Nghiên cứu tạo hạt nano polymer bọc alpha mangostin và đánh giá hoạt tính kháng ung thư in vitro

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay nghiên cứu tạo hạt nano polymer bọc alpha mangostin và bước đầu đánh giá hoạt tính kháng ung, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Trung Hợp
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Mai Phương
• Trường học: Viện Sinh Thái Và Tài Nguyên Sinh Vật
• Chuyên ngành: Sinh Học Thực Nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu tạo hạt nano polymer bọc alpha- mangostin và bước đầu đánh giá hoạt tính kháng ung thư in vitro của hạt tạo được
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Bệnh học ung thư
• 1.2. Các giai đoạn phát triển của bệnh ung thư
• 1.3. Nguyên nhân gây ung thư
• 1.4. Các liệu pháp điều trị ung thư
• 1.5. Tình hình bệnh ung thư trên thế giới và Việt Nam
• 1.6. Công nghệ nano và ứng dụng
• 1.7. Hệ dẫn thuốc cấu trúc nano
• 1.8. Đặc điểm của hạt nano
• 1.9. Nghiên cứu về vật liệu nano phục vụ y học tại Việt Nam
• 1.10. Khái quát về β-cyclodextrin
• 1.10.1. Cấu trúc của β-cyclodextrin
• 1.10.2. Tính chất của β-cyclodextrin
• 1.10.3. Ứng dụng của β-cyclodextrin
• 1.11. Alpha-mangostin, chất kháng ung thư tiềm năng từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L.)
• 1.11.1. Đặc điểm sinh học
• 1.11.2. Các chất xanthone trong măng cụt
• 1.11.3. Tác dụng sinh học của các chất xanthone trong cây măng cụt
• 1.11.4. Alpha-mangostin từ vỏ của quả măng cụt (Garcinia mangostana L.)
• 1.12. Ý tưởng nghiên cứu của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Dòng tế bào ung thư và các điều kiện nuôi
• 2.2. Nguyên liệu thực vật
• 2.3. Hóa chất, thiết bị
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt
• 2.4.2. Tạo hạt nano polymer micelle bọc AMG (nanomangostin) và đánh giá các đặc trưng của hạt
• 2.4.3. Hoạt tính gây độc lên dòng tế bào ung thư phổi A549
• 2.4.4. Đánh giá sự thâm nhập của hạt NMG vào tế bào
• 2.4.5. Đánh giá ảnh hưởng của NMG đến kích thước nhân tế bào
• 2.4.6. Xử lý thống kê
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu quy trình tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt
• 3.2. Tách chiết phân đoạn có chứa AMG từ vỏ quả măng cụt
• 3.3. Tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt
• 3.4. Chế tạo hạt nano polymer bọc mangostin (nanomangostin) - NMG
• 3.5. Tổng hợp hạt NMG
• 3.6. Tối ưu hóa các thông số tạo hạt NMG
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tài liệu tiếng Việt
• Tài liệu tiếng Anh
• Nguồn trích dẫn URL
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
• DANH MỤC CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hạt nano polymer bọc alpha mangostin

Nghiên cứu về hạt nano polymer bọc alpha mangostin đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực y học. Alpha mangostin là một hợp chất tự nhiên có khả năng kháng ung thư mạnh mẽ. Việc bọc hợp chất này trong hạt nano giúp tăng cường tính sinh khả dụng và khả năng thâm nhập vào tế bào ung thư. Nghiên cứu này không chỉ mở ra hướng đi mới trong điều trị ung thư mà còn giúp cải thiện hiệu quả của các liệu pháp hiện tại.

1.1. Đặc điểm của alpha mangostin và hạt nano polymer

Alpha mangostin là một trong những chất xanthone có trong vỏ quả măng cụt, nổi bật với khả năng kháng viêm và kháng khuẩn. Hạt nano polymer được tạo ra từ các polymer sinh học, giúp bảo vệ và tăng cường khả năng hòa tan của alpha mangostin trong môi trường nước.

