NGHIÊN CỨU LIPOSOME HOÁ HOẠT CHẤT α-MANGOSTIN VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ

• Tác giả: Lê Hồng Nhung
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Khoa Học Vật Chất
• Đề tài: Nghiên Cứu Liposome Hoá Hoạt Chất α-Mangostin Và Đánh Giá Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu chung về a-Mangostin
• 1.2. Hệ thống dẫn truyền thuốc (Drug delivery system - DDS)
• 1.2.1. Giới thiệu chung về DDS
• 1.2.2. Một số hệ dẫn truyền thuốc
• 1.2.3. Liposome vận chuyển thuốc
• 1.2.3.1. Giới thiệu về Liposome
• 1.2.3.2. Các phương pháp tổng hợp liposome vận chuyển thuốc
• 1.2.3.3. Các ứng dụng của liposome trong vận chuyển thuốc hướng đích
• 1.2.4. Giải phóng thuốc khỏi Endosome
• 1.2.4.1. Giới thiệu quá trình Endosome
• 1.2.4.2. Giới thiệu về polymer thay đổi điện tích
• 1.2.4.3. Cơ chế giải phóng khỏi endosome của polymer thay đổi điện tích
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu, hoá chất và dung môi nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phân lập a-Mangostin từ vỏ quả măng cụt
• 2.3.2. Xây dựng quy trình tiền xử lý nguyên liệu
• 2.3.3. Xây dựng quy trình chiết xuất, phân lập hợp chất a-Mangostin
• 2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến hiệu suất quá trình chiết xuất α-Mangostin
• 2.3.5. Xác định a-Mangostin bằng các phương pháp phổ
• 2.3.6. Tổng hợp Polymer thay đổi điện tích
• 2.3.6.1. Tổng hợp N-Succinimidyl Tocopheryl Succinate
• 2.3.6.2. Tổng hợp Poly(β-benzyl L-aspartate) (PBLA)
• 2.3.6.3. Tổng hợp Poly(β-benzyl L-aspartate) Tocopherol (PPLA-Toc)
• 2.3.6.4. Tổng hợp Pasp(DET)-Toc
• 2.3.6.5. Tổng hợp PAsp(DET-Cit)–Toc
• 2.3.7. Tổng hợp liposome chứa a-Mangostin có CCP
• 2.3.8. Tổng hợp Liposome chứa a-Mangostin có CPP
• 2.3.9. Xác định đặc điểm hóa lý của hệ liposome theo phương pháp đo tán xạ ánh sáng động (DLS)
• 2.3.10. Xác định hiệu suất bao gói và hàm lượng thuốc
• 2.3.11. Xác định tốc độ giải phóng
• 2.3.12. Đánh giá độc tính tế bào của CCP-Liposome
• 2.3.13. Đánh giá độc tính tế bào. Xác định khả năng giải phóng thuốc khỏi endosome
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến hiệu suất chiết xuất
• 3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hiệu suất chiết xuất
• 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết tới hiệu suất chiết xuất
• 3.1.3. Ảnh hưởng của công suất siêu âm tới hiệu suất chiết xuất
• 3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất tới hiệu suất chiết xuất
• 3.1.5. Xây dựng quy trình chiết xuất và phân lập a-Mangostin ở điều kiện tối ưu
• 3.2. Xác định cấu trúc hoạt chất α-Mangostin thu được
• 3.3. Kết quả tổng hợp Polymer thay đổi điện tích
• 3.3.1. Tổng hợp N-Succinimidyl Tocopheryl Succinate
• 3.3.2. Tổng hợp PBLA
• 3.3.3. Tổng hợp PBLA-Toc
• 3.3.4. Tổng hợp PAsp(DET)–Toc
• 3.3.5. Tổng hợp PAsp(DET-Cit) – Toc
• 3.4. Tổng hợp và đặc điểm của CCP-Liposome
• 3.5. Tỷ lệ giải phóng và hiệu suất bao gói của CCP-Liposome
• 3.6. Khả năng giải phóng thuốc khỏi thể nội bào (endosome)
• 3.7. Độc tính tế bào in vitro
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Liposome α Mangostin Tiềm Năng Điều Trị Ung Thư

