu nano silica cấu trúc rỗng [17]

Những đột phá trong tổng hợp gần đây đã giúp tạo ra một dạng vật liệu nano silica mới với hình dạng, kích thước và cấu trúc tương tự với cấu trúc xốp nhưng có lỗ rỗng bên trong, thường được gọi là các hạt nano silica cấu trúc rỗng (HMSN). Các hạt này không chỉ cho phép giữ lại các ưu điểm của cấu trúc xốp thông thường, mà còn làm cho hình thái và tính chất hóa học ổn định và tốt hơn nhiều. Một số đặc tính của các hạt HMSN bao gồm:

 Tính tương thích sinh học cao, nano silica cũng được chứng minh là tương thích với nhiều chất hữu cơ khác nhau: tính tương thích sinh học cao cho phép vật liệu được giữ lâu hơn trong hệ tuần hoàn nhờ tránh khỏi được sự loại bỏ của lưới nội chất [22].

 Khả năng phân hủy sinh học vượt trội: nano silica có kích thước phân tử thích hợp có thể được đào thải khỏi cơ thể dễ dàng thông qua thận [20].

 Dễ biến tính: nhờ vào các dẫn xuất của silane như (3-aminopropyl) trimethoxysilane, (3-aminopropyl)triethoxysilane,… nên các hạt nano silica có thể gắn được hầu hết các vật liệu lên bề mặt một cách dễ dàng [18, 48].

 Kích thước hạt ở dạng nano, phù hợp trong việc phân phối thuốc, đủ nhỏ để tránh sự hấp thu bởi hệ thống lưới nội mô. Khả năng thẩm thấu tốt vì kích thước hạt nhỏ.

 Kích thước lỗ rỗng lớn và có khả năng điều chỉnh được: kích thước

lỗ rỗng lớn cho phép mang thuốc tốt [49, 50].

 Diện tích bề mặt lớn, cấu trúc ổn định [21].

Bên cạnh các ưu điểm, hạt nano silica cấu trúc rỗng cũng dễ gây ra hiện tượng rò rỉ thuốc trong quá trình vận chuyển và lưu trữ [19]. Kết quả là cần tiến hành gắn các tác nhân có chức năng như những cái “nắp” lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng. Polyethylene glycol (PEG) là một polymer ưa nước mạch dài rất có tiềm năng trong trường hợp này.

1.2.3 Polyethylene glycol – tác nhân kiểm soát phóng thích thuốc

1.2.3.1. Giới thiệu về PEG

Polyethylene glycol (PEG), là một loại polymer sinh học ưa nước, được sử dụng như một thành phần quan trọng đối với nhiều hệ thống dẫn thuốc khác nhau. PEG có khả năng kéo dài thời gian lưu thông trong máu để nhắm mục tiêu, thu hút sự tương tác của các ligand trên bề mặt của mục tiêu, đồng thời dễ đào thải khỏi cơ thể [51].

Về cấu trúc, polyethylene glycol là sản phẩm giữa sự tương tác của các monomer ethylene oxide với nước, với ethylene glycol, hoặc giữa các oligomer ethylene glycol với nhau (như Hình 1.10). Thông thường các đại phân tử polyethylene glycol tạo ra có cấu trúc thẳng hoặc nhánh với trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 500 Da – 30 kDa [52].

Hình 1.11. Cấu trúc phân tử polyethylene glycol

Polyethylene glycol được tổng hợp từ quá trình polymer hóa mở vòng bởi tương tác nucleophilic bằng ion OH- lên vòng epoxide. Tuy nhiên, PEG có nhóm OH ở hai đầu mạch nên có độ đa phân tán và trọng lượng phân tử cao do phản ứng polymer hóa xảy ra ở cả hai đầu mạch. Để giải quyết vấn đề đó, người ta đã tiến hành thay thế chúng bằng Methoxy polyethylene glycol hay MPEG.

Hình 1.12. Cấu trúc phân tử methoxy polyethylene glycol

1.2.3.2. Tính chất hóa lý của polyethylene glycol

a) Tính chất vật lý

Polyethylene glycol rắn tan tốt trong nước, PEG lỏng tan vô hạn trong nước, không tan trong hexane, các hydrocarbon no, ethyl ether và ethylene glycol, các phân tử có cấu trúc tương tự như PEG. Ví dụ PEG-2000 có thể tạo

ra dung dịch có nồng độ khoảng 60% với nước ở 20C. PEG cũng có tính tan

bất thường, cụ thể là PEG sẽ kém tan trong nước ở 100C, dung dịch sẽ tự động

kết tủa thành các hạt nhỏ, điều này dẫn đến việc nếu tăng nhiệt độ lên cao hơn

100C dung dịch sẽ tách thành hai pha. Tính tan này của PEGs thì rất đa dạng

tùy thuộc vào khối lượng phân tử, nồng độ, pH [53]. Nhiệt độ nóng chảy của

các PEG có trọng lượng phân tử lớn là khoảng 67C [54].

b) Tính chất hóa học

 Phản ứng Ester hóa

Các acid hữu cơ phản ứng với ethylene glycol lần lượt ở một nhóm -OH đến cả hai nhóm -OH, hiệu suất phản ứng tùy thuộc vào tỉ lệ của acid và glycol.

(CH2OH)2 + RCOOH RCOOCH2-CH2OH + H2O

(CH2OH)2 + 2RCOOH RCOOCH2-CH2OOCR + H2O

Polyester được tạo ra bởi phản ứng của ethylene glycol với các acid hoặc poliacid hoặc các dẫn xuất của chúng, bishydroxyethyl terephthalate, sử dụng để tổng hợp polyethylene terephthalate, được tổng hợp bằng sự ngưng tụ polyethylene glycol với dimethyl terephthalate hoặc acid terephtalic.

 Ether hóa

Ethylene glycol có thể được chuyển thành mono hoặc diether bởi vì nó có hai nhóm hydroxyl. Monoalkyl ether có thể được điều chế từ phản ứng của dialkyl sulfate với ethylene glycol.

 Oxi hóa

Phản ứng của ethylene glycol với acid nitric hoặc oxy cho sản phẩm là

glyoxal.

(CH2OH)2 + O2 (CHO)2 + 2H2O

 Liên kết kim loại

PEG và MPEG có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại. Tính chất này được giải thích dựa trên ứng dụng của PEGs như “tác nhân chuyển pha”, điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong hóa hữu cơ. Trong ứng dụng này MPEG chuyển một muối từ pha rắn sang pha lỏng trong pha hữu cơ dưới dạng phức hoặc phối trí với cation kim loại và tách chúng vào trong pha hữu cơ. Anion tương ứng phải có điện tích trung hòa, và tiến trình này anion trở nên nhiều hoạt tính hơn bởi nó không bị solvat; thật vậy, quá trình này thường được cho là xúc tác chuyển pha. Ví dụ việc chuyển KMnO4 từ pha rắn trong benzen

(sử dụng một alkyl-PEG) và muối pirate của kim loại chuyển tiếp từ nước vào methylene chloride.

Một điều đáng chú ý là xúc tác chuyển pha đầu tiên được cho là crown ether, đây là các ether vòng gần giống với vòng làm từ PEG sắp xỉ 6 đơn vị ethylene oxide. Cấu trúc phân tử của các ether này gần giống cái vương miện với các nguyên tử oxy nằm ở đỉnh của vương miện. Sự tạo phức xảy ra khi một cation kim loại thiếu electron phối trí với các nguyên tử oxy giàu electron. Sau sự tạo phức, các kim loại trở nên ghét nước và tan trong dung môi hữu cơ, do nó nằm bên trong lòng của phần hydrocarbon của crown ether. Các crown ether cho thấy tính chọn lọc trong sự liên kết với kim loại có liên quan đến kích cỡ không gian bên trong của crown ether. Điều thật ngạc nhiên là PEGs hình như cũng có tính chọn lọc liên kết kim loại, bởi PEGs tạo theo hình xoắn ốc với kích thước lỗ nằm ở bên trong.

1.2.3.3. Sự PEG hóa và ứng dụng của PEG trong y sinh [55, 56]

Một số cơ chế mang thuốc được nghiên cứu gần đây nhằm tăng hoạt tính của thuốc cũng như các tính chất động học ở điều kiện tốt nhất, như là chậm hấp thu, sự phân tán thuốc cũng như sự đào thải. Việc này bao gồm sự tiêm và các hệ thống liposomal giải phóng liên tục, sau đó làm thay đổi công thức thuốc, và sự PEG hóa làm thay đổi phân tử thuốc.

Sự PEG hóa được trình bày đầu tiên trong những năm 1970 bởi Davies và Abuchowsky trong việc biến tính bề mặt albumin và enzyme catalaza (enzyme xúc tác sự phân hủy hydroperoxit thành oxy phân tử và nước). Đây là một dấu mốc rất quan trọng, bởi vì thời gian này vẫn chưa có ai nghĩ rằng có thể biến tính một enzyme mà vẫn giữ được nguyên hoạt tính của nó. Các protein thì thực sự rất quan trọng và chỉ vài sự biến tính nhỏ với những phân tử có khối lượng không lớn được thực hiện, chủ yếu là để khảo sát mốt quan hệ cấu trúc đến hoạt tính (SARs).

Sự PEG hóa định nghĩa là sự biến tính protein, peptide hoặc phân tử không phải peptide bằng liên kết với một hoặc nhiều phân tử polyethylene glycol hoặc các dẫn xuất của PEG như MPEG. Polymer này không độc, không

chống lại hệ miễn dịch, có tính tương hợp sinh học cũng như khả năng tan trong nước cao. Sự kết hợp PEG-thuốc có một vài thuận lợi: tăng thời gian tồn tại trong cơ thể, giảm khả năng đào thải các enzyme cũng như các protein bởi hệ miễn dịch. Nhờ vào những thuận lợi đó, sự PEG hóa đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền thuốc, tăng cường khả năng chữa bệnh của các peptide và protein.

