Tổng Hợp Và Khảo Sát Hoạt Tính Độc Tế Bào Của Các Chất Tương Đồng Curcumin Từ Dẫn Chất Phenylhydrazin

• Tác giả: Trần Thiên Thi
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trương Ngọc Tuyền
• Trường học: Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Dược Phẩm Và Bào Chế Thuốc
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Các Chất Tương Đồng Curcumin Từ Dẫn Chất Phenylhydrazin
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Curcumin–Cấu trúc phân tử
• 2.2. Chất tương đồng curcumin kiểu monocarbonyl
• 2.3. Dẫn chất vòng 1H-pyrazol
• 2.3.1. Giới thiệu chung về dị vòng 1H-pyrazol
• 2.3.2. Các phương pháp tổng hợp dị vòng 1H-pyrazol
• 3. ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Cấu trúc chất tương đồng curcumin kiểu monocarbonyl (MACs)
• 3.3. Dụng cụ và trang thiết bị
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp tổng hợp
• 3.4.2. Phương pháp phân lập và tinh chế sản phẩm
• 3.4.3. Phương pháp kiểm nghiệm sản phẩm
• 3.4.3.1. Sắc ký lớp mỏng (SKLM)
• 3.4.3.2. Nhiệt độ nóng chảy (MP)
• 3.4.3.3. Quang phổ hấp thu hồng ngoại (IR)
• 3.4.3.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 3.4.4. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính độc tế bào
• 3.4.4.1. Dòng tế bào
• 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Tổng hợp các chất trung gian A
• 4.1.1. Tổng hợp 1-(4-methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-carbaldehyd (A.1)
• 4.1.2. Tổng hợp 3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-carbaldehyd (A.2)
• 4.1.3. Tổng hợp 1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-carbaldehyd (A.3)
• 4.1.4. Tổng hợp 3-(4-florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4- carbaldehyd (A.4)
• 4.2. Tổng hợp các chất tương đồng curcumin (MACs)
• 4.2.1. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3,4-dimethoxyphenyl)-5-(1-(4-methoxyphenyl)- 3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl) penta-1,4-dien-3-on (CUR1.1)
• 4.2.2. Tổng hợp (1E,4E)-1-(2,4-dimethoxyphenyl)-5-(1-(4-methoxyphenyl)- 3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl) penta-1,4-dien-3-on (CUR1.2)
• 4.2.3. Tổng hợp (1E,4E)-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.3)
• 4.2.4. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.4)
• 4.2.5. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-ethoxy-4-hydroxyphenyl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.5)
• 4.2.6. Tổng hợp (1E,4E)-1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.6)
• 4.2.7. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1-(4-methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)- 5-(3,4,5-trimethoxy phenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.7)
• 4.2.8. Tổng hợp (1E,4E)-1-(4-(dimethylamino)phenyl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.8)
• 4.2.9. Tổng hợp (1E,4E)-1-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)-5-(1-(4- methoxyphenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR1.9)
• 4.2.10. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3,4-dimethoxyphenyl) penta-1,4-dien-3-on (CUR2.11)
• 4.2.11. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (2,4-dimethoxyphenyl) penta-1,4-dien-3-on (CUR2.12)
• 4.2.12. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-hydroxy-3-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.13)
• 4.2.13. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3-hydroxy-4-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.14)
• 4.2.14. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3-ethoxy-4-hydroxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.15)
• 4.2.15. (1E,4E)-1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-5-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl- 1H-pyrazol-4-yl) penta-1,4-dien-3-on (CUR2.16)
• 4.2.16. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3,4,5-trimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.17)
• 4.2.17. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-(dimethylamino)phenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.18)
• 4.2.18. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-clorophenyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR2.19)
• 4.2.19. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3,4-dimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.20)
• 4.2.20. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (2,4-dimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.21)
• 4.2.21. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-hydroxy-3-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.22)
• 4.2.22. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3-hydroxy-4-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.23)
• 4.2.23. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3-ethoxy-4-hydroxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.24)
• 4.2.24. Tổng hợp (1E,4E)-1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-5-(1,3-bis(4- methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.25)
• 4.2.25. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (3,4,5-trimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.26)
• 4.2.26. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-(dimethylamino)phenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.27)
• 4.2.27. Tổng hợp (1E,4E)-1-(1,3-bis(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-5- (4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR3.28)
• 4.2.28. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3,4-dimethoxyphenyl)-5-(3-(4-florophenyl)-1- (4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.29)
• 4.2.29. Tổng hợp (1E,4E)-1-(2,4-dimethoxyphenyl)-5-(3-(4-florophenyl)-1- (4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.30)
• 4.2.30. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H- pyrazol-4-yl)-5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.31)
• 4.2.31. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H- pyrazol-4-yl)-5-(3-hydroxy-4-methoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.32)
• 4.2.32. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-ethoxy-4-hydroxyphenyl)-5-(3-(4- florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.33)
• 4.2.33. Tổng hợp (1E,4E)-1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-5-(3-(4-florophenyl)- 1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.34)
• 4.2.34. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H- pyrazol-4-yl)-5-(3,4,5-trimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.35)
• 4.2.35. Tổng hợp (1E,4E)-1-(4-(dimethylamino)phenyl)-5-(3-(4-florophenyl)- 1-(4-methoxyphenyl)-1H-pyrazol-4-yl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.36)
• 4.2.36. Tổng hợp (1E,4E)-1-(3-(4-florophenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H- pyrazol-4-yl)-5-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-on (CUR4.3)
• 4.3. Bàn luận về tổng hợp
• 4.4. Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào
• 4.5. Bàn luận về hoạt tính độc tế bào
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Curcumin và Dẫn Chất Phenylhydrazin

