MỞ ĐẦU Trong vài thập kỉ gần đây, công nghệ nano đã, đang phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Công nghệ nano tạo nên các tiểu phân hoặc cấu trúc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Tuy nhiên, trong dược phẩm, tiểu phân nano bao gồm cả những tiểu phân có kích thước từ 1 nm đến 1 µm được ứng dụng để chuyển giao hoạt chất đến nơi tác động [147]. Với cấu trúc được thiết kế đặc biệt, tiểu phân nano có ưu điểm nổi trội như bảo vệ hoạt chất, tăng tính thấm thuốc qua hàng rào sinh học, giải phóng hoạt chất có kiểm soát, phóng thích tại đích và bảo vệ mô lành, tránh sự đa đề kháng thuốc.
Hoạt chất được nghiên cứu thuộc nhiều nhóm dược lý, gồm các chất có tác dụng kháng ung thư, chống thải ghép, tiểu đường hay diệt ký sinh trùng,. Trong nhóm diệt ký sinh trùng phải kể đến thuốc điều trị sốt rét – đặc biệt là artemisinin (ART) và dẫn chất – vì chúng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát bệnh. ART và dẫn chất đã được WHO đưa vào phác đồ điều trị sốt rét từ năm 2001, cho đến nay vẫn chưa có chất mới nào có thể thay thế được. Tu Youyou – nhà khoa học phát minh ART – nhận giải Nobel năm 2015 cùng với Satoshi Omura và William Campbell đã nói lên giá trị khoa học, giá trị thực tiễn và tính thời sự của ART.
Hạn chế của ART do tính chất rất kém tan (thực tế không tan) trong nước và cũng rất ít tan trong dầu [2], [149] ảnh hưởng tới sinh khả dụng của thuốc. Hiện nay, vẫn còn khoảng 3,2 tỉ dân số thế giới có nguy cơ mắc bệnh sốt rét. Năm 2015 có khoảng 214 triệu trường hợp mới mắc và 438.000 trường hợp tử vong do sốt rét [153]. Ở nhiều khu vực, ký sinh trùng Plasmodium falciparum đề kháng lan rộng với cloroquin, quinin dẫn đến thất bại điều trị và tăng tỉ lệ tử vong [150], [152].
Một trong những nguyên nhân gây đề kháng là do tính chất của hoạt chất như kém tan, kém bền nên sinh khả dụng thấp hay thời gian bán thải ngắn khiến nồng độ thuốc không đạt yêu cầu điều trị. Trong khi đó, quá trình phát minh hoạt chất mới có tác dụng trên ký sinh trùng cần rất nhiều thời gian và chi phí, đến nay các nghiên cứu vẫn trong giai đoạn thử nghiệm. Vì những trở ngại này, trong kế hoạch ngăn 2 chặn sự đề kháng của ký sinh trùng sốt rét trên toàn cầu, WHO đã chọn cải tiến kỹ thuật là giải pháp được ưu tiên hàng đầu nhằm bảo vệ hiệu quả điều trị của ART và dẫn chất [151]. Giải pháp được quan tâm hiện nay là ứng dụng công nghệ nano trong kỹ thuật bào chế [118].
Khi đó, quá trình đến đích sinh học của hoạt chất không còn phụ thuộc vào tính chất lý hóa của hoạt chất mà phụ thuộc phần lớn vào kích thước, hình dạng, tính chất bề mặt,. của tiểu phân. Bào chế hệ tiểu phân nano lipid nhằm cải thiện độ tan và khả năng phân tán của ART trong môi trường để có thể sử dụng bằng đường uống hoặc tiêm tĩnh mạch, từ đó cải thiện sự hấp thu và sinh khả dụng cũng như kiểm soát quá trình phóng thích hoạt chất, tăng thời gian tác dụng của thuốc nhằm hạn chế sự đề kháng [34], [121]. Với mục đích đó, đề tài “Bào chế hệ tiểu phân nano artemisinin và đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét trên chuột” được thực hiện với các nội dung nghiên cứu sau: Đánh giá sự tương tác giữa hỗn hợp lipid (Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG) và ART.
Xây dựng công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART. Đánh giá tính chất của hệ tiểu phân nano ART. Đánh giá tác động diệt ký sinh trùng sốt rét của hệ tiểu phân nano ART trên chuột gây nhiễm Plasmodium berghei. 3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.
