Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng trevesia palmata

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp

• Tác giả: Hoàng Ngọc Truyền
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Thanh Hương
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng Trevesia palmata
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Khái quát về cây Đu đủ rừng
• 1.1.1. Đặc điểm phân loại
• 1.1.2. Phân bố
• 1.1.3. Thành phần hóa học
• 1.1.4. Công dụng của cây Đu đủ rừng
• 1.2. Nano bạc, phương pháp tổng hợp và ứng dụng
• 1.2.1. Khái quát về nano bạc
• 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp nano bạc
• 1.2.2.1. Phương pháp vật lý
• 1.2.2.2. Phương pháp hóa học/quang hóa
• 1.2.2.3. Phương pháp tổng hợp xanh
• 1.2.3. Vai trò của nano bạc tạo ra bằng phương pháp tổng hợp xanh trong y học
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu
• 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập và định loại
• 2.4.2. Phương pháp xử lý và thu dịch chiết lá cây Đu đủ rừng
• 2.4.3. Phương pháp tổng hợp phức hệ AgNPs-TrP
• 2.4.4. Xác định tính chất lý hóa của AgNPs-TrP
• 2.4.5. Các phương pháp phân tích đặc tính sinh học chống ung thư của phức hệ AgNPs-TrP
• 2.4.6. Phân tích thống kê
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả thu thập, xử lý mẫu
• 3.1.1. Thu thập mẫu xác định tên khoa học của cây Đu đủ rừng
• 3.1.2. Kết quả thu dịch chiết
• 3.2. Tổng hợp và xác định tính chất lý hóa của phức hệ AgNPs-TrP
• 3.2.1. Tổng hợp phức hệ AgNPs-TrP
• 3.2.2. Phân tích phổ UV-Vis
• 3.2.3. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) và phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier FT-IR
• 3.2.4. Phân tích hình dạng, kích thước bằng kính hiển vi điện tử truyền qua TEM
• 3.3. Ảnh hưởng của phức hệ AgNPs-TrP lên sự tăng sinh của tế bào ung thư dạ dày MKN45
• 3.4. Ảnh hưởng của phức hệ AgNPs-TrP lên sự sản sinh các gốc oxy hóa tự do (ROS) trong tế bào ung thư
• 3.5. Ảnh hưởng của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện các gen liên quan tới sự sản sinh các gốc tự do (ROS)
• 3.6. Ảnh hưởng của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện các gen liên quan tới sự chết tế bào theo chương trình apoptosis
• 3.6.1. Tác động của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện của gen Caspase 8, Caspase khởi động apoptosis
• 3.6.2. Tác động của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện của gen Caspase 3, Caspase thực thi apoptosis
• 3.6.3. Tác động của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện của gen ức chế apoptosis BCL2
• 3.7. Ảnh hưởng của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện các gen liên quan tới khả năng chống oxy hóa của tế bào
• 3.7.1. Tác động của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện của các enzyme xúc tác loại bỏ các gốc tự do superoxyde
• 3.7.2. Tác động của phức hệ AgNPs-TrP lên sự biểu hiện của các enzyme giải độc aldehyd
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Nano Bạc Ức Chế Tế Bào Ung Thư

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn thế giới. Theo thống kê của IARC năm 2018, ung thư đã cướp đi sinh mạng của khoảng 9.6 triệu người và 18.1 triệu ca mắc mới. Châu Á chiếm tỷ lệ cao nhất về số ca mắc và tử vong do ung thư. Việc tìm kiếm các phương pháp điều trị ung thư hiệu quả và ít tác dụng phụ là một thách thức lớn. Nghiên cứu về nano bạc và khả năng ứng dụng của nó trong điều trị ung thư đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Đặc biệt, việc sử dụng các phương pháp tổng hợp xanh từ thực vật để tạo ra nano bạc hứa hẹn mang lại những giải pháp an toàn và hiệu quả hơn. Cây đu đủ rừng (Trevesia palmata) là một nguồn tiềm năng để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học, bao gồm cả khả năng ức chế tế bào ung thư.

1.1. Tình hình ung thư toàn cầu và nhu cầu điều trị mới

Số liệu thống kê từ IARC cho thấy gánh nặng ung thư đang gia tăng trên toàn cầu, đặc biệt ở các nước châu Á. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển các phương pháp điều trị ung thư mới, hiệu quả hơn và ít độc hại hơn. Các phương pháp điều trị hiện tại như hóa trị và xạ trị thường gây ra nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu, sử dụng các hợp chất tự nhiên hoặc các nano vật liệu, đang được ưu tiên hàng đầu. Nghiên cứu của Ji X và cộng sự năm 2017 điều tra khả năng điều trị của Trametes robiniophila trên tế bào ung thư dạ dày bằng cách sử dụng dòng tế bào ung thư dạ dày MKN45.