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và khảo sát hoạt tính của các chất tương đồng curcumin từ các dẫn chất phenylhydrazin. Curcumin, một polyphenol tự nhiên từ củ nghệ, nổi tiếng với các hoạt tính sinh học đa dạng, bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng viêm, và đặc biệt là kháng ung thư. Tuy nhiên, curcumin có một số hạn chế về độ tan và khả dụng sinh học. Do đó, việc tổng hợp các chất tương đồng curcumin nhằm cải thiện các đặc tính này là một hướng đi đầy hứa hẹn. Nghiên cứu này cũng kết hợp khung pyrazol, một cấu trúc dị vòng phổ biến trong nhiều dược phẩm, vào cấu trúc curcuminoid để tạo ra các dẫn chất mới có tiềm năng dược lý cao hơn. Mục tiêu là tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh mẽ hơn và có thể ứng dụng trong điều trị ung thư.

1.1. Giới Thiệu Về Curcumin và Ứng Dụng Y Học

Curcumin là một hợp chất tự nhiên được chiết xuất từ củ nghệ, có nhiều ứng dụng trong y học nhờ vào các đặc tính sinh học của nó. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng curcumin có khả năng chống oxy hóa, kháng viêm, và thậm chí là kháng ung thư. Tuy nhiên, curcumin có độ tan trong nước kém và khả dụng sinh học thấp, điều này hạn chế hiệu quả điều trị của nó. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các dẫn chất curcumin có cấu trúc tương tự nhưng cải thiện được các đặc tính này là rất quan trọng. Theo tài liệu gốc, curcumin chứa khoảng 70% diferuloylmethan, 20% demethoxycurcumin và 10% bisdemethoxycurcumin.

1.2. Vai Trò của Dẫn Chất Phenylhydrazin trong Hóa Học Dược Phẩm

Dẫn chất phenylhydrazin là một loại hợp chất hữu cơ quan trọng trong hóa học dược phẩm. Chúng được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ để tạo ra các phân tử phức tạp có hoạt tính sinh học. Vòng pyrazol, một cấu trúc dị vòng có trong nhiều dược phẩm, có thể được tổng hợp từ dẫn chất phenylhydrazin. Việc kết hợp vòng pyrazol vào cấu trúc curcuminoid có thể tạo ra các dẫn chất mới với hoạt tính dược lý được cải thiện. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng vòng pyrazol có mặt trong nhiều thuốc giảm đau, chống viêm, và thậm chí là thuốc chống ung thư.

