MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Theo hệ thống phân loại sinh dược học của Cơ quan Quản lý Thuốc và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA), trên 75% các hoạt chất nghiên cứu thuốc hiện nay có tính tan kém trong các môi trường dịch sinh lý, hạn chế khả năng hấp thu và đưa thuốc vào tuần hoàn máu. Đối với dược chất kém tan, dược chất được đưa vào bên trong giá mang nano lõi thân dầu giúp tăng đáng kể khả năng hòa tan dược chất. Bề mặt tiểu phân nano thân nước nên dễ dàng phân tán trong môi trường nước và cải thiện vượt trội tính tan dược chất. Trong số các hệ thống phân phối thuốc thì hệ thống phân phối thuốc trên cơ sở vật liệu nanogel được xem là nổi bật do có thể tăng cường hiệu quả nang hóa thuốc thông qua các tương tác tĩnh điện và kỵ nước cũng như đáp ứng việc phân phối thuốc chống ung thư nhắm mục tiêu.
Đối với vật liệu phân phối thuốc nanogel, sự kết hợp giữa các vật liệu polymer tự nhiên và polymer tổng hợp đang được quan tâm nhiều vì tận dụng được các tính năng nổi bật của từng loại polymer. Đối với polymer có nguồn gốc tự nhiên, chitosan thường được dùng để tạo ra các loại vật liệu y sinh mang thuốc vì có nhóm chức mang điện tích dương –NH2 dễ biến tính hóa học hoặc tạo liên kết ngang với phân tử mang điện tích âm, không độc hại và tương thích sinh học tốt. Đối với polymer tổng hợp, polymer lưỡng tính trên cơ sở poly(ethylene glycol) và poly(propylene glycol) đã được sử dụng trong y dược như Pluronic F68 và Pluronic F127. Các nanogel mang thuốc trên cơ sở chitosan ghép Pluronic cho đến nay chỉ được nghiên cứu với Pluronic F127, trong khi đó có rất nhiều loại Pluronic có tiềm năng chưa được nghiên cứu.
Các nanogel mang thuốc trên cơ sở chitosan và Pluronic liên hợp với các phối tử hướng đích như folic acid, biotin cho đến nay chỉ được nghiên cứu đối với chitosan hoặc Pluronic riêng lẻ, các nanogel chitosan ghép Pluronic liên hợp với các phối tử này vẫn chưa được nghiên cứu. Chính vì những lý do trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp các nanogel mang thuốc đa chức năng trên cơ sở chitosan−Pluronic định hướng ứng dụng điều trị ung thư” để tìm ra hệ chất mang nanogel có hiệu quả nang hóa các hợp chất sinh học kỵ nước tốt nhất kết hợp với tác nhân hướng đích (phối tử) nhằm giải phóng thuốc dúng vị trí khối u cần điều trị do tương tác đặc hiệu của phối tử với thụ thể của tế bào ung thư, sẽ giảm đáng kể tác dụng gây độc của thuốc lên tế bào lành. Bên cạnh đó hệ chất mang nanogel có thể kéo dài thời gian phóng thích thuóc góp phần tăng sinh khả dụng của thuốc và hiệu quả của mô hình điều trị. 2 Mục tiêu nghiên cứu Điều chế và đánh giá các đặc tính của nanogel trên cơ sở chitosan ghép với các loại Pluronic với các giá trị HLB khác nhau từ kỵ nước đến ưa nước nhằm mục đích tìm ra loại Pluronic nào tạo ra nanogel mang lại hiệu quả nang hóa curcumin cao nhất.
Từ đó, thiết kế các hệ thống phân phối thuốc nanogel trên cơ sở chitosan−Pluronic tương ứng với loại Pluronic tốt nhất liên hợp với các phối tử nhắm mục tiêu là acid folic, biotin mang thuốc paclitaxel ứng dụng trong điều trị ung thư vú. Nội dung nghiên cứu 1. Tổng hợp hệ phân phối thuốc chitosan ghép Pluronic với 4 loại Pluronic L61, P123, F127 và F68. Đánh giá cấu trúc hóa học, đặc tính hóa lý, khả năng tải và giải phóng curcumin, khả năng tương thích sinh học, khả năng ức chế tế bào ung thư vú MCF-7 của hệ chitosan−Pluronic mang curcumin.
