Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế hydrogel trên cơ sở polysaccharide (Chitosan, Alginate) ghép Pluronic F127 ứng dụng hỗ trợ điều trị vết thương bệnh lý đái tháo đường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:117

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, các hydrogel nhạy nhiệt được điều chế trên cơ sở F127 ghép với chitosan/alginate và kết hợp với các hoạt chất QU/RE hỗ trợ điều trị dạng nano tạo ra màng gel thông minh đa chức năng có nhiều hoạt tính để phủ vết thương. CS-F127 (1:15); Alg-F127 (1:10) tốt nhất trong các tỷ lệ ghép, cấu trúc được chứng minh bằng phổ 1HNMR và phổ hồng ngoại FT-IR. Các hệ này trước và sau khi mang hoạt chất đều có điểm tạo gel ở 30-35 °C và điểm tan gel ở trên 50 °C.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế hydrogel trên cơ sở polysaccharide (Chitosan, Alginate) ghép Pluronic F127 ứng dụng hỗ trợ điều trị vết thương bệnh lý đái tháo đường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Trung NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HYDROGEL TRÊN CƠ SỞ POLYSACCHARIDE (CHITOSAN, ALGINATE) GHÉP PLURONIC F127 ỨNG DỤNG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG BỆNH LÝ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 04/2021
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Đình Trung NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HYDROGEL TRÊN CƠ SỞ POLYSACCHARIDE (CHITOSAN, ALGINATE) GHÉP PLURONIC F127 ỨNG DỤNG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG BỆNH LÝ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 8440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Trần Ngọc Quyển Thành phố Hồ Chí Minh – 04/2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu có bất kỳ sự gian dối nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 04 năm 2021 Học viên cao học Nguyễn Đình Trung
LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và rèn luyện trong suốt thời gian vừa qua. Tôi xin cảm ơn PGS. TS. Trần Ngọc Quyển đã hướng dẫn tôi thực hiện đề tài này. Thầy đã truyền đạt những kiến thức chuyên ngành sâu rộng, những kinh nghiệm nghiên cứu quý báu, và nguồn động lực để tôi có thể vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn Phòng Vật liệu Hóa dược Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi bao gồm hóa chất, dụng cụ và thiết bị để tôi có thể hoàn thành đề tài. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên tinh thần và hỗ trợ tôi trong thời gian tôi học tập và thực hiện đề tài. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 04 năm 2021 Học viên cao học Nguyễn Đình Trung
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ Nghĩa tiếng Việt ĐTĐ Diabetic Đái tháo đường Food and Drug Cục Quản lý Thực phẩm và FDA Administration Dược phẩm Hoa Kỳ PEO Poly (ethylene oxide) Nhóm ưa nước PPO Poly (propylene oxide) Nhóm kỵ nước DLS Dynamic light scattering Tán xạ ánh sáng động Fourier transform infrared FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier spectroscopy Proton nuclear magnetic 1 HNMR Cộng hưởng từ hạt nhân resonance Mw Molecular weight Khối lượng phân tử Lower critical solution LCST Giá trị nhiệt độ tới hạn dưới temperature Uper critical solution UCST Giá trị nhiệt độ tới hạn trên temperature Cys Cystamine dihydrochloride Hóa chất RE Resveratrol Hoạt chất QU Quercetin Hoạt chất CDCl3 Deuterated chloroform Hóa chất Ultraviolet-visible UV-Vis Phổ tử ngoại-khả kiến spectroscopy NPC p-nitrophenyl chloroformate Hóa chất CS Chitosan Hóa chất
Dulbecco’s modified Môi trường sinh lý cơ bản nuôi DMEM Eagle’s medium cấy tế bào Sodium Alginate-g- Alg-F127 Mẫu tổng hợp Pluronic F127 CS-F127 Chitosan-g- Pluronic F127 Mẫu tổng hợp THF Tetrahydrofuran Hóa chất DMSO Dimethyl Sulfoxide Hóa chất PBS Phosphate Buffer Dung dịch đệm pH 7,4 Na-Alg Sodium Alginate Hóa chất Na-Alg- Sodium Alginate-g- Mẫu tổng hợp Cys Cystamine F127 Pluronic F127 Hóa chất NHS N-hydroxysucinimide Hóa chất