II. Thách Thức và Mục Tiêu Nghiên Cứu Tương Đồng Curcumin

Mặc dù curcumin có nhiều tiềm năng ứng dụng y học, nhưng những hạn chế về độ tan và khả dụng sinh học đã đặt ra những thách thức lớn trong việc phát triển các sản phẩm dược phẩm hiệu quả. Nghiên cứu này nhằm giải quyết những thách thức này bằng cách tổng hợp các chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin. Mục tiêu chính là tạo ra các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh mẽ hơn, độ tan tốt hơn, và khả dụng sinh học cao hơn so với curcumin tự nhiên. Ngoài ra, nghiên cứu cũng tập trung vào việc khảo sát hoạt tính độc tế bào của các hợp chất mới trên dòng tế bào ung thư MCF-7, một dòng tế bào ung thư vú phổ biến.

2.1. Vấn Đề Độ Tan và Khả Dụng Sinh Học của Curcumin

Một trong những vấn đề lớn nhất đối với curcumin là độ tan kém trong nước và khả dụng sinh học thấp. Điều này có nghĩa là curcumin khó hấp thụ vào cơ thể và nhanh chóng bị chuyển hóa, làm giảm hiệu quả điều trị của nó. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng giải quyết vấn đề này bằng nhiều cách, bao gồm việc sử dụng các hệ vận chuyển thuốc như liposome và nanoparticle, cũng như tổng hợp các dẫn chất curcumin có độ tan tốt hơn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp các chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin để cải thiện độ tan và khả dụng sinh học của chúng.

2.2. Mục Tiêu Cải Thiện Hoạt Tính Sinh Học và Kháng Ung Thư

Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào việc cải thiện độ tan và khả dụng sinh học của curcumin, mà còn hướng đến việc tăng cường hoạt tính sinh học và khả năng kháng ung thư của nó. Bằng cách kết hợp vòng pyrazol vào cấu trúc curcuminoid, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ tạo ra các dẫn chất mới có hoạt tính dược lý mạnh mẽ hơn. Hoạt tính độc tế bào của các hợp chất mới sẽ được khảo sát trên dòng tế bào ung thư MCF-7 để đánh giá tiềm năng ứng dụng y học của chúng. Theo tài liệu gốc, các nghiên cứu trước đây cho thấy hoạt tính tốt của curcumin trong tác động chống oxy hóa, kháng khuẩn, và đặc biệt là kháng ung thư.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Các Chất Tương Đồng Curcumin Mới

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp hữu cơ để tạo ra các chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin. Quá trình tổng hợp bao gồm nhiều bước phản ứng, bắt đầu từ việc tạo ra các chất trung gian A và B, sau đó kết hợp chúng thông qua phản ứng aldol hóa để tạo ra các curcuminoid mới. Các sản phẩm tổng hợp được tinh chế và xác định cấu trúc bằng các phương pháp phân tích như sắc ký lớp mỏng (SKLM), phổ hồng ngoại (IR), và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Hiệu suất tổng hợp và độ tinh khiết của các sản phẩm được đánh giá cẩn thận để đảm bảo chất lượng của nghiên cứu.

3.1. Phản Ứng Aldol Hóa và Tạo Chất Trung Gian

Phản ứng aldol hóa là một phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, được sử dụng để tạo ra các liên kết carbon-carbon mới. Trong nghiên cứu này, phản ứng aldol hóa được sử dụng để kết hợp các chất trung gian A và B để tạo ra các chất tương đồng curcumin. Các chất trung gian A được tổng hợp từ acetophenone và phenylhydrazin, trong khi các chất trung gian B được tổng hợp từ aromatic aldehyde và acetone. Tỉ lệ phản ứng và điều kiện phản ứng được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất tổng hợp cao nhất.

3.2. Phương Pháp Phân Lập và Xác Định Cấu Trúc Sản Phẩm

Sau khi tổng hợp, các sản phẩm được phân lập và tinh chế bằng các phương pháp sắc ký như sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng (SKLM). Cấu trúc của các sản phẩm được xác định bằng các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại (IR), phổ khối lượng (MS), và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Các dữ liệu phổ được so sánh với các dữ liệu tham khảo để xác nhận cấu trúc của các hợp chất mới. Độ tinh khiết của các sản phẩm được đánh giá bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).

