LỜI MỞ ĐẦU Ung thư được hiểu là nhóm các bệnh liên quan đến việc tăng sinh tế bào một cách mất kiểm soát và bất thường. Các tế bào tăng sinh đó có khả năng xâm lấn phát triển trực tiếp vào những mô tế bào và nó còn có khả năng di chuyển đến những bộ phận khác trong cơ thể (di căn). Nhiều loại bệnh ung thư có thể được phòng ngừa bằng việc không hút thuốc, duy trì cân nặng khỏe mạnh, không uống quá nhiều rượu, ăn nhiều rau, trái cây và ngũ cốc nguyên hạt, tiêm phòng các bệnh truyền nhiễm nhất định, không ăn quá nhiều thịt chế biến và thịt đỏ cũng như tránh phơi nắng quá nhiều. Và việc điều trị ung thư là điều trị phối hợp bởi nhiều phương pháp: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, chăm sóc giảm nhẹ triệu chứng, dinh dưỡng, tâm lý xã hội.
Có thể nói, những năm gần đây các phương pháp điều trị tân tiến, kỹ thuật và thuốc mới trong điều trị ung thư được nghiên cứu và tiến bộ vượt bậc. Việt Nam cũng là quốc gia cập nhật rất nhanh các tiến bộ này. Nếu như trước đây, phải sau nhiều năm các thuốc mới mới được sử dụng trên bệnh nhân Việt Nam thì ngày nay khoảng cách này đã được rút ngắn lại. Đặc biệt, các kỹ thuật xạ trị hiện đại như VMAT, IMRT… phẫu thuật nội soi, Robot, xạ phẫu Gamma Knife cũng đã được triển khai tại Bệnh viện K cũng như một số trung tâm ung bướu khác trên cả nước.
Với sự phát triển của khoa học đặc biệt từ khi công bố chức năng của công nghệ nano thì ngành y học đã nhanh chóng ứng dụng nó trong việc tạo vật liệu nano dẫn truyền thuốc để điều trị bệnh ung thư. Rất nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã nghiên cứu ra nano vàng, nano bạc và một số hoạt chất khác làm chất mang thuốc dẫn vào cơ thể người bệnh. Trong nghiên cứu này tập trung vào việc so sánh hàm lượng thuốc ung thư Doxorubicin chứa trong nano silica xốp đã biến tính bằng phương pháp UV-Vis từ đó đưa ra được nhận xét về khả năng mang thuốc của vật liệu nano silica xốp. Dựa trên cơ sở đó, với đề tài “Thẩm định quy trình phân tích nhóm amino trong các polime sinh học dùng để biến tính bề mặt nanosilica nhằm tăng hiểu quả mang thuốc chống ung thư doxorubicin” với mong muốn đưa ra được các số liệu đánh giá khả năng dẫn truyền thuốc của nano silica từ đó đưa vào ứng dụng trong công cuộc hỗ trợ điều trị ung thư cho các bệnh nhân.1 Vật liệu mang thuốc 1.1 Khái niệm Là hệ thống mang thuốc có kích cỡ nano cỡ 1-1000nm, với kích thước phù hợp nó có nhiệm vụ như một tác nhân liên kết, có vai trò vận chuyển thuốc đến các tế bào mong muốn.
Nó còn có vai trò mang thuốc đến đến với tế bào cần của bệnh nhân với liều lượng phù hợp và thời gian giải phóng thuốc như mong đợi. “Đúng nơi, đúng lúc, đúng liều” nếu tập hợp được ba yếu tố thì sẽ đạt được tính hiểu quả tốt nhất của thuốc. Chất mang thuốc có nhiều kì vọng để phát triển là một polymer-miceles, các hạt nano silica. Các hạt nano sẽ gắn và mang các dược chất hoặc tác nhân mong muốn vào liên kết hóa học hoặc gắn trực tiếp lên trên bề mặt của hạt để đạt được hiệu quả mang thuốc[1].2 Các loại hạt mang thuốc.