1.2. Tình hình nghiên cứu hạt nano trong y học

Công nghệ hạt nano đã được áp dụng rộng rãi trong y học, đặc biệt là trong việc phát triển các hệ dẫn thuốc. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng hạt nano có thể cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị ung thư, nhờ vào khả năng nhắm mục tiêu và giảm tác dụng phụ.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu alpha mangostin

Mặc dù alpha mangostin có nhiều tiềm năng trong điều trị ung thư, nhưng việc sử dụng nó vẫn gặp phải nhiều thách thức. Khả năng hòa tan kém trong nước của alpha mangostin là một trong những vấn đề lớn nhất. Điều này hạn chế khả năng hấp thu và hiệu quả điều trị của nó. Nghiên cứu hiện tại đang tìm cách khắc phục vấn đề này thông qua việc phát triển các hệ thống bọc nano.

2.1. Khó khăn trong việc tăng cường tính hòa tan của alpha mangostin

Tính hòa tan kém của alpha mangostin trong nước dẫn đến việc khó khăn trong việc đưa vào cơ thể. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bọc alpha mangostin trong hạt nano polymer có thể cải thiện đáng kể tính hòa tan của nó.

2.2. Thách thức trong việc đánh giá hoạt tính kháng ung thư

Đánh giá hoạt tính kháng ung thư của alpha mangostin trong các nghiên cứu in vitro gặp nhiều khó khăn. Cần có các phương pháp chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

III. Phương pháp tạo hạt nano polymer bọc alpha mangostin

Phương pháp tạo hạt nano polymer bọc alpha mangostin bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, alpha mangostin được chiết xuất và tinh sạch từ vỏ quả măng cụt. Sau đó, các polymer được sử dụng để tạo ra hạt nano, giúp bảo vệ alpha mangostin và tăng cường khả năng hòa tan của nó. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp này có thể cải thiện đáng kể tính sinh khả dụng của alpha mangostin.

3.1. Quy trình chiết xuất alpha mangostin

Quy trình chiết xuất alpha mangostin từ vỏ quả măng cụt bao gồm các bước như tách chiết bằng dung môi và tinh sạch bằng phương pháp sắc ký. Kết quả cho thấy alpha mangostin có độ tinh khiết cao và sẵn sàng cho các bước tiếp theo.

3.2. Kỹ thuật tạo hạt nano polymer

Kỹ thuật tạo hạt nano polymer bọc alpha mangostin thường sử dụng phương pháp tự lắp ráp hoặc phương pháp phun sương. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số trong quá trình tạo hạt có thể ảnh hưởng lớn đến kích thước và tính chất của hạt nano.

IV. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng ung thư của hạt nano

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt nano polymer bọc alpha mangostin có hoạt tính kháng ung thư mạnh mẽ trong các thử nghiệm in vitro. Các dòng tế bào ung thư như A549 cho thấy sự giảm thiểu đáng kể khi tiếp xúc với hạt nano này. Kết quả này mở ra triển vọng cho việc sử dụng alpha mangostin trong điều trị ung thư.

4.1. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào

Hoạt tính gây độc tế bào của hạt nano polymer bọc alpha mangostin được đánh giá thông qua các thử nghiệm MTT. Kết quả cho thấy hạt nano có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư một cách hiệu quả.

4.2. Tác động đến kích thước nhân tế bào

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hạt nano polymer bọc alpha mangostin có tác động đến kích thước nhân tế bào ung thư, cho thấy khả năng gây apoptosis của hợp chất này.

V. Ứng dụng thực tiễn của hạt nano polymer bọc alpha mangostin

Việc ứng dụng hạt nano polymer bọc alpha mangostin trong điều trị ung thư có thể mang lại nhiều lợi ích. Hệ thống này không chỉ giúp tăng cường tính sinh khả dụng mà còn giảm thiểu tác dụng phụ của các liệu pháp điều trị hiện tại. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư hiệu quả hơn.