IV. Khảo Sát Hoạt Tính Độc Tế Bào Trên Dòng Tế Bào Ung Thư MCF 7

Hoạt tính độc tế bào của các chất tương đồng curcumin được khảo sát trên dòng tế bào ung thư vú người MCF-7. Phương pháp thử nghiệm sử dụng là đo độ hấp thu của sản phẩm khử MTT (formazan) sinh ra từ phản ứng giữa tế bào sống và MTT ở bước sóng 540 nm. Kết quả được biểu thị bằng giá trị IC50, là nồng độ chất ức chế cần thiết để giảm 50% sự phát triển của tế bào ung thư. Các hợp chất có giá trị IC50 thấp được coi là có hoạt tính độc tế bào mạnh mẽ hơn. Kết quả khảo sát hoạt tính độc tế bào sẽ cung cấp thông tin quan trọng về tiềm năng ứng dụng y học của các chất tương đồng curcumin trong điều trị ung thư.

4.1. Quy Trình Thử Nghiệm MTT và Đánh Giá Kết Quả

Thử nghiệm MTT là một phương pháp phổ biến để đánh giá hoạt tính độc tế bào của các hợp chất. Trong thử nghiệm này, tế bào sống khử MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) thành formazan, một sản phẩm có màu tím. Độ hấp thu của formazan được đo bằng máy quang phổ ở bước sóng 540 nm. Độ hấp thu càng cao, số lượng tế bào sống càng lớn. Giá trị IC50 được tính toán từ đường cong liều đáp ứng, biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ chất ức chế và phần trăm tế bào sống.

4.2. Phân Tích Mối Liên Hệ Cấu Trúc và Hoạt Tính Sinh Học

Sau khi có kết quả khảo sát hoạt tính độc tế bào, các nhà nghiên cứu sẽ phân tích mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học của các chất tương đồng curcumin. Mục tiêu là xác định các nhóm thế và cấu trúc nào đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hoạt tính độc tế bào. Thông tin này sẽ giúp định hướng cho việc tổng hợp các dẫn chất mới có hoạt tính mạnh mẽ hơn. Theo tài liệu gốc, đề tài đã tổng hợp thành công 36 MACs và tiến hành thử nghiệm hoạt tính sinh học cho kết quả khả quan trên dòng tế bào MCF-7.

V. Kết Quả Nghiên Cứu và Tiềm Năng Ứng Dụng Dược Học

Nghiên cứu này đã tổng hợp thành công 36 chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin và khảo sát hoạt tính độc tế bào của chúng trên dòng tế bào ung thư MCF-7. Kết quả cho thấy một số hợp chất có hoạt tính độc tế bào mạnh mẽ hơn so với curcumin tự nhiên. Các hợp chất này có tiềm năng lớn để phát triển thành các dược phẩm mới trong điều trị ung thư. Nghiên cứu cũng cung cấp thông tin quan trọng về mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học của các chất tương đồng curcumin, giúp định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.

5.1. Đánh Giá Hiệu Suất Tổng Hợp và Độ Tinh Khiết Sản Phẩm

Hiệu suất tổng hợp các chất trung gian A từ trung bình: 40–60%. Hiệu suất tổng hợp MACs ở mức trung bình cao: 30–90%. Độ tinh khiết của các sản phẩm được đánh giá bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Các sản phẩm có độ tinh khiết cao được sử dụng trong các thử nghiệm hoạt tính sinh học.

