Luận án nghiên cứu cải thiện khả năng mang thuốc chống ung thư cisplatin của chất mang nano dendrimer

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Cải Thiện Khả Năng Mang Thuốc Cisplatin Bằng Nano Dendrimer
• Loại tài liệu: Luận Án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 1.1. Mục tiêu của luận án
• 1.2. Ý nghĩa khoa học của luận án
• 1.3. Đóng góp mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU DENDRIMER
• 2.1. Khái niệm và phân loại
• 2.2. Tính tương hợp sinh học của dendrimer
• 2.3. Độc tính tế bào in vitro của dendrimer
• 2.4. Độc tính tế bào in vivo của dendrimer
• 2.5. Phương pháp tổng hợp dendrimer
• 2.5.1. Các phương pháp tổng hợp
• 2.5.2. Tổng hợp dendrimer polyamidoamine
• 2.6. Các phương pháp xác định tính chất của dendrimer
• 2.7. Ứng dụng của dendrimer trong trị liệu
• 2.7.1. Hoạt tính trị liệu của dendrimer
• 2.7.2. Cải thiện độ hòa tan của thuốc
• 2.7.3. Dendrimer dùng vận chuyển thuốc qua da
• 2.7.4. Dendrimer dùng vận chuyển thuốc uống
• 2.7.5. Dendrimer vận chuyển gen
• 2.7.6. Dendrimer vận chuyển vaccine
• 3. CHƯƠNG 3: THUỐC CHỐNG UNG THƯ CHỨA PLATIN
• 3.1. Tính chất của Cisplatin
• 3.2. Cơ chế tác động của Cisplatin đối với tế bào
• 3.3. Cơ chế kháng thuốc Cisplatin
• 3.4. Độc tính của Cisplatin
• 3.5. Sử dụng Cisplatin để điều trị ung thư
• 3.6. Các thuốc chống ung thư khác có chứa Platin
• 3.7. Điều trị kết hợp Cisplatin với các thuốc ung thư khác
• 3.8. Các hệ chất mang thuốc Cisplatin
• 3.8.1. Liposome mang thuốc Cisplatin
• 3.8.2. Viên nang nano chứa phức Cisplatin phủ lipid
• 3.8.3. Các polymer mang các thuốc chứa platin
• 3.8.4. Ống nano carbon mang thuốc Cisplatin
• 3.8.5. Polymer mixen mang thuốc platin
• 3.8.6. Hệ chất mang dendrimer - platin
• 3.9. Polymer nhạy nhiệt - poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)
• 3.10. Polymer nhạy pH - Poly Acrylic Acid (PAA)
• 4. CHƯƠNG 4: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.1. Nội dung nghiên cứu
• 4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 4.3. Dụng cụ và thiết bị
• 4.4. Phương pháp thực nghiệm
• 4.4.1. Tổng hợp PAMAM dendrimer đến thế hệ G4.5 từ tâm ethylenediamine (EDA)
• 4.4.2. Tổng hợp phức PAMAM dendrimer G3
• 4.4.3. Tổng hợp phức PAMAM dendrimer G2
• 4.4.4. Tổng hợp PAMAM dendrimer G3.0 biến tính với PNIPAM
• 4.4.5. Tổng hợp PAMAM dendrimer G3.5 biến tính với PNIPAM
• 4.4.6. Tổng hợp phức PAMAM dendrimer G3.5-PNIPAM với Cisplatin
• 4.4.7. Tổng hợp PAMAM dendrimer G3.0 biến tính với PAA
• 4.4.8. Tổng hợp PAMAM dendrimer G4.0 biến tính với PAA
• 4.4.9. Tổng hợp phức PAMAM dendrimer G3.0-PAA, PAMAM dendrimer G4.0-PAA với Cisplatin
• 4.4.10. Thử nghiệm khả năng mang thuốc 5-FU của phức PAMAM dendrimer G3
• 4.4.11. Xác định hàm lượng Pt bằng phương pháp ICP-MS
• 4.4.12. Khảo sát giải phóng thuốc in vitro
• 4.4.13. Nang hóa và giải phóng thuốc 5-FU
• 4.4.14. Động học và dược động học giải phóng thuốc
• 4.4.15. Kiểm tra độc tố tế bào
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 5.1. Tổng hợp PAMAM Dendrimer các thế hệ G-0
• 5.2. Xác định cấu trúc các dendrimer PAMAM dựa vào phổ khối lượng MS
• 5.3. Xác định cấu trúc các dendrimer PAMAM dựa vào phổ 1H-NMR
• 5.4. Phổ FTIR các sản phẩm phức của PAMAM dendrimer với Cisplatin
• 5.5. Kết quả phổ 1H-NMR PAMAM G3.5 biến tính với PNIPAM
• 5.6. Kết quả 1H-NMR PAMAM G3.0 biến tính với PAA
• 5.7. Kết quả 1H-NMR PAMAM G4.0 biến tính với PAA
• 5.8. Kết quả đo hàm lượng Pt
• 5.9. So sánh khả năng mang thuốc Cisplatin của các hệ chất mang
• 5.10. Thử nghiệm khả năng mang đồng thời hai thuốc 5-FU và Cisplatin của hệ chất mang PAMAM dendrimer G3
• 5.11. Kết quả và bàn luận khả năng giải phóng thuốc in vitro
• 5.12. Kết quả và bàn luận khả năng gây độc tế bào
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nano dendrimer và cisplatin