Sự PEG hóa là một kỹ thuật dẫn truyền mới khác cách truyền thống một số mặt. Đối với các sản phẩm dạng viên, lỏng và viên nang, quá trình thuốc đi vào tế bào có thể bị đảo ngược, thuốc được kích hoạt ngay sau khi giải phóng từ sản phẩm và cơ chế tác dụng của thuốc vẫn không thay đổi.

Về mặt dược học, gắn PEG vào bề mặt giúp giảm một số quá trình không mong muốn. Các dẫn xuất thuốc từ gel PEG còn cho thấy tính loại bỏ protein rất tốt. Trong ứng dụng thay thế gần đây đó là tạo liên kết PEG-liposome làm kéo dài thời gian sống của huyết thanh cũng như các quá trình động học. Như vậy PEG gắn trên bề mặt lipid nói riêng cũng như gắn lên bề mặt thuốc nói chung giúp tránh đi sự đào thải của hệ miễn dịch.

Tính tan của PEG trong môi trường nước là chìa khóa quan trọng trong ứng dụng sinh học và y sinh. Dung dịch PEG trong nước hoạt động rất mạnh. Trong các nghiên cứu về polymer mạch thẳng và sắc ký gel cho thấy PEG và các dẫn xuất của nó như MPEG tan trong nước nhiều hơn các phân tử khác (như protein,…) có cùng khối lượng phân tử, vì thế ứng dụng của tính chất này là PEG có thể đẩy các polymer khác và hình thành 2 pha nếu nồng độ PEG đủ cao.

Những phân tử có tính tan tương tự như PEG thường được lựa chọn trong tổng hợp hữu cơ bởi khi phản ứng có thể sử dụng các dung môi như toluene và sau phản ứng có thể cô lập làm sạch sản phẩm bằng các dung môi như hexane hoặc ethyl ether.

Bởi PEG tan trong cả hai loại dung môi phân cực và không phân cực, chính vì thế trong một vài trường hợp nó tồn tại trong cả hai pha hữu cơ – nước. Mặc dù việc tách riêng PEG ra không được nghiên cứu nhiều, tuy nhiên người

ta biết rằng PEG tách ưu tiên trong nước khi nằm trong pha nước – benzene và tách ưu tiên trong methylene chloride trong pha nước – methylene chloride, chính vì lẽ đó khi tổng hợp PEG và các dẫn xuất người ta đầu tiên dùng nước để tách và sau đó là dùng methylene chloride.

Trong sinh học, PEG phân tách giữa môi trường nước và màng tế bào do người ta nhận thấy rằng PEG có khả năng dung hợp tế bào, ứng dụng này rất quan trọng trong việc tạo ra các kháng thể. Độ tan của PEG và sự phân tách có khả năng thay đổi bằng cách gắn thêm các đuôi kỵ nước, điều này có thể được sử dụng trong việc điều kiển sự phân chia pha của PEG trong hệ hai pha, như benzen và nước, khi thêm các đuôi kỵ nước sẽ làm cho PEG phân bố nhiều hơn trong pha hữu cơ. PEG có tính chất rất thú vị khi tạo ra được mối liên kết hay cầu nối từ phân tử có hoạt tính đến bề mặt, điều này giúp giải quyết được vấn đề hấp phụ chọn lọc protein trên bề mặt. Thêm vào đó, các phân tử được gắn vào bề mặt cho thấy hoạt tính cao hơn phân tử tự do.

1.2.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Năm 2008, Jian-Feng Chen và cộng sự [57] đã công bố nghiên cứu về việc tổng hợp và khảo sát tính chất của hạt nano silica cấu trúc rỗng trong việc dẫn truyền thuốc. Trong nghiên cứu này hạt nano silica được tổng hợp bằng cách ngưng tụ natri silicate trên bề mặt hạt nano canxi carbonate ở pH từ 9-10, hỗn hợp được khuấy trong vòng 2 giờ sau đó nung ở 700oC, cuối cùng xử lý hạt bằng HCl để tạo ra lỗ rỗng. Sau khi tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng, nghiên cứu tiến hành khảo sát mang thuốc Cefradine.

Hình 1.13. Quá trình mang thuốc của vật liệu [57].

Thuốc được đưa vào hạt bằng môi trường nước, sau đó tiến hành đông khô sẽ thu được hạt mang thuốc, đây là quá trình tải thuốc cơ bản của vật liệu silica.

Điều đáng chú ý là trong nghiên cứu này là hạt nano tạo ra có kích thước 60-70 nm, diện tích bề mặt hạt lên đến 867 m2/g. Thuốc giải phóng ra khỏi vật liệu tương đối nhanh.

Năm 2014, vật liệu màng được tổng hợp từ silica và PEG được nhóm của F. Widhi Mahatmanti công bố [23]. Loại vật liệu này có ứng dụng rất lớn trong công nghiệp thực phẩm nhất là khâu bảo quản. Với những lợi thế như không gây độc cho người, bền với môi trường ngoài, vật liệu màng kết hợp giữa PEG silica là lựa chọn hoàn hảo.

Cũng trong năm 2014, Jeonghun Le và cộng sự [58] đã tiến hành tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng bằng cách phản ứng thủy phân và trùng ngưng tiền chất tổng hợp SiO2 trên nền hạt nano polystyrene đã tổng hợp từ trước. Sau đó mẫu được mang đi nung để loại bỏ lõi, sản phẩm được phân tán lại và tiếp tục biến tính gắn thêm một số nhóm chức phù hợp.

Hình 1.14. Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng

từ các hạt polystyrene của Jeonghun Le [58].

Năm 2017, Li, Yanhua và cộng sự [60] đã tiến hành tổng hợp và khảo sát khả năng mang thuốc doxorubicin của hệ nano silica cấu trúc rỗng. Tác giả tiến hành phủ lớp vỏ silica mao quản trên nền nano vàng hình cầu thông qua phương pháp sol gel, sau đó tiến hành loại bỏ chất hoạt động bề mặt và ăn mòn lõi bằng dung dịch thiourea và H2O2. Nghiên cứu cho thấy hiệu quả mang tải thuốc tăng khi giảm chiều dày lớp vỏ silica, khả năng rò rỉ thuốc cũng theo chiều hướng tương tự. Nghiên cứu này một lần nữa khẳng định rằng, việc sử

dụng nanosilica cấu trúc rỗng thuần túy gây hiện tượng rò rỉ thuốc, và cần thiết biến tính bề mặt vật liệu.

Hình 1.15. Nghiên cứu tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng từ lõi nano vàng [60]

Năm 2015, Xiaodong She và cộng sự [59] đã công bố công trình nghiên cứu nhóm chức hóa nano silica rỗng nhằm để cải thiện khả năng mang tải thuốc 5-FU. Kết quả cho thấy có thể dễ dàng biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng thành các nhóm chức năng khác nhau sử dụng các dẫn xuất silan tương ứng.

Hình 1.16. Ảnh TEM của HMSN-NH2 (a) và biểu đồ cho thấy khả

năng load thuốc của các vật liệu (b) [59].

1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, có rất ít nhóm nghiên cứu về vật liệu silica, đặc biệt là vật liệu nano silica cấu trúc rỗng trên định hướng mang thuốc chống ung thư, một số nghiên cứu điển hình bao gồm:

Năm 2015, luận văn thạc sĩ của Đặng Cao Kỵ [61] đã tổng hợp thành công hệ nano silica cấu trúc xốp biến tính bằng chitosan-PEG mang thuốc chống ung thư 5-FU, hệ sau tổng hợp có kích thước dao động trong khoảng 50- 70 nm. Thời gian phóng thích thuốc kéo dài.

Hình 1.17. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc 5-FU của hệ nano silica xốp biến tính với chitosan-PEG [61].

Năm 2016, luận văn thạc sĩ của Tô Thị Bảo Yến [24] đã tổng hợp thành công hệ nano silica cấu trúc xốp biến tính bằng gelatin-MPEG mang thuốc doxorubicin, kết quả cho thấy hệ có hiệu quả mang thuốc cao và thời gian nhả thuốc kéo dài.

Hình 1.18. Biểu đồ mô tả khả năng phóng thích thuốc doxorubicin của hệ nano silica xốp biến tính với gelatin-MPEG ở pH 7,4 và 4,5 [24].

Từ những dữ liệu nghiên cứu trên cho thấy, hệ phân phối thuốc trên nền

nano silica cấu trúc rỗng có khả năng mang thuốc tốt. Tuy nhiên, hầu hết quá

trình tổng hợp trải qua nhiều giai đoạn và khó thực hiện, vật liệu làm lõi và vỏ

là hai vật liệu khác nhau nên dễ bị nhiễm tạp nếu quá trình ăn mòn lõi không

hoàn toàn. Để giải quyết vấn đề này, luận văn xây dựng quy trình tổng hợp hạt

nano silica cấu trúc rỗng sử dụng lõi và vỏ với cùng một loại vật liệu, vật liệu

silica. Để tránh hiện tượng rò rỉ, luận văn cũng đánh giá khả năng kiểm soát

thuốc bằng vật liệu polyethylene glycol.

CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU – THIẾT BỊ

2.1.1 Nguyên vật liệu

2.1.1.1. Dụng cụ

 Cốc 100, 250, 1000 ml  Cá từ

 Bình cầu 3 cổ 250 ml  Micropipet 100μl, 1ml, 5ml

 Bình cầu 250, 500 ml  Xi lanh kim tiêm 10 ml.