Ung thư đang là một trong những thách thức lớn nhất của y học hiện đại. Với số lượng ca mắc và tử vong ngày càng tăng, việc tìm kiếm các phương pháp điều trị mới và hiệu quả là vô cùng cấp thiết. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu và phát triển các hoạt chất tự nhiên có khả năng chống ung thư, kết hợp với các công nghệ dẫn truyền thuốc tiên tiến, đang thu hút sự quan tâm lớn của giới khoa học. α-Mangostin, một hợp chất được chiết xuất từ vỏ quả măng cụt, đã được chứng minh có nhiều tiềm năng trong việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Tuy nhiên, do đặc tính sinh khả dụng kém, việc ứng dụng α-Mangostin trong điều trị còn gặp nhiều hạn chế. Do đó, việc liposome hóa α-Mangostin hứa hẹn sẽ là một giải pháp đột phá, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

1.1. Giới thiệu hoạt chất α Mangostin từ vỏ măng cụt

α-Mangostin là một dẫn xuất xanthone được tìm thấy trong vỏ quả măng cụt (Mangosteen extract), nổi tiếng với các hoạt tính sinh học đa dạng. Nó có công thức phân tử C₂₄H₂₆O₆ và cấu trúc xanthone với một nhóm methoxy tại C7 và ba nhóm hydroxy tại C1, C3, C6. Cấu trúc này là cơ sở cho hoạt tính sinh học mạnh mẽ của hợp chất trong việc ức chế các gốc tự do và các quá trình viêm nhiễm liên quan đến ung thư. Hàm lượng α-Mangostin trong vỏ măng cụt dao động từ 5-10% khối lượng khô, và một số giống măng cụt có thể đạt đến 17% hàm lượng. Quy trình chiết xuất α-Mangostin phổ biến nhất là sử dụng dung môi ethanol hoặc methanol. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất rất quan trọng để thu được α-Mangostin tinh khiết.

1.2. Hệ thống dẫn truyền thuốc Drug Delivery System DDS là gì

Hệ thống dẫn truyền thuốc (Drug Delivery System - DDS) là một cơ chế giúp cung cấp thuốc vào cơ thể thông qua các con đường khác nhau. Các hệ thống cung cấp thuốc có thể được thiết kế để cung cấp thuốc ở dạng rải rác hoặc lỏng thông qua đường miệng hoặc tiêm trực tiếp vào cơ thể. Các hệ thống này có thể được tùy chỉnh để cung cấp liều thuốc chính xác vào thời điểm và vị trí cần thiết, giúp giảm thiểu tác dụng phụ và tăng hiệu quả điều trị. DDS đã trở thành một công nghệ quan trọng trong việc điều trị nhiều bệnh lý khác nhau như ung thư, tiểu đường, bệnh tim mạch và bệnh Parkinson.

1.3. Tại sao cần Liposome hóa α Mangostin

Mặc dù α-Mangostin có nhiều tiềm năng trong điều trị ung thư, độ tan trong nước của hợp chất rất thấp (khoảng 0.05 mg/mL), gây khó khăn trong việc hấp thu qua đường tiêu hóa và dẫn đến khả năng sinh khả dụng kém trong cơ thể. Việc sử dụng α-Mangostin ở liều cao có thể gây độc tính cho gan và thận, đồng thời một số dòng tế bào ung thư có thể phát triển cơ chế kháng lại α-Mangostin sau thời gian dài điều trị. Liposome hóa α-Mangostin giúp cải thiện độ tan, tăng cường khả năng hấp thu và giảm thiểu tác dụng phụ, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.

II. Thách Thức Độc Tính Tế Bào Khả Năng Hấp Thu α Mangostin

Mặc dù có nhiều hứa hẹn, việc ứng dụng α-Mangostin trong điều trị ung thư vẫn đối mặt với một số thách thức lớn. Thứ nhất, độc tính tế bào của α-Mangostin cần được đánh giá và kiểm soát cẩn thận. Các nghiên cứu cho thấy việc sử dụng α-Mangostin ở nồng độ cao có thể gây hại cho các tế bào khỏe mạnh. Thứ hai, khả năng hấp thu của α-Mangostin vào tế bào ung thư còn hạn chế, do đặc tính kỵ nước và kích thước phân tử lớn. Do đó, việc phát triển các phương pháp dẫn truyền thuốc hiệu quả, giúp α-Mangostin tiếp cận và tác động lên tế bào ung thư một cách chọn lọc, là vô cùng quan trọng. Liposome có thể giúp giải quyết những thách thức này, nhưng cần được nghiên cứu và tối ưu hóa để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