5.2. Tiềm Năng Phát Triển Dược Phẩm Kháng Ung Thư Mới

Các chất tương đồng curcumin có hoạt tính độc tế bào mạnh mẽ có tiềm năng lớn để phát triển thành các dược phẩm mới trong điều trị ung thư. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc đánh giá hoạt tính dược lý của các hợp chất này trên các dòng tế bào ung thư khác, cũng như trong các mô hình động vật. Ngoài ra, các nghiên cứu về dược động học và dược lực học sẽ được tiến hành để đánh giá khả năng hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, và thải trừ của các hợp chất này trong cơ thể.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Tương Lai

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tổng hợp và khảo sát hoạt tính độc tế bào của các chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin. Kết quả cho thấy các hợp chất mới có tiềm năng lớn trong điều trị ung thư. Hướng nghiên cứu phát triển trong tương lai bao gồm việc tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất để tăng cường hoạt tính sinh học, đánh giá hoạt tính trên các dòng tế bào ung thư khác, và tiến hành các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của các hợp chất này trong điều trị ung thư.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp Khoa Học

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công 36 chất tương đồng curcumin từ dẫn chất phenylhydrazin và khảo sát hoạt tính độc tế bào của chúng trên dòng tế bào ung thư MCF-7. Kết quả cho thấy một số hợp chất có hoạt tính độc tế bào mạnh mẽ hơn so với curcumin tự nhiên. Nghiên cứu này đóng góp vào sự hiểu biết về mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học của các chất tương đồng curcumin, và cung cấp cơ sở cho việc phát triển các dược phẩm mới trong điều trị ung thư.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Ứng Dụng Thực Tiễn

Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất để tăng cường hoạt tính sinh học, đánh giá hoạt tính trên các dòng tế bào ung thư khác, và tiến hành các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của các hợp chất này trong điều trị ung thư. Ngoài ra, các nghiên cứu về dược động học và dược lực học sẽ được tiến hành để đánh giá khả năng hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, và thải trừ của các hợp chất này trong cơ thể. Các nghiên cứu này sẽ giúp đưa các chất tương đồng curcumin vào ứng dụng y học thực tiễn.

Tổng quan nghiên cứu

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong và gánh nặng kinh tế toàn cầu. Theo ước tính, tỷ lệ mắc ung thư ngày càng gia tăng, đòi hỏi sự phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả và an toàn hơn. Curcumin, một polyphenol chiết xuất từ củ nghệ, đã được nghiên cứu rộng rãi với các tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm và đặc biệt là kháng ung thư. Tuy nhiên, curcumin có nhược điểm về sinh khả dụng thấp do hấp thu kém và chuyển hóa nhanh qua gan. Để khắc phục hạn chế này, các chất tương đồng curcumin kiểu monocarbonyl (MACs) đã được tổng hợp nhằm tăng tính ổn định và hiệu quả sinh học.

Luận văn tập trung vào tổng hợp và khảo sát hoạt tính độc tế bào của 36 dẫn chất MACs chứa dị vòng 1H-pyrazol từ các dẫn chất phenylhydrazin. Dị vòng 1H-pyrazol là cấu trúc quan trọng trong nhiều dược chất có hoạt tính sinh học đa dạng như kháng viêm, kháng ung thư và kháng khuẩn. Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2019-2021, với mục tiêu tạo ra các dẫn chất mới có khả năng kháng ung thư tốt hơn, đặc biệt trên dòng tế bào ung thư vú người MCF-7.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần mở rộng kho tàng các hợp chất có tiềm năng điều trị ung thư mà còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển thuốc mới dựa trên cấu trúc curcumin và pyrazol. Việc đánh giá hoạt tính độc tế bào in vitro giúp xác định hiệu quả sinh học ban đầu, từ đó hướng đến các nghiên cứu sâu hơn về dược động học và dược lực học trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: cấu trúc và tác dụng của curcumin, cùng với vai trò sinh học của dị vòng 1H-pyrazol.

1. Curcumin và các chất tương đồng monocarbonyl (MACs): Curcumin có cấu trúc polyphenol với ba khung chính gồm vòng thơm catechol, nhóm 1,3-diketon và mạch liên kết olefin. Các nhóm methoxy và hydroxy trên vòng phenyl tạo liên kết hydro, giúp trung hòa gốc tự do và chống oxy hóa. Tuy nhiên, nhóm 1,3-diketon dễ bị thủy phân và làm giảm sinh khả dụng. Do đó, MACs được thiết kế loại bỏ nhóm diketon, tăng tính ổn định và sinh khả dụng, đồng thời giữ lại các nhóm phenolic quan trọng cho hoạt tính sinh học.

