Luận án Tiến sĩ: Hồ hoàng nhân nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat

Luận án nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat pha tiêm ứng dụng trong điều trị ung thư, đánh giá hiệu quả và tính an toàn của công nghệ nano.

• Tác giả: Hồ Hoàng Nhân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Ngọc Chiến
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat pha tiêm hướng điều trị ung thư
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Luận án Tiến sĩ của Hồ Hoàng Nhân

Hồ Hoàng Nhân đã hoàn thành luận án tiến sĩ dược học tại Trường Đại học Dược Hà Nội vào năm 2019. Luận án tập trung vào nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat pha tiêm, hướng đến ứng dụng trong điều trị ung thư hiệu quả. Đây là công trình nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Ngọc Chiến và GS. Chul Soon Yong. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín như Drug Development and Industrial Pharmacy và Journal of Nanomaterials.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu chính

Luận án tập trung vào bào chế tiểu phân nano artesunat với công thức pha tiêm chuyên biệt. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ mang thuốc nano hiệu quả để cải thiện tính ổn định, độ sinh khả dụng và tác dụng ức chế tế bào ung thư của artesunat. Công trình nghiên cứu áp dụng các công nghệ nano tiên tiến để phát triển dạng thuốc tiêm mới có hiệu quả cao hơn.

1.2. Ý nghĩa khoa học và ứng dụng thực tiễn

Kết quả của luận án tiến sĩ này mang ý nghĩa quan trọng trong phát triển dược phẩm ung thư hiện đại. Tiểu phân nano artesunat có khả năng cải thiện đặc tính lý hóa và tác dụng ức chế ung thư vượt trội. Công trình này góp phần vào sự phát triển của công nghệ nano dược tại Việt Nam và có tiềm năng ứng dụng lâm sàng cao.

II. Nội dung Chính của Nghiên cứu Bào chế Tiểu phân Nano

Hồ Hoàng Nhân đã thực hiện các nghiên cứu chi tiết về bào chế tiểu phân nano artesunat sử dụng các phương pháp tiên tiến. Nội dung chính bao gồm: (1) Nghiên cứu tính chất vật lý và độ ổn định của artesunat trong các điều kiện khác nhau; (2) Phát triển các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme PLGA kết hợp với chitosan hoặc PEG; (3) Đánh giá đặc tính lý hóa chi tiết của sản phẩm cuối cùng; (4) Nghiên cứu tác dụng ức chế tế bào ung thư trên các mô hình in vitro và in vivo. Các kết quả cho thấy tiểu phân nano artesunat có hiệu quả vượt trội so với dạng thuốc thông thường.

2.1. Phương pháp bào chế sử dụng công nghệ nano

Luận án sử dụng các phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme hiện đại bao gồm: quy trình nano hóa, kết hợp chitosan để cải thiện bề mặt, và sửa đổi PEG nhằm tăng thời gian lưu thông. Các phương pháp này giúp tạo ra tiểu phân nano artesunat có kích thước nhỏ, phân bố đều đặn, và khả năng giải phóng thuốc kiểm soát tối ưu cho dạng pha tiêm.

2.2. Đánh giá đặc tính lý hóa của sản phẩm

Các đặc tính lý hóa của tiểu phân nano được đánh giá toàn diện bao gồm: kích thước hạt, phân bố kích thước, độ polydispersity, điện thế zeta, hiệu suất nạp thuốc, và khả năng giải phóng in vitro. Công trình sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như quang tán xạ động lực, kính hiển vi điện tử, và sắc ký lỏng hiệu năng cao để xác nhận chất lượng sản phẩm.

III. Tác dụng Ức chế Ung thư của Tiểu phân Nano Artesunat

Một phần quan trọng của luận án tiến sĩ Hồ Hoàng Nhân là đánh giá tác dụng ức chế tế bào ung thư của tiểu phân nano artesunat. Các nghiên cứu in vitro trên các dòng tế bào ung thư khác nhau cho thấy tiểu phân nano artesunat có khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư mạnh hơn so với artesunat nguyên chất. Cơ chế gây tác dụng bao gồm: (1) Cảm ứng apoptosis (chết tế bào lập trình); (2) Dừng chu kỳ tế bào; (3) Ức chế angiogenesis (hình thành mạch máu mới); (4) Giảm tính đột biến của tế bào ung thư. Các kết quả này được xác nhận qua các phương pháp phân tích hiện đại.

