Giới thiệu dự án

Trong ngành công nghệ dược phẩm và khoa học vật liệu y sinh, việc tối ưu hóa hiệu quả điều trị và giảm thiểu độc tính của các dược chất thông qua hệ thống dẫn thuốc hướng đích (Targeted Drug Delivery Systems - DDS) là xu hướng tất yếu. Theo thống kê y tế quốc tế, khoảng 50% số ca suy gan cấp tính tại các nước phát triển bắt nguồn từ việc sử dụng quá liều Paracetamol (Acetaminophen - APAP) do cơ chế tích tụ chất chuyển hóa độc hại N-acetyl-p-benzoquinone imine (NAPQI) vượt quá ngưỡng dung nạp của Glutathione gan. Paracetamol thông thường có thời gian bán hủy ngắn ($t_{1/2} \approx 1,9 - 2,5 \text{ giờ}$), buộc người bệnh phải dùng lặp lại 4–6 giờ/lần, dẫn đến nguy cơ cao quên liều, quá liều hoặc gây biến thiên nồng độ thuốc trong huyết tương.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là: Các hệ chất mang polymer truyền thống đơn thành phần như poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM) sở hữu điểm nhiệt độ dung dịch tới hạn dưới (LCST $\approx 32^\circ\text{C}$) lý tưởng nhưng giá thành nguyên liệu đắt đỏ và tỷ lệ trương nở cơ học kém. Ngược lại, poly(N,N'-diethylacrylamide) (pDEA) có chi phí tối ưu, độ trương nở cao và LCST $\approx 31^\circ\text{C}$, song lại có độ nhạy nhiệt kém do cấu trúc amide bậc ba không thể tạo liên kết hydro nội phân tử.

Khóa luận tốt nghiệp "Nghiên cứu đặc tính của Semi-IPNs Hydrogel từ DEA, NIPAM và AAc ứng dụng làm vật liệu mang thuốc Paracetamol" do sinh viên Bùi Chánh Huy thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã giải quyết toàn diện bài toán này.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  CẤU TRÚC SEMI-IPNS HYDROGEL THÔNG MINH                 |
|                                                                         |
|   +-----------------------------------------------------------------+   |
|   |  Mạng lưới khâu mạch 3D chính: pDEA (MBA crosslinked)           |   |
|   |  +-----------------------------------------------------------+  |   |
|   |  | Chuỗi Copolymer mạch thẳng đan xen: p(NIPAM-co-AAc)       |  |   |
|   |  |   - NIPAM: Tăng độ nhạy nhiệt (LCST ~ 31-32°C)            |  |   |
|   |  |   - AAc: Đáp ứng pH dạ dày (pH 2.0) & ruột (pH 7.4)       |  |   |
|   |  +-----------------------------------------------------------+  |   |
|   +-----------------------------------------------------------------+   |
+-------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu cụ thể của dự án:

  1. Tổng hợp thành công linear copolymer p(NIPAM-co-AAc) tỷ lệ 1 mol% Acrylic acid (AAc) bằng phản ứng trùng hợp gốc tự do.
  2. Chế tạo bộ mẫu Semi-IPNs hydrogel p(NIPAM-co-AAc)/pDEA với tỷ lệ copolymer biến thiên (10%, 20%, 30%) và hàm lượng chất nối mạng MBA (2,7%, 2,4%, 2,1%).
  3. Khảo sát cấu trúc hóa học, hình thái vi mô, độ ổn định nhiệt và động học trương nở đáp ứng kép theo nhiệt độ ($20 - 40^\circ\text{C}$) và pH ($2,0$ và $7,4$).
  4. Đánh giá khả năng nạp và giải phóng kiểm soát Paracetamol trong điều kiện mô phỏng dịch sinh lý $37^\circ\text{C}$ và $40^\circ\text{C}$.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ bán đan xen polymer (Semi-IPNs) kích thước phòng thí nghiệm, kiểm nghiệm in vitro trên thiết bị quang phổ UV-Vis hai chùm tia.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Các công nghệ phân phối thuốc Paracetamol hiện nay trên thị trường bao gồm viên nén giải phóng tức thời, viên bao tan trong ruột và hydrogel đơn mạng.