 Ống đong 100 ml  Màng cellulose 3.5 kDa, 6-8 kDa

và 12-14 kDa

2.1.1.2. Hóa chất

Bảng 2.1. Các hóa chất chính sử dụng trong thí nghiệm

STT Tên hóa chất Nguồn gốc

(3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES)

Sigma

1 Xilong - TQ

2

Amonium hydroxid (NH4OH 25%)

Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)

3 Merck

4 Diethyl ether

Fisher

5 Doxorubicin (DOX)

TAPI-Israel

6 Ethanol (EtOH)

Chemsol

7 Methoxy polyethylene glycol 5000 Da (MPEG)

Sigma

8 Nước cất 2 lần

Việt Nam

9 p-Nitrophenyl chloroformate (NPC)

Sigma

10 Natri carbonat

Merck

11 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)

Sigma

12 Tetrahydrofuran (THF)

Fisher

2.1.2 Thiết bị

Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm

STT Tên thiết bị Xuất xứ Cơ quan chủ quản

1 Máy khuấy từ gia nhiệt IKA

Ý

Phòng VLYS

Mỹ

2 Cân điện tử 4 số Pioneer

Phòng VLYS

Trung tâm TBKH

3 Cân điện tử 5 số Pioneer

Mỹ

và PTSHL

4 Máy cô quay BUCHI

Nhật Bản

Phòng VLYS

5 Máy đông khô EYELA

Nhật Bản

Phòng VLYS

6 Hệ thống cấp khí nitơ

Việt Nam

Phòng VLYS

7 Máy bơm chân không BUCHI

Nhật Bản

Phòng VLYS

8 Máy ly tâm Hermle

Đức

Phòng VLYS

Máy đo kích thước hạt DLS

Trung tâm TBKH

Nhật Bản

9 Horiba SZ-100

và PTSHL

Máy đo TEM

Nhật Bản

10 ĐH Bách Khoa

JEOL JEM-1400

Máy cộng hưởng từ hạt nhân

Viện Công nghệ

11 Đức

Bruker

Hóa học

Máy đo nhiễu xạ tia X D8,

12 Đức

ĐH Bách Khoa

advance, Bruker

Mỹ

13 Máy đo phổ hồng ngoại Perkin Elmer FT-IR/NIR Frontier

Trung tâm TBKH và PTSHL

14 Thụy sỹ

Máy Mettler Toledo TGA-DSC 3+

Trung tâm TBKH và PTSHL

15 Máy BET micromeritics

Mỹ

Đại học Trà Vinh

16 Máy đo tử ngoại khả kiến

UV-Vis 1800

Shimadzu Nhật Bản

Trung tâm TBKH và PTSHL

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

Quá trình tổng hợp, biến tính và đánh giá khả năng mang tải, nhả thuốc của hệ phân phối thuốc trong đề tài này có thể chia thành 3 giai đoạn chính: (1) Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng (Hollow mesoporous silica nanoparticles HMSN); (2) Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol (HMSN@PEG) và (3) đánh giá khả năng mang tải và nhả thuốc doxorubicin của hệ sau tổng hợp.

2.2.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng

2.2.1.1. Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn (dense silca

nanoparticles)

a) Phương pháp tổng hợp

Hạt nano silica cấu trúc rắn được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel trên cơ sở của quá trình Stöber [62, 63]. Trong quá trình này, tiền chất tetraethyl orthosilicate (TEOS) được sử dụng như một nguồn cung cấp silic chính cho sản phẩm. Khi được khuấy trong môi trường dư nước cùng với ethanol và amonium hydroxid ở nhiệt độ trên 50 ºC. TEOS bị thủy phân và sau đó ngưng tụ để tạo thành các liên kết ≡Si-O-Si≡ theo phương trình (2.1), (2.2) và (2.3) để tạo thành các hạt nano silica cấu trúc rắn dSiO2 như hình 2.1.

- Thủy phân:

- Ngưng tụ

Hình 2.1. Sơ đồ phát triển hạt silica cấu trúc rắn dSiO2 [64]

b) Quy trình tổng hợp

Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn

Thuyết minh quy trình

Bước 1: Thêm nhanh 8 ml TEOS vào hỗn hợp dung dịch bao gồm 50 ml ethanol, 30 ml nước cất và 5 ml amoniac 25% đã chuẩn bị trước tại 50 °C, tốc độ khuấy 500 rpm. Để phản ứng diễn ra trong 6 giờ ở điều kiện nhiệt độ và tốc độ khuấy không đổi.

Bước 2: Ly tâm dung dịch sau phản ứng ở tốc độ 12 000 vòng/phút để thu chất rắn. Rửa thêm 2 lần với ethanol.

Bước 3: Cô quay chân không để loại dung môi, thu sản phẩm ở dạng bột mịn màu trắng.

2.2.1.2. Phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp (dSiO2@CTAB/MSS)

a) Phương pháp tổng hợp

Để hình thành được silica cấu trúc xốp, nhất thiết phải sử dụng một tác nhân làm “khuôn” để các tiền chất cung cấp silica tương tác, thủy phân, ngưng tụ và lắng đọng theo định hướng của “khuôn” này, sau khi loại bỏ “khuôn”, cấu trúc silica xốp tương ứng với “khuôn” sử dụng sẽ được hình thành.

Cetyltriethylammonium bromide (CTAB) là một chất phù hợp để tạo “khuôn mềm” trong tổng hợp lớp vỏ silica xốp. CTAB sau khi hòa vào nước sẽ hình thành các mixen cấu trúc ống với các đầu ưa nước hướng ra ngoài, và đầu kỵ nước hướng vào trong (xem Hình 2.2). Đầu ưa nước của CTAB tương tác với các các phân tử TEOS và làm cho các chất này thủy phân và ngưng tụ bên ngoài bề mặt mixen, hình thành các ống silica với lõi là CTAB. Các ống này sau đó lắng đọng và phản ứng với bề mặt của hạt nano silica rắn dSiO2 riêng biệt đã đưa vào từ trước. Theo thời gian, lớp vỏ silica xốp sẽ hình thành trên các hạt nano silica rắn và tạo thành các hạt dSiO2@CTAB/MSS.

Hình 2.2. Hình dạng mixen của CTAB [65]

b) Quy trình tổng hợp

Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp

Thuyết minh quy trình:

Bước 1: Phân tán 100 mg dSiO2 dạng rắn vào 20 ml nước cất, đánh siêu âm trong bể siêu âm 15 phút.

Bước 2: Cho vào dung dịch trên 70 mg CTAB, 15 ml nước cất, 15 ml ethanol và 1 ml amoniac 25%. Khuấy 15 phút ở nhiệt độ 50 °C.

Bước 3: Thêm nhanh 1 ml TEOS vào phản ứng. Cho phản ứng diễn ra thêm 1,5 giờ tại nhiệt độ 50 °C và tốc độ khuấy 500 rpm.

Bước 4: Ly tâm dung dịch phản ứng ở 12 000 vòng/phút để thu chất rắn. Rửa 2 lần với ethanol.

Bước 5. Cô quay chân không để loại bỏ phần dung môi còn lại. Sản phẩm thu được ở dạng bột mịn.

2.2.1.3. Ăn mòn lõi và hình thành hạt nano silica cấu trúc rỗng

a) Phương pháp tổng hợp

Chất hoạt động bề mặt dương đóng vai trò quyết định trong cơ chế ăn mòn lõi silica cấu trúc rắn. Dưới điều kiện nhiệt độ và môi trường kiềm, cấu trúc lớp vỏ silica xốp CTAB/MSS bền hơn lõi dSiO2 nên lõi dSiO2 bị ăn mòn và hình thành hạt nano silica cấu trúc rỗng sau quá trình ăn mòn [66]. Cụ thể là bề mặt silica mang điện tích âm, do đó thuận lợi cho việc hấp thụ điện tích dương của ion dương CTA+ lên bề mặt trong qua tương tác tĩnh điện. Sau đó, với sự hiện diện của Na2CO3 trong dung dịch và CTAB trong lớp vỏ, quá trình ăn mòn chọn lọc lõi bắt đầu và sẽ được tăng tốc với CTAB tự do xung quanh, hình thành các hạt nano silica cấu trúc rỗng đồng nhất sau quá trình lắng đọng lại [62].

b) Quy trình tổng hợp

Thuyết minh quy trình:

Bước 1: Phân tán 300 mg dSiO2@CTAB/MSS trong 20 ml nước cất. Siêu âm bể 15 phút.

Bước 2: Bổ sung 20 ml dung dịch Na2CO3 2M và thực hiện phản ứng 8 giờ tại nhiệt độ 80 °C.

Bước 3: Thẩm tách dung dịch thu được sử dụng màng bán thấm cellulose 6 – 8 kDa.

Bước 4: Đông khô dung dịch sau khi thẩm tách để thu được sản phẩm dạng bột màu trắng.

Sơ đồ 2.3. Sơ đồ ăn mòn lõi dSiO2@CTAB/MSS bằng Na2CO3

2.2.1.4. Chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin

a) Phương pháp tổng hợp

Nhóm hydroxyl trên bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng khá trơ về mặt hóa học. Do đó, để thực hiện được bước tiếp theo là bao bọc bề mặt hạt silica bằng PEG, nhóm hydroxyl trên silica phải được thay thế bằng nhóm chức hoạt động hơn, điển hình là nhóm amin (nhóm -NH2). Để thực hiện được điều này, tiền chất amino silane được cho phản ứng với bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng theo cơ chế thủy phân và ngưng tụ tương tự như phản ứng tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rắn dSiO2.