3.1. Cơ chế ức chế tế bào ung thư

Tiểu phân nano artesunat thực hiện tác dụng ức chế qua nhiều cơ chế: (1) Cảm ứng apoptosis thông qua đường dẫn truyền tín hiệu nội tại; (2) Ức chế protein kinase và các yếu tố phát triển; (3) Tăng stress nội chứa chứa; (4) Kích hoạt autophage. Nano hóa làm tăng sinh khả dụng, cải thiện tích lũy trong khối u, và tăng cường tác dụng trị liệu với tính độc tính thấp đối với tế bào bình thường.

3.2. Kết quả nghiên cứu tác dụng ức chế trên các mô hình

Luận án trình bày các kết quả nghiên cứu chi tiết về tác dụng ức chế trên các dòng tế bào ung thư khác nhau bằng phương pháp MTT, qụa trình chết tế bào bằng flow cytometry, và mô hình động vật thí nghiệm. Tiểu phân nano artesunat pha tiêm cho thấy hiệu quả ức chế cao hơn 2-3 lần so với artesunat nguyên chất, với độc tính toàn thân giảm đáng kể.

IV. Đóng góp Khoa học và Triển vọng Ứng dụng

Luận án tiến sĩ của Hồ Hoàng Nhân đã đạt được những đóng góp khoa học đáng kể trong lĩnh vực công nghệ dược phẩm nano. Công trình không chỉ phát triển thành công phương pháp bào chế tiểu phân nano artesunat pha tiêm mà còn cung cấp dữ liệu khoa học bằng chứng về hiệu quả của công nghệ nano trong điều trị ung thư. Các kết quả đã được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín, góp phần nâng cao vị thế của khoa học dược Việt Nam trên trường quốc tế. Triển vọng ứng dụng lâm sàng rất cao, hứa hẹn sẽ là một dược phẩm đột phá trong điều trị ung thư hiệu quả với tính an toàn cao.

4.1. Những đóng góp chính của luận án

Hồ Hoàng Nhân đã đóng góp: (1) Phương pháp bào chế mới cho tiểu phân nano artesunat hiệu quả; (2) Dữ liệu toàn diện về đặc tính lý hóa và tác dụng ức chế ung thư; (3) Giải pháp cải thiện độ ổn định bằng chitosan và PEG hóa; (4) Chứng cứ khoa học về tiềm năng lâm sàng của công nghệ nano trong ung thư học.

4.2. Tiềm năng ứng dụng và phát triển tương lai

Tiểu phân nano artesunat pha tiêm có tiềm năng phát triển thành dược phẩm lâm sàng trong vòng 5-10 năm. Công trình này tạo nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về liệu pháp kết hợp, nano hóa các dẫn chất artemisinin khác, và cải tiến dạng bào chế. Sản phẩm hứa hẹn mang lại lợi ích sức khỏe lớn cho bệnh nhân ung thư, đặc biệt ở các nước có tài nguyên y tế hạn chế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Artemisinin (ATN) và các dẫn chất nhƣ artesunat (ART) là sản phẩm của quá trình chiết xuất và bán tổng hợp từ cây thanh hao hoa vàng Artemisia annua L. Ngoài tác dụng chống sốt rét, nhiều nghiên cứu gần đây còn cho thấy ART có tác dụng ức chế nhiều dòng tế bào ung thƣ [26]. Do đó, nhằm tăng khả năng ức chế ƣng thƣ, công nghệ nano đã và đang đƣợc áp dụng. Các dạng bào chế chứa tiểu phân nano (viết tắt là TP nano) có thể đƣợc thiết kế nhằm giải phóng thuốc tại đích tác dụng với liều lƣợng và khoảng thời gian nhƣ dự kiến, đặc biệt với các tế bào khối u, giúp làm tăng hiệu quả điều trị và giảm thiểu độc tính cho cơ thể ngƣời bệnh [58].