Tiêu chí so sánh Viên nén thông thường Hydrogel pNIPAM đơn mạng Hydrogel Semi-IPNs p(NIPAM-co-AAc)/pDEA
Độ nhạy kích thích Không (phụ thuộc tốc độ rã) Đơn kích thích (Nhiệt độ) Nhạy kép (Nhiệt độ $20-40^\circ\text{C}$ & pH $2,0-7,4$)
Tỷ lệ trương nở ($20^\circ\text{C}$) Không áp dụng Thấp ($< 5\text{ g/g}$) Vượt trội ($8,208 - 12,567\text{ g/g}$)
Chi phí nguyên liệu Thấp Rất cao Tối ưu (nhờ nền pDEA chiếm $70-90%$)
Kiểm soát nhả thuốc Giải phóng ồ ạt ($< 1\text{ giờ}$) Bị rò rỉ thuốc ở pH acid Nhả chậm kéo dài ($> 50\text{ giờ}$ ở pH $2,0$)
Độ ổn định nhiệt $162^\circ\text{C}$ (nóng chảy) Phân hủy $\approx 350^\circ\text{C}$ Bền nhiệt đến $380 - 400^\circ\text{C}$

Phân loại yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW:

  • Must have (Bắt buộc): Khả năng chuyển pha nhiệt quanh $31-37^\circ\text{C}$; cấu trúc xốp đồng đều sau đông khô; liên kết mạng không bị tan rã trong nước.
  • Should have (Nên có): Tỷ lệ trương nở tại pH $7,4$ cao hơn pH $2,0$; hạn chế tối đa nhả thuốc tại dạ dày; kéo dài thời gian khuếch tán Paracetamol.
  • Could have (Có thể có): Độ đồng đều lỗ xốp đạt chuẩn nano/micro dưới $400\text{ }\mu\text{m}$.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Đánh giá dược động học in vivo trên động vật sống và đo độ đàn hồi lưu biến (Oscillation rheology).

Thiết kế hệ thống vật liệu và công nghệ

Cơ sở thiết kế phân tử dựa trên tương tác hiệp đồng giữa ba monome chính:

[AAc: Nhạy pH]              [NIPAM: Nhạy nhiệt mạnh]
       \                         /
        \                       /
   Linear Copolymer: p(NIPAM-co-AAc)  (Mạch thẳng)
                  |
                  v (Đan xen vật lý vào mạng không gian)
   Semi-IPN Hydrogel: p(NIPAM-co-AAc) / pDEA (Khâu mạng bằng MBA)

Danh mục hóa chất, thiết bị và công nghệ phân tích:

  • Monomer & Hóa chất: N-isopropylacrylamide (NIPAM 99%, Aldrich - tái kết tinh 2 lần trong n-hexane); N,N'-Diethylacrylamide (DEA, Aldrich); Acrylic acid (AAc, Aldrich); N,N'-methylenebisacrylamide (MBA, Alfa Aesar); Ammonium persulfate (APS, Aecore Chemical); N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TEMED, EMD Millipore); Paracetamol (Sigma-Aldrich).
  • Thiết bị phân tích cấu trúc: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR Jasco FT/IR-4700, dải quét $400 - 4000\text{ cm}^{-1}$); Kính hiển vi điện tử quét (SEM); Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA-DSC Labsys Evo, gia nhiệt $10^\circ\text{C/phút}$ từ môi trường đến $600^\circ\text{C}$); Máy quang phổ UV-Vis 2 chùm tia (Hitachi UH5300, bước sóng quét $\lambda_{\text{max}} = 243\text{ nm}$); Máy sấy đông khô Freeze Dryer DC401.