1.2. Tiềm năng của nano bạc trong điều trị ung thư

Nano bạc (AgNPs) đã được chứng minh là có nhiều đặc tính ưu việt, bao gồm khả năng kháng khuẩn, kháng viêm và đặc biệt là khả năng ức chế tế bào ung thư. Kích thước nhỏ và diện tích bề mặt lớn của nano bạc cho phép chúng dễ dàng xâm nhập vào tế bào ung thư và gây ra các tác động độc hại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nano bạc có thể gây ra apoptosis (chết tế bào theo chương trình) ở tế bào ung thư, đồng thời ức chế sự phát triển và di căn của chúng. Phương pháp tổng hợp xanh sử dụng thực vật để tổng hợp nên các hạt nano bạc là hướng nghiên cứu đang được quan tâm rộng rãi hiện nay.

II. Dịch Chiết Đu Đủ Rừng Nguồn Hoạt Chất Ức Chế Ung Thư

Cây đu đủ rừng (Trevesia palmata) là một loài thực vật thuộc họ Nhân sâm, được tìm thấy ở nhiều nước châu Á, bao gồm cả Việt Nam. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cây đu đủ rừng chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, như saponin, triterpenoid và flavonoid. Các hợp chất này có khả năng kháng viêm, hạ đường huyết và đặc biệt là tác dụng chống ung thư. Việc sử dụng dịch chiết cây đu đủ rừng để tổng hợp nano bạc có thể tạo ra một phức hợp có khả năng ức chế tế bào ung thư mạnh mẽ hơn so với việc sử dụng nano bạc đơn thuần. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá tiềm năng của dịch chiết cây đu đủ rừng trong việc tổng hợp nano bạc và đánh giá khả năng ức chế tế bào ung thư của phức hợp này.

2.1. Đặc điểm sinh học và thành phần hóa học của cây đu đủ rừng

Cây đu đủ rừng (Trevesia palmata) là một loài cây thân gỗ nhỏ, có gai và lá xẻ thùy. Cây mọc ở các vùng núi ẩm ướt và thường được sử dụng trong y học cổ truyền để điều trị nhiều bệnh khác nhau. Các nghiên cứu hóa học đã xác định được nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học trong cây đu đủ rừng, bao gồm saponin, triterpenoid, flavonoid và polyphenol. Các hợp chất này có khả năng kháng viêm, chống oxy hóa và ức chế tế bào ung thư. Năm 1997 từ phân đoạn n-BuOH của dịch chiết MeOH hoa và lá loài T. sundaica Nunziatina de Tommasi và cộng sự đã phân lập được 6 saponin triterpenoid mới (1-6) cùng với 4 saponin triterpenoid đã biết.

2.2. Công dụng dược lý truyền thống của cây đu đủ rừng

Trong y học cổ truyền, cây đu đủ rừng được sử dụng để điều trị nhiều bệnh khác nhau, bao gồm phù thũng, tê thấp, đau lưng và gãy xương. Lõi thân cây có tác dụng lợi tiểu, lá và rễ có tác dụng cường cân tráng cốt. Ở Trung Quốc, lõi thân cây được dùng để điều trị tiểu tiện bất lợi, lá và rễ được dùng để trị đòn ngã tổn thương và đau eo lưng. Các nghiên cứu hiện đại đã chứng minh rằng dịch chiết cây đu đủ rừng có tác dụng hạ đường huyết, giảm đau và kháng viêm. Năm 2000, Nunziatina De Tommasi và cộng sự (Italia) đã chứng minh dịch chiết saponin thô từ lá Đu đủ rừng và một số saponin phân lập được đều thể hiện tác dụng chống tăng sinh tế bào trên các dòng tế bào J774, HEK-293c, WEHI- 164d.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Nano Bạc Từ Dịch Chiết Đu Đủ Rừng

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp xanh để tạo ra nano bạc từ dịch chiết cây đu đủ rừng. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện và thân thiện với môi trường. Dịch chiết cây đu đủ rừng được sử dụng như một chất khử và chất ổn định để tạo ra các hạt nano bạc có kích thước và hình dạng mong muốn. Các đặc tính lý hóa của nano bạc được xác định bằng các phương pháp như UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) và transmission electron microscopy (TEM).

3.1. Quy trình chiết xuất và xử lý dịch chiết cây đu đủ rừng

Lá cây đu đủ rừng được thu thập từ vùng núi cao, sau đó được rửa sạch, phơi khô và nghiền nhỏ. Bột lá được chiết xuất bằng dung môi thích hợp, chẳng hạn như ethanol hoặc methanol. Dịch chiết thu được được lọc và cô đặc để loại bỏ dung môi. Dịch chiết cô đặc được sử dụng để tổng hợp nano bạc.

3.2. Điều kiện phản ứng tổng hợp nano bạc tối ưu

Quá trình tổng hợp nano bạc được thực hiện bằng cách trộn dịch chiết cây đu đủ rừng với dung dịch muối bạc (AgNO3) trong điều kiện thích hợp. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nano bạc bao gồm nồng độ muối bạc, tỷ lệ dịch chiết, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Các điều kiện phản ứng được tối ưu hóa để tạo ra các hạt nano bạc có kích thước nhỏ, hình dạng đồng đều và độ ổn định cao.

3.3. Xác định đặc tính lý hóa của nano bạc tổng hợp

Các đặc tính lý hóa của nano bạc được xác định bằng các phương pháp như UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) và transmission electron microscopy (TEM). UV-Vis spectroscopy được sử dụng để xác định sự hình thành của nano bạc thông qua sự xuất hiện của plasmon resonance. XRD được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của nano bạc. TEM được sử dụng để xác định kích thước và hình dạng của nano bạc.

