MỞ ĐẦU Viêm khớp dạng thấp (VKDT) là một bệnh viêm tự miễn hệ thống mạn tính đặc trưng bởi tình trạng sưng khớp, đau khớp và phá hủy màng hoạt dịch khớp, dẫn đến tàn phế nặng nề và tử vong sớm[1]. Đây là một bệnh khớp viêm phổ biến nhất, với tỷ lệ hiện mắc trên toàn cầu khoảng 0,5 - 1% dân số [2], do vậy ảnh hưởng nặng nề đến kinh tế và xã hội. Sưng, nóng, đau có thể có đỏ ở nhiều khớp nhỏ, nhỡ ngoại vi có tính chất đối xứng hai bên là những triệu chứng lâm sàng điển hình, hay gặp trong VKDT. Sưng đau các khớp kiểu viêm, diễn biến thường kéo dài trên 6 tuần và nhiều đợt tái phát là các biểu hiện thường gặp của bệnh VKDT.
Ngoài ra, cứng khớp buổi sáng (CKBS) cũng thường gặp trong các đợt tiến triển của bệnh. Trên X-quang biểu hiện là những tổn thương hủy đầu xương, khe khớp hẹp nham nhở, dính khớp, bán trật khớp, lệch trục khớp (hình 1). Một số trường hợp tổn thương nội tạng như màng tim, màng phổi, não thường là hệ quả do VKDT gây ra. Hình ảnh bào mòn xương X-quang bàn tay bệnh nhân VKDT (A) [3] và Cộng hưởng từ khớp tổn thương (B) [4] Điều trị VKDT cần đạt mục tiêu lui bệnh trên lâm sàng, đồng thời làm chậm hoặc giảm tình trạng phá hủy khớp.
Trong điều trị nội khoa VKDT, các thuốc điều trị cơ bản hay còn gọi là nhóm thuốc DMARDs (Diseasemodifying antirheumatic 1 drugs) kinh điển (Methotrexate, sulfasalazine, hydroxychloroquine.) có vai trò quan trọng trong việc ổn định bệnh và cần điều trị kéo dài. Các nghiên cứu lâm sàng cho thấy điều trị cơ bản bằng DMARDs làm chậm hoặc làm ngừng tiến triển của bệnh, cần điều trị lâu dài và theo dõi các triệu chứng lâm sàng, cận lâm sàng trong suốt thời gian điều trị. Trong các thuốc thấp khớp nhóm DMARDs thì Methotrexate được sử dụng điều trị ngay từ giai đoạn đầu của bệnh. MTX là thuốc được Food and Drug Administration (FDA) chấp thuận trong điều trị VKDT [5], mới đây là thuốc được Hiệp hội Phòng chống Bệnh khớp Châu Âu năm 2015 [6] (European League against Rheumatism - EULAR) khuyến cáo dùng trong điều trị VKDT mức độ trung bình hoặc nặng [5], hiệu quả điều trị thay đổi tùy theo các nghiên cứu [7], có thể sử dụng đơn trị liệu hoặc phối hợp với các thuốc khác hay phương pháp trị liệu khác.
Do e ngại độc tính của Methotrexate, từ năm 1951 đến năm 1980, chỉ có một vài thông báo trong điều trị VKDT bằng Methotrexate với liều tiêm 15mg/tuần và liều uống 7,5mg đến 15mg/tuần. Các trường hợp ghi nhận trong lâm sàng, sử dụng Methotrxate thường kèm theo nhiều tác dụng phụ không mong muốn như như hạ bạch cầu, suy gan, suy thận, tổn thương phổi mạn tính. Bên cạnh đó, theo các báo cáo y khoa, các yếu tố nguy cơ gây độc cho gan, béo phì, đái tháo đường và suy giảm chức năng thận được ghi nhân ở ca lâm sàng sử dụng MTX liều cao. Biến chứng nặng nhất được công bố là nhiễm độc phổi ở bệnh nhân điều trị bằng MTX, thậm chỉ ở liều thấp 7,5 mg/tuần.