Phương pháp luận (Methodology)

Nghiên cứu áp dụng quy trình thực nghiệm hóa học phân tích và tổng hợp vật liệu cao phân tử 5 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Nghiên cứu lý thuyết & Thiết kế tỷ lệ monomer
Giai đoạn 2: Trùng hợp gốc tự do Copolymer p(NIPAM-co-AAc) & Thẩm tách 7 ngày
Giai đoạn 3: Tổng hợp Semi-IPNs Hydrogel với DEA, MBA, APS, TEMED
Giai đoạn 4: Đặc trưng hóa vật liệu (FTIR, TGA, SEM, Khảo sát Swelling Ratio)
Giai đoạn 5: Xây dựng đường chuẩn UV-Vis & Đánh giá giải phóng Paracetamol

Ma trận rủi ro và giải pháp kiểm soát:

  • Hiện tượng tự trùng hợp của NIPAM/DEA: Bảo quản trong môi trường lạnh, bổ sung MEKP đối với DEA và tái kết tinh NIPAM bằng n-hexane trước phản ứng.
  • Phản ứng tỏa nhiệt gây mất đồng nhất mạng gel: Tiến hành toàn bộ phản ứng ở nhiệt độ $< 5^\circ\text{C}$ sử dụng bể điều nhiệt Stuart SRC5 và sục khí đuổi oxy hòa tan bằng bơm chân không N 86 KN.

Implementation và kết quả

Quy trình tổng hợp chi tiết

Quy trình phản ứng hóa học được chuẩn hóa theo giải thuật thực nghiệm sau:

def synthesize_semi_ipn_hydrogel(formulation_type):
    # Bước 1: Tổng hợp Copolymer p(NIPAM-co-AAc) mạch thẳng
    nipam_mass = 1.0  # gam
    aac_solution = 0.5  # mL (dung dịch 305 uL AAc / 25 mL H2O)
    water = 2.6  # mL
    mix_and_degas(nipam_mass, aac_solution, water, time_minutes=5)
    
    cool_reaction_vessel(temp_celsius=5)
    add_catalyst(aps_solution=2.3)  # mL (0.472g APS / 25 mL H2O)
    add_accelerator(temed_solution=4.6)  # mL (4.0 mL TEMED / 25 mL H2O)
    run_polymerization(temp_celsius=5, duration_hours=2)
    
    dialysis_purification(membrane_mwco=10000, duration_days=7, refresh_hours=12)

    # Bước 2: Chế tạo Semi-IPNs Hydrogel p(NIPAM-co-AAc)/pDEA
    formulations = {
        'S2-C1': {'copolymer_ratio': 0.10, 'mba_ratio': 0.027},
        'S2-C2': {'copolymer_ratio': 0.20, 'mba_ratio': 0.024},
        'S2-C3': {'copolymer_ratio': 0.30, 'mba_ratio': 0.021}
    }
    config = formulations[formulation_type]
    mix_with_dea_monomer(config['copolymer_ratio'], config['mba_ratio'], initiator=APS, accelerator=TEMED)
    return freeze_dry_sample(temp=-40, pressure_mbar=0.1)

Phương trình tổng hợp Copolymer mạch thẳng:
n CH2=CH-CONH-CH(CH3)2  +  m CH2=CH-COOH  --[APS/TEMED, < 5°C]-->  -[(-CH2-CH(CONH-CH(CH3)2)-)n - (-CH2-CH(COOH)-)m]-
       (NIPAM)                   (AAc)                                     p(NIPAM-co-AAc)

Thử nghiệm và kiểm chứng cấu trúc

1. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)

Kết quả FTIR xác nhận cấu trúc hóa học:

  • Monomer ban đầu đều xuất hiện dao động biến dạng của liên kết đôi $C=C$ tại vùng $1630 - 1650\text{ cm}^{-1}$.
  • Trên phổ của copolymer p(NIPAM-co-AAc) và Semi-IPNs hydrogel, đỉnh hấp thu liên kết đôi $C=C$ hoàn toàn biến mất, chứng minh phản ứng trùng hợp mở vòng đạt hiệu suất cao.
  • Xuất hiện đỉnh hấp thu rộng ở vùng $3200 - 3600\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho liên kết hydro của nhóm $-OH$ trong acid carboxylic (AAc) và nhóm $-NH-$ của NIPAM.
  • Đỉnh hấp thu nhóm carbonyl $C=O$ (Amide I) dịch chuyển về $1645\text{ cm}^{-1}$ và biến dạng $N-H$ (Amide II) xuất hiện tại $1540\text{ cm}^{-1}$.

2. Đánh giá độ ổn định nhiệt (TGA)

Khảo sát phân hủy nhiệt khẳng định sự thâm nhập mạng lưới polymer thành công:

Mẫu thử nghiệm Tỷ lệ Copolymer (%) Hàm lượng MBA (%) $T_{\text{onset}}$ bắt đầu phân hủy ($^\circ\text{C}$) Khối lượng còn lại tại $600^\circ\text{C}$ (%)
S2-C1 10 2,7 380 6,0
S2-C2 20 2,4 395 6,3
S2-C3 30 2,1 400 8,1

Nhiệt độ phân hủy của Semi-IPNs hydrogel nằm trung gian giữa pDEA và pNIPAM thuần túy, chứng minh các mạch cao phân tử phân tán đồng đều ở cấp độ phân tử.

3. Hình thái học vi mô qua ảnh SEM

Ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy mẫu có cấu trúc xốp 3D liên thông định hướng:

  • S2-C1: Kích thước lỗ xốp trung bình đạt $158,17 \pm 10,63\text{ }\mu\text{m}$, vách ngăn dày do nồng độ chất khâu mạng MBA cao (2,7%).
  • S2-C2: Kích thước lỗ xốp trung bình đạt $274,52 \pm 12,18\text{ }\mu\text{m}$.
  • S2-C3: Kích thước lỗ xốp cực đại đạt $381,91 \pm 9,45\text{ }\mu\text{m}$, vách ngăn mỏng và độ xốp hở cao, tạo kênh dẫn lý tưởng cho dung môi và phân tử thuốc khuếch tán.
Kích thước lỗ xốp SEM:
S2-C1 (10% Copolymer, 2.7% MBA) : [====] 158.17 µm
S2-C2 (20% Copolymer, 2.4% MBA) : [========] 274.52 µm
S2-C3 (30% Copolymer, 2.1% MBA) : [============] 381.91 µm

4. Động học trương nở (Swelling Ratio - SR)

$$\text{SR} = \frac{W_s - W_d}{W_d} \quad (\text{g/g})$$

(Trong đó $W_s$ là khối lượng gel trương nở cân bằng, $W_d$ là khối lượng gel khô ban đầu).

Nhiệt độ ($^\circ\text{C}$) Môi trường pH S2-C1 (g/g) S2-C2 (g/g) S2-C3 (g/g)
20 pH 2,0 8,208 9,480 11,477
20 pH 7,4 8,897 10,407 12,567
25 pH 2,0 7,612 8,921 10,834
25 pH 7,4 8,245 9,812 11,920
37 pH 2,0 3,120 3,650 4,210
40 pH 7,4 1,850 2,110 2,430

Quy luật thực nghiệm:

  • Tại mọi mức nhiệt độ, tỷ lệ trương nở tại pH 7,4 luôn cao hơn tại pH 2,0. Nguyên nhân: Tại pH 7,4, nhóm $-COOH$ của AAc bị khử proton thành anion carboxylate mang điện tích âm $-COO^-$, làm phát sinh lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi mạch, mở rộng mạng lưới không gian gel.
  • Khi nhiệt độ vượt quá điểm LCST ($> 32^\circ\text{C}$), các tương tác kỵ nước giữa các nhóm isopropyl và diethyl chiếm ưu thế, phá vỡ liên kết hydro với nước, khiến cấu trúc co rút đột ngột và đẩy dung môi ra ngoài.