2.1. Đánh giá độc tính của α Mangostin trên các dòng tế bào ung thư

Việc đánh giá độc tính của α-Mangostin trên các dòng tế bào ung thư khác nhau là bước quan trọng để xác định liều lượng an toàn và hiệu quả. Các nghiên cứu in vitro thường được tiến hành để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư dưới tác động của α-Mangostin. Kết quả cho thấy α-Mangostin có khả năng gây độc cho nhiều dòng tế bào ung thư, bao gồm ung thư vú, ung thư gan và ung thư phổi. Tuy nhiên, nồng độ α-Mangostin cần thiết để đạt được hiệu quả này có thể khác nhau tùy thuộc vào từng loại tế bào.

2.2. Hạn chế về khả năng hấp thu và sinh khả dụng của α Mangostin

Một trong những hạn chế lớn nhất của α-Mangostin là khả năng hấp thu kém vào cơ thể. Do đặc tính kỵ nước, α-Mangostin khó tan trong môi trường nước của đường tiêu hóa, dẫn đến khả năng hấp thu hạn chế. Điều này làm giảm sinh khả dụng của α-Mangostin, tức là lượng thuốc thực tế có thể đến được các tế bào ung thư trong cơ thể. Do đó, cần có các phương pháp để cải thiện khả năng hấp thu và sinh khả dụng của α-Mangostin, chẳng hạn như liposome hóa.

2.3. Nguy cơ tác dụng phụ khi sử dụng α Mangostin ở liều cao

Việc sử dụng α-Mangostin ở liều cao để đạt được hiệu quả điều trị mong muốn có thể gây ra tác dụng phụ không mong muốn. Các nghiên cứu cho thấy α-Mangostin có thể gây độc cho gan và thận khi sử dụng ở liều cao trong thời gian dài. Do đó, việc giảm thiểu liều lượng α-Mangostin cần thiết để đạt được hiệu quả điều trị, đồng thời giảm tác dụng phụ, là một mục tiêu quan trọng trong nghiên cứu.

III. Phương Pháp Liposome Hóa α Mangostin Giải Pháp Dẫn Truyền Tối Ưu

Để vượt qua những thách thức về độc tính và khả năng hấp thu của α-Mangostin, việc liposome hóa được xem là một giải pháp đầy tiềm năng. Liposome là những túi nhỏ hình cầu được tạo thành từ lớp lipid kép, có khả năng bao gói và vận chuyển các hoạt chất, bao gồm cả α-Mangostin, đến các tế bào ung thư một cách hiệu quả. Công nghệ Liposome giúp cải thiện độ tan, tăng cường khả năng hấp thu và giảm thiểu tác dụng phụ của α-Mangostin. Ngoài ra, Liposome có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu chọn lọc đến tế bào ung thư, giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác động đến các tế bào khỏe mạnh.

3.1. Liposome là gì Cấu trúc và cơ chế hoạt động

Liposome là những túi nhỏ hình cầu được tạo thành từ lớp lipid kép, tương tự như cấu trúc màng tế bào. Cấu trúc này cho phép Liposome bao gói cả các hoạt chất tan trong nước và tan trong dầu, giúp vận chuyển chúng một cách hiệu quả. Khi tiếp xúc với tế bào ung thư, Liposome có thể hợp nhất với màng tế bào và giải phóng hoạt chất bên trong, hoặc được hấp thu vào tế bào thông qua quá trình nội bào.

3.2. Ưu điểm của việc sử dụng Liposome trong dẫn truyền α Mangostin

Việc sử dụng Liposome trong dẫn truyền α-Mangostin mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. Thứ nhất, Liposome giúp cải thiện độ tan của α-Mangostin, tăng cường khả năng hấp thu và sinh khả dụng. Thứ hai, Liposome có thể bảo vệ α-Mangostin khỏi sự phân hủy trong môi trường cơ thể, kéo dài thời gian tác dụng. Thứ ba, Liposome có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu chọn lọc đến tế bào ung thư, giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

3.3. Các phương pháp tổng hợp Liposome chứa α Mangostin

Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp Liposome chứa α-Mangostin, bao gồm phương pháp siêu âm, phương pháp tiêm ethanol và phương pháp màng lọc. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào đặc tính của α-Mangostin và yêu cầu về kích thước, độ ổn định và khả năng tải thuốc của Liposome.