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Nguyên liệu và hóa chất ................................................................. 26 Bảng 2.2. Danh mục các trang thiết bị và dụng cụ ......................................... 27 Bảng 2.3. Hàm lượng 2 hoạt chất được nang hóa trong 2 nền hydrogel........ 38 Bảng 3.1. Khảo sát nhiệt độ tạo gel của copolymer ghép và khả năng chuyển đổi từ gel sang dung dịch và ngược lại. ......................................................... 53 Bảng 3.2. Kết quả định lượng QU trong hydrogel CS-F127/Alg-F127 ......... 67 Bảng 3.3. Kết quả định lượng RE trong hydrogel CS-F127/Alg-F127. ........ 67 Bảng 3.4. Dữ liệu động học giải phóng thuốc đơn của các mẫu CS-F127- QU/RE, Alg-F127-QU/RE .............................................................................. 72 Bảng 3.5. Dữ liệu giải phóng đa thuốc của các mẫu CS-F127-QU+RE, Alg- F127-QU+RE .................................................................................................. 74 Bảng 3.6. Giá trị T1/2 của các hoạt chất phóng thích ra từ các nền hydrogel mang đơn chất ................................................................................................. 76 Bảng 3.7. Giá trị T1/2 của các hoạt chất phóng thích ra từ các nền hydrogel mang 2 hoạt chất ............................................................................................. 77
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua; phản ứng deacetyl hóa chitin tạo chitosan [15] ................................................................................................ 6 Hình 1.2. Cấu trúc của Alginate ...................................................................... 9 Hình 1.3. Scaffold từ hydrogel dextran chuyển từ dạng lỏng sang dạng gel khi có sự tác động của ánh sáng hỗ trợ quá trình tạo mạch máu và tái tạo da [34] ......................................................................................................................... 14 Hình 1.4. Quercetin và cấu trúc Quercetin ..................................................... 15 Hình 1.5. Resveratrol và cấu trúc Resveratrol ............................................... 17 Hình 2.1. Quy trình tổng hợp hệ hydrogel CS -F127 .................................... 31 Hình 2.2. Phương trình phản ứng tổng hợp NPC-F127-NPC ........................ 31 Hình 2.3. Quy trình tổng hợp NPC-F127-NPC.............................................. 32 Hình 2.4. Phương trình phản ứng tổng hợp NPC-F127-OH .......................... 33 Hình 2.5. Quy trình tổng hợp NPC-F127-OH ................................................ 33 Hình 2.6.Sơ đồ phản ứng của quá trình tổng hợp Na-Alg-Cys ...................... 35 Hình 2.7. Sơ đồ tổng hợp copolymer nhạy cảm nhiệt Alg -F127 .................. 36 Hình 3.1. Kết quả phổ 1H-NMR của NPC-F127-NPC.................................. 44 Hình 3.2. Kết quả phổ 1H-NMR của NPC-F127-OH..................................... 45 Hình 3.3. Kết quả phổ FTIR của NPC-F127-OH........................................... 46 Hình 3.4. Phổ 1H-NMR của copolymer ghép CS -F127 ................................ 47 Hình 3.5. Kết quả phổ FTIR của CS-F127 (1:15) .......................................... 48 Hình 3.6. Phổ FT-IR của Na-Alg, Cys và Na-Alg-Cys tổng hợp sử dụng EDC/NHS/Cys ................................................................................................ 50 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của Na-Alg-Cys trong dung môi D2O. .................... 51 Hình 3.8. Phổ FT-IR của Alg-F127 (1:10) ..................................................... 52
Hình 3.9. Phổ 1HNMR của Alg-F127 ............................................................ 53 Hình 3.10. Chuyển hóa sol-gel của các dung dịch CS-F127 ở 10 °C va 37 °C ......................................................................................................................... 54 Hình 3.11. Đồ thị thể hiện sự tương quan của nồng độ copolymer (%wt/v) và nhiệt độ lên quá trình chuyển pha sol-gel ....................................................... 55 Hình 3.12. (A) Hình ảnh chụp các tiêu chí đánh giá về sự hình thành gel, giản đồ (B) thể hiện mối tương quan giữa nồng độ Alg-F127 và nhiệt độ trong sự tạo gel trong môi trường nước. ....................................................................... 57 Hình 3.13. Đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa nồng độ copolymer và nhiệt độ chuyển sol-gel ................................................................................................. 59 Hình 3.14. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong dung dịch PBS 1X (pH 7,4) trong thời gian 12 ngày (n=3). .................................... 62 Hình 3.15. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong dung dịch 2mg/ml collagenase pha bằng PBS 1X (pH 7,4) trong thời gian 12 ngày (n=3). ............................................................................................................... 63 Hình 3.16. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong môi trường DMEM có bổ sung 10% FBS trong thời gian 12 ngày (n=3). ............ 64 Hình 3.17. Tốc độ phân rã của các hydrogel trong các môi trường ngâm: PBS, collagenase và DMEM (n= 3). ........................................................................ 65 Hình 3.18. Đồ thị thể hiện sự tương quan của nồng độ copolymer (%) và nhiệt độ của mẫu CS-F127 gel (a), Alg-F127 gel (b), CS-F127-QU/RE (c); Alg- F127-QU/RE (d).............................................................................................. 69 Hình 3.19. Kết quả giải phóng QU từ hệ hydrogel CS-F127/Alg-F127 ........ 70 Hình 3.20. Kết quả giải phóng RE từ hệ hydrogel CS-F127/Alg-F127......... 71 Hình 3.21. Kết quả giải phóng RE (a) QU (b) từ hai hệ hydrogel CS-F127 và Alg-F127 mang 2 loại hoạt chất. ..................................................................... 74
Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn % khối lượng giảm cấp sinh học theo thời gian của các mẫu hydrogel CS-F127/Alg-F127 mang hoạt chất RE (a), QU (b) trong môi trường PBS pH 7.4 ................................................................................... 80 Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn % khối lượng giảm cấp sinh học theo thời gian của các mẫu hydrogel mang 2 hoạt chất RE, QU trong môi trường PBS pH 7.4 (a) DMEM (b) ....................................................................................................... 81 Hình 3.24. Đồ thị thể hiện sự ổn định của các hydrogel Alg-F127 sau lưu trữ 1 tháng (M1), 2 tháng (M2), 3 tháng (M3) và 6 tháng (M6) ở nhiệt độ bảo quản 4 °C (a) và 37 °C (b) ........................................................................................ 83 Hình 3.25. Đồ thị thể hiện sự ổn định của các hydrogel CS-F127 sau lưu trữ 1 tháng (M1), 2 tháng (M2), 3 tháng (M3) và 6 tháng (M6) ở nhiệt độ bảo quản 4 °C (a) và 37 °C (b) ........................................................................................ 83 Hình 3.26. Độ ổn định của hoạt chất RE (a), QU (b) được đánh giá sau 6 tháng lưu trữ trong môi trường nước tại nhiệt độ phòng 37 ± 2°C và 4 ± 2°C khi mang bởi CS-F127/Alg-F127. .................................................................................. 85
DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: ĐƯỜNG CHUẨN CỦA QU XÂY DỰNG BẰNG UV-VIS TRONG MÔI TRƯỜNG ETOH:PBS (1:1) ................................................... 96 PHỤ LỤC 2: ĐƯỜNG CHUẨN CỦA RE XÂY DỰNG BẰNG UV-VIS TRONG MÔI TRƯỜNG DMSO:PBS (1:1)................................................... 96 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HOẠT CHẤT TRONG HỆ HYDROGEL .............................................................................. 97 PL3.1. Kết quả đo hàm lượng hoạt chất RE trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 4 ± 2 °C. ................................................................................ 97 PL3.2. Phần trăm hoạt chất RE còn lại trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 4 ± 2 °C....................................................................................... 97 PL3.3. Kết quả đo hàm lượng hoạt chất QU trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 4 ± 2 °C. ................................................................................ 97 PL3.4. Phần trăm hoạt chất QU còn lại trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 4 ± 2 °C....................................................................................... 98 PL3.5. Kết quả đo hàm lượng hoạt chất RE trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 37 ± 2 °C. .............................................................................. 98 PL3.6. Phần trăm hoạt chất RE còn lại trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 37 ± 2 °C..................................................................................... 98 PL3.7. Kết quả đo hàm lượng hoạt chất QU trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 37 ± 2 °C. .............................................................................. 98 PL3.8. Phần trăm hoạt chất QU còn lại trong hệ hydrogel sau thời gian lưu trữ tại điều kiện 37 ± 2 °C..................................................................................... 99