Bài báo tập trung vào việc cải thiện khả năng mang thuốc cisplatin bằng nano dendrimer, đặc biệt là polyamidoamine (PAMAM) dendrimer. Cisplatin, một thuốc chống ung thư platinum-based, hiệu quả trong điều trị nhiều loại ung thư. Tuy nhiên, cisplatin có độc tính cao và dễ gây kháng thuốc. Nano dendrimer, một loại nanocarrier hứa hẹn, có thể khắc phục những hạn chế này. Cấu trúc phân nhánh độc đáo của dendrimer cho phép drug loading capacity cao và controlled drug release. Khả năng surface modification of dendrimers cho phép thiết kế các hệ thống targeted drug delivery, tăng cường enhanced drug efficacy và giảm thiểu reduced drug toxicity. Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp và đặc trưng các PAMAM dendrimer biến tính, đánh giá khả năng mang thuốc, in vitro drug release, và toxicity studies.

1.1. Tính chất của dendrimer

Các dendrimer, đặc biệt là PAMAM dendrimer, có cấu trúc ba chiều phân nhánh đều đặn. Điều này dẫn đến diện tích bề mặt lớn và khả năng mang thuốc cao. Dendrimer synthesis được kiểm soát chặt chẽ, cho phép điều chỉnh kích thước và số lượng nhóm chức trên bề mặt. Dendrimer functionalization bằng các nhóm chức khác nhau, ví dụ như poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) và poly acrylic acid (PAA), nhằm tăng cường biocompatibility, tumor targeting, và khả năng controlled drug release. Biodistribution và pharmacokinetics của dendrimer ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. Các nghiên cứu về in vivo drug release và pharmacodynamics là cần thiết để tối ưu hóa thiết kế của dendrimer.

1.2. Hạn chế của cisplatin và vai trò của nano dendrimer

Cisplatin, mặc dù hiệu quả, có nhiều nhược điểm. Drug resistance là một vấn đề lớn trong điều trị ung thư bằng cisplatin. Cisplatin cũng gây ra nhiều tác dụng phụ, bao gồm độc tính với thận và hệ thần kinh. Việc sử dụng nano dendrimer như một hệ thống drug delivery system có thể giúp khắc phục những hạn chế này. Nano dendrimer có thể bảo vệ cisplatin khỏi bị phân hủy, tăng improved drug solubility, và cho phép sustained drug release, giảm thiểu toxicity và tăng cường therapeutic index. Việc sử dụng dendrimer như một nanocarrier cũng có thể giúp hướng đích thuốc đến tế bào ung thư, tăng cường targeted drug delivery và giảm thiểu ảnh hưởng đến các tế bào lành.

II. Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp cisplatin nanoparticles

Nghiên cứu sử dụng phương pháp dendrimer synthesis để tổng hợp PAMAM dendrimer thế hệ khác nhau. Dendrimer functionalization được thực hiện bằng cách gắn PNIPAM và PAA lên bề mặt dendrimer. Cisplatin nanoparticles được tạo ra bằng cách liên kết cisplatin với các nhóm chức trên bề mặt dendrimer. Các phương pháp molecular imaging được sử dụng để đặc trưng cấu trúc và kích thước của cisplatin nanoparticles. Drug loading capacity được xác định bằng các kỹ thuật như ICP-MS. In vitro drug release được nghiên cứu trong các điều kiện khác nhau, bao gồm pH và nhiệt độ. Toxicity studies được thực hiện trên các cancer cell lines để đánh giá hiệu quả và độ an toàn của cisplatin nanoparticles.