IV. Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Tế Bào Ung Thư In Vitro

Khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc được đánh giá trên các dòng tế bào ung thư khác nhau, chẳng hạn như tế bào ung thư dạ dày, ung thư vú và ung thư phổi. Các tế bào ung thư được nuôi cấy trong môi trường thích hợp và được xử lý với các nồng độ khác nhau của nano bạc. Sau một thời gian nhất định, số lượng tế bào sống sót được xác định bằng các phương pháp như MTT assay hoặc trypan blue exclusion assay. Khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc được đánh giá dựa trên sự giảm số lượng tế bào sống sót.

4.1. Lựa chọn dòng tế bào ung thư và điều kiện nuôi cấy

Các dòng tế bào ung thư được lựa chọn dựa trên tính đại diện cho các loại ung thư phổ biến và khả năng nuôi cấy dễ dàng trong phòng thí nghiệm. Các tế bào được nuôi cấy trong môi trường thích hợp, được bổ sung các yếu tố tăng trưởng và kháng sinh. Các tế bào được duy trì ở nhiệt độ 37°C và độ ẩm 5% CO2.

4.2. Đánh giá độc tính tế bào của nano bạc

Độc tính tế bào của nano bạc được đánh giá bằng các phương pháp như MTT assay hoặc trypan blue exclusion assay. MTT assay dựa trên khả năng của tế bào sống sót để chuyển hóa MTT thành formazan, một sản phẩm có màu. Trypan blue exclusion assay dựa trên khả năng của tế bào sống sót để loại trừ trypan blue, một loại thuốc nhuộm. Kết quả của các xét nghiệm này cho phép xác định nồng độ nano bạc gây độc cho tế bào ung thư.

4.3. Nghiên cứu cơ chế tác động của nano bạc lên tế bào ung thư

Cơ chế tác động của nano bạc lên tế bào ung thư được nghiên cứu bằng các phương pháp như flow cytometry, Western blotting và RT-PCR. Flow cytometry được sử dụng để xác định tỷ lệ tế bào chết theo chương trình (apoptosis) và sự thay đổi trong chu kỳ tế bào. Western blotting được sử dụng để xác định sự biểu hiện của các protein liên quan đến apoptosis và chu kỳ tế bào. RT-PCR được sử dụng để xác định sự biểu hiện của các gen liên quan đến apoptosis và chu kỳ tế bào.

V. Nano Bạc Đu Đủ Rừng Tiềm Năng Ứng Dụng Điều Trị Ung Thư

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng về khả năng ức chế tế bào ung thư của nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng. Kết quả nghiên cứu cho thấy nano bạc có thể gây ra apoptosis ở tế bào ung thư, đồng thời ức chế sự phát triển và di căn của chúng. Nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng của nano bạc trong điều trị ung thư, đặc biệt là trong việc phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu và ít tác dụng phụ.

5.1. So sánh hiệu quả của nano bạc với các phương pháp điều trị khác

Hiệu quả của nano bạc trong việc ức chế tế bào ung thư được so sánh với các phương pháp điều trị khác, chẳng hạn như hóa trị và xạ trị. So sánh này cho phép đánh giá tiềm năng của nano bạc như một liệu pháp thay thế hoặc bổ sung cho các phương pháp điều trị hiện tại.

5.2. Đánh giá tính an toàn và sinh khả dụng của nano bạc

Tính an toàn và sinh khả dụng của nano bạc được đánh giá bằng các nghiên cứu in vivo trên động vật. Các nghiên cứu này cho phép xác định độc tính của nano bạc đối với các cơ quan và mô khác nhau, cũng như khả năng hấp thụ và phân phối của nano bạc trong cơ thể.

5.3. Hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai

Các hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai bao gồm việc tối ưu hóa phương pháp tổng hợp nano bạc, nghiên cứu cơ chế tác động của nano bạc lên tế bào ung thư, và phát triển các hệ thống phân phối nano bạc nhắm mục tiêu đến tế bào ung thư. Các nghiên cứu này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính an toàn của nano bạc trong điều trị ung thư.

VI. Kết Luận Nano Bạc Đu Đủ Rừng Mở Ra Hướng Đi Mới

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng trong việc ức chế tế bào ung thư. Kết quả nghiên cứu cho thấy nano bạc có thể là một liệu pháp hứa hẹn trong điều trị ung thư, đặc biệt là khi kết hợp với các phương pháp điều trị khác. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của nano bạc trong các thử nghiệm lâm sàng.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã thành công trong việc tổng hợp nano bạc từ dịch chiết cây đu đủ rừng và chứng minh khả năng ức chế tế bào ung thư của nó. Kết quả này có ý nghĩa khoa học quan trọng, mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư từ các nguồn tự nhiên.

6.2. Hạn chế của nghiên cứu và đề xuất hướng khắc phục

Nghiên cứu còn có một số hạn chế, chẳng hạn như việc chỉ đánh giá khả năng ức chế tế bào ung thư in vitro và chưa đánh giá tính an toàn và hiệu quả in vivo. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc khắc phục những hạn chế này để có được cái nhìn toàn diện hơn về tiềm năng của nano bạc trong điều trị ung thư.