Tổng hợp hệ phân phối thuốc chitosan−Pluronic liên hợp với tác nhân hướng đích acid folic và biotin. Đánh giá cấu trúc hóa học, đặc tính hóa lý, khả năng tải và giải phóng paclitaxel, khả năng tương thích sinh học, khả năng ức chế tế bào ung thư vú MCF−7 của hệ chitosan−Pluronic hướng đích mang paclitaxel. Những đóng góp mới của luận án Đề tài có giá trị trong việc nghiên cứu hệ phân phối thuốc nanogel trên cơ sở chitosan ghép Pluronic. Trong số các loại Pluornic L61, P123, F127 và F68 với các giá trị HLB tương ứng 3, 8, 24 và 29 thì khả năng nang hóa curcumin của các nanogel chitosan – Pluronic không phụ thuộc vào giá trị HLB của Pluronic mà phụ thuộc vào giá trị CMC của Pluronic cũng như chitosan – Pluronic.
Chitosan đã tăng cường hiệu quả nang hóa curcumin của các hệ micelle CS−Pluronic so với hệ micelle Pluronic tiền chất. Các nanogel có tính tương thích sinh học tốt với tế bào lành. Các nangel mang curcumin có khả năng ức chế tế bào ung thư vú MCF-7. Các hạt nanogel chitosan−Pluronic P123 (CS−P123) liên hợp với phối tử nhắm mục tiêu tủ động như folic acid, biotin lần đầu tiên được tổng hợp đã tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào ung thư vú MCF-7 của paclitaxel so với paclitaxel tự do và được nang hóa trong nanogel không có phối tử.
Các phối tử folic acid liên hợp lên mạch Pluronic có khả năng hấp thu tế tào ung thư vú MCF-7 hiệu quả hơn so với liên hợp lên mạch chitosan. Các phối tử folic acid tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào ung thư vú MCF-7 mạnh hơn so với biotin trên cùng một mô hình thí nghiệm in vitro. Tổng quan về bệnh ung thư và những tiến bộ trong hóa trị liệu 1. Ung thư và những thách thức trong hóa trị liệu Ung thư là một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn trên toàn thế giới.
Theo thống kê của GLOBOCAN về số ca mắc ung thư và số ca tử vong do ung thư trên toàn thế giới thì có khoảng 19.3 triệu trường hợp ung thư mới và gần 10 triệu trường hợp tử vong do ung thư xảy ra vào năm 2020. Ung thư vú ở nữ đã vượt qua ung thư phổi là loại ung thư được chẩn đoán phổ biến nhất, với ước tính có khoảng 2.3 triệu ca mắc mới (11.7%), tiếp theo là ung thư phổi (11.4%), đại trực tràng (10.0%), tuyến tiền liệt (7.3%) và dạ dày (5. Ung thư phổi vẫn là nguyên nhân gây tử vong do ung thư hàng đầu, với ước tính 1.8 triệu ca tử vong (18%), tiếp theo là ung thư đại trực tràng (9.7%) và ung thư vú ở nữ (6. Số ca mắc ung thư toàn cầu dự kiến là 28.4 triệu ca vào năm 2040, tăng 47% so với năm 2020 [1].
Tại Việt Nam, ước tính có 182563 ca mắc mới và 122690 ca tử vong do ung thư vào năm 2020. Cứ 100000 người thì có 159 người chẩn đoán mắc mới ung thư và 106 người tử vong do ung thư. Ung thư gan dẫn dầu với số người mắc bệnh chiếm 14.5%, tiếp theo là ung thư phổi 14.4%, ung thư vú ở nữ (11.8%), ung thư dạ dày (9.8%) và ung thư đại trực tràng (9%) [2]. Hầu hết bệnh nhân ung thư được phẫu thuật và cũng được điều trị bổ sung sau phẫu thuật, chẳng hạn như hóa trị, liệu pháp hormone hoặc xạ trị.