2.1. Tổng hợp và đặc trưng PAMAM dendrimer

Quá trình dendrimer synthesis được thực hiện theo phương pháp được mô tả chi tiết. Các thông số như thế hệ dendrimer, tỷ lệ mol giữa dendrimer và các tác nhân biến tính (PNIPAM, PAA) được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả mang thuốc tốt nhất. Các kỹ thuật đặc trưng như 1H-NMR, FTIR, GPC, và MS được sử dụng để xác định cấu trúc, khối lượng phân tử, và độ tinh khiết của dendrimer. Generation of dendrimers ảnh hưởng đến kích thước, số lượng nhóm chức, và khả năng mang thuốc của dendrimer. Phân tích surface modification of dendrimers giúp xác định hiệu quả của quá trình biến tính.

2.2. Tạo phức và đánh giá cisplatin nanoparticles

Cisplatin được liên kết với PAMAM dendrimer thông qua các tương tác tĩnh điện hoặc liên kết hóa trị. Sử dụng sóng siêu âm trong quá trình tổng hợp có thể cải thiện drug loading capacity. Drug loading capacity, drug entrapment efficiency, và kích thước của cisplatin nanoparticles được xác định bằng các kỹ thuật phù hợp. In vitro drug release được nghiên cứu bằng cách đo nồng độ cisplatin được giải phóng từ cisplatin nanoparticles theo thời gian ở các điều kiện pH khác nhau. Controlled drug release và sustained drug release được đánh giá. Dữ liệu được phân tích để xác định động học giải phóng thuốc.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy PAMAM dendrimer biến tính bằng PNIPAM và PAA có khả năng mang cisplatin cao hơn so với PAMAM dendrimer không biến tính. In vitro drug release cho thấy khả năng controlled drug release và sustained drug release của cisplatin nanoparticles. Toxicity studies cho thấy cisplatin nanoparticles có độc tính thấp hơn so với cisplatin tự do. Preclinical studies, bao gồm thử nghiệm trên các animal models, là bước tiếp theo cần thiết để đánh giá hiệu quả và an toàn của cisplatin nanoparticles trước khi tiến hành clinical trials.

3.1. Phân tích khả năng mang thuốc

Kết quả đo hàm lượng platinum (Pt) bằng ICP-MS cho thấy ảnh hưởng của thế hệ dendrimer, loại polymer biến tính, và điều kiện tổng hợp đến drug loading capacity. So sánh kết quả giữa các nhóm dendrimer khác nhau giúp xác định hiệu quả của dendrimer functionalization trong việc tăng cường khả năng mang thuốc. Drug loading capacity là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. Phân tích thống kê giúp xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nhóm.

3.2. Đánh giá độc tính và hiệu quả điều trị

Kết quả toxicity studies trên các cancer cell lines cho thấy khả năng overcoming drug resistance của cisplatin nanoparticles. So sánh IC50 của cisplatin nanoparticles với cisplatin tự do giúp đánh giá hiệu quả và độ an toàn của hệ thống mang thuốc. Biocompatibility của cisplatin nanoparticles cần được chú trọng. Việc đánh giá độc tính trên các tế bào bình thường giúp đảm bảo an toàn của hệ thống mang thuốc. Kết quả này cần được xem xét trong bối cảnh của các nghiên cứu trước đây để xác định tính độc đáo và ý nghĩa của kết quả nghiên cứu.

IV. Kết luận và ứng dụng

Nghiên cứu chứng minh tiềm năng của nano dendrimer trong việc cải thiện khả năng mang thuốc cisplatin. Hệ thống mang thuốc này hứa hẹn mang lại hiệu quả điều trị cao hơn, độc tính thấp hơn, và khả năng overcoming drug resistance tốt hơn so với cisplatin tự do. Các kết quả nghiên cứu đóng góp vào sự phát triển của nanomedicine trong điều trị ung thư. Công trình này mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực oncology và cancer research, tạo tiền đề cho việc phát triển các loại thuốc mới hiệu quả hơn và an toàn hơn.

4.1. Ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu mang lại những đóng góp quan trọng vào lĩnh vực drug development và pharmaceutical research. Việc sử dụng nano dendrimer như một drug delivery system cho phép cải thiện hiệu quả điều trị ung thư bằng cisplatin. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc phát triển các phương pháp điều trị ung thư mới hiệu quả và an toàn hơn. Nghiên cứu này khuyến khích việc tiếp tục nghiên cứu về nanomedicine và targeted drug delivery.

4.2. Hướng phát triển trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế dendrimer, nghiên cứu in vivo drug release, và thực hiện preclinical studies trên animal models. Việc đánh giá biodistribution và drug monitoring là cần thiết. Sau khi hoàn thành các nghiên cứu tiền lâm sàng, nghiên cứu lâm sàng cần được tiến hành để đánh giá hiệu quả và an toàn của cisplatin nanoparticles trên người. Nghiên cứu về drug resistance cần được tiếp tục để tối ưu hóa hiệu quả điều trị.