6.3. Triển vọng ứng dụng và phát triển nano bạc đu đủ rừng

Nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết cây đu đủ rừng có triển vọng ứng dụng và phát triển rộng rãi trong lĩnh vực y học, đặc biệt là trong điều trị ung thư. Việc phát triển các hệ thống phân phối nano bạc nhắm mục tiêu đến tế bào ung thư sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính an toàn của liệu pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo của Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về Ung thư (IARC) năm 2018, ung thư là nguyên nhân gây tử vong khoảng 9,6 triệu người trên toàn cầu với 18,1 triệu ca mắc mới. Châu Á chiếm gần một nửa số ca mắc và hơn một nửa số ca tử vong do ung thư, trong đó ung thư dạ dày là một trong những loại ung thư phổ biến và nguy hiểm nhất. Tại Việt Nam, ung thư dạ dày chiếm khoảng 17,2% trong tổng số các loại ung thư, với hơn 15.000 ca tử vong mỗi năm, phần lớn do phát hiện muộn.

Cây Đu đủ rừng (Trevesia palmata), thuộc họ Nhân sâm, được biết đến với các hoạt tính sinh học như hạ đường huyết, kháng viêm và kháng nấm. Các hợp chất triterpen saponin trong cây này được xem là thành phần chính mang lại tác dụng sinh học, trong đó có tiềm năng chống ung thư. Đồng thời, các hạt nano bạc (AgNPs) tổng hợp bằng phương pháp xanh từ dịch chiết thực vật đã được chứng minh có khả năng ức chế tế bào ung thư hiệu quả nhờ kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn và khả năng tạo ra các gốc oxy hóa tự do (ROS).

Mục tiêu nghiên cứu là tổng hợp thành công phức hệ nano bạc từ dịch chiết lá Đu đủ rừng (AgNPs-TrP) và đánh giá hoạt tính chống ung thư của phức hệ này trên dòng tế bào ung thư dạ dày MKN45 trong mô hình nuôi cấy in vitro. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 8/2019 đến tháng 6/2020 tại Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên, nhằm góp phần phát triển các liệu pháp điều trị ung thư dạ dày dựa trên công nghệ nano sinh học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết về tác động sinh học của các hạt nano bạc và cơ chế apoptosis trong tế bào ung thư. Nano bạc có kích thước từ 1 đến 100 nm, với đặc tính vật lý và hóa học ưu việt, có khả năng tạo ra ROS, từ đó kích hoạt con đường apoptosis, làm giảm sự tăng sinh tế bào ung thư. Apoptosis là quá trình chết tế bào theo chương trình, được điều hòa bởi các gen như Caspase 3, Caspase 8 và BCL2, đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát sự phát triển của tế bào ung thư. Ngoài ra, các enzyme chống oxy hóa như SOD1, SOD2 và ALDH cũng được xem xét để đánh giá khả năng chống oxy hóa của tế bào khi tiếp xúc với phức hệ nano bạc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là dịch chiết lá cây Đu đủ rừng thu thập tại xã Đồng Thắng, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn và dòng tế bào ung thư dạ dày MKN45 được cung cấp bởi Viện Sức khỏe và Nghiên cứu Y học quốc gia Cộng hòa Pháp. Phương pháp tổng hợp phức hệ AgNPs-TrP sử dụng dung dịch AgNO3 5mM kết hợp với dịch chiết lá Đu đủ rừng, được khuấy ở nhiệt độ 100°C rồi hạ xuống 60°C để tạo hạt nano bạc. Các đặc tính lý hóa của phức hệ được xác định bằng phổ UV-Vis, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).

Phân tích sinh học chống ung thư được thực hiện bằng phương pháp MTT để xác định tỷ lệ tế bào sống sau xử lý với phức hệ AgNPs-TrP ở các nồng độ khác nhau. Sự sản sinh ROS được đánh giá bằng nhuộm DCF-DA và quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang. Biểu hiện gen liên quan đến ROS và apoptosis được phân tích bằng kỹ thuật Realtime RT-PCR với các gen mục tiêu NOX4, DUOX2, Caspase 3, Caspase 8, BCL2, SOD1, SOD2 và ALDH. Cỡ mẫu được lựa chọn phù hợp với các thí nghiệm in vitro, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên và phân tích thống kê bằng kiểm định Mann-Whitney với mức ý nghĩa p < 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp phức hệ AgNPs-TrP thành công: Phức hệ nano bạc được tổng hợp từ dịch chiết lá Đu đủ rừng có kích thước hạt trung bình 7,8 nm, hình cầu, với phổ UV-Vis cho thấy đỉnh hấp thụ plasmon bề mặt ở 428-445 nm. Phổ XRD xác nhận cấu trúc tinh thể khối lập phương tâm diện của AgNPs, trong khi phổ FT-IR cho thấy các nhóm hydroxyl, amide và carbonyl trong dịch chiết tham gia vào quá trình khử Ag+ thành AgNPs.