Để phân loại các hạt nano mang thuốc thường phải dựa vào rất nhiều yếu tố như thành phần cấu tạo của hạt, cấu trúc của hạt, và các đặc tính riêng của hạt mà từ đó mà ta có thể phân loại cụ thể và khách quan hơn. [1] + Có 3 phân lớp lớn có thể phân theo thành phần cấu trúc hạt: - Inorganic nanoparticle (Hạt nano vô cơ) - Polymeric nanoparticles (Hạt nano polymer) - Lipid nanoparticles (Hạt nano lipip) + Phân loại theo cấu trúc của hạt ta có thể phân thành 3 loại sau. - Nanocapsules (Hạt cấu trúc dạng nang): là dạng hạt nano một khoang chứa thuốc và được bao quanh bởi một thành phần là polymer hoặc là một màng đơn hoặc kép lipid có thể nằm ở nhiều trạng khác nhau như trạng thái rắn, rắn-lỏng hoặc lỏng ưu nước hoặc ưu dầu. - Nanospheres (Hạt nano cấu trúc dạng cầu): Là dạng ma trận, được thống nhất về thể phân tán.
- Nanocomplex (Hạt nano cấu trúc dạng phức tạp): thường là phức hợp đa thành phần giữa polymer hoặc lipid tích điện dương và hoạt chất tích điện âm (protein, peptit và acid nucleic) kết hợp với nhau nhờ tương tác điện tích. + Phân loại theo tính chất bề mặt của hạt nano, dựa vào vào khả năng biến đổi trên bề mặt của hạt như: tính ưa dầu và có hiệu ứng cản trở không gian và thành phần cấu tạo bề mặt nhằm hướng tới hạt nano đến đích tác dụng. Từ các đặc điểm trên có thể phân hạt nano thành 3 loại: - Pasive nanoparticles (Hạt nano thụ động): Được biết là hạt nano hướng đến gan và lách do trong quá trình vận chuyển trong tuần hoàn các hạt dễ bị opsonin hóa bởi các tế bào huyết tương, và thường nó sẽ bị bắt giữ bởi các tế bào thực bào đơn nhân 3 do có các receptor bề mặt nhận biệt các đặc hiệu protein huyết tương, các hạt này thường sẽ di chuyển hướng tới chủ yếu là vùng gan, lách. Đặc điểm thì đây là loại hạt có bề mặt không có sự cản trở về mặt không gian và có tính ưa dầu.
- Stealyh® nanoparticles (Hạt nano Stealyh®): Là hạt nano được coi là tối ưu hơn nano hạt Pasive nanoparticles bởi nó không bị opsonin hóa bắt giữ lại do có liên kết cộng hóa trị với PEG (polyethylenglycol) làm thay đổi cấu trúc bề mặt, nhờ khả năng này nên được ứng dụng vào việc trị các bệnh ở ngoài vùng gan, lách. Với đặc điểm ở bề mặt được bao phủ bởi một lớp polymer ưa nước và linh động.3 Một số vật liệu nano dẫn truyền thuốc Hình 1. 1 Một số loại vật liệu dẫn truyền thuốc 1.1 Nguồn gốc silica Lúa gạo là mặt hàng nông nghiệp chiếm vị trí chiến lượt trong thành phần kinh tế thế giới. Trong đó Châu Á là một trong những châu lục tiêu thụ 90% lúa gạo được sản xuất.
Vì thế hàng mili tấn vỏ trấu được thải ra mỗi năm từ ngành công nghiệp sản xuất lúa gạo. Tạo thành vấn đề cần phải giải quyết cho lĩnh vực quản lí chất thải rắn. Vì đây là hoạt động sản xuất lớn vì thế lượng vỏ trấu thải ra cần được giải quyết nhanh chóng, vì vỏ trấu có thể tạo thành môi trường sinh sống lí tưởng cho các kí sinh mang bệnh, bên cạnh đó vỏ trấu còn tăng nguy cơ hỏa hoạn thậm chí khi xếp chúng vào các bãi chứa rác thải chúng sẽ chiếm không gian rất lớn và gây khó khan cho việc xử lí chúng. Nếu tiêu hủy bằng lửa vỏ trấu sẽ tạo ra một lượng lớn khí thải metan độc hại và gây ra ô nghiễm không khí nghiêm trọng[2].