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... vi DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC ......................................................................... ix MỤC LỤC .......................................................................................................... I TÓM TẮT .......................................................................................................... I ABSTRACT ......................................................................................................II MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 4 1.1. PLURONIC F127 ................................................................................... 4 1.1.1. Giới thiệu Pluronic F127....................................................................... 4 1.1.2. Tính chất của Pluronic .......................................................................... 4 1.1.3. Ứng dụng của Pluronic ......................................................................... 5 1.2. TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN ............................................................. 5 1.2.1. Nguồn gốc và cấu tạo của chitosan ....................................................... 5 1.2.2. Tính chất ............................................................................................... 6 1.2.3. Ứng dụng của chitosan trong y sinh ..................................................... 7 1.3. TỔNG QUAN VỀ ALGINATE ............................................................. 8 1.3.1. Nguồn gốc và cấu tạo của Alginate ...................................................... 8 1.3.2. Tính chất và ứng dụng của Alginate ..................................................... 9
1.3.2.1. Tính tương hợp sinh học ................................................................... 10 1.4. TỔNG QUAN VỀ HYDROGEL.......................................................... 10 1.4.1. Khái niệm hydrogel............................................................................. 10 1.4.2. Phân loại hydrogel thông minh ........................................................... 11 1.4.2.1. Hydrogel đáp ứng kích thích hóa học ............................................... 11 1.4.2.2. Hydrogel đáp ứng kích thích vật lý................................................... 12 1.4.3. Tính chất của hydrogel........................................................................ 12 1.4.3.1. Tính trương nở .................................................................................. 12 1.4.3.2. Tính phân hủy sinh học ..................................................................... 12 1.4.3.3. Tính tương hợp sinh học ................................................................... 13 1.4.4. Ứng dụng của hydrogel nhạy nhiệt ..................................................... 13 1.4.4.1. Ứng dụng trong lĩnh vực tái tạo mô .................................................. 13 1.4.4.2. Ứng dụng chữa lành vết thương ....................................................... 14 1.4.4.3. Ứng dụng trong mang nhả thuốc ...................................................... 14 1.5. TỔNG QUAN VỀ QUERCETIN VÀ RESVERATROL .................... 15 1.5.1. Quercetin ............................................................................................. 15 1.5.1.1. Cấu trúc hóa học và một số tính chất lý hóa của QU ....................... 15 1.5.1.2. Hoạt tính sinh học của QU ................................................................ 16 1.5.2. Resveratrol .......................................................................................... 17 1.5.2.1. Cấu trúc hóa học và một số tính chất lý hóa của RE ........................ 17 1.5.2.2. Hoạt tính sinh học của RE ................................................................ 18 1.6. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ....................................... 19 1.6.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................... 19 1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................... 23 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 26