Bên cạnh liposome với chất mang lipid, TP nano sử dụng chất mang polyme cũng là một trong những dạng bào chế chứa TP nano thu hút đƣợc khá nhiều nghiên cứu. Một trong những polyme tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học đƣợc sử dụng khá phổ biến là acid poly (lactic-co-glycolic) (PLGA) do có khả năng kiểm soát và duy trì giải phóng dƣợc chất, độc tính thấp, tƣơng thích sinh học với nhiều mô và tế bào [119]. TP nano ART sử dụng polyme PLGA làm chất mang đã chứng tỏ tác dụng ức chế tế bào ung thƣ in vitro đƣợc tăng cƣờng đáng kể so với nguyên liệu. Ngoài ra, các polyme thân nƣớc nhƣ chitosan (CS) hay PEG có thể đƣợc sử dụng nhằm thay đổi đặc tính bề mặt của các TP nano PLGA nhƣ tăng cƣờng sự bám dính sinh học hoặc giúp làm giảm sự hoạt hóa bổ thể, giảm sự tƣơng tác bắt giữ bởi các đại thực bào, do đó giúp kéo dài thời gian tuần hoàn của TP nano, tạo cơ hội phân phối thuốc đến các khối u đích và điều chỉnh tỷ lệ giải phóng dƣợc chất [44].

Trên cơ sở đó, luận án đã đƣợc thực hiện với tiêu đề ―Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat pha tiêm hướng điều trị ung thư” với các mục tiêu bao gồm: 1. Xây dựng đƣợc công thức và quy trình bào chế tiểu phân nano artesunat ở quy mô phòng thí nghiệm; 2. Xây dựng đƣợc công thức và quy trình bào chế bột đông khô pha tiêm chứa tiểu phân nano artesunat ở quy mô phòng thí nghiệm; 3. Đề xuất đƣợc tiêu chuẩn cơ sở và đánh giá độ ổn định của bột đông khô pha tiêm chứa tiểu phân nano artesunat; 4.

Đánh giá đƣợc tác dụng ức chế tế bào ung thƣ in vitro và tác dụng ức chế khối u in vivo của tiểu phân nano artesunat. Đại cƣơng về artesunat 1. Công thức - Công thức cấu tạo CH3 H H3C O O H O H O CH3 OCOCH2 CH2 COOH Hình 1. Công thức cấu tạo của ART - Tên khoa học: (3R, 5aS, 6R, 8aS, 9R, 10S, 12R, 12aR) - Decahydro - 3,6,9 - trimethyl - 3,12 - epoxy - 12H - pyrano (4,3 – j) - 1,2 - benzodioxepin - 10 - ol, hydrogen sucinat.

- Tên khác: Dihydroartemisinin-12-alpha-succinat; Succinyl dihydro- artemisinin; Quinghaosu reduced succinat este, acid artesunic. - Công thức phân tử: C19H28O8 - Khối lƣợng phân tử: 384,4 g/mol [1]. Tính chất vật lý Bột kết tinh trắng mịn. Tan đƣợc trong nƣớc (khoảng 56,2 mg/l ở 25oC), tan tốt trong dicloromethan (DCM), ethanol và aceton.

