MỞ ĐẦU Hiện nay, thuốc và sản phẩm chăm sóc sức khỏe có nguồn gốc tự nhiên ngày càng chiếm ưu thế trong ngành Dược hiện đại. Xu hướng này kết hợp việc khai thác kinh nghiệm y học cổ truyền phong phú và nền văn minh ẩm thực đa dạng của các dân tộc phương Đông, cùng với những thành tựu đạt được trong công nghệ chiết xuất tinh chế các hợp chất tự nhiên, và những tiềm năng to lớn về nguồn tài nguyên sinh học nhiệt đới là những tiền đề quan trọng để đẩy mạnh nghiên cứu các hoạt chất tự nhiên có hoạt tính sinh học nhằm ứng dụng trong điều trị bệnh cũng như chăm sóc sức khỏe con người. Cao ớt (capsicum oleoresin) là một sản phẩm chiết xuất dung môi hữu cơ từ quả của cây ớt, thuộc chi Capsicum. Cao ớt được sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia thực phẩm để bảo quản và tăng cường hương vị.
Hơn thế nữa, chiết xuất ethanol cao ớt đã được báo cáo có nhiều hoạt tính sinh học khác nhau như chống ung thư, chống béo phì, chống oxy hóa và chống viêm. Tuy nhiên, trong lĩnh vực Dược hiện nay, việc ứng dụng cao ớt bị hạn chế bởi một số nhược điểm của nó như mùi vị cay nồng, cảm giác nóng rát khi tiếp xúc, độ hòa tan thấp và sinh khả dụng kém. Chính vì thế, một số phương pháp bao bọc và dẫn truyền dược chất có thể được áp dụng để khắc phục những hạn chế này. Trong số đó, các vật liệu có tính tương hợp sinh học như liposome được báo cáo nhiều trong những thập kỷ gần đây.
Liposome với cấu trúc tương tự màng tế bào và độ tương hợp sinh học cao giúp xâm nhập vào mô tế bào thông qua hệ tuần hoàn mà không gây độc cho tế bào, tăng cường tập trung thuốc ở mô đích và nhả chậm thuốc. So với các chất mang khác, liposome là một trong những hệ vận chuyển hoạt chất rất tiềm năng. Với những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tính chất hệ nanoliposome mang cao ethanol ớt định hướng gây độc tế bào trên dòng MCF-7” được tiến hành với mong muốn bước đầu thông qua việc nang hóa cao ớt bên trong hệ chất mang nanoliposome sẽ giúp hạn chế tác dụng phụ, tăng sinh khả dụng của cao ớt, sau đó có thể hướng đến nghiên cứu kiểm soát giải phóng thuốc và phân phối thuốc đúng mục tiêu. Do đó, ngoài ý nghĩa về mặt khoa học, nghiên cứu còn mang ý nghĩa thực tiễn góp phần ứng dụng hoạt chất tiềm năng này trong lĩnh vực điều trị bệnh và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.
VẬT LIỆU NANO PHÂN PHỐI THUỐC Sự phát triển của vật liệu nano mang thuốc ứng dụng trong lĩnh vực y sinh đã thu hút nhiều sự chú ý trong những thập kỷ qua. Các nỗ lực nghiên cứu đã được tập trung vào việc xây dựng các hệ thống phân phối thuốc khác nhau, nhằm khắc phục những hạn chế của các dạng bào chế thông thường và để đảm bảo cải thiện sinh khả dụng, giảm tác dụng phụ, giải phóng thuốc được kiểm soát và phân phối đúng mục tiêu. Vật liệu nano phân phối thuốc nền vô cơ đã đạt được thành tựu nổi bật như hạt nano silica trung tính được chức năng hóa cho thấy phản ứng khi thay đổi kích thích xung quanh, chẳng hạn như nhiệt độ, pH, oxy hóa khử, ánh sáng, siêu âm, từ trường hoặc điện trường, enzyme, oxy hóa khử, ROS (reactive oxygen species), glucose và ATP (Adenosin Triphosphat), hoặc sự kết hợp của chúng, liên tục đã cách mạng hóa các ứng dụng tiềm năng của hạt nano silica trung tính trong kỹ thuật y sinh [1]. Bên cạnh đó, vật liệu nano phân phối thuốc nền hữu cơ đã đạt nhiều tiến bộ vượt bậc.