Hình 2.3. Phản ứng chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin

b) Quy trình tổng hợp

Sơ đồ 2.4. Sơ đồ chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm

amin

Thuyết minh quy trình tổng hợp

Bước 1: Hút chính xác 1 ml APTES cho vào cốc 100 ml có chữa sẵn 50 ml ethanol và 0,5 ml ammoniac 25 %. Khuấy đều.

Bước 2: Thêm nhanh hỗn hợp có chứa 500 mg HMSN đã phân tán trong 10 ml ethanol bằng cách đánh siêu âm 15 phút. Cho phản ứng diễn ra 6 giờ ở nhiệt độ phòng.

Bước 3: Ly tâm ở 12 000 vòng/phút để thu chất rắn, sau đó rửa với 10 ml ethanol và 10 ml nước cất.

Bước 4: Đông khô dung dịch để thu được sản phẩm HMSN chứa nhóm amin trên bề mặt dưới dạng chất rắn màu trắng.

2.2.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol

2.2.2.1. Hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

a) Phương pháp tổng hợp

Phản ứng thế thân hạch trên carbon của nhóm carbonyl diễn ra thuận lợi

ở nhiệt độ 60 - 65ºC.

Hình 2.4. Phản ứng hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

Phản ứng xảy ra theo cơ chế tương tự như phản ứng ester hóa. Trong cấu trúc của tác chất p-nitrophenyl chloroformate (NPC), liên kết C=O có tính chất không no và bị phân cực mạnh về phía oxy, làm xuất hiện một phần điện tích dương trên nguyên tử carbon, tạo ra một trung tâm thân điện tử.

Hình 2.5. Trung tâm thân điện tử trên nhóm carbonyl

Trong khi đó, trên nguyên tử oxy của nhóm –OH của phân tử MPEG còn hai đôi điện tử tự do, nên nguyên tử oxy có vai trò như tác nhân thân hạch. Trung tâm thân điện tử trên nguyên tử carbon của phân tử NPC gặp tác nhân thân hạch trên phân tử MPEG sẽ tương tác với nhau và tạo thành sản phẩm MPEG-NPC.

Điều đáng chú ý là tác nhân NPC có hoạt tính rất mạnh, dễ bị thủy phân trong môi trường có nước. Do đó, để đạt được hiệu suất phản ứng tốt nhất, phản ứng phải được thực hiện trong môi trường khan nước và trong môi trường nitơ khô, tất cả các dung môi phải được làm khan trước khi dùng.

b) Quy trình tổng hợp

Sơ đồ 2.5. Sơ đồ hoạt hóa MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

Thuyết minh quy trình tổng hợp:

Bước 1: Cho 50,0 g MPEG 5000 Da vào bình phản ứng, hút chân không và thổi khí trơ, khan trong 2 giờ, duy trì nhiệt độ bình phản ứng ở 65 °C.

Bước 2: Khi MPEG đã nóng chảy hoàn toàn, bổ sung 2,42 g NPC vào phản ứng, cài đặt máy khuấy từ ở tốc độ 300 vòng/phút, duy trì nhiệt độ 65 – 70 °C. Phản ứng được thực hiện trong 6 giờ.

Bước 3: Giảm nhiệt độ xuống 40 °C, thêm 50 ml THF, khuấy cho hỗn hợp tan đều, sau đó chuyển hỗn hợp về nhiệt độ phòng và giữ phản ứng đến 16 giờ.

Bước 4: Nhỏ giọt từ từ sản phẩm trong bình phản ứng (thu được ở bước 3) vào cốc 1000 ml chứa sẵn 500 ml diethyl ether lạnh, khuấy trong suốt quá trình kết tủa sản phẩm. Đặt dung dịch thu được vào tủ đông -5 °C trong vòng 2 giờ.

Bước 5: Lọc lấy kết tủa ở áp suất thấp (tránh hơi nước), làm khô sản phẩm bằng cô quay chân không để thu được chất rắn màu trắng. Đây là sản phẩm PEG đã hoạt hóa.

2.2.2.2. Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica

cấu trúc rỗng

a) Phương pháp tổng hợp

Do tác động của hiệu ứng rút điện tử từ nhóm nitrophenyl lên liên kết ester trong phân tử MPEG-NPC, làm cho liên kết carbonyl bị phân cực mạnh, kết quả làm carbon trên nhóm carbonyl trở nên dương điện hơn. Khi có mặt của tác nhân thân hạch như nhóm amino trên bề mặt các hạt silica cấu trúc rỗng, nitơ trên nhóm amino còn dư một cặp electron chưa liên kết nên có khả năng gắn lên carbon dương điện, đồng thời đẩy nhóm nitrophenolate để hình thành sản phẩm nano silica cấu trúc rỗng đã phủ polyethylene glycol và sản phẩm phụ p-nitrophenol.

Hình 2.6. Phản ứng phủ polyethylene glycol

b) Quy trình tổng hợp

Sơ đồ 2.6. Sơ đồ phủ polyethylene glycol

Thuyết minh quy trình tổng hợp:

Bước 1: Chuẩn bị cốc 1 – dung dịch MPEG đã hoạt hóa: hòa tan 200 mg MPEG-NPC vào 30 ml nước cất, khuấy cho tan đều.

Bước 2: Chuẩn bị cốc 2 – dung dịch HMSN đã biến tính với nhóm amin: Phân tán 500 mg HMSN-NH2 trong 100 ml nước cất, siêu âm trong bể siêu âm 15 phút. Cho cá từ phù hợp vào cốc và cài đặt tốc độ khuấy ở 300 vòng/phút tại nhiệt độ phòng.

Bước 3: Cho dung dịch ở cốc 1 và cốc 2, cho phép phản ứng diễn ra trong 36 giờ tại nhiệt độ và tốc độ khuấy không đổi.

Bước 4: Thẩm tách dung dịch thu được bằng màng bán thấm cellulose 12 – 14 kDa trong môi trường nước.

Bước 5: Đông khô dung dịch sau thẩm tách để thu được sản phẩm HMSN@PEG dưới dạng chất rắn màu trắng.

2.2.3 Đánh giá khả năng mang tải và nhả thuốc của hệ sau tổng hợp

2.2.3.1. Đánh giá khả năng mang tải thuốc doxorubicin

a) Phương pháp

Nhằm xác định khả năng tăng cường hiệu quả mang tải thuốc của hệ nano cấu trúc rỗng đã được biến tính với polyethylene (HMSN@PEG) so với hệ nano cấu trúc rỗng chưa biến tính (HMSN), các thí nghiệm tải thuốc doxorubicin đã được tiến hành trên cả hệ HMSN@PEG và HMSN ở cùng một điều kiện, bao gồm tỷ lệ về khối lượng của chất mang và lượng thuốc doxorubicin, các thông số về thời gian, nhiệt độ, tốc độ khuấy, loại dung môi,…

Các mẫu sau khi được tải thuốc được hòa trong nước với nồng độ thích hợp và chuyển vào màng cellulose, tiến hành thẩm tách loại bỏ thuốc dư trong 6 giờ. Dùng thiết bị máy UV-Vis 1800 để đánh giá lượng thuốc dư bị loại bỏ, từ đó suy ra được hiệu suất và khả năng mang thuốc doxorubicin của hệ HMSN@PEG và HMSN theo công thức (2.1) và (2.2).

Lượng thuốc chứa trong mẫu

Hiệu suất mang thuốc (Drug Loading Efficiency DLE)

Tổng lượng thuốc ban đầu

DLE (%)= x 100 (2.1)

Khối lượng thuốc chứa trong mẫu

Khả năng mang thuốc (Drug Loading Content DLC)

Tổng khối lượng thuốc và chất mang trong mẫu

DLC (%)= x 100 (2.2)

b) Quy trình

Sơ đồ 2.7. Sơ đồ mang thuốc và loại thuốc dư của hệ HMSN@PEG

Thuyết minh quy trình:

Bước 1: Chuẩn bị hủ bi 1 - dung dịch chất mang HMSN@PEG hoặc HMSN: Cân và phân tán 20,0 mg chất mang trong vial 10 ml chứa sẵn 7 ml ethanol, đậy kín nắp. Siêu âm đến khi hệ phân tán hoàn toàn.

Bước 2: Chuẩn bị hủ bi 2 - dung dịch chứa doxorubicin: Cân và hòa tan 2,0 mg doxorubicin vào vial 5 ml chứa sẵn 2 ml ethanol, lắc đến tan đều.

Bước 3: Cho dung dịch trong hủ bi 2 vào dung dịch trong hủ bi 1, tráng hủ bi 2 bằng 1 ml ethanol. Khuấy hỗn hợp ở hủ bi 1 trong 24 giờ ở điều kiện hở. Trong quá trình mang thuốc, mẫu được đặt trong bóng tối, tránh sáng.

Bước 4: Bổ sung nước đến 10 ml, sau đó chia thành 3 phần, tương ứng với ba nghiệm thức. Cho mỗi phần vào một túi màng cellulose kích thước

lỗ 3,5 kDa. Thẩm tách trong 10 ml nước cất. Thay nước bên ngoài màng 3 lần, mỗi lần cách nhau 2 giờ. Nước cất ngoài màng ứng với mỗi lần thay được đem đi đo UV-Vis để xác định hàm lượng doxorubicin tự do tương ứng. Sau khi loại thuốc dư, dung dịch bên trong màng ngay lập tức được đông khô để thu được mẫu đã loại thuốc dư.

Bước 5: Lấy dung dịch trong màng sau khi thẩm tách đông khô để thu được sản phẩm DOX/HMSN@PEG đã loại thuốc dư. Sản phẩm này sẽ được mang đánh giá khả năng nhả thuốc.