Ðã có tử vong do Methotrexate gây ra bệnh phổi kẽ mạn tính. Giải pháp tăng hiệu quả in vivo của MTX, điều chỉnh, khống chế liều lượng phù hợp sử dụng các hệ phân phối thuốc (drug delivery system) đã và đang được nghiên cứu rộng rãi. Hiện nay, có nhiều hệ tiểu phân nano vận chuyển thuốc như tiểu phân nano polymer (nanogel, micelles), tiểu phân nano lipid (liposome, nano nhũ tương) 2 được công bố trong lĩnh vực bào chế. Trong các hệ tiểu phân nano trên thì nano polymer có nguồn gốc sinh học, đặc biệt polysacharide (alginate, chitosan, dextran sulfate, hyaluronic acid) nhận được rất nhiều sự quan tâm trong những năm gần đây.
Các polymer sinh học có nhiều nhóm chức năng, do đó dễ dàng biến tính với các tác nhân như folic acid (tác nhân được khuyến cáo sử dụng để làm giảm các tác dụng phụ của Methotrexate) hoặc/và polymer thân nước linh động và nhạy kích thích (nhạy nhiệt độ, pluronic hay nhạy pH cyclodextrin) nhằm làm tăng tương tác của hệ chất mang và tế bào, khống chế khả năng giải phóng thuốc trên đường đến đích tác dụng, giảm nguy cơ kết tụ trong tuần hoàn máu, tăng thời gian lưu thông và cải thiện được tính thấm. Bên cạnh đó, các polymer sinh học thường có độ hòa tan trong nước tương đối cao, tính không độc, khả năng phân hủy sinh học, tính tương hợp sinh học và các đặc điểm tạo gel độc đáo. Do đó, được ứng dụng rộng rãi trong y sinh như truyền tải thuốc và protein, chữa lành vết thương, nuôi cấy tế bào, tái tạo mô (tái tạo mạch máu, tái tạo xương,…)[1]. Ví dụ, tiểu phân nano từ alginate hiện đang được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu trong ứng dụng tạo hệ phân phối thuốc điều trị VKDT.
Manjanna (2010) đã tối ưu hóa và phát triển thành công hệ phân phối thuốc aceclofenac bằng cách sử dụng sodium alginate làm chất mang ưa nước và calcium chloride làm chất liên kết ngang. Nghiên cứu giải phóng ổn định qua đường uống, để giảm số lần dùng thuốc, loại bỏ các tác dụng phụ liên quan đến liều lượng. Trong khi tăng nồng độ alginate làm tăng kích thước hạt trung bình, tỷ lệ trương nở và hiệu quả mang thuốc. Kích thước hạt trung bình của microbeads chứa thuốc nằm trong khoảng 596,45 ± 1,04 đến 880,10 ± 0,13 μm.
Hiệu suất mang thuốc thu được trong khoảng 63,24-98,90% (w/v). Sự giải phóng thuốc khỏi microbeads ở pH 1,2 là không đáng kể. Trong điều kiện trung tính, các hạt sẽ trương lên và việc giải phóng thuốc phụ thuộc vào độ trương [2]. Hiện nay, các nghiên cứu về dẫn truyền thuốc dựa trên nền copolymer nhạy nhiệt 3 đang được chú trọng nhằm nâng cao tính sinh khả dụng của thuốc và hạn chế các tác dụng không mong muốn.
Chính vì vậy trong nghiên cứu này, đề tài “Nghiên cứu điều chế và bước đầu đánh giá hiệu quả của hệ nano alginate-pluronic mang thuốc Methotrexate định hướng ứng dụng điều trị viêm khớp dạng thấp” được chọn cho đề tài luận văn tốt nghiệp cao học. TỔNG QUAN VỀ ALGINATE 1. Giới thiệu Alginate: Alginate được Stanford giới thiệu lần đầu vào năm 1881, là một polysaccaride như một thành phần chủ yếu xuất hiện trong cấu trúc tảo nâu biển (Phaeophyta). Tuy nhiên, một loài vi khuẩn đất như Azotobacter vineladii và một số loài Pseudomonas cũng sản xuất ra một loại polymer có cấu trúc giống như alginate.