2. Ức chế sự tăng sinh tế bào ung thư MKN45: Phức hệ AgNPs-TrP ức chế tăng sinh tế bào ung thư dạ dày MKN45 một cách phụ thuộc nồng độ. Ở nồng độ 0,2 µg/ml, tỷ lệ tế bào sống giảm còn 40%, và dưới 10% ở 0,5 µg/ml. Giá trị IC50 được xác định là 0,2 µg/ml, cho thấy hiệu quả ức chế cao so với các nghiên cứu nano bạc khác trên dòng tế bào ung thư dạ dày.

3. Tăng sản sinh các gốc oxy hóa tự do (ROS): Xử lý tế bào MKN45 với phức hệ AgNPs-TrP làm tăng đáng kể mức độ ROS theo nồng độ, với tỷ lệ tế bào biểu hiện ROS tăng từ 52% ở 0,2 µg/ml lên 82% ở 1,5 µg/ml. ROS đóng vai trò trung gian trong việc gây tổn thương DNA và kích hoạt apoptosis.

4. Điều hòa biểu hiện gen liên quan đến ROS và apoptosis: Phức hệ AgNPs-TrP làm tăng biểu hiện gen NOX4 và DUOX2, hai thành viên của họ NADPH oxydase chịu trách nhiệm sản sinh ROS. Đồng thời, biểu hiện gen Caspase 8 và Caspase 3 tăng lên, trong khi gen ức chế apoptosis BCL2 giảm, cho thấy phức hệ kích hoạt con đường apoptosis qua trung gian caspase. Các enzyme chống oxy hóa SOD1, SOD2 và ALDH cũng được điều chỉnh nhằm phản ứng với stress oxy hóa.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phức hệ nano bạc tổng hợp từ dịch chiết lá Đu đủ rừng có khả năng ức chế sự tăng sinh tế bào ung thư dạ dày MKN45 thông qua cơ chế tăng sinh ROS và kích hoạt apoptosis. Kích thước hạt nano nhỏ (khoảng 7,8 nm) giúp tăng diện tích bề mặt, nâng cao hiệu quả tương tác với tế bào ung thư. Sự gia tăng ROS làm tổn thương các đại phân tử sinh học, kích hoạt các caspase khởi động và thực thi apoptosis, đồng thời giảm biểu hiện gen chống apoptosis như BCL2, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về tác dụng chống ung thư của AgNPs tổng hợp xanh.

So sánh với các nghiên cứu khác, giá trị IC50 của phức hệ AgNPs-TrP thấp hơn nhiều so với các nano bạc tổng hợp từ các nguồn thực vật khác, chứng tỏ tiềm năng sinh học vượt trội của dịch chiết Đu đủ rừng. Việc điều chỉnh biểu hiện các enzyme chống oxy hóa cũng cho thấy tế bào phản ứng với stress oxy hóa do AgNPs gây ra, góp phần vào cơ chế chết tế bào theo chương trình.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ tế bào sống theo nồng độ AgNPs-TrP, hình ảnh huỳnh quang biểu thị ROS, và biểu đồ cột so sánh mức biểu hiện gen NOX4, DUOX2, Caspase 3, Caspase 8 và BCL2 giữa nhóm xử lý và đối chứng, giúp minh họa rõ ràng cơ chế tác động của phức hệ nano bạc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển liệu pháp nano bạc từ dịch chiết Đu đủ rừng: Khuyến khích các cơ sở nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm đầu tư phát triển các sản phẩm điều trị ung thư dạ dày dựa trên phức hệ AgNPs-TrP, nhằm nâng cao hiệu quả và giảm tác dụng phụ so với hóa trị truyền thống. Thời gian thực hiện trong 3-5 năm.

2. Mở rộng nghiên cứu in vivo và thử nghiệm lâm sàng: Thực hiện các nghiên cứu trên mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng để đánh giá tính an toàn, dược động học và hiệu quả điều trị của phức hệ nano bạc, đảm bảo tính ứng dụng thực tiễn. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và bệnh viện chuyên khoa.

3. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp nano bạc xanh: Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp phức hệ AgNPs-TrP để nâng cao độ ổn định, đồng nhất kích thước hạt và khả năng tái sản xuất, giảm chi phí sản xuất. Thời gian thực hiện 1-2 năm tại các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức về công nghệ nano trong điều trị ung thư: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo cho cán bộ y tế, nhà nghiên cứu và sinh viên về ứng dụng công nghệ nano trong y học, đặc biệt là trong điều trị ung thư dạ dày, nhằm thúc đẩy chuyển giao công nghệ và ứng dụng rộng rãi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Sinh học, Dược học: Nghiên cứu về tổng hợp nano bạc xanh và ứng dụng trong điều trị ung thư, cung cấp kiến thức về kỹ thuật tổng hợp, phân tích đặc tính vật lý hóa học và đánh giá sinh học.

2. Bác sĩ và chuyên gia ung bướu: Hiểu rõ cơ chế tác động của các liệu pháp nano bạc trong điều trị ung thư dạ dày, từ đó có thể áp dụng hoặc đề xuất các phương pháp điều trị mới hiệu quả hơn.

3. Doanh nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học: Tham khảo để phát triển sản phẩm nano bạc sinh học, tối ưu hóa quy trình sản xuất và đánh giá hiệu quả điều trị, góp phần đa dạng hóa sản phẩm điều trị ung thư.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách y tế: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano trong y học, đặc biệt trong phòng chống và điều trị ung thư.