IV. Nghiên Cứu Đánh Giá Độc Tính Tế Bào Của Liposome α Mangostin

Nghiên cứu đánh giá độc tính tế bào của Liposome α-Mangostin là một bước quan trọng để xác định tính an toàn và hiệu quả của phương pháp điều trị này. Các nghiên cứu in vitro được tiến hành để đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư dưới tác động của Liposome α-Mangostin. Kết quả cho thấy Liposome α-Mangostin có khả năng gây độc cho nhiều dòng tế bào ung thư, nhưng với nồng độ thấp hơn so với α-Mangostin tự do. Điều này cho thấy Liposome giúp tăng cường hiệu quả của α-Mangostin, đồng thời giảm thiểu tác dụng phụ.

4.1. Thử nghiệm độc tính in vitro trên các dòng tế bào ung thư khác nhau

Các thử nghiệm in vitro được tiến hành trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau, bao gồm ung thư vú, ung thư gan, ung thư phổi và ung thư đại trực tràng. Các tế bào được nuôi cấy trong môi trường thích hợp và tiếp xúc với Liposome α-Mangostin ở các nồng độ khác nhau. Sau một khoảng thời gian nhất định, khả năng sống sót của tế bào được đánh giá bằng các phương pháp như MTT assay hoặc trypan blue exclusion assay.

4.2. So sánh độc tính của Liposome α Mangostin và α Mangostin tự do

Kết quả cho thấy Liposome α-Mangostin có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư hiệu quả hơn so với α-Mangostin tự do. Điều này có thể là do Liposome giúp tăng cường khả năng hấp thu của α-Mangostin vào tế bào, đồng thời bảo vệ α-Mangostin khỏi sự phân hủy trong môi trường nuôi cấy. Ngoài ra, Liposome có thể được thiết kế để nhắm mục tiêu chọn lọc đến tế bào ung thư, giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

4.3. Cơ chế tác động của Liposome α Mangostin lên tế bào ung thư

Nghiên cứu cho thấy Liposome α-Mangostin có thể tác động lên tế bào ung thư thông qua nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm ức chế sự tăng sinh, gây chết tế bào theo chương trình (apoptosis) và ức chế sự di căn. α-Mangostin có thể tác động lên các protein và enzyme quan trọng trong quá trình phát triển của tế bào ung thư, chẳng hạn như EGFR, Akt và mTOR. Ngoài ra, α-Mangostin có thể gây ra stress oxy hóa, dẫn đến tổn thương DNA và chết tế bào.

V. Ứng Dụng Tương Lai Liposome α Mangostin trong Y Học Hiện Đại

Với những kết quả đầy hứa hẹn từ các nghiên cứu in vitro, Liposome α-Mangostin đang mở ra một hướng đi mới trong điều trị ung thư. Ứng dụng Liposome hứa hẹn sẽ mang lại những lợi ích to lớn cho bệnh nhân ung thư, giúp cải thiện hiệu quả điều trị, giảm thiểu tác dụng phụ và nâng cao chất lượng cuộc sống. Tuy nhiên, để đưa Liposome α-Mangostin vào ứng dụng thực tế, cần có thêm nhiều nghiên cứu in vivo và thử nghiệm lâm sàng để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của phương pháp điều trị này trên người.

5.1. Tiềm năng ứng dụng Liposome α Mangostin trong điều trị các loại ung thư

Liposome α-Mangostin có tiềm năng ứng dụng trong điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, bao gồm ung thư vú, ung thư gan, ung thư phổi, ung thư đại trực tràng và ung thư da. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để xác định loại ung thư nào đáp ứng tốt nhất với phương pháp điều trị này.

5.2. Nghiên cứu in vivo và thử nghiệm lâm sàng cần thiết để đánh giá hiệu quả

Để đánh giá hiệu quả của Liposome α-Mangostin trong điều trị ung thư trên người, cần có các nghiên cứu in vivo trên mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân ung thư. Các nghiên cứu này sẽ giúp xác định liều lượng an toàn và hiệu quả, cũng như đánh giá tác dụng phụ và tương tác thuốc.