5.1. Tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư

Hạt nano polymer bọc alpha mangostin có thể được sử dụng như một liệu pháp bổ trợ trong điều trị ung thư, giúp tăng cường hiệu quả của các loại thuốc hóa trị hiện có.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình sản xuất và đánh giá hiệu quả lâm sàng của hạt nano polymer bọc alpha mangostin trong điều trị ung thư.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hạt nano polymer bọc alpha mangostin đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong việc điều trị ung thư. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng kết quả ban đầu cho thấy đây là một hướng đi hứa hẹn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp nâng cao hiệu quả điều trị và mở ra cơ hội mới cho bệnh nhân ung thư.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy hạt nano polymer bọc alpha mangostin có hoạt tính kháng ung thư mạnh mẽ và tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị.

6.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và đánh giá hiệu quả lâm sàng của hạt nano polymer bọc alpha mangostin.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Bệnh học ung thư. Các giai đoạn phát triển của bệnh ung thư.

Nguyên nhân gây ung thư. Các liệu pháp điều trị ung thư. Tình hình bệnh ung thư trên thế giới và Việt Nam. Công nghệ nano và ứng dụng.

Hệ dẫn thuốc cấu trúc nano. Đặc điểm của hạt nano. Nghiên cứu về vật liệu nano phục vụ y học tại Viêt Nam. Khái quát về β-cyclodextrin .1 Cấu trúc của β-cyclodextrin .2 Tính chất của β-cyclodextrin.3 Ứng dụng của β-cyclodextrin.

Alpha-mangostin, chất kháng ung thư tiềm năng từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L. Đặc điểm sinh học. Các chất xathone trong măng cụt. Tác dụng sinh học của các chất xanthone trong cây măng cụt.

Alpha- mangostin từ vỏ của quả măng cụt (Garcinia mangostana L). Ý tưởng nghiên cứu của đề tài. 28 Chương 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP. Dòng tế bào ưng thư và các điều kiện nuôi.

Nguyên liệu thực vật. Hóa chất, thiết bị. Phương pháp nghiên cứu. 31 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp 2.

Tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt. Tạo hạt nano polyme micelle bọc AMG (nanomangostin) và đánh giá các đặc trưng của hạt. Hoạt tính gây độc lên dòng tế bào ung thư phổi A549. Đánh giá sự thâm nhập của hạt NMG vào tế bào.

Đánh giá ảnh hưởng của NMG đến kích thước nhân tế bào. Xử lý thống kê. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu quy trình tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt.

Tách chiết phân đoạn có chứa AMG từ vỏ quả măng cụt. Tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt. Chế tạo hạt nano polymer bọc mangostin (nanomangostin)-NMG. Tổng hợp hạt NMG.

Tối ưu hóa các thông số tạo hạt NMG. 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 57 Tài liệu tiếng Việt.

57 Tài liệu tiếng Anh. 58 Nguồn trích dẫn URL. 61 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ. 64 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng Trang Bảng 1.

Công thức hóa học một số xanthone có trong vỏ quả 24 măng cụt Bảng 3. Độ sạch của chế phẩm α-mangostine so với chất chuẩn 41 Bảng 3. Số liệu phân tích phổ 1H và 13C của AMG đã tinh sạch 43 Bảng 3. Đánh giá hiệu quả mang AMG của các chất nghiên cứu 48 Bảng 3.

Ảnh hưởng của tỉ lệ trộn của chất mang β - cyclodextrin 49 và AMG lên các thông số hạt 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp DANH MỤC CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình Trang Hình 1. Các ưu điểm của hệ dẫn thuốc nano 15 Hình 1. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ dẫn thuốc 16 Hình 1. Hình minh họa cấu trúc các loại nano dẫn thuốc 17 Hình 1.