Câu hỏi thường gặp

1. Nano bạc tổng hợp từ dịch chiết Đu đủ rừng có ưu điểm gì so với các phương pháp tổng hợp khác?
   Phương pháp tổng hợp xanh sử dụng dịch chiết thực vật giúp giảm thiểu hóa chất độc hại, tăng tính tương thích sinh học và ổn định của hạt nano, đồng thời tận dụng các hợp chất sinh học trong dịch chiết để tăng hiệu quả chống ung thư.

2. Phức hệ AgNPs-TrP tác động như thế nào lên tế bào ung thư dạ dày?
   Phức hệ kích thích sản sinh các gốc oxy hóa tự do (ROS), gây tổn thương tế bào và DNA, đồng thời kích hoạt con đường apoptosis qua tăng biểu hiện caspase và giảm gen ức chế apoptosis BCL2, dẫn đến ức chế tăng sinh tế bào ung thư.

3. Giá trị IC50 của phức hệ AgNPs-TrP trên tế bào MKN45 là bao nhiêu và ý nghĩa của nó?
   Giá trị IC50 là 0,2 µg/ml, cho thấy phức hệ có khả năng ức chế tế bào ung thư hiệu quả ở nồng độ rất thấp, vượt trội so với nhiều nghiên cứu nano bạc khác, chứng tỏ tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị.

4. Các gen NOX4 và DUOX2 có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   NOX4 và DUOX2 là các enzyme NADPH oxydase chịu trách nhiệm sản sinh ROS. Sự tăng biểu hiện của chúng khi xử lý với AgNPs-TrP cho thấy phức hệ kích thích sản sinh ROS, góp phần vào cơ chế gây chết tế bào ung thư.

5. Nghiên cứu này có thể ứng dụng thực tiễn như thế nào?
   Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển các liệu pháp điều trị ung thư dạ dày dựa trên nano bạc sinh học, có thể được phát triển thành thuốc hoặc sản phẩm hỗ trợ điều trị, đồng thời thúc đẩy nghiên cứu sâu hơn về công nghệ nano trong y học.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công phức hệ nano bạc từ dịch chiết lá Đu đủ rừng với kích thước hạt trung bình 7,8 nm, cấu trúc tinh thể rõ ràng và các nhóm chức sinh học tham gia khử Ag+.
• Phức hệ AgNPs-TrP ức chế mạnh sự tăng sinh tế bào ung thư dạ dày MKN45 với IC50 là 0,2 µg/ml, hiệu quả vượt trội so với nhiều nghiên cứu trước.
• Tác động của phức hệ liên quan đến tăng sản sinh ROS và điều hòa biểu hiện các gen apoptosis (Caspase 3, Caspase 8) và gen ức chế apoptosis (BCL2).
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển liệu pháp nano bạc sinh học trong điều trị ung thư dạ dày.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu in vivo, thử nghiệm lâm sàng và tối ưu hóa quy trình tổng hợp để ứng dụng rộng rãi trong y học.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp hợp tác phát triển sản phẩm dựa trên phức hệ AgNPs-TrP, đồng thời tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế và an toàn sinh học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát về cây Đu đủ rừng 1. Đặc điểm phân loại Theo hệ thống phân loại của Takhtajan được ghi trong cuốn Flowering plants [94], cây Đu đủ rừng (Trevesia palmata (Roxb.) thuộc chi Trevesia Vis., một chi nằm trong họ Nhân sâm (Araliaceae).

Vị trí phân loại của chi Trevesia Vis. trong hệ thống phân loại thực vật chính thức cụ thể được tóm tắt như sau: Ngành Ngọc lan - Magnoliophyta Lớp Ngọc lan - Magnoliopsida Phân lớp Sổ - Dilleniidae Bộ Nhân sâm (Hoa tán) - Apiales Họ Nhân sâm (Ngũ gia bì) - Araliaceae Chi Trevesia Vis. Đu đủ rừng (Trevesia palmata (Roxb.) còn gọi là Thông thảo gai, Thầu dầu núi, Thích thông thảo, Nhật phiến, Thôi hoang [2], [3] thuộc họ Nhân sâm (Araliaceae). Cây nhỡ cao 7-8 m hay hơn, thân ít phân nhánh, cành có gai, ruột xốp [23], hoặc cao 9 m, thân to 10 cm, có gai [3], [8] lá đơn, phiến lá phân thùy chân vịt xẻ sâu như lá thầu dầu, có 5-9 thùy nhọn có răng, gân nổi ở 2 mặt, mép lá có răng cưa thô; cuống lá dài và có gai.