Động học nạp và giải phóng Paracetamol

Đường chuẩn quang phổ UV-Vis của Paracetamol được thiết lập tại bước sóng hấp thụ cực đại $\lambda_{\text{max}} = 243\text{ nm}$ trong dung dịch đệm:

  • Phương trình hồi quy tuyến tính: $A = 0,0682 \cdot C + 0,0015$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9998$ (trong đó $C$ tính bằng $\mu\text{g/mL}$).
  • Khả năng hấp thụ nạp thuốc tỷ lệ thuận với thể tích lỗ xốp: Mẫu S2-C3 đạt hiệu suất nạp thuốc cao nhất nhờ độ trương nở cực đại $12,567\text{ g/g}$.
Tốc độ giải phóng Paracetamol theo thời gian (tại pH 2.0, 37°C):
Sau 3418 phút (~57 giờ):
- S2-C1 (10% Copolymer): [====================] 67.4%
- S2-C2 (20% Copolymer): [==================] 60.3%
- S2-C3 (30% Copolymer): [================] 53.1%

Tại môi trường acid dạ dày (pH 2,0; $37^\circ\text{C}$), nhóm $-COOH$ không phân ly, mạng lưới polymer co chặt lại, ngăn chặn sự rò rỉ thuốc ồ ạt. Hàm lượng copolymer p(NIPAM-co-AAc) càng cao (mẫu S2-C3) thì khả năng kiểm soát phóng thích chậm càng tốt (chỉ nhả 53,1% sau 3418 phút), bảo vệ niêm mạc dạ dày và bảo toàn dược chất trước khi di chuyển xuống ruột non (pH 7,4), nơi hydrogel sẽ trương nở và giải phóng lượng thuốc tối đa khi cơ thể sốt ($40^\circ\text{C}$).

Đổi mới và đóng góp

  1. Cấu trúc mạng bán đan xen Semi-IPNs tối ưu hóa: Khắc phục triệt để điểm yếu của pDEA đơn thuần (nhạy nhiệt yếu) mà không phải tiêu tốn lượng lớn monome NIPAM đắt tiền, giảm giá thành tổng hợp vật liệu ước tính hơn 40% so với hệ pNIPAM tinh khiết.
  2. Cơ chế đáp ứng kép đồng bộ (Dual-Stimuli Responsive): Tích hợp thành công thành phần AAc (nhạy pH) và pNIPAM (nhạy nhiệt) vào nền pDEA, tạo ra vật liệu có khả năng nhận diện đồng thời trạng thái bệnh lý (thân nhiệt sốt $38,5 - 40^\circ\text{C}$) và vị trí giải phẫu sinh học (dạ dày pH 2,0 vs ruột non pH 7,4).
  3. Cải thiện độ ổn định nhiệt và cơ học vượt trội: Tăng nhiệt độ bắt đầu phân hủy nhiệt từ $380^\circ\text{C}$ lên $400^\circ\text{C}$ và tăng kích thước lỗ xốp định hình từ $158,17\text{ }\mu\text{m}$ lên $381,91\text{ }\mu\text{m}$ nhờ điều biến tỷ lệ copolymer và mật độ khâu mạng MBA.
  4. Đóng góp học thuật cho ngành Hóa Polymer Việt Nam: Đặt nền móng dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác cho các hệ dẫn thuốc thông minh gốc Acrylamide tại các cơ sở nghiên cứu trong nước.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Trường hợp ứng dụng thực tế (Use Cases)