2.2.3.2. Đánh giá khả năng nhả thuốc doxorubicin

a) Phương pháp

Khả năng kiểm soát phóng kích thuốc của hệ HMSN@PEG được đánh giá bằng cách so sánh lượng thuốc giải phóng ra môi trường từ hệ HMSN@PEG mang thuốc và thuốc nguyên chất theo thời gian.

Dung dịch chứa một lượng bằng nhau tính trên khối lượng doxorubicin của hệ HMSN@PEG mang thuốc và doxorubicin nguyên chất được cho vào các màng thẩm tách cellulose riêng biệt. Sau đó, các màng chứa dung dịch tương ứng này được cho vào một môi trường cụ thể có thể tích biết trước và được khuấy liên tục. Nồng độ thuốc ở môi trường bên ngoài màng sẽ được theo dõi liên tục bằng phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến. Hệ HMSN@PEG được xem là có khả năng kiểm soát phóng thích thuốc khi hàm lượng thuốc giải phóng ra từ hệ thấp hơn hàm lượng thuốc giải phóng ra từ thuốc nguyên chất ở các mức thời gian tương ứng khác nhau.

b) Quy trình

Thuyết minh quy trình:

Bước 1: Hòa tan 8,5 mg hệ phân phối thuốc DOX/HMSN@PEG (mẫu 1) hoặc 0,5 mg Doxorubicin nguyên chất (mẫu 2) vào 1 ml nước cất.

Bước 2: Chuyển các mẫu thử vào các màng bán thấm cellulose 6-8 kDa riêng biệt. Tiến hành thẩm tách trong 10 ml đệm acetate pH 5.5, lấy 9 ml

dung dịch ngoài màng, đồng thời bổ sung thêm 9 ml dung dịch đệm mới ở các thời điểm 1, 3, 6, 9, 12, 24, 36, 48 và 72 giờ.

Bước 3: Đo độ hấp thụ của các dung dịch ngoài màng thu được từ bước 2. Vẽ biểu đồ phóng thích thuốc của các mẫu tương ứng.

Ghi chú: thí nghiệm được lặp lại 3 lần để lấy kết quả trung bình.

Sơ đồ 2.8. Sơ đồ đánh giá khả năng nhả thuốc của hệ DOX/HMSN@PEG và DOX

nguyên chất

2.2.4 Phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu

Phổ nhiễu xạ tia X thực hiện trên thiết bị D8, advance, Bruker tại Đại

học Bách khoa nhằm xác định cấu trúc vật liệu vô định hình hoặc kết tinh.

Phổ hấp thụ hồng ngoại thực hiện trên máy FT-IR/NIR Frontier tại Trung tâm Thiết bị khoa học và Phân tích Sinh Hóa Lý nhằm xác định nhóm chức của các chất tồn tại trong mẫu.

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) thực hiện trên máy JEM-1400

tại Đại học Bách khoa nhằm đánh giá hình thái cấu trúc vật liệu.

Máy tán xạ ánh sáng động (DLS) thực hiện trên máy Horiba SZ-100 tại Trung tâm Thiết bị khoa học và Phân tích Sinh Hóa Lý nhằm xác định kích thước trung bình của các hạt nano silica sau khi tổng hợp.

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân được thực hiện trên máy Bruker AC 500 tại Viện công nghệ hóa, Hà Nội nhằm xác định cấu trúc các sản phẩm như MPEG- NPC và MPEG-NH2.

Phân tích nhiệt trọng trường (TGA) được thực hiện trên máy Mettler toledo TGA-DSC 3+ tại Trung tâm Thiết bị khoa học và Phân tích Sinh Hóa Lý nhằm xác định thành phần tỷ lệ các chất trong mẫu.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ thực hiện trên máy BET micromeritics tại Trường Đại học Trà Vinh nhằm dự đoán cấu trúc và diện tích bề mặt vật liệu.

Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến được thực hiện trên máy UV-1800 tại Trung tâm Thiết bị khoa học và Phân tích Sinh Hóa Lý nhằm định lượng thuốc Doxorubicin.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP CHẤT MANG

3.1.1 Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng

3.1.1.1. Phân tích XRD

Khi tiến hành đo nhiễu xạ tia X gốc rộng từ 10 đến 80º vật liệu sau quá trình ăn mòn lõi bằng Na2CO3 (xem Hình 3.1), XRD có xuất hiện tín hiệu có đỉnh tại 2θ = 22º, điều này tiết lộ bản chất vô định hình của vật liệu nano silica [67, 68].

Hình 3.1. Phổ XRD của các hạt HMSN

3.1.1.2. Phân tích FTIR

Để có thêm thông tin nhằm đánh giá bản chất vật liệu của sản phẩm thu được sau quá trình ăn mòn lõi bằng Na2CO3. Phổ hấp thu hồng ngoại được sử dụng. Phổ FTIR xuất hiện tín hiệu hấp thu tại 3300 – 3500 cm-1, 1100 cm-1 và 960 cm-1 lần lượt là tính hiệu đặc trưng của nhóm –OH, Si-O-Si và Si-OH (xem Hình 3.2 A), kết hợp với kết quả phân tích XRD, có thể khẳng định vật liệu sau khi ăn mòn bằng Na2CO3 là vật liệu silica. Cũng bằng phổ hồng ngoại, phổ hấp thu của mẫu HMSN sau khi chức hóa bằng nhóm amin thu được tương tự với phổ hấp thu của mẫu sau quá trình ăn mòn lõi bằng Na2CO3, nhưng có một số

tín hiệu hấp thu mới, bao gồm tín hiệu hấp thu tại 2910 cm-1, 2850 cm-1 và 1470 cm-1 của nhóm C-H (dự đoán là của nhóm CH2 trên mạch aminopropyl), kết quả này đã phần nào cho thấy phản ứng của (3-aminopropyl)triethoxysilane với HMSN trong quá trình chức hóa bề mặt đã diễn ra thành công [69, 70].

Hình 3.2. Phổ FTIR của HMSN trước (A) và sau (B) khi chức hóa bề mặt hạt nano

silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amin

3.1.1.3. Phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM

Kết quả phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM cho thấy:

Mẫu nano silica cấu trúc rắn dSiO2 có hình cầu, các hạt tồn tại ở dạng tự do và không bị kết tụ, hình dạng đồng nhất, kích thước dao động từ 75 đến 125 nm.

trúc rắn phủ Mẫu silica cấu lớp vỏ silica cấu

trúc xốp dSiO2@CTAB/MSS có hình cầu, hạt tồn tại ở dạng tự do, kích thước dao dộng từ 130 đến 202 nm. Đặc biệt, tất cả các hạt đều có 2 hình tròn màu tương phản, hình tròn bên trong tối màu giống với của các hạt dSiO2 thu được ở hình 3.3 A, điều này chứng tỏ các hạt silica sau bước tổng hợp này đã được phủ. Hình tròn ngoài có màu sáng hơn chứng tỏ lớp phủ bên ngoài có mật độ thấp hơn lớp bên trong, có thể suy đoán lớp bên ngoài là silica cấu trúc xốp. Thông qua ảnh TEM (3.3 B) có thể khẳng định quy trình phủ lớp vỏ silica cấu trúc xốp bên ngoài hạt silcia cấu trúc rắn đã diễn ra thành công.

Mẫu sau quá trình ăn mòn lõi bằng Na2CO3 (HMSN) thể hiện các hạt tồn tại ở dạng tự do, kích thước hạt dao động từ 100 đến 172 nm. Tất cả các hạt đều có vòng tròn bên trong sáng hơn vòng tròn bên ngoài, chứng tỏ lõi bên trong đã được ăn mòn hoàn toàn. Hơn nữa, tất cả các hạt đều giữ được cấu trúc hình cầu nên có thể xem điều kiện của quá trình ăn mòn lõi đã tối ưu.

Mẫu HMSN-NH2 vẫn giữ được cấu trúc hình cầu và có lõi bên trong,

kích thước dao động từ 110 đến 182 nm.

Hình 3.3. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) dSiO2, (B,B’) dSiO2@CTAB/MSS, (C,C’) HMSN và (D,D’) HMSN-NH2. Thang đo = 200 nm.

3.1.1.4. Phân tích kích thước hạt bằng DLS

Để đánh giá được kích thước hạt trung bình, phương pháp DLS được sử dụng. Kết quả phân tích (xem Bảng 3.1) cho thấy: kích thước hạt trung bình của hạt nano silica cấu trúc rắn dSiO2 là 104,0 nm, kích thước hạt tăng 63 nm khi phủ lớp vỏ silica xốp và giảm xuống 33 nm trong quá trình ăn mòn lõi. Sản phẩm sau khi chức hóa bề mặt bằng nhóm amin đạt 149,2 nm.

Bảng 3.1. Kích thước hạt của HMSN-NH2 và các vật liệu liên quan.

HMSN

dSiO2

dSiO2@CTAB/MSS

HMSN-NH2

Kích thước

104,0 ± 0,7

167,5 ± 0,5

134,9 ± 0,3 149,2 ± 0,5

hạt (nm)

3.1.2 Bao bọc hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng polyethylene glycol

3.1.2.1. Biến tính MPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate

a) Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (FTIR)

Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu MPEG sau khi biến tính bằng tác nhân p-nitrophenyl chloroformate (xem Hình 3.4) cho thấy, phổ hấp thu có tín hiệu hấp thu tại 2888 cm-1, 1469 cm-1 và 1111 cm-1 là các dao động đặc trưng của nhóm -OCH2-CH2-, -NO2, và C-O trên phân tử MPEG [14].