Lá non phủ lông mềm màu nâu nhạt, lá già nhẵn. Hoa mọc thành tán, tụ thành chùy ở nách, hoa to khoảng 1cm, màu trắng, quả dài 13-18 mm, có khía, hạt dẹt [2]. Cây mọc ở chỗ ẩm, dọc theo các sông, suối, ở thung lũng các rừng phục hồi. Ra hoa từ tháng 5 đến tháng 6, có quả từ tháng 7 đến tháng 9 [2], [7].

c 4 Phân bố: Cây Đu đủ rừng phân bố tại Sơn La (Mộc Châu), Lào Cai, Hà Giang, Tuyên Quang (Phó Bảng), Lạng Sơn (Hữu Lũng), Hà Tây (Ba Vì), Quảng Trị, Kon Tum (Đắc Glay, Đắc Choong, Đắc Kit, Đắc Long, Đắc môn, Đắc Pết, Gia Lai (Chư Pả, Mang Jang, Chư Ta Mốc), Đắc Lắc, Đắc Nông, Lâm Đồng (Lạc Dương, Langbiang, Tra Nung, Kơ Nớ). Ở Ấn Độ, Bangladet, Trung Quốc [2], [8]. Thành phần hóa học Cho đến nay những nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài trong chi Trevesia, kể cả trong nước và nước ngoài vẫn còn rất hạn chế. Năm 1997 từ phân đoạn n-BuOH của dịch chiết MeOH hoa và lá loài T.

sundaica Nunziatina de Tommasi và cộng sự đã phân lập được 6 saponin triterpenoid mới (1-6) cùng với 4 saponin triterpenoid đã biết (Hình 1. Năm 2000 cũng từ phân đoạn n-BuOH của dịch chiết EtOH lá loài T. palmata, nhóm nghiên cứu đã phân lập được 8 saponin triterpenoid, trong đó có 6 chất mới (7-12) [30]. Phần lớn các saponin này là các bisdesmoside, chỉ có 3 saponin monodesmoside nhưng tất cả đều có phần aglycon là acid oleanolic hoặc dẫn chất của acid này.

Cấu trúc aglycon của các saponin phân lập từ hai loài Trevesia palmata (Roxb. và Trevesia sundaica Miq [31] c 5 Bora Kim và cộng sự năm 2018 đã phân lập năm hợp chất chống nấm từ chiết xuất methanol của T. palmata: hai glycosides triterpene mới (TPGs), TPG1 và TPG5 cùng với ba TPGs được biết đến (TPG2 [macranthoside A], TPG3 [α- hederin], và TPG4 [ilekudinoside D]) [53]. Năm 2019, Phạm Hải Yến và cộng sự đã tìm ra ba saponin triterpene mới bao gồm hai loại lupane và một loại ursane đã được phân lập từ các lá của Trevesia palmata [103].

Công dụng của cây Đu đủ rừng Bộ phận dùng: Lõi thân (tủy cây), lá - Folium et Medulla Rsdix Trevesiae burkii [2]. Tính vị, tác dụng: Vị hơi đắng, tính bình, lõi thân lợi niệu, lá và rễ cường cân tráng cốt [2]. Trong y học cổ truyền thì người ta đã sử dụng các thành phần của cây Đu đủ rừng để chữa một số bệnh như sau: Lõi thân dùng chữa phù thũng, đái dắt, tê thấp và làm thuốc hạ nhiệt, làm phổi bớt nóng, lá dùng nấu xông chữa tê liệt bại người và giã đắp chữa gãy xương [7], [91]. Ở Trung Quốc, lõi thân dùng điều trị tiểu tiện bất lợi, lá và rễ dùng trị đòn ngã tổn thương và đau eo lưng [1],[2].

Hiện nay, trên thế giới có rất ít nghiên cứu về tác dụng dược lý của cây Đu đủ rừng (Trevesia palmata (Roxb. Năm 2000, Nunziatina De Tommasi và cộng sự (Italia) đã chứng minh dịch chiết saponin thô từ lá Đu đủ rừng và một số saponin phân lập được đều thể hiện tác dụng chống tăng sinh tế bào trên các dòng tế bào J774, HEK-293c, WEHI- 164d [30]. Hasanur Rahman và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng hạ đường huyết và giảm đau của dịch chiết từ lá loài T. Kết quả cho thấy ở mức liều lượng 100, 200 và 400mg/kg thể trọng đã làm giảm đường huyết của động vật thực nghiệm 17,9; 28,1 và 47,4% so với đối chứng; đối với tác dụng giảm đau, ở mức liều lượng 50, 100, 200 và 400 mg mỗi kg trọng lượng cơ thể giảm số lượng bụng co thắt lần lượt bằng 33,3; 40,7; 48,1 và 55,6% [82].

Mohammed Aktar Sayeed và cộng sự nghiên cứu về tác dụng của dịch chiết methanol từ lá loài T.palmata trong điều trị tan huyết khối và chống viêm khớp. Kết quả cho thấy dịch chiết n-hexane và ethyl acetate có tác dụng tốt trên thử nghiệm in vitro hoạt tính tan huyết khối trong khi đó dịch chiết methanol có tác dụng kháng viêm mạnh [89]. Năm 2018, Bora Kim và cộng sự đã chiết xuất từ T.palmata được các hoạt chất TPGs bằng cách chiết methanol, cho thấy các hoạt chất TPG 1, TPG 2, TPG 3 và TPG 5 có tác dụng kháng nấm mạnh ở thực vật khi khảo sát hoạt động này trên các loại nấm cà, lúa mì lúa mạch và hồ tiêu [53]. Nano bạc, phương pháp tổng hợp và ứng dụng 1.

Khái quát về nano bạc Nano bạc là tập hợp của các nguyên tử bạc có kích thước từ 1 tới 100 nm thường được chế tạo ở dạng bột và dạng keo. Do có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối nhờ khả năng giải phóng nhiều hơn các ion Ag+. Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt. Hiện tượng này tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt.