5.3. Triển vọng phát triển của công nghệ Liposome α Mangostin trong tương lai

Công nghệ Liposome α-Mangostin có nhiều triển vọng phát triển trong tương lai. Các nhà khoa học đang nghiên cứu các phương pháp để cải thiện độ ổn định của Liposome, tăng cường khả năng nhắm mục tiêu đến tế bào ung thư và kết hợp Liposome α-Mangostin với các phương pháp điều trị ung thư khác, chẳng hạn như hóa trị và xạ trị.

VI. Kết Luận Liposome α Mangostin Hướng Đi Mới Cho Điều Trị Ung Thư

Nghiên cứu về Liposome α-Mangostin đã mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư. Với khả năng cải thiện độ tan, tăng cường khả năng hấp thu, giảm thiểu tác dụng phụ và nhắm mục tiêu chọn lọc đến tế bào ung thư, Liposome α-Mangostin có tiềm năng mang lại những lợi ích to lớn cho bệnh nhân ung thư. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng để khẳng định tính an toàn và hiệu quả của phương pháp điều trị này, trước khi có thể đưa vào ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

6.1. Tóm tắt những kết quả nghiên cứu chính về Liposome α Mangostin

Các nghiên cứu đã chứng minh rằng Liposome α-Mangostin có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư in vitro. Liposome giúp tăng cường hiệu quả của α-Mangostin, đồng thời giảm thiểu tác dụng phụ. Liposome α-Mangostin có tiềm năng ứng dụng trong điều trị nhiều loại ung thư khác nhau.

6.2. Thách thức và cơ hội trong việc phát triển Liposome α Mangostin

Thách thức lớn nhất trong việc phát triển Liposome α-Mangostin là đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của phương pháp điều trị này trên người. Cần có thêm các nghiên cứu in vivo và thử nghiệm lâm sàng để đánh giá độc tính, dược động học và dược lực học của Liposome α-Mangostin.

6.3. Định hướng nghiên cứu và phát triển Liposome α Mangostin trong tương lai

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tập trung vào việc cải thiện độ ổn định của Liposome, tăng cường khả năng nhắm mục tiêu đến tế bào ung thư và kết hợp Liposome α-Mangostin với các phương pháp điều trị ung thư khác. Mục tiêu cuối cùng là phát triển một phương pháp điều trị ung thư hiệu quả, an toàn và có thể tiếp cận được với nhiều bệnh nhân.

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hiện có trên 14 triệu người mắc ung thư trên toàn cầu, với khoảng 8,2 triệu người tử vong mỗi năm. Tại Việt Nam, trung bình mỗi ngày có hơn 300 người tử vong do ung thư, cho thấy mức độ nghiêm trọng và nhu cầu cấp thiết trong việc phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả. Trong bối cảnh đó, việc nghiên cứu và phát triển các hoạt chất mới cùng với các hệ thống dẫn truyền thuốc tiên tiến là hướng đi quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

Luận văn tập trung nghiên cứu liposome hóa hoạt chất α-Mangostin – một dẫn xuất xanthone có nguồn gốc từ vỏ quả măng cụt, nổi bật với hoạt tính chống ung thư mạnh mẽ nhưng gặp hạn chế về khả năng hòa tan và sinh khả dụng thấp. Mục tiêu chính của nghiên cứu là phân lập α-Mangostin với hiệu suất tối ưu, tổng hợp polymer chuyển đổi điện tích (Charge Conversion Polymer - CCP), phát triển hệ liposome mang α-Mangostin có gắn CCP và đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất α-Mangostin từ vỏ măng cụt thu thập tại Việt Nam, tổng hợp polymer và liposome trong phòng thí nghiệm, cùng với đánh giá độc tính trên dòng tế bào ung thư gan HepG2. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc hướng đích, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị ung thư và mở rộng ứng dụng công nghệ nano trong y học tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hoạt chất α-Mangostin: Là dẫn xuất xanthone có công thức phân tử C₂₄H₂₆O₆, chứa các nhóm methoxy và hydroxy đặc trưng, có khả năng ức chế gốc tự do và quá trình viêm liên quan đến ung thư. Tuy nhiên, α-Mangostin có độ tan trong nước rất thấp (~0.05 mg/mL), gây khó khăn trong hấp thu và sinh khả dụng.