       [UỐNG THUỐC]
    [DẠ DÀY: pH 2.0, 37°C]
    - Nhóm -COOH không ion hóa
    - Hydrogel co lại, lỗ xốp thu hẹp
    - Giải phóng chậm (53.1% sau 57h) -> Bảo vệ niêm mạc dạ dày
   [RUỘT NON: pH 7.4, 37-40°C]
    - Nhóm -COOH -> -COO- (đẩy tĩnh điện)
    - Cơ thể sốt (40°C): Kích hoạt chuyển pha LCST
    - Giải phóng dược chất tối đa -> Hạ sốt, giảm đau nhanh chóng
  • Viên uống hạ sốt kéo dài (Sustained-release antipyretic): Giảm số lần uống từ 4-6 lần/ngày xuống còn 1 lần/ngày, duy trì nồng độ thuốc ổn định trong máu, loại bỏ nguy cơ quá liều gây ngộ độc gan cấp tính.
  • Hệ dẫn thuốc hướng đích đại tràng và ruột non: Ứng dụng cho các hoạt chất chống viêm không steroid (NSAIDs) nhạy cảm với acid dịch vị dạ dày.

Lộ trình sản xuất và hiệu quả kinh tế

Giai đoạn 1 (0-6 tháng)   : Tối ưu hóa quy trình trùng hợp quy mô 5L tại Lab
Giai đoạn 2 (6-12 tháng)  : Thử nghiệm độc tính tế bào In Vitro (MTT Assay)
Giai đoạn 3 (12-24 tháng) : Đánh giá dược động học In Vivo trên mô hình thỏ/chuột
Giai đoạn 4 (24-36 tháng) : Hoàn thiện hồ sơ GMP-WHO và chuyển giao sản xuất

Hệ thống ước tính giảm chi phí hoạt chất thải loại và chi phí điều trị biến chứng ngộ độc gan do Paracetamol, đem lại giá trị thặng dư kinh tế cao cho các doanh nghiệp dược phẩm đón đầu công nghệ nano polymer.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Chưa khảo sát tính chất lưu biến động học (Oscillation rheology: $G'$ - mô đun đàn hồi, $G''$ - mô đun nhớt) để đánh giá độ bền cơ học khi chịu co bóp nhu động ruột.
  • Dữ liệu giải phóng thuốc ở một số mốc thời gian chưa có đủ số lần lặp lại độc lập để tính toán thanh sai số (Error Bars).
  • Chưa khảo sát ảnh hưởng của cường độ ion ($I$) trong dịch mô phỏng đường tiêu hóa chứa enzyme (pepsin, pancreatin).

Hướng nghiên cứu tương lai

  • Nghiên cứu mở rộng tổng hợp hệ hydrogel mạng đôi liên kết đan xen (Double Network - DN Hydrogel) nhằm tăng cường độ bền chịu kéo/nén.
  • Gắn các phân tử phối tử sinh học (Targeting Ligands hoặc kháng thể đơn dòng) lên chuỗi p(NIPAM-co-AAc) để dẫn thuốc trị liệu ung thư.
  • Tự động hóa quá trình đóng gói hydrogel thành viên nang vi nang (microencapsulation) bằng công nghệ vi lưu (Microfluidics).

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên cao học: Cung cấp tài liệu mẫu mực về phương pháp tổng hợp polymer đáp ứng kích thích, kỹ thuật xử lý số liệu FTIR, TGA, SEM và UV-Vis.
  • Kỹ sư R&D & Nhà phát triển công thức dược: Tham khảo quy trình chế tạo vật liệu Semi-IPNs giảm giá thành, công thức phối trộn monomer và chất khâu mạng để điều biến tốc độ phóng thích thuốc.
  • Doanh nghiệp dược phẩm: Tiếp cận giải pháp công nghệ dẫn thuốc mới có khả năng đăng ký bảo hộ sở hữu trí tuệ, tạo lợi thế cạnh tranh trước các dòng thuốc generic truyền thống.
  • Nhà nghiên cứu khoa học vật liệu: Nắm bắt quy luật tương quan giữa mật độ liên kết mạng, kích thước lỗ xốp và động học dung môi trong hydrogel họ Acrylamide.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để tổng hợp Semi-IPNs Hydrogel là gì?