Và điều đó thu hút các nhà nghiên cứu về cách biến loại rác thải công nghiệp này vật liệu để giảm thải chất thải rắn cho ngành công nghiệp. Bằng cách sử dụng các dung dịch acid và quá trình đốt cháy đã có thể loại bỏ hầu hết các tạp chất có trong vỏ trấu và tạo ra 4 silica màu trắng trong và có tổng diện tích bề mặt khá lớn. Các thành phần chính trong vỏ trấu là cellulose, hemicelluloses và lignin chiếm hơn 75%, khoảng 20% là các hợp chất vô cơ K2O, CaO, MgO, Al2O3 và P2O5, phần còn lại những yếu tố loại đất, điều kiện thời tiết. Nhưng điều đặc biệt ở đây vẫn chưa có nghiên cứu nào khảo sát việc sử dụng acid loãng để chiết xuất vỏ trấu có hàm lượng hợp chất vô cơ cao [3].
Được biết SiO2 là những nguyên liệu thô cơ bản được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến thuộc lĩnh vực vật liệu elec-tronic, gốm và polymer, bởi đường kính của nó, silica có dạng bột siêu mịn phù hợp được rất nhiều và các lĩnh vực như logic kỹ thuật và được ứng dụng làm tác nhân tixotropic, chất các điện nhiệt, chất làm đầy composite, vật liệu mang chất gắn trên thuốc, v. Việc sản xuất các vật liệu cách điện hoặc vật liệu chịu nhiệt bằng vỏ trấu đã giúp phần giải quyết những vẫn đề lớn về rác thải vỏ trấu đối với môi trường và làm tăng giá trị dư lượng 1.2 Vật liệu Nanosilica dẫn truyền thuốc. Nano silica (PNS) bao gồm các oxit kim loại vô định hình được điều chế bằng phương pháp sol-gel. Trong đó chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong các phương pháp, quá trình này bao gồm quá trình thủy phân và ngưng tụ oxit silic trong điều kiện xúc tác[4].
Các hạt nano silica có kích thước nano, có các tính năng độc đáo như độ ổn định, lỗ xốp có thể điều chỉnh và diện tích bề mặt lớn nên thích hợp để mang các loại thuốc chống ung thư khác nhau. Chúng chứa các lỗ có đường kính từ 2 đến 50 nm. PNS có bề mặt bên ngoài và bên trong được chọn lọc với các nhóm hữu cơ và vô cơ khác nhau. Hạt nano này bao bọc các tác nhân điều trị như protein, peptit, các phân tử nhỏ không cần tác động vào vì chúng có thể tích tụ vào các lỗ xốp của PNS.
MSN được coi là chất mang thuốc hiệu quả vì chúng có khả năng lưu trữ cao, đặc tính giải phóng được kiểm soát và đến đúng mục tiêu cụ thể. Do sự hiện diện của các nhóm phân cực (như Si-OH và Ti-OH), PNS có bản chất ưa nước và cải thiện khả năng hòa tan của các loại thuốc kỵ nước giúp cải khả dụng sinh học và khả năng hấp thụ của thuốc được tăng lên. Hầu hết các MSN có thể được sử dụng cho phương pháp tăng thân nhiệt có thể gây ảnh hưởng nhiều đến sự phát trển của tế bào ung thư[4]. 2 Gốc ưa nước (trái) và kỵ nước (phải) của PNS Số lượng nguyên tử bám trên toàn bộ diện tích bề mặt PNS tăng lên cùng với sự giảm kích thước hạt.
Đối với các hạt nano silica nhỏ hơn 5nm, có hơn một nửa số nguyên tử Si trên bề mặt. Do đó, bề mặt phải có một hoặc nhiều nhóm silanol (≡ Si-OH), nếu liên kết các nhóm chức hoặc kết hợp các ion kim loại phụ thuộc nhiều vào nồng độ của nhóm silanol trên một gam silica. Tuy nhiên, số lượng silanol giảm cùng với sự giảm kích thước 5 hạt cho thấy rằng các hạt nano này có thể phản ứng hóa học, do đó thích hợp cho các ứng dụng xúc tác [4].