Đặc biệt, vi khuẩn tiết alginate Pseudomonas aeruginosa ở bệnh nhân xơ nang đã được chú ý nhiều trong những năm gần đây. Trong tảo nâu, alginate là polysaccaride phong phú nhất chiếm tới 40% chất khô, chủ yếu xuất hiện ở thành tế bào và khoảng gian bào nơi nó bao gồm hỗn hợp không hòa tan của canxi, magiê, natri và muối kali. Lượng tương đối của hai monome acid uronic cũng như sự sắp xếp tuần tự của chúng dọc theo chuỗi polymer rất khác nhau, tùy thuộc vào nguồn gốc của alginate. Các gốc acid uronic được phân bố dọc theo chuỗi polymer theo mô hình các khối, trong đó các khối đồng nhất của các gốc G (khối G), các khối đồng nhất của các gốc M (khối M) và các khối có trình tự xen kẽ của các đơn vị M và G (khối MG ) cùng tồn tại (Hình 1.1 Cấu trúc monomer và khối phân bố cảu muối Algnate.
Alginate là một nhóm các polymer tự nhiên tương hợp sinh học và phân hủy sinh học, đã được khai thác và nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực dược phẩm và y sinh. Alginate được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu thô để điều chế nhiều dạng bào chế phân phối thuốc dựa trên polymer sinh học. Nhiều hạt composite dựa trên alginate đã được nghiên cứu để duy trì sự giải phóng thuốc để sử dụng trong điều trị các bệnh khác nhau. Trong những năm gần đây, các vật liệu vô cơ khác nhau như montmorillonite, hydroxyapatite (HAp) và canxi cacbonate (CaCO3), v., đã được gia cố bên trong chất nền alginate để tạo điều kiện giải phóng dược chất ổn định hơn trong thời gian dài hơn.
Chương hiện tại đề cập đến một cuộc thảo luận toàn diện về các nghiên cứu được báo cáo liên quan đến các hạt hỗn hợp vô cơ alginate cho các ứng dụng giải phóng thuốc bền vững. Tính chất và ứng dụng của Alginate: 1. Độ nhớt Độ nhớt của dung dịch alginate chủ yếu phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và nồng độ của mẫu polymer. Tuy nhiên, do tính linh hoạt nội tại của các khối chuỗi khác nhau nên thành phần cũng có thể ảnh hưởng đến độ nhớt cuối cùng của dung dịch.
Vì alginate là một polyelectrolyte tích điện âm cao, nên lực đẩy tĩnh điện giữa các nhóm tích điện sẽ tiếp tục góp phần tạo nên độ nhớt bằng cách buộc phân tử vào một cấu trúc cuộn ngẫu nhiên rất dài. Do đó, cường độ ion của dung dịch sẽ có tầm quan trọng trong khía cạnh này vì cường độ ion cao sẽ dẫn đến việc che chắn các điện tích và do đó làm giảm khả năng mở rộng chuỗi[8]. Tuy nhiên, việc sử dụng các vật liệu có trọng lượng phân tử rất cao bị hạn chế bởi độ nhớt cao của chúng, ví dụ: làm cho quá trình lọc vô trùng và xử lý chung của giải pháp trở nên khó khăn. Ngoài ra, đã có báo cáo rằng các dung dịch alginate có độ nhớt rất cao có thể làm giảm khả năng sống của tế bào do lực cắt cao cần thiết để trộn các tế bào với các dung dịch này[8].
Độ hòa tan Natri alginate và hầu hết các alginate khác của kim loại hóa trị một đều hòa tan trong nước và tạo ra dung dịch có độ nhớt cao. Tuy nhiên, độ pH của dung môi là một thông số thiết yếu xác định độ hòa tan của alginate trong nước vì nó sẽ ảnh hưởng đến sự hiện diện của điện tích tĩnh điện trên dư lượng acid uronic. Do đó, acid alginic, dạng alginate bị proton hóa, thường không hòa tan trong nước tạo thành gel hoặc kết tủa. Giá trị pKa của hai monomer đã được xác định là 3,38 đối với M và 3,65 đối với G (trong 0,1M NaCl), và do đó, pKa của polymer tăng khi hàm lượng G tăng.
Tuy nhiên, độ hòa tan của mẫu alginate ở pH thấp không nhất thiết là ảnh hưởng trực tiếp của pKa. Trên thực tế, một mẫu có cấu trúc đa xen kẽ tinh khiết đã được chứng minh là hòa tan hoàn toàn trong toàn bộ phạm vi pH ở thời gian cân 7 bằng ngắn. Lý do cho điều này được cho là do cấu trúc, dựa trên sự bất thường của các liên kết trục/xích đạo trong các chuỗi xen kẽ.