Hệ thống phản ứng cần duy trì nghiêm ngặt dưới $5^\circ\text{C}$ trong suốt quá trình khơi mào trùng hợp gốc tự do bằng hệ APS/TEMED. Monomer NIPAM phải được tinh chế tái kết tinh trong n-hexane để loại bỏ hoàn toàn chất ức chế phản ứng. Màng thẩm tách MWCO 10.000 Da là bắt buộc để loại bỏ triệt để monomer dư thừa trong 7 ngày.

2. Vì sao tỷ lệ trương nở tại pH 7,4 luôn cao hơn tại pH 2,0?

Ở pH 7,4 (cao hơn $pK_a$ của Acrylic acid $\approx 4,25$), các nhóm carboxylic phân ly hoàn toàn thành $-COO^-$. Sự xuất hiện của các ion cùng dấu tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh giữa các mạch polymer, cưỡng bức mạng hydrogel giãn nở tối đa để hút nước. Ở pH 2,0, nhóm $-COOH$ không ion hóa và hình thành liên kết hydro nội phân tử làm mạng gel co cụm.

3. Cấu trúc lỗ xốp ảnh hưởng như thế nào đến khả năng nạp và giải phóng thuốc?

Lỗ xốp càng lớn và vách ngăn càng mỏng (như mẫu S2-C3 với đường kính $381,91\text{ }\mu\text{m}$) thì diện tích tiếp xúc riêng và thể tích tự do càng lớn, giúp dung dịch thuốc Paracetamol dễ dàng khuếch tán vào bên trong trong quá trình nạp. Khi co ngót, các kênh xốp hở này tạo đường dẫn thoát thuốc liên tục mà không bị tắc nghẽn cục bộ.

4. Hệ vật liệu này có bị hòa tan hoặc rão chảy trong cơ thể không?

Không. Cấu trúc mạng 3D của pDEA được khâu mạng hóa học bằng liên kết cộng hóa trị bền vững từ chất nối mạng MBA ($2,1 - 2,7%$). Các chuỗi p(NIPAM-co-AAc) đan xen vật lý chặt chẽ trong cấu trúc mạng, đảm bảo hydrogel chỉ trương nở đàn hồi trong môi trường nước mà không bị hòa tan hay biến dạng vĩnh viễn.

5. Khả năng kiểm soát phóng thích Paracetamol có thể duy trì trong bao lâu?

Thực nghiệm in vitro tại điều kiện mô phỏng $37^\circ\text{C}$, pH 2,0 cho thấy hydrogel duy trì tốc độ giải phóng chậm liên tục trong hơn 3418 phút (tương đương 57 giờ), với tổng lượng thuốc giải phóng được kiểm soát ở mức 53,1% – 67,4%, đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe của hệ thuốc phóng thích kéo dài.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Bùi Chánh Huy đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy khoa học và tiềm năng ứng dụng to lớn của hệ vật liệu Semi-IPNs Hydrogel p(NIPAM-co-AAc)/pDEA. Bằng việc kết hợp tinh tế giữa ba monome DEA, NIPAM và AAc, nghiên cứu đã tạo ra một thế hệ chất mang thuốc thông minh có khả năng nhạy kép nhiệt – pH vượt trội, độ bền nhiệt cao đến $400^\circ\text{C}$, tỷ lệ trương nở đạt $12,567\text{ g/g}$ và kiểm soát giải phóng Paracetamol kéo dài trên 50 giờ. Đây là bước đột phá công nghệ quan trọng, mở ra hướng đi mới cho việc sản xuất các dạng thuốc hạ sốt, giảm đau an toàn, hiệu quả cao, hạn chế độc tính gan cho người bệnh và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp dược phẩm hiện đại.