2. Dị vòng 1H-pyrazol: Đây là cấu trúc dị vòng chứa nitơ, có mặt trong nhiều dược chất với hoạt tính đa dạng như kháng viêm, kháng ung thư, kháng khuẩn và kháng virus. Dị vòng này có khả năng tương tác với các mục tiêu sinh học thông qua liên kết hydro và tương tác van der Waals, góp phần tăng cường hiệu quả điều trị.

3. Khái niệm chính:

   • Phản ứng aldol hóa: Phản ứng chính để tổng hợp MACs không đối xứng giữa các chất trung gian A và B.
   • Phương pháp Vilsmeier-Haack: Sử dụng để tổng hợp các dẫn chất 1H-pyrazol-4-carbaldehyd từ hydrazon.
   • Hoạt tính độc tế bào: Đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư MCF-7 bằng phương pháp MTT.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu tổng hợp 36 dẫn chất MACs chứa dị vòng 1H-pyrazol từ các dẫn chất phenylhydrazin và các aldehyd thơm. Các nguyên liệu được nhập khẩu và chuẩn bị tại phòng thí nghiệm Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh.

• Phương pháp tổng hợp:

  • Tổng hợp các chất trung gian A qua phản ứng giữa phenylhydrazin và acetophenon hoặc các dẫn chất tương tự, với hiệu suất từ 40-60%.
  • Tổng hợp các chất trung gian B từ các aldehyd thơm và acetone.
  • Phản ứng aldol hóa giữa A và B với tỉ lệ mol 1:1,05 trong dung môi ethanol có kiềm KOH 4%, duy trì nhiệt độ 0-5°C rồi nâng lên nhiệt độ phòng hoặc 50-60°C, thời gian phản ứng từ 1 đến 22 giờ.
  • Tinh chế sản phẩm bằng kết tinh lại và sắc ký cột.

• Phương pháp kiểm nghiệm sản phẩm:

  • Xác định cấu trúc bằng phổ IR, MS, 1H NMR và 13C NMR.
  • Kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (SKLM).
  • Đo nhiệt độ nóng chảy để đánh giá tính chất vật lý.

• Phương pháp thử hoạt tính độc tế bào:

  • Sử dụng dòng tế bào ung thư vú người MCF-7.
  • Nuôi cấy tế bào trong môi trường DMEM bổ sung 10% FBS, 37°C, 5% CO2.
  • Xử lý tế bào với các mẫu thử ở nhiều nồng độ khác nhau trong 72 giờ.
  • Đánh giá tỷ lệ tế bào sống bằng phương pháp MTT, đo hấp thu ở bước sóng 540 nm.
  • Tính toán giá trị IC50 dựa trên đồ thị tỷ lệ ức chế theo nồng độ.

• Timeline nghiên cứu:

  • Tổng hợp các chất trung gian và MACs: 6-8 tháng.
  • Kiểm nghiệm và xác định cấu trúc: 3 tháng.
  • Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào và phân tích dữ liệu: 3 tháng.
  • Viết luận văn và hoàn thiện: 2 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tổng hợp thành công 36 dẫn chất MACs:

   • Hiệu suất tổng hợp các chất trung gian A đạt từ 40% đến 60%.
   • Hiệu suất tổng hợp MACs dao động từ 30% đến 90%, cho thấy quy trình tổng hợp ổn định và hiệu quả.
   • Các sản phẩm có tính chất vật lý phù hợp, nhiệt độ nóng chảy từ 103,8°C đến 177,5°C, không tan trong nước nhưng tan tốt trong ethanol, ethyl acetat và DMSO.

2. Xác định cấu trúc chính xác:

   • Phổ IR cho thấy các nhóm chức đặc trưng như C=O, C=N, và C-H pyrazol.
   • Phổ MS xác nhận công thức phân tử phù hợp với cấu trúc dự kiến.
   • Phổ NMR 1H và 13C cho thấy các tín hiệu đặc trưng của vòng pyrazol và các nhóm thế phenyl, chứng minh cấu trúc mong muốn.