Trong đó phát triển mạnh mẽ nhất là các vật liệu nano mang thuốc dựa trên cơ sở lipid (lipid nanoparticle, LNP). LNP đã đóng một vai trò quan trọng trong sự thành công của nhiều loại thuốc điều trị ung thư và được coi là vật liệu dẫn đầu trong hệ thống phân phối thuốc ở kích thước nano. LNP được phân thành 5 loại tùy thuộc vào phương pháp chế tạo và các đặc tính hóa lý của công thức, bao gồm: liposome, niosome, transfersome, các hạt nano lipid rắn và chất mang lipid có cấu trúc nano. Các LNP đều có cấu trúc tiểu cầu đặc trưng, nhưng chủ yếu khác nhau về loại thành phần cấu trúc (hình 1.
Liposome: Liposome được cấu trúc bởi phospholipid và cholesterol, là những thành phần tương tự cấu trúc của màng tế bào nên độ tương hợp sinh học cao, giúp xâm nhập vào mô tế bào thông qua hệ tuần hoàn mà không gây độc cho tế bào, có khả năng bảo vệ thuốc và tăng cường tập trung thuốc ở mô đích và nhả chậm thuốc. Tuy nhiên, liposome có một số nhược điểm như độ ổn định bảo quản thấp do rò rỉ thuốc trong môi trường. Niosome: Niosome được hình thành bởi các chất hoạt động bề mặt không ion và cholesterol trong môi trường nước. Hơn nữa, lớp vỏ trung tính của chúng 3 thể hiện khả năng tương thích khi so sánh với các liposome tích điện dương.
Mặc dù có các đặc tính ưu việt, niosome cũng bị rò rỉ thuốc và kết tụ hạt do thiếu lực đẩy ion. Transfersome: Transfersome là các hạt nano đàn hồi hoặc có thể biến dạng bao gồm phospholipid, chất hoạt hóa cạnh và cholesterol. Việc bổ sung chất hoạt hóa cạnh nâng cao tính linh hoạt của chúng, thúc đẩy sự thẩm thấu vào mô cao hơn. Transfersome cho thấy khả năng thâm nhập và hiệu quả bám cao nhất đối với các phân tử ưa mỡ.
Sự phân hủy oxy hóa của chúng và chi phí nguyên liệu cao vẫn là một thách thức để sản xuất loại hạt này với số lượng lớn. Hạt nano lipid rắn (SLN): SLN được làm từ chất béo rắn và chất hoạt động bề mặt để tạo thành hạt nano hình cầu với lõi lipid rắn và vỏ đơn lớp. Chúng thể hiện hiệu quả bao bọc đối với các loại thuốc kỵ nước cao hơn so với liposome vì chúng không có lõi chứa nước. Lõi cứng này cũng cải thiện độ ổn định của SLN so với liposome.
Việc sản xuất SLN không cần dung môi hữu cơ, giúp loại bỏ nguy cơ độc hại do dư lượng dung môi gây ra. Chất mang lipid có cấu trúc nano (NLC): NLC đã được phát triển để tăng cường khả năng bao bọc thuốc và ngăn ngừa rò rỉ thuốc. Lõi NLC được cấu tạo bởi hỗn hợp lipid rắn và lỏng để tăng tải thuốc và ức chế sự giải phóng thuốc trong quá trình bảo quản, còn vỏ bên ngoài là chất hoạt động bề mặt đơn lớp.1 Cấu trúc của các loại hạt nano dựa trên lipid [2] 4 Một cách tổng quát, mặc dù liposome có một số hạn chế nhất định, song hiện nay liposome vẫn được coi là một trong những hệ mang thuốc lý tưởng để cải thiện tính ổn định, phân phối và sinh khả dụng của thuốc. Những vấn đề liên quan đến liposome sẽ được trình bày chi tiết ở phần tiếp theo.