ART là một acid yếu có pKa bằng 4,6, có hệ số phân bố dầu/nƣớc thay đổi theo các giá trị pH khác nhau, ngoài ra, ART có khả năng tan một phần trong nƣớc ở pH=7,4 do logD7,4 nhỏ nên có thể thích hợp với dạng thuốc tiêm khi chuyển qua dạng muối (nhƣ dạng muối kiềm natri). Ở dạng thuốc tiêm, acid artesunic đƣợc dùng kết hợp với natri hydrocarbonat để tạo dạng muối natri artesunat ngay trƣớc khi tiêm [1], [20]. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của artesunat 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm Là dẫn chất este của ATN, ART kém ổn định ở nhiệt độ cao và sự có mặt của ẩm.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ART kém ổn định khi tăng nhiệt độ; ví dụ trong 2 dung dịch natri clorid 0,9% (kl/tt) khi bảo quản ở 9oC, 23oC, 36,5oC thì thời gian ổn định của ART lần lƣợt là 130 giờ, 10,6 giờ và 1,6 giờ [24]. Độ ổn định của ART đạt đƣợc tối đa khi bảo quản thuốc ở 2-8oC [12]. Đồng thời, độ ổn định của ART bị ảnh hƣởng mạnh khi có độ ẩm cao. Hàm lƣợng ART giảm nhanh trên 2%/năm khi bảo bảo quản nguyên liệu ART ở nhiệt độ 30-35oC và độ ẩm tƣơng đối (gọi tắt là độ ẩm) 80-90% [6].

Quá trình phân hủy của thuốc đƣợc chứng tỏ có liên quan nhiều đến độ ẩm hơn, ví dụ khi bảo quản ở nhiệt độ 50oC và độ ẩm 60%, thuốc ít bị phân hủy hơn so với khi bảo quản ở nhiệt độ 40oC và độ ẩm 75% [12]. Khi nghiên cứu sự ổn định của ART trong môi trƣờng huyết tƣơng, nhiệt độ cao cũng làm ART kém ổn định. Ví dụ, khi bảo quản ở nhiệt độ 4oC, ART có thể ổn định đến 6 ngày so với 5 giờ ở nhiệt độ phòng (24oC), ở -25oC cho thấy không có sự phân hủy sau 8 tháng [24]. Thời gian bảo quản càng lâu càng dẫn đến sự phân hủy ART, ví dụ ở nhiệt độ 4oC, sau 2, 3, 6 tháng bảo quản thì hàm lƣợng dƣợc chất lần lƣợt giảm đến 6-18%, 25-37% và 59-80%; ở nhiệt độ phòng, tỉ lệ giữa ART và dihydroartemisinin (DHA) càng giảm khi thời gian bảo quản càng kéo dài [104].

Do đó, bột khô là dạng thích hợp nhất để bảo quản nhƣ đối với công thức bào chế thuốc tiêm chứa ART để hạn chế sự không ổn định hoặc công thức chỉ đƣợc phối trộn với nƣớc ngay trƣớc khi sử dụng. Ngoài ra công thức cần đƣợc bào chế trong điều kiện kiểm soát độ ẩm và độ ổn định cần đƣợc kiểm tra trong quá trình sản xuất dƣới điều kiện kiểm soát độ ẩm và bao gói trong các bao bì tránh ẩm [12]. Ảnh hưởng của pH và xúc tác acid-base nói chung Một số thuốc chịu sự phân hủy trong dung dịch khi cho thêm acid hay base. Phụ thuộc vào pKa, hầu hết các thuốc thƣờng tồn tại ở dạng muối của acid hay base yếu.

Do đó, trong dung dịch nƣớc, các phân tử thuốc sẽ phân ly một phần hay hoàn toàn. Mặc dù các hệ đệm thƣờng đƣợc dùng trong các dung dịch dƣợc phẩm để điều chỉnh pH của dung dịch nhƣng một vài hệ sẽ xúc tác quá trình phân hủy. Các thuốc có nhóm este succinat trong cấu trúc phân tử nhƣ ART có thể bị thủy phân khi có mặt nƣớc. Đặc biệt quá trình thủy phân sẽ đƣợc thúc đẩy bởi sự hiện diện nhiều hơn của nồng độ ion hydro hoặc hydroxyl hoặc bởi xúc tác acid-base nói chung của hệ đệm.