3. Hoạt tính độc tế bào trên dòng MCF-7:

   • Các dẫn chất MACs thể hiện khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư với tỷ lệ ức chế tăng theo nồng độ.
   • Một số hợp chất đạt giá trị IC50 trong khoảng thấp, cho thấy tiềm năng cao trong điều trị ung thư vú.
   • So sánh với curcumin tự nhiên, các MACs có hoạt tính sinh học cải thiện rõ rệt nhờ cấu trúc ổn định và khả năng tương tác tốt hơn với tế bào.

4. So sánh hiệu quả tổng hợp và hoạt tính:

   • Các dẫn chất có nhóm thế methoxy và hydroxy trên vòng phenyl thường có hiệu suất tổng hợp cao và hoạt tính độc tế bào mạnh hơn.
   • Dị vòng 1H-pyrazol góp phần tăng cường khả năng liên kết với mục tiêu sinh học, làm tăng hiệu quả ức chế tế bào ung thư.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả tổng hợp cao là do quy trình phản ứng aldol hóa và Vilsmeier-Haack được tối ưu hóa về điều kiện nhiệt độ, tỉ lệ mol và thời gian phản ứng. Việc sử dụng các dung môi và phương pháp tinh chế phù hợp giúp thu được sản phẩm tinh khiết với hiệu suất tốt.

Hoạt tính độc tế bào của MACs được giải thích bởi sự kết hợp giữa khung curcumin monocarbonyl và dị vòng pyrazol, tạo ra các tương tác đa điểm với các mục tiêu phân tử trong tế bào ung thư, như các yếu tố phiên mã và enzym liên quan đến chu kỳ tế bào và apoptosis. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của curcumin và pyrazol trong điều trị ung thư.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường thể hiện tỷ lệ ức chế tế bào theo nồng độ mẫu thử, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả sinh học của từng hợp chất. Bảng tổng hợp hiệu suất tổng hợp và các đặc tính vật lý cũng hỗ trợ đánh giá chất lượng sản phẩm.

Nghiên cứu góp phần mở rộng hiểu biết về thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc curcumin và pyrazol, đồng thời cung cấp nền tảng cho các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tiếp tục tối ưu hóa quy trình tổng hợp:

   • Áp dụng các kỹ thuật tổng hợp xanh và sử dụng xúc tác để nâng cao hiệu suất và giảm thời gian phản ứng.
   • Mục tiêu: tăng hiệu suất tổng hợp lên trên 90% trong vòng 12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu hóa hữu cơ tại Đại học Y Dược TP.HCM.

2. Mở rộng đánh giá hoạt tính sinh học:

   • Thử nghiệm trên các dòng tế bào ung thư khác như ung thư đại trực tràng, phổi để đánh giá phổ tác dụng.
   • Mục tiêu: xác định phổ hoạt tính trong 6-12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: phòng thí nghiệm sinh học phân tử và tế bào.

3. Nghiên cứu dược động học và độc tính:

   • Thực hiện các nghiên cứu in vivo để đánh giá sinh khả dụng, phân bố và độc tính của các MACs ưu việt.
   • Mục tiêu: hoàn thành trong 18 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu dược lý và độc học.

4. Phát triển công thức bào chế thuốc:

   • Thiết kế các dạng bào chế phù hợp như viên nang, thuốc tiêm để tăng hiệu quả điều trị.
   • Mục tiêu: phát triển công thức trong 12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: bộ môn công nghệ dược phẩm.

5. Hợp tác nghiên cứu đa ngành:

   • Kết nối với các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược để thúc đẩy chuyển giao công nghệ và phát triển sản phẩm.
   • Mục tiêu: thiết lập ít nhất 2 dự án hợp tác trong 2 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa dược và công nghệ dược phẩm:

   • Lợi ích: áp dụng quy trình tổng hợp và kỹ thuật phân tích hiện đại để phát triển các dẫn chất mới.
   • Use case: thiết kế hợp chất có hoạt tính sinh học cao và ổn định.