2.1. NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH . 26 2.1.1. Nguyên liệu – hóa chất ....................................................................... 26 2.1.2. Dụng cụ và trang thiết bị..................................................................... 27 2.1.3. Các phương pháp phân tích ................................................................ 29 2.1.3.1. Đánh giá cấu trúc của hệ copolymer bằng 1H-NMR ........................ 29 2.1.3.2. Phổ hồng ngoại (FT-IR) .................................................................... 29 2.1.3.3. Phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) .................................................... 30 2.2. TỔNG HỢP HYDROGEL NHẠY NHIỆT TRÊN CƠ SỞ CHITOSAN VÀ PLURONIC F127 ..................................................................................... 30 2.2.1. Tổng hợp NPC-F127-NPC ................................................................. 31 2.2.2. Tổng hợp NPC-F127-OH.................................................................... 33 2.2.3. Tổng hợp hệ copolymer ghép chitosan-g- Pluronic F127 (CS -F127) 34 2.3. TỔNG HỢP HYDROGEL NHẠY NHIỆT TRÊN CƠ SỞ ALGINATE VÀ PLURONIC F127 ..................................................................................... 34 2.3.1. Tổng hợp dẫn xuất Alginate-cystamine (Na-Alg-Cys) ...................... 34 2.3.2. Tổng hợp copolymer ghép alginate-g- Pluronic F127(Alg -F127) .... 35 2.4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ POLYMER LÊN NHIỆT ĐỘ TẠO GEL ................................................................................................. 36 2.4.1. Khảo sát đặc tính nhạy nhiệt của copolymer ghép CS -F127 ............. 36 2.4.2. Khảo sát đặc tính nhạy nhiệt của copolymer ghép Alg -F127............ 37 2.4.3. Khảo sát thời gian giảm cấp của các hydrogel copolymer ghép ........ 37 2.5. ĐIỀU CHẾ, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ HYDROGEL NHẠY NHIỆT MANG, NHẢ CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC ................... 38 2.5.1. Điều chế hệ hydrogel có mang các loại thuốc/hoạt chất sinh học ...... 38 2.5.1.1. Điều chế hệ hydrogel CS -F127 và Alg -F127 mang QU ................ 38 2.5.1.2. Điều chế hệ hydrogel CS -F127 và Alg -F127 mang RE ................. 39
2.5.1.3. Điều chế hệ hydrogel CS -F127 và Alg -F127 mang QU và RE...... 39 2.5.2. Xác định hàm lượng QU và RE được nang hóa trong hệ hydrogel.... 39 2.5.3. Kiểm tra tính nhạy nhiệt và xác định điểm chuyền pha của hệ hydrogel CS -F127/ Alg-F127 mang QU, RE và QU + RE ........................................... 39 2.5.4. Khảo sát và đánh giá khả năng nhả các hoạt chất ra khỏi hệ hydrogel theo thời gian ................................................................................................... 40 2.5.4.1. Khảo sát và đánh giá về khả năng nhả hoạt chất ra khỏi hệ hydrogel ........................................................................................................... 40 2.5.4.2. Nghiên cứu động học giải phóng thuốc khỏi hệ hydrogel ................ 41 2.5.4.3. Xác định thời gian T1/2 giải phóng một nửa thuốc in vitro ............... 42 2.5.5. Khảo sát và đánh giá thời gian giảm cấp của hệ hydrogel hoạt tính trong môi trường giả sinh học................................................................................... 42 2.5.6. Khảo sát và đánh giá độ ổn định của hoạt chất trong hệ hydrogel ..... 42 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................. 44 3.1. KẾT QUẢ TỔNG HỢP HYDROGEL NHẠY NHIỆT CS -F127 ....... 44 3.1.1. Kết quả tổng hợp NPC-F127-NPC ..................................................... 44 3.1.2. Kết quả tổng hợp NPC-F127-OH ....................................................... 45 3.1.3. Kết quả tổng hợp CS -F127 ................................................................ 47 3.2. KẾT QUẢ TỔNG HỢP HYDROGEL NHẠY NHIỆT ALG -F127 ... 49 3.2.1. Kết quả tổng hợp Na-Alg-Cys ............................................................ 49 3.2.2. Kết quả tổng hợp Alg -F127 ............................................................... 51 3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ POLYMER LÊN NHIỆT ĐỘ TẠO GEL ........................................................................... 53 3.3.1. Kết quả khảo sát đặc tính nhạy nhiệt của copolymer ghép CS-F127 . 53 3.3.2. Kết quả khảo sát đặc tính nhạy nhiệt của copolymer ghép Alg-F127 56