Xác định được tỉ lệ của hỗn hợp Compritol® 888 ATO – LabrafacTM PG – ART nhằm thu được pha dầu đồng nhất cho công thức bào chế hệ tiểu phân nano ART thông qua khảo sát, đánh giá sự thay đổi về nhiệt độ nóng chảy của Compritol® 888 ATO và sự hiện diện của ART trong biểu đồ DSC. Xác định thành phần công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano ART ở quy mô phòng thí nghiệm (100 g), làm cơ sở để nâng cỡ mẫu bào chế lên 1.000 g bằng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao nhiệt độ cao. Xác định được kích thước, hình thể học, thế zêta, phần trăm nang hóa, hiệu suất nang hóa và độ ổn định của hệ tiểu phân nano ART, từ đó xây dựng tiêu chuẩn cho sản phẩm nghiên cứu. Đánh giá hiệu quả điều trị của hệ tiểu phân nano ART trên chuột gây nhiễm Plasmodium berghei thông qua các chỉ tiêu: Mật độ ký sinh trùng, tỉ lệ giảm mật độ ký sinh trùng, thời gian sạch ký sinh trùng và thời gian duy trì tình trạng sạch ký sinh trùng trong máu chuột bằng cách so sánh với nhóm chứng dương.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tình hình nghiên cứu và thành tựu của công nghệ nano 1.1 Thành tựu của công nghệ nano trên thế giới Năm 2000, Mỹ là quốc gia đầu tiên thành lập hiệp hội chuyên trách về công nghệ nano, đó là Hiệp hội Công nghệ nano quốc gia (National Nanotechnology Initiative, NNI) [44], [117]. Theo NNI, công nghệ nano là kỹ thuật kiểm soát kích thước của vật chất từ 1 nm đến 100 nm, khi đó, tính chất mới hình thành tạo nên ứng dụng mới. Công nghệ nano kết hợp lý thuyết khoa học về nano, thiết bị và công nghệ để thao tác, chế tạo và ứng dụng vật chất ở kích thước nm [83], [119].
Lux Research ước tính tổng ngân sách dành cho công nghệ nano trên toàn cầu khoảng 18,5 tỉ USD, với doanh thu khoảng 731 tỉ USD trong năm 2012, con số này có thể đạt 4,4 nghìn tỉ USD vào 2018. Công nghệ nano hướng đến các lĩnh vực: Điều trị, phòng ngừa nhằm giảm tỉ lệ tử vong hay ngăn ngừa ung thư. Cơ quan mới để thay thế bộ phận bị bệnh trong cơ thể. Miếng dán qua da, bộ phận cảm biến và cảnh báo mức đường huyết.
Hệ thống lọc nước di động để nước sạch đến được khắp nơi trên toàn thế giới. Cung cấp năng lượng, lưu trữ thông tin, cảnh báo ô nhiễm,. Lượng công bố về công nghệ nano trong chăm sóc sức khỏe chiếm 4% với 6 lĩnh vực chính. Đầu tiên là hệ phân phối thuốc (drug delivery) nhằm cải thiện sinh khả dụng và dược động học của thuốc, gồm liposome, tiểu phân polyme, tinh thể nano,.
Hai là, thuốc và liệu pháp (drugs and therapy) với hoạt chất kích thước nano như dendrimers. Tiếp đến là chế tạo tác nhân chẩn đoán hình ảnh in vivo và in vitro (in vivo imaging, in vitro diagnostics) như oxid sắt từ, ống nano. Ngoài ra còn có vật liệu sinh học kích thước nano dùng trong nha khoa hay cấy phóng xạ (active implants) tiểu phân từ tính dùng cho MRI [43], [159]. Trong đó, hệ phân phối thuốc chiếm trọng tâm nghiên cứu khi có 59% bằng sáng chế (Hình 1.
Mỹ có nhiều nghiên cứu nhất với 32% lượng công bố và 54% bằng sáng chế (Hình 1. 5 Khác 23% Cấy phóng xạ 3% Pháp 3% Thuốc và liệu pháp 3% Anh 3% Vật liệu sinh học 8% Nhật 5% Chẩn đoán Đức 12% in vivo 13% Chẩn đoán Mỹ 54% in vitro 3% Hệ phân phối thuốc 59% (a) (b) Hình 1.1 Tỉ lệ bằng sáng chế trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe của một số quốc gia trên thế giới (a) và tỉ lệ bằng sáng chế trong các lĩnh vực ứng dụng (b) "Nguồn: Wagner V, 2006" [141] Tại Châu Á, số liệu liên quan đến lĩnh vực dược phẩm chưa được thống kê. Tuy nhiên, ở lĩnh vực vật liệu nano, Nhật và các thành viên ASEAN đã có những đóng góp đáng kể. Nhật có nhiều nghiên cứu được công bố nhất (Bảng 1.1 Số lượng công bố về vật liệu nano ở một số nước ASEAN và Nhật Quốc gia Nhật Singapore Malaysia Thái Lan Việt Nam Indonesia Lượng 4.045 384 318 86 26 công bố "Nguồn: Tanthapanichakoon W, 2014" [133] 1.2 Thành tựu của công nghệ nano tại Việt Nam Mặc dù chậm hơn so với thế giới nhưng Việt Nam cũng đã có những công bố về các nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu nano (Bảng 1.
Ngoài các bài báo được đăng tải trên các website nước ngoài, còn có các nghiên cứu được công bố trong các hội nghị và tạp chí chuyên ngành trong nước. Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu về bào chế hệ tiểu phân nano artemisinin được công bố.3 Các chế phẩm thuốc của công nghệ nano đang có trên thị trường Một số sản phẩm thuốc ứng dụng công nghệ nano trong bào chế đang lưu hành trên thị trường được nêu trong Bảng 1.