Hình 3.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại của MPEG-NPC

b) Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR

Phổ 1H-NMR của vật liệu có các tín hiệu: một mũi đôi, 2H tại δH (ppm) 8.34 và một mũi đôi, 2H tại δH (ppm) 7.47 ứng với hai cặp proton hương phương của nhóm p-nitrophenyl (e và f) một mũi đa, 2H, tại δH (ppm) 4.45 ứng với một nhóm −CH2−OCOO− (d); một mũi đơn, 3H, tại δH (ppm) 3,34 ứng với một nhóm methoxy (H3C−O− (a)); hai mũi đa (2H và 4H) tại δH (ppm) 3,83 và 3,80 ứng với một nhóm –O−CH2−CH2−OCH2− (c). Khi so sánh với các công

bố đi trước [16, 71], chúng tôi nhận thấy có sự tương đồng trong tín hiệu phổ 1H-NMR, cho thấy sản phẩm đã tổng hợp đúng là MPEG-NPC (xem Hình 3.5).

Hình 3.5. Phổ 1H-NMR của MPEG-NPC (A), đối chiếu với tài liệu tham khảo [34] (B)

3.1.2.2. Phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica

cấu trúc rỗng

a) Phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM

So sánh ảnh TEM của các hạt HMSN-NH2 và HMSN@PEG (xem Hình 3.6), các hạt HMSN@PEG vẫn giữ được cấu trúc hình cầu có lỗ rỗng bên trong giống như các hạt HMSN-NH2. Ngoài ra, bề mặt ngoài của các hạt HMSN@PEG cũng cho thấy sự xuất hiện thêm các mảng vật liệu, rất có thể là PEG đã phủ thành công lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng. Để kiểm tra nhận định này, chúng tôi tiến hành đo phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) để tìm sự hiện diện của các liên kết giữa hai vật liệu này.

Hình 3.6. Ảnh chụp TEM và phân bố kích thước hạt của các hạt (A,A’) HMSN- NH2 và (B.B’) HMSN@PEG. Thang đo = 200 nm.

b) Phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR

Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu HMSN@PEG (xem Hình 3.7 C) xuất hiện cả các tín hiệu hấp thụ của mẫu HMSN chưa chức hóa bằng nhóm amine (xem Hình 3.7 A) và mẫu MPEG chưa biến tính (xem Hình 3.7 B). Phổ hấp thụ của mẫu HMSN@PEG có đỉnh hấp thụ tại 3300-3500 cm-1, 1100 cm-1 tương ứng với nhóm –OH và Si-O-Si trên hạt silica cấu trúc rỗng, và đỉnh hấp thụ tại 2888 cm-1, 1111 cm-1 tương ứng với nhóm –OCH2-CH2- trên phân tử MPEG.

Hình 3.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại của (A) HMSN chưa chức hóa bằng nhóm amin,

(B) MPEG và (C) HMSN@PEG.

Phổ hấp thụ hồng ngoại đã chứng minh được nhận định ở phần phân tích hình thái cấu trúc bằng ảnh TEM là đúng. Có nghĩa là, hạt HMSN@PEG tổng hợp là các hạt nano silica cấu trúc rỗng, dạng hình cầu, bề mặt được phủ bằng các phân tử PEG.

Từ các kết quả phân tích, có thể khẳng định PEG đã gắn thành công lên

bề mặt hạt HMSN.

c) Phân tích giản đồ nhiệt trọng trường TGA

Sử dụng phương pháp nhiệt trọng trường TGA để xác định thành phần tỷ lệ các chất cấu thành vật liệu. Như trong Hình 3.8, tại nhiệt độ 750 °C trở lên, cả 3 mẫu thử (HMSN, MPEG và HMSN@PEG) có độ giảm khối lượng khi tăng nhiệt không đổi . Do đó, luận văn chọn nhiệt độ này để đánh giá thành phần tỷ lệ của HMSN và MPEG trong mẫu HMSN@PEG.

Bảng 3.2. Sự thay đổi của khối lượng mẫu HMSN, MPEG và

HMSN@PEG theo nhiệt độ.

MPEG HMSN HMSN@PEG

% Khối lượng còn lại 0 81,4 68,6

100 18,6 31,4 % Khối lượng giảm tại nhiệt độ 750 °C

Tiến hành giải phương trình 2 ẩn số: 100x + 18,6y = 31,4. Trong đó x, y

lần lượt là tỷ lệ của MPEG và HMSN trong mẫu thử HMSN@PEG.

Giải phương trình, tìm được HMSN (y) chiếm 88,7% và MPEG (x) chiếm 11,3% khối lượng. Từ đây có thể suy ra được hiệu quả của quá trình phủ polyethylene glycol đã hoạt hóa lên bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng là khoảng 40% (theo lý thuyết, lượng MPEG đưa vào phản ứng là 27,9% khối lượng).

Hình 3.8. Giản đồ nhiệt trọng trường của mẫu HMSN chưa chức hóa bằng nhóm amin, MPEG và HMSN@PEG.

d) Phân tích kết quả đường đẳng nhiệt hấp phụ BET (Brunauer- Emmett-Teller)

Để khảo sát diện tích bề mặt cũng như đoán biết cấu trúc vật liệu, BET là một trong những phương pháp phù hợp nhất. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của mẫu HMSN@PEG có dạng IV, kiểu H2, dạng đường này đặc trưng cho vật liệu có cấu trúc xốp (mesoporous materials) [66, 72]. Diện tích bề mặt là 527,6 m2/g.

Hình 3.9. Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET của mẫu HMSN@PEG

Những kết quả thu được cho phép đi đến kết luận đã tổng hợp thành công

HMSN@PEG để tiến hành cho bước mang thuốc tiếp theo.

3.2. KẾT QUẢ MANG TẢI VÀ NHẢ THUỐC DOXORUBICIN

3.2.1 Tính toán hiệu quả và khả năng mang tải thuốc

a) Xây dựng đường chuẩn

Đường chuẩn của DOX được xây dựng dựa trên phương pháp hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis), một dãy các dung dịch ở các nồng độ khác nhau được sử dụng, lần lượt là 0 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm và 50 ppm. Các mẫu được đo trực tiếp tại bước sóng 480 nm trong cuvet độ dày 1 cm. Độ hấp thụ tương ứng với các nồng độ khác nhau được ghi nhận trong Bảng 3.3.

Bảng 3.3. Độ hấp thụ tương ứng với các nồng độ DOX khác nhau

STT Nồng độ (ppm) Độ hấp thụ

1

0

2 5,0

0,090

3 10,0

0,188

4 15,0

0,279

5 20,0

0,366

6 30,0

0,544

7 40,0

0,736

8 50,0

0,903

Từ số liệu độ hấp thu và nồng độ chuẩn vẽ được đường chuẩn sau:

Hình 3.10. Đường chuẩn Doxorubicin

Đường chuẩn thu được có hệ số tương quan R>0,999 trong khoảng từ 0 đến 50 ppm DOX, nên phù hợp để định lượng thuốc dư và thuốc giải phóng trong luận văn.

b) Đánh giá hiệu quả và khả năng mang thuốc của hệ chất mang

Kết quả về hiệu quả và khả năng mang thuốc của hệ HMSN và

HMSN@PEG được thể hiện trong Bảng 3.4.

Bảng 3.4. Hiệu quả và khả năng mang thuốc của hệ HMSN và

HMSN@PEG

STT Tên mẫu Hiệu quả mang thuốc DLE (%) Khả năng mang thuốc DLC (%)

1 HMSN

22,47 ± 0,97

2,04 ± 0,12

2 HMSN@PEG

65,43 ± 0,74

5,95 ± 0,11

Với cùng một khối lượng thuốc DOX và chất mang, hệ chất mang HMSN có hiệu quả mang thuốc thấp hơn so với hệ HMSN@PEG. Nguyên nhân là trong quá trình loại thuốc dư, do HMSN có các lỗ mao quản trên bề mặt nên khi trong quá trình loại thuốc tự do, cả phần thuốc tự do và một phần thuốc được mang vào lõi HMSN đều đi vào dung dịch ngoài màng. Ngược lại, ở HMSN@PEG, do có lớp PEG bên ngoài bao bọc lại các lỗ mao quản nên lượng thuốc đã mang vào bên trong lõi rò rĩ rất hạn chế ra bên ngoài. Sau 6 giờ, ở mẫu HMSN@PEG chủ yếu là lượng thuốc tự do chưa được mang vào trong lõi hệ mang thuốc. Ngoài ra, do hiệu quả mang thuốc thấp nên khả năng mang thuốc của hệ HMSN cũng thấp hơn, chỉ bằng khoảng 1/3 so với hệ HMSN@PEG.

Từ kết quả trên cho thấy, khi tiến hành phủ lớp PEG bên ngoài hạt nano

silica rỗng, hiệu quả và khả năng tải thuốc của hệ nano tăng.

3.2.2 Khảo sát khả năng phóng thích thuốc

Để đánh giá khả năng kiểm soát phóng thích thuốc của hệ DOX/HMSN@PEG, thử nghiệm nhả thuốc trong môi trường tương đương pH của tế bào ung thư được thực hiện song song giữa thuốc DOX nguyên chất và thuốc chứa trong hệ DOX/HMSN@PEG. Kết quả được thể hiện ở Hình 3.11.

Nhìn vào kết quả phóng thích thuốc, dễ dàng nhận thấy thuốc DOX trong hệ DOX/HMSN@PEG phóng thích chậm hơn nhiều so với mẫu thuốc DOX nguyên chất, cụ thể như sau:

- Tại thời điểm 1 giờ: lượng doxorubicin giải phóng từ thuốc nguyên chất (46,5%) cao gấp 9 lần so với thuốc trong hệ phân phối đang xét (5,05%). - Tại thời điểm 12 giờ: mẫu doxorubicin nguyên chất giải phóng ra hoàn toàn (100%), trong khi thuốc trong hệ phân phối giải phóng chậm và đạt chỉ 18,4%.