Hình ảnh minh họa cấu trúc phân tử β-cyclodextrin 19 Hình 1. Quả măng cụt 23 Hình 1. Công thức cấu tạo alpha – mangostin 27 Hình 3. Sắc ký đồ phân đoạn chiết vỏ quả măng cụt trong ethanol 37 và n-hexane sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng Hình 3.

Sắc ký đồ phân đoạn n-hexane sử dụng phương pháp sắc 38 ký lớp mỏng Hình 3. Sắc ký cột silica gel phân đoạn chiết n-hexane của vỏ quả 39 măng cụt với hệ dung môi rửa chiết n-hexane: acetone theo tỉ lệ (3:1) Hình 3. Sắc ký đồ AMG tinh sạch từ vỏ quả măng cụt với hệ dung 40 môi hexane: acetone (3:1 v/v). Sắc ký đồ AMG tinh sạch từ vỏ quả măng cụt với hệ dung 40 môi TEAF (5:3:1:1 v/v) Hình 3.

Sắc ký đồ HPLC của chất tinh sạch sau khi qua các cột sắc 40 ký silicagel đo trên máy Hitachi – DAD L2455 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp Hình 3. Phổ Proton (A) và 13C (B) của chất AMG đo trên máy 42 NMR Bruker, Avance 500 Hình 3. Phổ MS của chất AMG đo trên máy LC-MS, Avance 44 500 Hình 3. Cấu trúc hóa học của AMG (C24H26O6).

Sơ đồ qui trình tinh sạch AMG từ vỏ quả măng cụt 45 Hình 3. Dung dịch NMG thu được sử dụng chất mang β- 49 cyclodextrin Hình 3. Kích thước hạt NMG đo trên máy DLS 50 Hình 3. Ảnh chụp FE-SEM hạt NMG 50 Hình 3.

Ảnh chụp kính hiển vi đồng tụ quét laser hạt NMG 50 Hình 3. Thế zeta của hạt nanomangostin đo trên máy DLS 3. Hoạt tính gây độc tế bào của NMG tan trong nước lên 52 dòng tế bào ung thư A549 Hình 3. Khả năng xâm nhập của NMG vào tế bào ung thư phổi 53 (A).

Hình thái nhân tế bào khi xử lý với AMG và NMG 54 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp MỞ ĐẦU Theo thống kê của Bộ Y tế, hàng năm, Việt Nam có khoảng 150.000 người mắc bệnh ung thư mới và khoảng 75.000 người tử vong vì căn bệnh này. Công bố của tổ chức Y tế thế giới (WHO) 4/2014 cho thấy Việt Nam thuộc thuộc nhóm thứ hai các quốc gia dẫn đầu về tỉ lệ mắc bệnh này. Phần lớn các bệnh nhân ung thư ở Việt Nam (khoảng 70%) chỉ đến bệnh viện điều trị khi đã quá muộn, khiến cho cơ hội chữa khỏi bệnh rất thấp. Theo thống kê, tỷ lệ chữa khỏi bệnh ung thư ở Việt Nam là 35%.

Ung thư đang là nguyên nhân thứ hai gây tử vong ở Việt Nam và thực sự là mối quan tâm của cả quốc gia. Hiện nay, các loại thuốc điều trị ung thư thường không mang lại hiệu quả mong muốn do một số nguyên nhân như tính hướng đích đặc hiệu chưa cao và hiệu quả thâm nhập khối u kém vì khả năng hòa tan của thuốc thấp. Đặc biệt, những thuốc tự nhiên đang được sử dụng hiện nay trong điều trị ung thư như paclitaxel, doxorubixin, curcumin, có tính tan rất kém (ví dụ curcumin chỉ đạt 0,001%), vì thế khả năng xâm nhập khối u cũng như điều trị bệnh rất hạn chế. Ứng dụng công nghệ nano vào y học bằng cách dùng các dạng vật liệu ở kích thước nano để tương tác với yếu tố sinh học ở mức tế bào hay xuống thấp hơn nữa ở cấp phân tử, ví dụ dẫn thuốc đến các tế bào bệnh và chẩn đoán bệnh ở mức phân tử đã được chứng minh là tăng tính sinh khả dụng, hướng đích, giảm liều dùng nhờ khả năng bảo vệ dược chất và giảm thải trừ thuốc trong cơ thể.