• Hệ thống dẫn truyền thuốc (Drug Delivery System - DDS): Công nghệ giúp vận chuyển thuốc đến vị trí đích với liều lượng chính xác, giảm tác dụng phụ và tăng hiệu quả điều trị. Trong đó, liposome là một dạng DDS phổ biến với cấu trúc màng lipid kép tương tự màng tế bào, có khả năng bao gói các hoạt chất kỵ nước và tăng cường hấp thu.

• Polymer chuyển đổi điện tích (Charge Conversion Polymer - CCP): Polymer có khả năng thay đổi điện tích bề mặt từ âm sang dương khi gặp môi trường pH axit trong endosome, giúp phá vỡ màng endosome và giải phóng thuốc vào bào tương tế bào, nâng cao hiệu quả điều trị.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu ứng tăng tính thấm và lưu giữ (EPR), quá trình nhập bào và giải phóng thuốc khỏi endosome, kỹ thuật tổng hợp liposome và polymer, cũng như các phương pháp xác định cấu trúc hóa học (¹H-NMR, ¹³C-NMR).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Vỏ quả măng cụt thu thập tại thị trường Việt Nam làm nguyên liệu chiết xuất α-Mangostin. Các hóa chất và dung môi đạt chuẩn phân tích được sử dụng trong tổng hợp polymer và liposome. Dòng tế bào ung thư gan HepG2 được sử dụng để đánh giá độc tính in vitro.

• Phương pháp phân tích:

  • Chiết xuất α-Mangostin bằng dung môi ethanol 96% kết hợp siêu âm, khảo sát các yếu tố công nghệ như tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, công suất siêu âm và thời gian chiết xuất để tối ưu hiệu suất.

  • Xác định cấu trúc α-Mangostin bằng phổ ¹H-NMR và ¹³C-NMR.

  • Tổng hợp polymer chuyển đổi điện tích PAsp(DET-Cit)-Toc qua các bước hóa học với xác minh bằng phổ NMR và đo kích thước hạt bằng tán xạ ánh sáng động (DLS).

  • Tổng hợp liposome chứa α-Mangostin gắn CCP bằng phương pháp hydrat hóa màng phim kết hợp đùn qua màng polycarbonate 100 nm.

  • Đánh giá đặc điểm hóa lý liposome (kích thước, chỉ số đa phân tán, thế zeta) bằng DLS.

  • Xác định hiệu suất bao gói (EE%) và hàm lượng thuốc (DL%) bằng phương pháp quang phổ UV.

  • Đánh giá tốc độ giải phóng α-Mangostin trong các môi trường pH khác nhau (5.0, 6.0, 7.4) bằng phương pháp thẩm tách.

  • Đánh giá độc tính tế bào trên dòng HepG2 bằng phương pháp MTT.

  • Xác định khả năng giải phóng thuốc khỏi endosome bằng kính hiển vi huỳnh quang đồng tiêu và phân tích hệ số tương quan Pearson.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình chiết xuất và phân lập α-Mangostin được thực hiện trong vòng vài tháng với các bước khảo sát điều kiện công nghệ. Tổng hợp polymer và liposome kéo dài khoảng 3-4 tháng. Đánh giá hoạt tính sinh học và giải phóng thuốc thực hiện trong 2 tháng cuối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tối ưu hóa chiết xuất α-Mangostin:

   • Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 8:1 (ml/g) cho hiệu suất thu cao chiết tổng đạt 17,4 ± 0,22% và hàm lượng α-Mangostin 8,8 ± 0,21% trong cao chiết tổng, cao hơn đáng kể so với các tỷ lệ thấp hơn (ví dụ 4:1 chỉ đạt 10,7 ± 0,11% hiệu suất).

   • Nhiệt độ chiết tối ưu là 45-50°C, với hiệu suất thu cao chiết tổng đạt 17,9 ± 0,22% và hàm lượng α-Mangostin 8,8 ± 0,21%. Nhiệt độ cao hơn 55°C làm giảm hàm lượng α-Mangostin do hòa tan các hợp chất không mong muốn.

2. Ảnh hưởng công suất siêu âm và thời gian chiết xuất:

   • Công suất siêu âm 2,2 W/cm³ cho hiệu suất thu cao chiết tổng 18,0 ± 0,25% và hàm lượng α-Mangostin 8,6 ± 0,27%, vượt trội so với công suất thấp hơn.

   • Thời gian chiết 180 phút là tối ưu, đạt hiệu suất thu cao chiết tổng 18,1 ± 0,21% và hàm lượng α-Mangostin 8,5 ± 0,12%. Thời gian dài hơn không cải thiện đáng kể hiệu suất.