3 Nói chung, ART kém ổn định ở pH acid. ART thủy phân đáng kể khi pha loãng với dung dịch glucose 5% kl/tt với pH thấp khoảng bằng 5 [24]. Đồng thời, mặc dù tan đƣợc trong dung dịch kiềm tuy nhiên lại dễ thủy phân tạo DHA, ví dụ hàm lƣợng ART giảm còn 92-93% khi đông khô dung dịch ART có pH 9,1-9,5 [2]. Do vậy, các nghiên cứu chỉ ra rằng, giá trị pH để duy trì ổn định của ART nên nằm trong khoảng từ 7,5-8,5 nhƣ ở pH 8,2 khi đông khô dung dịch ART, hàm lƣợng ART vẫn duy trì bằng 98,4% gần nhƣ ban đầu [2], thuốc ổn định nhất tại đệm phosphat pH 8 trong điều kiện nhiệt độ 2-8oC và 25oC với hàm lƣợng còn lại sau 1 tuần lần lƣợt là 94,5 ± 0,2% và 94,6 ± 0,8% [12].

Ảnh hưởng của các dung môi khác nhau Các nghiên cứu đã đánh giá ảnh hƣởng của các dung môi khan nƣớc đến sự ổn định của ART nhƣ ethanol, dimethylsulfoxid (DMSO), PEG 400,… Việc sử dụng ethanol có thể giảm tốc độ phân hủy của ART nhƣ quá trình phân hủy chỉ xảy ra sau 3 tháng ở nhiệt độ phòng, tuy nhiên tạo nhiều sản phẩm khác nhau [71]. Đối với PEG 400, quá trình phân hủy xảy ra chỉ sau 1 tháng tuy nhiên DHA là chất phân hủy duy nhất, đồng thời là chất chống sốt rét khá hiệu quả. Do đó, PEG 400 là tá dƣợc có thể đáng quan tâm do chỉ tạo mỗi DHA [71]. Nhằm nghiên cứu ảnh hƣởng của các hệ dung môi khác nhau đến sự phân hủy của ART trong quá trình bào chế thuốc tiêm đông khô ART.

Các dung môi đƣợc sử dụng trong khảo sát bao gồm dung môi số 1, nƣớc cất, ethanol, DMSO, hoặc hỗn hợp các dung môi. Kết quả hỗn hợp dung môi số 1 và nƣớc cất đƣợc lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu vì có khả năng hòa tan các thành phần trong công thức và đảm bảo tránh sự phân hủy dƣợc chất [2]. Các phương pháp định lượng artesunat - Phƣơng pháp quang phổ UV-Vis: Với nguyên tắc dựa vào phản ứng thủy phân trong môi trƣờng kiềm ở nhiệt độ 50  1 oC trong 60 phút tạo ra sản phẩm phân hủy có khả năng hấp thụ ánh sáng tại bƣớc sóng 289  1 nm [1]. - Phƣơng pháp quang phổ huỳnh quang: Với nguyên tắc dựa vào phản ứng tạo chất huỳnh quang màu nâu xanh với hỗn hợp acid acetic và acid sulfuric (tỉ lệ 2:1) ở nhiệt độ cao 100oC trong 5 phút.

Bƣớc sóng kích thích là 303 nm và bƣớc sóng phát xạ tƣơng ứng của ART trong methanol là 609 nm [141]. 4 - Phƣơng pháp acid – base: Với nguyên tắc dựa vào phản ứng acid – base với dung dịch NaOH 0,05 M, dùng 2 giọt phenolphthalein/ethanol làm chất chỉ thị [168]. - Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Với nguyên tắc sắc ký sử dụng hệ pha động bao gồm acetonitril và đệm phosphat pH 3, với cột sắc ký pha đảo C18, detector: UV 216 nm [158]. - Phƣơng pháp sắc ký lỏng – khối phổ (LC-MS/MS): Với nguyên tắc định lƣợng ART và DHA trong huyết tƣơng ngƣời dựa trên quá trình kết tủa protein bằng acetonitril, sử dụng ATN làm chất chuẩn nội, sau đó tiến hành phƣơng pháp sắc ký lỏng qua cột C18 trƣớc khi vào bộ phận khối phổ tứ cực chập ba [72].

Tác dụng ức chế ung thư 1.