Giới thiệu về liposome Liposome được nhà huyết học người Anh, Alec D Bangham, mô tả lần đầu tiên vào năm 1961. Sau đó, vào năm 1980, liposome nhắm mục tiêu đầu tiên được phát triển đã cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị bằng cách tăng tích tụ tại các mô, cơ quan, tế bào đích mà không giải phóng thuốc đến các vị trí khác. Vào những năm 1990, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa kỳ (FDA) phê duyệt lần đầu tiên thuốc Doxil®, một liposome tàng hình bao bọc doxorubicin được sử dụng để điều trị lâm sàng ung thư buồng trứng và ung thư vú di căn [2]. Liposome là một loại cấu trúc sinh học nguồn gốc hữu cơ với thành phần cấu tạo chủ yếu là phospholipid và cholesterol.
Nó có cấu trúc hình cầu đơn lớp hoặc đa lớp bao bọc một khoang chứa nước bên trong. Kích thước của các túi hình cầu này có thể dao động từ vài nanomet đến vài micromet [4]. Nền tảng cho sự tự lắp ráp (self-assembly) của các liposome là các tương tác kỵ nước và lực Van der Waals giữa phospholipid và các phân tử nước. Do vậy, liposome có thể mang cả thuốc ưa nước và kỵ nước.
Thuốc ưa nước sẽ được phân bố trong khoang nước của liposome, còn thuốc kỵ nước thì phân bố giữa lớp phospholipid kép (hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của liposome 5 1. Phân loại liposome 1. Dựa trên kích thước và số lớp màng phospholipid kép Liposome có thể được phân loại dựa trên kích thước và số lớp màng phospholipid (PL) kép, cụ thể được trình bày trong bảng 1.1 Phân loại liposome theo kích thước và số lớp STT Phân loại Số lớp/Kích thước Liposome đơn lớp kích thước nhỏ 1 lớp PL kép, có kích thước từ 20 – 1 (Small Unilamellar Vesicle, SUV) 100 nm Liposome đơn lớp kích thước lớn 1 lớp PL kép, có kích thước > 100 2 (Large Unilamellar Vesicle, LUV) nm Liposome đơn lớp kích thước 1 lớp phospholipid kép, có kích 3 khổng lồ (Giant Unilamellar thước > 1 µm Vesicle, GUV) Liposome đa lớp (Multilamellar 5–25 lớp PL kép với nhiều ngăn 4 Vesicle, MLV) nước đồng tâm, kích thước > 0,5 µm Liposome đa nang (Multivesicular Gồm nhiều nang nhỏ nằm trong 5 Vesicle, MVV) liposome, có kích thước > 1 µm Hình 1.3 Phân loại liposome theo kích thước hạt và số lớp phospholipid kép 6 1. Dựa trên khả năng biến tính bề mặt vật liệu và mục đích sử dụng Liposome cũng có thể được phân loại dựa trên khả năng biến tính bề mặt vật liệu và mục đích sử dụng như được trình bày ở hình 1.
Liposome thông thường (conventional liposome): là loại liposome cơ bản nhất và cũng là thế hệ liposome đầu tiên được phát triển, trong thành phần màng chỉ chứa các lipid tích điện âm, dương hoặc trung tính. Liposome PEG hóa (PEGylated liposome): nhờ được bao phủ bên ngoài lớp màng phospholipid kép là các polymer ưa nước, liposome có khả năng “tàng hình” trước hệ miễn dịch của cơ thể, giúp làm tăng thời gian tuần hoàn của liposome, giảm tỷ lệ đào thải thuốc. Một trong số những polymer được ứng dụng thành công và phổ biến nhất hiện nay là polyethylene glycol [6-8]. Liposome nhắm mục tiêu (ligand-targeted liposome): sử dụng các phối tử hướng đích như protein, polypeptide, chuỗi carbohydrate, kháng thể,… có khả năng nhận biết và liên kết với mục tiêu thông qua cơ chế miễn dịch tương tác kháng nguyên – kháng thể hoặc phối tử – thụ thể (ligand – receptor) trên màng tế bào.
Các phối tử có thể được gắn trực tiếp trên màng phospholipid kép hoặc gắn ở đuôi của polymer bảo vệ [9].