3. Đặc điểm liposome chứa α-Mangostin gắn CCP:

   • Kích thước trung bình liposome khoảng 100 nm với chỉ số đa phân tán thấp, đảm bảo tính đồng nhất và ổn định trong 35 ngày.

   • Hiệu suất bao gói α-Mangostin đạt khoảng 80%, với khả năng giải phóng thuốc tăng lên đến 80% trong môi trường pH axit (mô phỏng endosome), so với 30-40% ở polymer không chuyển đổi điện tích.

4. Độc tính tế bào và giải phóng thuốc:

   • Liposome chứa α-Mangostin gắn CCP thể hiện khả năng gây độc tế bào ung thư gan HepG2 cao hơn so với α-Mangostin tự do, với tỷ lệ ức chế tế bào lên đến 70% ở liều điều trị tiêu chuẩn.

   • Hình ảnh huỳnh quang đồng tiêu cho thấy liposome có khả năng giải phóng thuốc khỏi endosome hiệu quả, nhờ cơ chế chuyển đổi điện tích của polymer CCP.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa các yếu tố công nghệ chiết xuất α-Mangostin như tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, công suất siêu âm và thời gian chiết xuất có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng hoạt chất. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về chiết xuất các hợp chất từ dược liệu thiên nhiên, trong đó sự cân bằng giữa các yếu tố giúp tăng khả năng hòa tan và khuếch tán hoạt chất.

Việc sử dụng liposome gắn polymer chuyển đổi điện tích PAsp(DET-Cit)-Toc giúp cải thiện đáng kể khả năng bao gói và giải phóng α-Mangostin trong môi trường pH axit của endosome, đồng thời tăng tính ổn định và giảm tương tác không mong muốn trong tuần hoàn máu. Cơ chế chuyển đổi điện tích từ âm sang dương khi vào môi trường axit tạo lực đẩy phá vỡ màng endosome, giúp thuốc thoát ra bào tương tế bào, nâng cao hiệu quả điều trị.

So sánh với các hệ thống vận chuyển thuốc khác như dendrimer hay nanoparticle kim loại, liposome gắn CCP có ưu điểm về tính tương hợp sinh học cao, khả năng điều chỉnh kích thước và đặc tính bề mặt, cũng như giảm độc tính cho tế bào lành. Kết quả độc tính tế bào trên dòng HepG2 cho thấy liposome α-Mangostin gắn CCP có hiệu quả ức chế tế bào ung thư vượt trội, phù hợp với mục tiêu phát triển thuốc chống ung thư thế hệ mới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của hiệu suất chiết xuất và hàm lượng α-Mangostin theo các yếu tố công nghệ, biểu đồ giải phóng thuốc theo thời gian trong các môi trường pH khác nhau, và hình ảnh huỳnh quang đồng tiêu minh họa khả năng giải phóng thuốc khỏi endosome.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng quy trình chiết xuất tối ưu trong sản xuất α-Mangostin quy mô công nghiệp: Áp dụng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 8:1, nhiệt độ 45-50°C, công suất siêu âm 2,2 W/cm³ và thời gian 180 phút để nâng cao hiệu suất thu hồi hoạt chất, giảm chi phí và tăng tính ổn định sản phẩm. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: các doanh nghiệp dược liệu và nhà máy sản xuất.

2. Phát triển hệ liposome gắn polymer chuyển đổi điện tích cho các hoạt chất kỵ nước khác: Mở rộng nghiên cứu áp dụng công nghệ liposome gắn CCP cho các hoạt chất có tính chất tương tự α-Mangostin nhằm cải thiện sinh khả dụng và hiệu quả điều trị. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng. Chủ thể: các viện nghiên cứu và công ty dược phẩm.

3. Đánh giá tiền lâm sàng và lâm sàng hệ liposome α-Mangostin gắn CCP: Tiến hành các thử nghiệm in vivo và thử nghiệm lâm sàng để xác định tính an toàn, dược động học và hiệu quả điều trị trên mô hình ung thư. Thời gian thực hiện: 2-3 năm. Chủ thể: các trung tâm nghiên cứu y sinh và bệnh viện.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các đơn vị nghiên cứu và sản xuất: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật chiết xuất, tổng hợp polymer và liposome, cũng như phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học để nâng cao năng lực nghiên cứu và sản xuất trong nước. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành dược học, công nghệ sinh học: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về chiết xuất hoạt chất thiên nhiên, tổng hợp polymer và liposome, cũng như phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.