3.3.3. Kết quả khảo sát thời gian giảm cấp của các hydrogel copolymer ghép ........................................................................................................... 60 3.3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng hấp thụ nước của hydrogel .................... 60 3.3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng giảm cấp của hydrogel .......................... 64 3.4. KẾT QUẢ ĐIỀU CHẾ, KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ HYDROGEL NHẠY NHIỆT MANG, NHẢ CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC ........................................................................................................... 66 3.4.1. Điều chế hệ hydrogel có mang các loại thuốc/hoạt chất sinh học ...... 66 3.4.2. Kiểm tra tính nhạy nhiệt và xác định điểm chuyền pha của hệ hydrogel CS -F127/ Alg-F127 mang QU, RE và QU + RE ........................................... 68 3.4.3. Khảo sát và đánh giá khả năng nhả các hoạt chất ra khỏi hệ hydrogel theo thời gian ................................................................................................... 69 3.4.3.1. Kết quả khảo sát và đánh giá khả năng nhả đơn hoạt chất ra khỏi 2 hệ hydrogel ........................................................................................................... 69 3.4.3.2. Kết quả khảo sát và đánh giá khả năng nhả hoạt chất ra khỏi 2 hệ hydrogel mang 2 hoạt chất .............................................................................. 73 3.4.3.3. Kết quả khảo sát đánh giá về T1/2 của hệ hydrogel mang hoạt chất .. 76 3.4.4. Khảo sát và đánh giá thời gian giảm cấp của hệ hydrogel hoạt tính trong môi trường giả sinh học................................................................................... 78 3.4.5. Khảo sát và đánh giá độ ổn định của hoạt chất trong hệ hydrogel ..... 82 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................. 86 4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................... 86 4.2. KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 88 PHỤ LỤC ..................................................................................................... 96
TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, các hydrogel nhạy nhiệt được điều chế trên cơ sở F127 ghép với chitosan/alginate và kết hợp với các hoạt chất QU/RE hỗ trợ điều trị dạng nano tạo ra màng gel thông minh đa chức năng có nhiều hoạt tính để phủ vết thương. CS-F127 (1:15); Alg-F127 (1:10) tốt nhất trong các tỷ lệ ghép, cấu trúc được chứng minh bằng phổ 1HNMR và phổ hồng ngoại FT-IR. Các hệ này trước và sau khi mang hoạt chất đều có điểm tạo gel ở 30-35 °C và điểm tan gel ở trên 50 °C. Khả năng hấp thụ nước và tốc độ phân rã của hệ hydrogel phụ thuộc tuyệt đối vào nồng độ copolyme sử dụng. Hiệu quả mang QU/RE của hydrogel CS-F127/Alg-F127 đạt trên 98% . Thời gian giữ hoạt chất và T1/2 cao hơn nhiều so với QU/RE tự do. Thời gian giảm cấp của hệ hydrogel mang 2 hoạt chất kéo dài trên 12 ngày, độ ổn định của hoạt chất trên 6 tháng, cho thấy khả năng hydrogel Alg-F127 và CS-F127 mang hoạt chất rất thích hợp cho các ứng dụng trong y sinh học đặc biệt trong điều trị vết thương. I
ABSTRACT In this study, the heat-sensitive hydrogel was made based on the combine of F127, chitosan/alginate and others active ingredient as supporting nano- treatment QU/RE to create a multifunctional smart gel membrane with multiple activities which cover the wound. CS-F127 (1:15); Alg-F127 (1:10) is the best coupling ratio of which the structure is proven by 1HNMR spectroscopy and FT-IR infrared spectroscopy. Before and after carrying substance, the gelation point and gel melting points of these complex are sequentially meansured at 30-35 °C and above 50 °C. The water absorption capacity and decay rate of the hydrogel complex are completely based on the used copolymer concentration. The QU/RE carrying efficiency of CS-F127/Alg-F127 hydrogel is more than 98%. Moreover the retention time and half-life of the active substance are much higher than free QU/RE. The decomposition time of the hydrogel complex with 2 substance lasted for more than 12 days and the stability of the active ingredient was also over 6 months. Therefore, the Alg-F127 and CS-F127 hydrogels have ability to carry subtances and suitable for pharmaceutical applications, especially in wound treatment. II