Nano bạc mang đầy đủ tính chất của bạc khối như dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng xúc tác, tính điện quang, khả năng diệt khuẩn. Ngoài ra, bạc nano có nhiều tính chất khác biệt so với bạc kim loại nhờ các đặc tính của nano như diện tích bề c 7 mặt lớn, khả năng phân tán tốt trong các dung môi mà điển hình là khả năng diệt khuẩn [57]. Các phương pháp tổng hợp nano bạc Các phương pháp tổng hợp nano kim loại chủ yếu được chia thành các cách tiếp cận từ trên xuống (topdown) và từ dưới lên (bottom up). Cách tiếp cận từ trên xuống vật liệu khối sẽ phân tách thành các hạt mịn để tạo ra các cấu trúc nano cần thiết, trong khi phương pháp từ dưới lên lắp ráp các nguyên tử và phân tử đơn lẻ thành các cấu trúc nano lớn hơn để tạo ra các vật liệu có kích thước nano [47].

Ngày nay, các phương pháp tổng hợp được phân loại thành tổng hợp xanh, vật lý và hóa học (Hình 1. Các tổng hợp vật lý và hóa học có xu hướng tốn nhiều công sức và phức tạp hơn so với tổng hợp sinh học thể hiện các tính chất hấp dẫn, như năng suất cao, độ hòa tan và tính ổn định [107]. Phương pháp vật lý: Sự tổng hợp vật lý của AgNPs bao gồm phương pháp ngưng tụ bay hơi và kỹ thuật cắt đốt bằng laser [47]. Cả hai phương pháp đều có thể tổng hợp một lượng lớn AgNPs với độ tinh khiết cao mà không sử dụng các hóa chất giải phóng các chất độc hại và gây nguy hiểm cho sức khỏe và môi trường của con người.

Nhưng cả hai phương pháp đều tiêu thụ năng lượng lớn hơn và đòi hỏi thời gian tổng hợp và thiết bị phức tạp tương đối dài, làm tăng chi phí vận hành [58]. Phương pháp hóa học/quang hóa: Phương pháp tổng hợp hóa học đã được áp dụng phổ biến trong quá trình tổng hợp nano kim loại dưới dạng phân tán keo trong dung dịch nước hoặc dung môi hữu cơ bằng cách khử muối kim loại của chúng. Các loại muối kim loại khác nhau được sử dụng để chế tạo các ống nano kim loại tương ứng, như vàng, bạc, sắt, oxyt kẽm, đồng, palladi, bạch kim,. Các phương pháp tổng hợp AgNPs [44] Phương pháp tổng hợp hóa học có thể được chia thành các phương pháp khử hóa học, điện hóa, hỗ trợ chiếu xạ và phương pháp nhiệt phân.

Loại chất khử và chất ổn định là yếu tố chính trong việc tổng hợp các hạt nano kim loại bằng phương pháp này. Quan trọng hơn, vì các chất ổn định và chất khử này thường độc hại, nên việc sử dụng các loại chất này cần được xem xét về tính an toàn và hiệu quả của phương pháp. Đây là nhược điểm của phương pháp tổng hợp hóa học [47]. Phương pháp tổng hợp xanh: Cách tiếp cận tổng hợp xanh hay còn gọi là tổng hợp sinh học sử dụng chiết xuất thực vật được kỳ vọng như là một phương pháp thay thế cho tổng hợp hóa học cho các hạt nano kim loại bởi nó vì giảm các phản ứng độc hại.

Các bộ phận khác nhau của thực vật đang được sử dụng để tổng hợp các hạt nano bạc tối ưu hóa. Kích thước và hình dạng mong muốn có thể thu được bằng cách tối ưu hóa loại dung môi và thời gian. Tổng hợp xanh các hạt nano bạc là một phương pháp đơn giản và dễ thực hiện bao gồm các liên kết của ion kim loại với một vật liệu thực vật. Quy trình chung cho tổng hợp bắt đầu bằng cách ủ muối bạc AgNO3 và c 9 tác nhân chiết xuất thực vật gây giảm ion bạc để tạo AG+0 tiếp theo là các phản ứng khử dẫn đến sự hình thành các hạt nano bạc [44].

Vai trò của nano bạc tạo ra bằng phương pháp tổng hợp xanh trong y học Do khả năng tương thích sinh học, khả năng mở rộng và khả năng ứng dụng cao, các hạt nano bạc chiết xuất từ thực vật đã cho thấy các đặc tính chống oxy hóa và chống ung thư vượt trội bên cạnh các hoạt động kháng khuẩn cao chống lại các mầm bệnh phân lập trên lâm sàng bao gồm các mầm bệnh đa kháng thuốc và nấm men. Do đó, công nghệ nano thực vật đã mở ra những con đường mới trong việc điều trị hoặc kiểm soát các căn bệnh nguy hiểm đặc biệt là ung thư. Các nghiên cứu hiện nay cung cấp kiến thức cập nhật về các hạt nano bạc chiết xuất từ thực vật, đặc biệt chú trọng đến các ứng dụng của chúng như các hoạt động chống vi trùng, chống oxy hóa và chống ung thư.