2. Bác sĩ và chuyên gia ung thư học:

   • Lợi ích: hiểu rõ cơ chế tác dụng và tiềm năng của các dẫn chất curcumin trong điều trị ung thư.
   • Use case: tham khảo để đề xuất các liệu pháp kết hợp hoặc nghiên cứu lâm sàng.

3. Sinh viên và học viên cao học ngành dược học, hóa học:

   • Lợi ích: học hỏi phương pháp nghiên cứu tổng hợp, phân tích cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học.
   • Use case: làm tài liệu tham khảo cho luận văn, đề tài nghiên cứu.

4. Doanh nghiệp dược phẩm:

   • Lợi ích: tìm kiếm các hợp chất ứng dụng trong phát triển thuốc mới với tiềm năng thương mại cao.
   • Use case: nghiên cứu phát triển sản phẩm, hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn dòng tế bào MCF-7 để thử nghiệm hoạt tính độc tế bào?
   Dòng MCF-7 là tế bào ung thư vú người phổ biến, có đặc tính sinh học ổn định và được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu đánh giá tác dụng kháng ung thư. Ví dụ, nhiều nghiên cứu đã chứng minh MCF-7 phản ứng tốt với các hợp chất chống ung thư, giúp đánh giá hiệu quả ban đầu của các dẫn chất mới.

2. Phương pháp MTT đánh giá hoạt tính độc tế bào như thế nào?
   Phương pháp MTT dựa trên khả năng enzym succinat dehydrogenase trong ty thể tế bào sống chuyển MTT thành tinh thể formazan màu tím. Mức độ hấp thu ánh sáng ở bước sóng 540 nm tỷ lệ thuận với số lượng tế bào sống, từ đó tính được tỷ lệ ức chế tế bào. Đây là phương pháp đơn giản, nhạy và phổ biến trong nghiên cứu tế bào.

3. Làm thế nào để xác định cấu trúc các hợp chất tổng hợp?
   Cấu trúc được xác định bằng các kỹ thuật phổ như IR (xác định nhóm chức), MS (xác định khối lượng phân tử), 1H NMR và 13C NMR (xác định cấu trúc phân tử chi tiết). Ví dụ, phổ NMR cho phép nhận biết các proton và cacbon đặc trưng của vòng pyrazol và các nhóm thế phenyl.

4. Tại sao cần loại bỏ nhóm diketon trong cấu trúc MACs?
   Nhóm diketon trong curcumin dễ bị thủy phân và phân hủy, làm giảm tính ổn định và sinh khả dụng của thuốc. Loại bỏ nhóm này trong MACs giúp tăng độ bền hóa học, cải thiện dược động học và duy trì hoạt tính sinh học mong muốn.

5. Các dẫn chất MACs có thể ứng dụng trong điều trị ung thư như thế nào?
   Các MACs có khả năng ức chế sự phát triển tế bào ung thư thông qua nhiều cơ chế như ức chế yếu tố phiên mã, enzym và con đường tín hiệu tế bào. Ví dụ, một số hợp chất trong nghiên cứu đã thể hiện IC50 thấp trên tế bào MCF-7, cho thấy tiềm năng phát triển thành thuốc điều trị ung thư vú.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công 36 dẫn chất monocarbonyl analogues of curcumin (MACs) chứa dị vòng 1H-pyrazol với hiệu suất tổng hợp từ 30% đến 90%.
• Xác định cấu trúc sản phẩm bằng phổ IR, MS, 1H NMR và 13C NMR, đảm bảo tính chính xác và độ tinh khiết cao.
• Các MACs thể hiện hoạt tính độc tế bào khả quan trên dòng tế bào ung thư vú người MCF-7, với nhiều hợp chất có giá trị IC50 thấp.
• Nghiên cứu góp phần phát triển các dẫn chất curcumin có tính ổn định và hiệu quả sinh học cao hơn, mở ra hướng đi mới trong điều trị ung thư.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu dược động học, độc tính và phát triển công thức bào chế để ứng dụng trong thực tiễn.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm hợp tác để phát triển các dẫn chất này thành thuốc điều trị ung thư hiệu quả.