MỞ ĐẦU Bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) type 2 là bệnh rối loạn chuyển hóa tăng glucose huyết do cả 2 lý do là khiếm khuyết về tiết insulin và về tác động của insulin. Tại Việt Nam số lượng người bị ĐTĐ đang tăng lên nhanh chóng. Theo thống kê của Cục Quản lý khám chữa bệnh (Bộ Y tế): tại Việt Nam số người mắc ĐTĐ chiếm khoảng 5,4% dân số (với hơn 5 triệu người mắc) xếp hàng đầu thế giới. Tỷ lệ này tăng gấp đôi so với đầu những năm 2000. Tại các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, hoặc thành phố Hồ Chí Minh, tỷ lệ này lên đến 10- 12 thậm chí gần 15% [1]. Bệnh ĐTĐ thường dẫn đến nhiều biến chứng nghiêm trọng như đột quỵ, loét chân, tim mạch. Loét chân là nguyên nhân hàng đầu của việc nhập viện đối với những người mắc bệnh ĐTĐ. Loét chân do ĐTĐ được ước tính xảy ra ở 25% trong số tất cả các bệnh nhân mắc ĐTĐ, trong đó có thể đến 84% bị cắt cụt chân liên quan do biến chứng [2]. Các vết thương do bệnh ĐTĐ thường được đánh giá là "không thể chữa trị được". Trên thực tế, vết thương bị chậm lành dẫn đến biến chứng loét. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng: cứ 5 người mắc ĐTĐ thì có 1 người bị nhiễm loét và phải chữa bằng phương pháp “đoạn chi” (cắt cụt tay, chân) [3]. Tỷ lệ chết ở bệnh nhân mắc chứng loét do áp lực gây ra cao gấp bốn lần ở các bệnh nhân không mắc chứng này. Chi phí cho việc điều trị có thể là cao do bao gồm sự chăm sóc điều dưỡng chuyên sâu cũng như các trị liệu phụ trợ, ví dụ thiết bị chống áp suất, băng bó bảo vệ và điều trị da. Vật liệu sinh học thay thế da tạm thời là 1 trong những hướng tiếp cận mới, những vật liệu có nguồn gốc sinh học ( da đồng loại, da dị loại, các màng sinh học, các vật liệu sinh tổng hợp…) được dùng để che phủ vết loét một cách tạm thời [4]. Nhằm tạo ra một lớp ngăn cách thích hợp nhất về mặt sinh lý giữa bề mặt vết loét và môi trường bên ngoài. Điều này cho phép các hệ thống sửa chữa và miễn dịch của cơ thể tham gia vào quá trình liền vết loét một cách hữu hiệu nhất. Do không tương hợp về mặt miễn dịch ghép nên các vật liệu này chỉ bám sống trên nền vết loét trong một thời gian nhất định sau đó sẽ bị thải loại. 1
Hiện nay tại Việt Nam đã có những cơ sở sử dụng một cách thường quy các sản phẩm này để điều trị các loét bàn chân ĐTĐ. Tuy nhiên, các phương pháp trị liệu này đắt tiền và có thể là chi phí không thể trả được đối với nhiều bệnh nhân. Do đó, việc chăm sóc và làm lành vết thương ở người đặt ra nhiều thách thức nghiêm trọng. Các phương pháp trị liệu hiện có của khoa học hiện đại có các hạn chế khi nó đi vào điều trị và chữa trị các vết thương nhất định. Các điều kiện ảnh hưởng đến việc điều trị vết thương ở người, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, ở đó điều kiện vệ sinh thường không hoàn toàn đầy đủ. Nguy cơ của các biến chứng do vật ký sinh, vi khuẩn v.v. gây nghiêm trọng. Hydrogel là loại vật liệu mềm và ẩm ướt, có thể có tới 95% thành phần nước với các phân tử nằm trong khung polymer sinh học và có cấu trúc 3D. Theo như đặc tính chung của hydrogel, chúng tạo lớp màng rắn cách ly sự tiếp xúc của vùng bị thương với môi trường bên ngoài ngăn ngừ khả năng nhiễm khuẩn hay nấm có trong không khí. Ngoài ra hydrogel có khả năng giữ nước cao có thể lên đến 200% so với trọng lượng, vì thế hydrogel cung cấp một môi trường ẩm cho vết thương, thấm hút các dịch do vết thương tiết ra, đồng thời tạo áp lực lên bề mặt vết thương kích thích sự tăng sinh của nguyên bào sợi, thúc đẩy quá trình tái tạo collagen và hình thành mao mạch mới giúp cho vết thương mau lành. Ngoài những ưu điểm trên, hydrogel có thể loại bỏ 1 cách dễ dàng không gây đau đớn cũng như tổn thương phần mô mền mới tái tạo tại vùng vết thương. Có rất nhiều loại hydrogel được nghiên cứu và triển khai thử nghiệm trong điều trị vết thương ở người ĐTĐ, trong số đó, nhiều loại hydrogel hoạt tính trên cơ sở Pluronic F127 là 1 trong những đối tượng quan tâm hàng đầu hiện nay vì Pluronic F127 đã được FDA cho phép sử dụng để ứng dụng trên lâm sàng [5]. Tuy nhiên việc sử dụng Pluronic không có biến tính để điều chế hydrogel cho thấy các nhược điểm về cơ tính. Để cải thiện nhược điểm của gel Pluronic, Pluronic thường được biến tính hay biến đổi cấu trúc bằng cách gắn thêm các nhóm chức năng hoặc các nhóm có nguồn gốc từ polymer tự nhiên, có thể là protein như collagen [6] và gelatin [7], hoặc polysaccharides như tinh 2