Hóa trị cũng có thể được chỉ định trước khi phẫu thuật trong một số tình huống. Ngành công nghiệp dược phẩm ngày càng tập trung nỗ lực vào việc nghiên cứu, phát triển và tiếp thị các sản phẩm thuốc điều trị ung thư mới để đáp ứng nhu cầu y tế chưa được đáp ứng, dẫn đến việc FDA Hoa Kỳ phê duyệt 90 loại thuốc điều trị ung thư mới kể từ năm 2012 [3]. Các thành phần dược hoạt tính được sử dụng để điều trị ung thư rất đa dạng về cấu trúc hóa học và dược lý, bao gồm các phân tử nhỏ, kháng thể đơn dòng và peptide [4]. Hầu hết các phương pháp điều trị ung thư vú thường được áp dụng hiện nay là phác đồ phối hợp.
Tuy nhiên, để thành công, các dược chất trị liệu này luôn yêu cầu việc lựa chọn các đường dùng tốt nhất cho đơn trị liệu (uống hoặc tiêm), tối ưu hóa công thức và hệ thống phân phối thuốc để cho phép tiếp cận tối ưu với các tế bào ung thư được nhắm mục tiêu. Các đường dùng khác nhau thường được sử dụng trong các liệu pháp điều trị ung thư, đặc biệt là đường uống và đường tiêm tĩnh mạch, trong khi đường tiêm dưới da cho đến nay rất hạn chế. Hầu hết, phương thức điều trị được sử dụng quyết định việc lựa chọn đường dùng. Do đó, phân phối qua đường miệng là tiêu chuẩn 4 vàng cho các phân tử nhỏ, trong khi tiêm tĩnh mạch vẫn là đường ưa thích đối với các phân tử thách thức hơn như sinh học, hoặc hệ thống phân phối thuốc ở kích thước nano.
Tiêm dưới da là phương pháp tạo ra nhiều nghiên cứu tiền lâm sàng nhưng vẫn ít được thể hiện trong quá trình phát triển và phê duyệt thuốc ung thư giai đoạn cuối. Do đó, các giải pháp cải tiến trong công thức và hệ thống phân phối thuốc sẽ được yêu cầu để cung cấp tính linh hoạt hơn và nhiều lựa chọn hơn trong đường dùng thuốc, cho phép phân phối thuốc tối ưu đến các tế bào hoặc mô ung thư [5,6]. Tiêm tĩnh mạch cho phép thuốc tiếp cận trực tiếp vào bất kỳ hệ mạch máu cơ quan nào trong cơ thể và đảm bảo sinh khả dụng cao hơn so với đường uống. Tuy nhiên, con đường phân phối thuốc điều trị ung thư bằng tiêm tĩnh mạch này vẫn phải đối mặt với các thách thức trong điều trị như thời gian truyền thường kéo dài do dược động học kém, chuyển hóa mạnh, đào thải nhanh hoặc thời gian cư trú ngắn tại vị trí khối u [7-9].
Các tác nhân hóa trị liệu thông thường không đặc hiệu và phân bố ở cả mô bình thường, dẫn đến các tác dụng phụ nghiêm trọng và gây độc tính ngoài mục tiêu điều trị mong muốn, do đó đòi hỏi các liệu pháp nhắm mục tiêu để tăng hiệu quả điều trị. Một số liệu pháp điều trị ung thư khác, chẳng hạn như liệu pháp miễn dịch hoặc liệu pháp nhắm mục tiêu, cũng có thể có biểu hiện mục tiêu rộng hơn, không chỉ giới hạn ở các vị trí khối u mà còn hiện diện ở nhiều cơ quan bình thường, dẫn đến tác dụng phụ không mong muốn [10]. Một số thành phần dược liệu cho thấy khả năng hòa tan kém với sinh khả dụng hạn chế. Chúng cũng có thể có tính ổn định kém trong đường tiêu hóa và khả năng thẩm thấu kém qua biểu mô ruột khiến chúng không thích hợp để dùng theo đường uống.
Ví dụ các kháng thể đơn dòng ocrelizumab (Ocrevus®) hoặc atezolizumab (Tecentriq®) được sử dụng như tác nhân điều trị miễn dịch và được tiêm vào tĩnh mạch để kích thích hệ thống miễn dịch ung thư.