Măng cụt (Garcinia mangostana L) là thực vật được trồng phổ biến ở các nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Vỏ quả chứa hàm lượng lớn các chất xanthone (có thể đạt đến 0,2%), là những chất thuộc nhóm phenol, có nhiều đặc tính sinh học quí. Alpha-mangostin (AMG) là một dẫn xuất xanthone tự nhiên phổ biến nhất ở vỏ quả măng cụt. Chất này đã được chứng 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp minh là có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm và ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư rất cao.

Phân tích in vitro cũng khẳng định chất này ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư ruột HT-29 với IC50 khoảng 6–12 μM đồng thời làm giảm sự biểu hiện của BcL-2 DNA β-catenin. AMG cảm ứng apoptosis ở các tế bào ung thư đã được nhiều nghiên cứu khẳng định. AMG đưa vào cơ thể theo đường uống cũng làm giảm sự phát triển của khối u ở chuột. Các nghiên cứu gần đây của Nguyen và cộng sự [20] cho thấy AMG có khả năng ức chế có hiệu quả sự hình thành biofilm của vi khuẩn gây sâu răng ở người là Streptococcus mutans.

Ngoài ra, AMG còn có tác dụng ức chế hoạt tính enzyme HIV-1 protease với nồng độ IC50 là khoảng 5,1 M. Vì thế, việc nghiên cứu và ứng dụng chất này đã và đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trong suốt hơn một thập kỷ qua. Tuy nhiên, cũng giống như curcumin và paclitaxel, khả năng hòa tan chất này trong nước rất thấp (chỉ đạt 0,0002%), do đó đã hạn chế lớn hoạt tính sinh học của nó. Cho đến nay, ngoài việc nghiên cứu tổng hợp những dẫn suất mới của nó để tăng cường tính tan và hiệu quả tác dụng thì cũng đã bắt đầu xuất hiện một số nghiên cứu trên thế giới về việc nâng cao tính tan của AMG sử dụng phương pháp tạo hạt nano (nanomangostin) để xử lý các bệnh liên quan đến ung thư.

Các kết quả thu được là rất khả quan nhưng vẫn cần phải có những nghiên cứu tiếp tục đi sâu hơn nữa nhằm tạo được hệ hạt tối ưu, có tính sinh, khả dụng cao, có khả năng ứng dụng thực tiễn. Đề tài luận văn này nhằm tạo hạt nano polymer bọc mangostin (nanomangostin) để làm tăng tính tan và sinh khả dụng của chất AMG, tạo cơ sở để ứng dụng chúng trong xử lý các bệnh ung thư. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh học ung thư 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nguyễn Trung Hợp Ung thư là căn bệnh của tế bào, đơn vị của cơ thể sống.

Đây là một thuật ngữ để chỉ một nhóm các bệnh liên quan đến việc các tế bào tăng trưởng một cách bất thường, thoát khỏi mọi cơ chế kiểm soát của cơ thể, gây tổn hại đến các tế bào bình thường và cuối cùng khiến cơ thể bị tử vong [14]. Bình thường, các tế bào của cơ thể phát triển, phân chia và chết một cách trật tự theo quy định của cơ thể (gọi là chết theo chương trình - Apoptosis). Khi bị ung thư, tế bào phân chia bất thường, không kiểm soát tạo thành các khối u, di căn khắp cơ thể gọi là ung thư [12]. Ung thư là vấn đề sức khỏe của con người trên toàn thế giới và là một trong nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu.

Hiện nay đã phân thành 5 loại ung thư theo nguồn gốc tế bào: i)Ung thư biểu mô Carcinoma: là loại ung thư phổ biến nhất, chiếm tới 80% tổng số loại ung thư.