- Khảo sát khả năng nhả thuốc của hệ phân phối đến 72 giờ, lượng thuốc phóng thích khỏi hệ chậm và đạt 29,52%, tốc độ phóng thích thuốc trong khoảng từ 12 giờ đến 72 giờ ổn định, đạt 0,185%/giờ.

Hình 3.11. Kết quả phóng thích thuốc của hệ phân phối thuốc DOX/HMSN@PEG và DOX nguyên chất

Kết quả khảo sát khả năng phóng thích thuốc cho thấy hệ phân phối thuốc DOX/HMSN@PEG tổng hợp trong luận văn này có thời gian phóng thích thuốc kéo dài, phù hợp với mục đích mà luận văn đã đề ra.

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. KẾT LUẬN

Kết quả của luận văn phù hợp và đạt được mục tiêu đề ra, cụ thể là:

- Tổng hợp thành công hạt nano silica cấu trúc rỗng có dạng hình cầu, kích thước trung bình vào khoảng 150 nm, các hạt tồn tại tự do và không kết tụ.

- Hệ nano silica cấu trúc rỗng sau khi phủ bởi các phân tử PEG có cấu trúc

ổn định tương tự như các hạt nano silica cấu trúc rỗng chưa phủ.

- Khả năng và hiệu quả mang tải thuốc của HMSN@PEG rất tốt, lần lượt là 5,95% và 65,43% so với 2,04% và 22,47% của hệ HMSN chưa phủ PEG.

- Thời gian phóng thích thuốc kéo dài, 29,52% ở thời điểm 72 giờ, so với

100% ở thời điểm 12 giờ của thuốc Doxorubicin nguyên chất.

Các kết quả phân tích có độ tin cậy cao nhờ vào việc sử dụng nhiều phương pháp phân tích hiện đại, bao gồm FTIR, UV-Vis, 1H-NMR, XRD, TEM, BET,…

4.2. KIẾN NGHỊ

Luận văn cho thấy hiệu quả kiểm soát phóng thích thuốc của PEG trên bề mặt nano silica cấu trúc rỗng là rất tốt. Do đó, cần mở rộng thêm với các chất phủ tương tự như Fluronic, chitosan,…nhằm tìm ra được sự kết hợp tốt nhất. Ngoài ra, luận văn còn thể hiện được sự cần thiết của liên kết nhạy với tế bào ung thư ở vị trí kết nối hạt nano với tác nhân phủ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Torre Lindsey A, Bray Freddie, Siegel Rebecca L, Ferlay Jacques, Lortet‐Tieulent Joannie, and Jemal Ahmedin,2015, Global cancer statistics, 2012. CA: a cancer journal for clinicians. 65(2): Tr. 87-108.

Bray Freddie, Ferlay Jacques, Soerjomataram Isabelle, Siegel Rebecca L, Torre Lindsey A, and Jemal Ahmedin,2018, Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: a cancer journal for clinicians. 68(6): Tr. 394.

Oanh Nguyễn. Một năm, Bệnh viện Ung bướu TP.HCM tiếp nhận, điều trị 30.000 ca mới. 2018 [cited 2019 04].

Tao Minh, Ung thư gan cướp nhiều sinh mạng Việt nhất trong các loại ung thư, in Tạp chí ung thư. 2018: https://ung-thu.com/.

Parkin D Maxetal, Boyd L, and Walker LC,2011, 16. The fraction of cancer attributable to lifestyle and environmental factors in the UK in 2010. British journal of cancer. 105(S2): Tr. S77.

Kushi Lawrence H, Doyle Colleen, McCullough Marji, Rock Cheryl L, Demark‐Wahnefried Wendy, Bandera Elisa V, Gapstur Susan, Patel Alpa V, Andrews Kimberly, and Gansler Ted,2012, American Cancer Society Guidelines on nutrition and physical activity for cancer prevention: reducing the risk of cancer with healthy food choices and physical activity. CA: a cancer journal for clinicians. 62(1): Tr. 30-67.

Pories S.E., Moses M.A., and Lotz M.M.2009,Cancer: Greenwood Press.

Nowell Peter C,1976, The clonal evolution of tumor cell populations. Science. 194(4260): Tr. 23-28.

Hanahan Douglas and Weinberg Robert A,2000, The hallmarks of cancer. cell. 100(1): Tr. 57-70.

10. Hayflick Leonard,1965, The limited in vitro lifetime of human diploid

cell strains. Experimental cell research. 37(3): Tr. 614-636.

11. Folkman Judah and Kalluri Raghu,2004, Cancer without disease.

Nature. 427(6977): Tr. 787-787.

12. Spano Daniela, Heck Chantal, De Antonellis Pasqualino, Christofori Gerhard, and Zollo Massimo,2012 Molecular networks that regulate cancer metastasis. in Seminars in cancer biology. Elsevier.

13. Mehlen Patrick and Puisieux Alain,2006, Metastasis: a question of life

or death. Nature Reviews Cancer. 6(6): Tr. 449-458.

14. Kalsi PS.2007,Organic reactions stereochemistry and mechanism

(Through Solved Problems): New Age International.

15. Nichols Larry, Saunders Rachel, and Knollmann Friedrich D,2012, Causes of death of patients with lung cancer. Archives of pathology & laboratory medicine. 136(12): Tr. 1552-1557.

16. Kawamura Akifumi, Kojima Chie, Iijima Michihiro, Harada Atsushi, and Kono Kenji,2008, Polyion complex micelles formed from glucose oxidase and comb‐type polyelectrolyte with poly (ethylene glycol) grafts. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 46(11): Tr. 3842-3852.

17. Peng Hailong, Dong Ruichen, Wang Shenqi, Zhang Zhong, Luo Mei, Bai Chunqing, Zhao Qiang, Li Jinhua, Chen Lingxin, and Xiong Hua,2013, A pH-responsive nano-carrier with mesoporous silica nanoparticles cores and poly (acrylic acid) shell-layers: fabrication, characterization and properties for controlled release of salidroside. International journal of pharmaceutics. 446(1-2): Tr. 153-159.

18. Castillo Rafael R, Hernández‐Escobar David, Gómez‐Graña Sergio, and Vallet‐Regí María,2018, Reversible Nanogate System for Mesoporous Silica Nanoparticles Based on Diels–Alder Adducts. Chemistry–A European Journal. 24(27): Tr. 6992-7001.

coatings

19. Moreno-Villaécija Miguel-Ángel, Sedó-Vegara Josep, Guisasola Eduardo, Baeza Alejandro, Regí María Vallet, Nador Fabiana, and Ruiz- Molina Daniel,2017, Polydopamine-like as payload gatekeepers for mesoporous silica nanoparticles. ACS applied materials & interfaces. 10(9): Tr. 7661-7669.

20. Radu Daniela R, Lai Cheng-Yu, Jeftinija Ksenija, Rowe Eric W, Jeftinija Srdija, and Lin Victor S-Y,2004, A polyamidoamine dendrimer-capped mesoporous silica nanosphere-based gene transfection reagent. Journal of the American Chemical Society. 126(41): Tr. 13216-13217.

21. Fu Jingke, Zhu Yingchun, and Zhao Yang,2014, Controlled free radical generation against tumor cells by pH-responsive mesoporous silica nanocomposite. Journal of Materials Chemistry B. 2(22): Tr. 3538-3548.

22.

Jiao Jian, Li Xian, Zhang Sha, Liu Jie, Di Donghua, Zhang Ying, Zhao Qinfu, and Wang Siling,2016, Redox and pH dual-responsive PEG and chitosan-conjugated hollow mesoporous silica for controlled drug release. Materials Science and Engineering: C. 67: Tr. 26-33.

23. Mahatmanti F Widhi, Nuryono Nuryono, and Narsito Narsito,2014, Physical characteristics of chitosan based film modified with silica and polyethylene glycol. Indonesian Journal of Chemistry. 14(2): Tr. 131- 137.

24. Yến Tô Thị Bảo, Nghiên cứu tổng hợp hệ nano silica biến tính ứng dụng

mang thuốc chống ung thư. 2016, Đại học Cần Thơ.

25.

[cited 2019 04] http://www.cancer.ca/en/cancer-information/diagnosis- and-treatment/chemotherapy-and-other-drug- therapies/chemotherapy/how-chemotherapy-works/?region=on.

26. Nguyễn Thành Đạt Phạm Văn Lập, Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao,

Phạm Văn Ty.2014,Sinh học lớp 10: NXB Giáo Dục.

27.

[cited 2019 04] http://www.cancer.ca/en/cancer-information/diagnosis- and-treatment/chemotherapy-and-other-drug- therapies/chemotherapy/types-of-chemotherapy/?region=on.

28. Aitken M, Kleinrock M, Simorellis A, and Nass D,2018, Global oncology trends 2018, innovation, expansion and disruption. IQVIA Institute for Human Data Science: Tr. 3.

29. Tacar Oktay, Sriamornsak Pornsak, and Dass Crispin R,2013, Doxorubicin: an update on anticancer molecular action, toxicity and novel drug delivery systems. Journal of pharmacy and pharmacology. 65(2): Tr. 157-170.

30. Tan M. L., Choong P. F., and Dass C. R.,2009, Review: doxorubicin delivery systems based on chitosan for cancer therapy. J Pharm Pharmacol. 61(2): Tr. 131-42.

31. Mobaraki M, Faraji A, Zare M, Dolati P, Ataei M, and Manshadi HR Dehghan,2017, Molecular mechanisms of cardiotoxicity: a review on major side-effect of doxorubicin. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences. 79(3): Tr. 335-344.