2. Doanh nghiệp sản xuất dược liệu và dược phẩm: Tham khảo quy trình chiết xuất tối ưu và công nghệ liposome gắn polymer chuyển đổi điện tích để cải tiến sản phẩm, nâng cao hiệu quả điều trị và giảm chi phí sản xuất.

3. Bác sĩ và chuyên gia y tế trong lĩnh vực ung thư: Hiểu rõ cơ chế tác động của α-Mangostin và hệ thống dẫn truyền thuốc liposome, từ đó có thể tư vấn và áp dụng các liệu pháp điều trị mới trong thực tế lâm sàng.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách y tế: Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá tiềm năng ứng dụng công nghệ nano trong điều trị ung thư, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển công nghệ y sinh và dược phẩm trong nước.

Câu hỏi thường gặp

1. α-Mangostin là gì và tại sao nó quan trọng trong điều trị ung thư?
   α-Mangostin là một dẫn xuất xanthone từ vỏ quả măng cụt, có hoạt tính chống ung thư mạnh nhờ khả năng ức chế gốc tự do và quá trình viêm. Tuy nhiên, nó có độ tan trong nước thấp, gây khó khăn trong hấp thu và sinh khả dụng, do đó cần các hệ thống dẫn truyền thuốc để cải thiện hiệu quả.

2. Liposome có vai trò gì trong việc vận chuyển α-Mangostin?
   Liposome là các hạt nano cấu trúc màng lipid kép, có khả năng bao gói các hoạt chất kỵ nước như α-Mangostin, giúp tăng khả năng hấp thu, bảo vệ thuốc khỏi phân hủy và giảm tác dụng phụ, đồng thời nhắm đích chính xác đến tế bào ung thư.

3. Polymer chuyển đổi điện tích hoạt động như thế nào trong hệ thống liposome?
   Polymer chuyển đổi điện tích mang điện tích âm ở pH trung tính để tránh tương tác không mong muốn trong máu, nhưng khi vào môi trường axit của endosome, nó chuyển sang điện tích dương, phá vỡ màng endosome và giải phóng thuốc vào bào tương, tăng hiệu quả điều trị.

4. Phương pháp chiết xuất α-Mangostin được tối ưu như thế nào?
   Nghiên cứu xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 8:1, nhiệt độ 45-50°C, công suất siêu âm 2,2 W/cm³ và thời gian 180 phút là điều kiện tối ưu để đạt hiệu suất thu hồi cao (khoảng 18%) và hàm lượng α-Mangostin cao trong cao chiết.

5. Hệ liposome α-Mangostin gắn CCP có ưu điểm gì so với thuốc truyền thống?
   Hệ liposome này giúp tăng khả năng bao gói và giải phóng thuốc tại tế bào ung thư, giảm độc tính cho tế bào lành, tăng tính ổn định trong tuần hoàn máu và cải thiện hiệu quả ức chế tế bào ung thư, đồng thời giảm tác dụng phụ so với thuốc truyền thống.

Kết luận

• Phân lập thành công α-Mangostin từ vỏ quả măng cụt với hiệu suất chiết tối ưu đạt khoảng 18% và hàm lượng α-Mangostin trong cao chiết trên 8,8%.
• Tổng hợp thành công polymer chuyển đổi điện tích PAsp(DET-Cit)-Toc và hệ liposome mang α-Mangostin gắn polymer này với kích thước đồng nhất khoảng 100 nm và hiệu suất bao gói cao.
• Hệ liposome gắn CCP thể hiện khả năng giải phóng thuốc hiệu quả trong môi trường pH axit của endosome, giúp tăng cường hoạt tính gây độc tế bào ung thư HepG2.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công nghệ cho việc phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc hướng đích sử dụng hoạt chất thiên nhiên trong điều trị ung thư.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu tiền lâm sàng, thử nghiệm lâm sàng và chuyển giao công nghệ để ứng dụng thực tiễn trong sản xuất và điều trị.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp tiếp tục phát triển công nghệ liposome gắn polymer chuyển đổi điện tích nhằm nâng cao hiệu quả điều trị ung thư và các bệnh lý khác.