32. Organization World Health,2011, WHO model list of essential

medicines: 17th list, March 2011.

33. Sweetman Sean C.2009,Martindale: the complete drug reference:

Pharmaceutical press.

34. Beijnen JH, Wiese G, and Underberg WJM,1985, Aspects of the chemical stability of doxorubicin and seven other anthracydines in acidic solution. Pharmaceutisch Weekblad. 7(3): Tr. 109-116.

35. Luo Y and Prestwich GD,2002, Cancer-targeted polymeric drugs.

Current cancer drug targets. 2(3): Tr. 209-226.

36. Khoa Nguyễn Cửu.2016,Vật liệu polyme thông minh và ứng dụng trong

y sinh NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. 446-455.

37. Schäfer-Korting M.2010,Drug Delivery: Springer Berlin Heidelberg. 7.

38. Marelli Udaya Kiran, Rechenmacher Florian, Sobahi Tariq Rashad Ali, Mas-Moruno Carlos, and Kessler Horst,2013, Tumor targeting via integrin ligands.

39. NANDANWAR RUCHI, SINGH PURNIMA, and HAGUE FOZIA ZIA,Synthesis and Properties of Silica Nanoparticles by Sol-gel Method for the Application in Green Chemistry.

40. [cited 2019 04] https://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene_glycol.

41. Vivero-Escoto Juan L, Trewyn Brian G, and Lin Victor S-Y,2010, Mesoporous silica nanoparticles: synthesis and applications. Annu. Rev. Nano Res. 3: Tr. 191-231.

42. Tang Fangqiong, Li Linlin, and Chen Dong,2012, Mesoporous silica nanoparticles: synthesis, biocompatibility and drug delivery. Advanced materials. 24(12): Tr. 1504-1534.

43. Li Dan, Xu Feigao, Shao Li, and Wang Min,2015, Effect of the addition of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane to tetraethoxyorthosilicate-based stone protective coating using n-octylamine as a catalyst. Bulletin of Materials Science. 38(1): Tr. 49-55.

44. Douhal A. and Anpo M.2019,Chemistry of Silica and Zeolite-Based Materials: Synthesis, Characterization and Applications: Elsevier Science.

45. Tang Li and Cheng Jianjun,2013, Nonporous silica nanoparticles for

nanomedicine application. Nano today. 8(3): Tr. 290-312.

46. Budnyak Tetyana, Tertykh Valentin, and Yanovska Elina,2014, Chitosan immobilized on silica surface for wastewater treatment. Materials Science. 20(2): Tr. 177-182.

47. Zhu Min, Zhu Yufang, Zhang Lingxia, and Shi Jianlin,2013, Preparation of chitosan/mesoporous silica nanoparticle composite hydrogels for sustained co-delivery of biomacromolecules and small chemical drugs. Science and technology of advanced materials. 14(4): Tr. 045005.

48. Yang Jian, Tu Jing, Lamers Gerda EM, Olsthoorn René CL, and Kros Alexander,2017, Membrane fusion mediated intracellular delivery of

lipid bilayer coated mesoporous silica nanoparticles. Advanced healthcare materials. 6(20): Tr. 1700759.

49. Yildirim Adem, Shi Dennis, Roy Shambojit, Blum Nicholas T, Chattaraj Rajarshi, Cha Jennifer N, and Goodwin Andrew P,2018, Nanoparticle- mediated acoustic cavitation enables high intensity focused ultrasound ablation without tissue heating. ACS applied materials & interfaces. 10(43): Tr. 36786-36795.

50. Zhao Pengyue, Yuan Wanling, Xu Chunli, Li Fengmin, Cao Lidong, and Huang Qiliang,2018, Enhancement of spirotetramat transfer in cucumber plant using mesoporous silica nanoparticles as carriers. Journal of agricultural and food chemistry. 66(44): Tr. 11592-11600.

51. Webster Rob, Elliott Victoria, Park B Kevin, Walker Donald, Hankin Mark, and Taupin Philip, PEG and PEG conjugates toxicity: towards an understanding of the toxicity of PEG and its relevance to PEGylated biologicals, in PEGylated protein drugs: Basic science and clinical applications. 2009, Springer. Tr. 127-146.

52. Prud'homme IT, Zoueva O, and Weber JM,1997, Amantadine susceptibility in influenza A virus isolates: determination methods and lack of resistance in a Canadian sample, 1991–1994. Clinical and diagnostic virology. 8(1): Tr. 41-51.

53. Suhartati Tati, Herasari Dian, and Hadi Sutopo,2011, The Chemical Modification of Protease Isolated from Locale Bacteria Isolate Bacillus subtilis ITBCCB148 with Nitrophenolcarbonate-Polyethylene Glycol (NPC-PEG). Modern Applied Science. 5(4): Tr. 253.

54. Banerjee Shashwat S, Aher Naval, Patil Rajesh, and Khandare Jayant,2012, Poly (ethylene glycol)-prodrug conjugates: concept, design, and applications. Journal of drug delivery. 2012: Tr. 1-16.

55. Harris J Milton, Introduction

to biotechnical and biomedical applications of poly (ethylene glycol), in Poly (ethylene glycol) Chemistry. 1992, Springer. Tr. 1-14.

56. Foster Leslie John Ray,2010, PEGylation and bioPEGylation of polyhydroxyalkanoates: synthesis, characterisation and applications. InTech, Vienna, Austria: Tr. 243-256.

57. Lee Eun-Jung, Jun Shin-Hee, Kim Hyoun-Ee, Kim Hae-Won, Koh Young-Hag, and Jang Jun-Hyeog,2010, Silica xerogel-chitosan nano- hybrids for use as drug eluting bone replacement. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 21(1): Tr. 207-214.

58. Lee Jeonghun, Kim Minji, Jin Sun Jin, Lee Hyemi, Kwon Yong Ku, Park Heon Joo, and Kim Chulhee,2014, Intracellular release of anticancer agents from a hollow silica nanocontainer with glutathione-responsive cyclodextrin gatekeepers. New Journal of Chemistry. 38(10): Tr. 4652- 4655.

59. She Xiaodong, Chen Lijue, Li Chengpeng, He Canzhong, He Li, and Kong Lingxue,2015, Functionalization of hollow mesoporous silica nanoparticles for improved 5-FU loading. Journal of Nanomaterials. 16(1): Tr. 108.

60. Li Yanhua, Li Na, Pan Wei, Yu Zhengze, Yang Limin, and Tang tunable Bo,2017, Hollow mesoporous silica nanoparticles with structures for controlled drug delivery. ACS applied materials & interfaces. 9(3): Tr. 2123-2129.

61. Kỵ Đặng Cao, Nghiên cứu biến tính silica với chitosan mang thuốc fluorouracil ứng dụng trong điều trị ung thư. 2015, Trường đại học Cần Thơ.

62. Chen Feng, Hong Hao, Shi Sixiang, Goel Shreya, Valdovinos Hector F, Hernandez Reinier, Theuer Charles P, Barnhart Todd E, and Cai Weibo,2014, Engineering of hollow mesoporous silica nanoparticles for remarkably enhanced tumor active targeting efficacy. Scientific reports. 4: Tr. 5080.

63. Liu Jia-Nan, Bu Wen-Bo, and Shi Jian-Lin,2015, Silica coated upconversion nanoparticles: A versatile platform for the development of

efficient theranostics. Accounts of chemical research. 48(7): Tr. 1797- 1805.

64. Masalov V. M., Sukhinina N. S., Kudrenko E. A., and Emelchenko G. A.,2011, Mechanism of formation and nanostructure of Stober silica particles. Nanotechnology. 22(27): Tr. 275718.

65. Kỵ Đặng Cao, Nghiên cứu biến tính silica với chitosan mang thuốc Fluoroiracol ứng dụng trong điều trị ung thư, in Khoa Khoa Học Tự Nhiên. 2015, Đại Học Cần Thơ.

66. Fang Xiaoliang, Chen Cheng, Liu Zhaohui, Liu Pengxin, and Zheng Nanfeng,2011, A cationic surfactant assisted selective etching strategy to hollow mesoporous silica spheres. Nanoscale. 3(4): Tr. 1632-1639.

67. Keshavarz Meysam and Ahmad Norhayati,2013, Characterization and modification of mesoporous silica nanoparticles prepared by sol-gel. Journal of Nanoparticles. 2013.

68. Zhao Xinyuan, Wei Saisai, Li Zhijian, Lin Chen, Zhu Zhenfeng, Sun Desen, Bai Rongpan, Qian Jun, Gao Xiangwei, and Chen Guangdi,2019, Autophagic flux blockage in alveolar epithelial cells is essential in silica nanoparticle-induced pulmonary fibrosis. Cell death & disease. 10(2): Tr. 127.

69. Nguyen Anh Khoa, Nguyen Thi Hiep, Bao Bui Quoc, Bach Long Giang, and Nguyen Dai Hai,2018, Efficient self-assembly of mPEG end-capped porous silica as a redox-sensitive nanocarrier for controlled doxorubicin delivery. International journal of biomaterials. 2018.

70. Socrates George.2004,Infrared and Raman characteristic group

frequencies: tables and charts: John Wiley & Sons.

71. Liu Peng, Yue Caixia, Shi Bihua, Gao Guanhui, Li Mingxing, Wang Bi, Ma Yifan, and Cai Lintao,2013, Dextran based sensitive theranostic nanoparticles for near-infrared imaging and photothermal therapy in vitro. Chemical Communications. 49(55): Tr. 6143-6145.

72. Sing Kenneth SW and Williams Ruth T,2004, Physisorption hysteresis loops and the characterization of nanoporous materials. Adsorption Science & Technology. 22(10): Tr. 773-782.

PHỤ LỤC

100

101

102