Luận án tiến sỹ khoa học vật liệu nghiên cứu tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành và biến tính chúng với peg định hướng làm hệ mang thuốc điều trị ung thư 1

Nghiên cứu tổng hợp nanoliposome từ lecithin đậu nành và biến tính với peg, ứng dụng trong hệ mang thuốc điều trị ung thư hiệu quả.

• Tác giả: Lê Ngọc Thùy Trang
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Cửu Khoa
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Vật Liệu Cao Phân Tử Và Tổ Hợp
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Nanoliposome Từ Lecithin Có Nguồn Gốc Đậu Nành Và Biến Tính Chúng Với Peg Định Hướng Làm Hệ Mang Thuốc Điều Trị Ung Thư
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sỹ Khoa Học Vật Liệu
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Giới thiệu về liposome
• 1.1. Cơ chế hình thành liposome
• 1.2. Phân loại liposome
• 1.3. Nhược điểm và ưu điểm của liposome
• 1.4. Nguyên liệu tổng hợp liposome
• 1.5. Phương pháp tổng hợp liposome
• 1.6. Biến tính bề mặt nanoliposome
• 1.7. PEG hóa bề mặt vật liệu
• 1.8. Phương pháp biến tính PEG lên bề mặt liposome
• 1.9. Vật liệu biến tính bề mặt nanoliposome
• 1.10. Thuốc chống ung thư paclitaxel
• 1.11. Dược động học
• 1.12. Dược lực học
• 1.13. Những thách thức trong sử dụng paclitaxel
• 1.14. Thuốc chống ung thư carboplatin
• 1.15. Dược động học
• 1.16. Dược lực học
• 1.17. Những thách thức trong sử dụng carboplatin
• 1.18. Các nghiên cứu về hệ liposome mang thuốc chống ung thư
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu
• 2.3. Thiết bị và dụng cụ
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành
• 2.6. Phương pháp tổng hợp mPEG-cholesterol, mPEG-chitosan và mPEG-gelatin
• 2.7. Phương pháp PEG hóa bề mặt nanoliposome bằng mPEG-Chol, mPEG-CS và mPEG-Gel
• 2.8. Phương pháp nang hóa thuốc vào nanoliposome đã biến tính
• 2.9. Phương pháp đánh giá tính chất vật liệu
• 2.10. Phương pháp đánh giá độc tính của vật liệu
• 2.11. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành
• 3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ chuyển pha của lecithin có nguồn gốc đậu nành. Kết quả khảo sát phương pháp giảm kích thước hạt
• 3.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ thành phần tạo liposome
• 3.4. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-Chol
• 3.5. Kết quả tổng hợp mPEG-Chol
• 3.6. Kết quả biến tính bề mặt nanoliposome bằng mPEG-Chol và đánh giá tính chất vật liệu
• 3.7. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-CS
• 3.8. Kết quả tổng hợp mPEG-CS
• 3.9. Kết quả phủ mPEG-CS lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu
• 3.10. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-Gel
• 3.11. Kết quả tổng hợp mPEG-Gel
• 3.12. Kết quả phủ mPEG-Gel lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu
• 3.13. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu
• 3.14. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-Chol và nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Chol
• 3.15. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-CS và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-CS
• 3.16. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-Gel và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-Gel
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nanoliposome từ lecithin đậu nành trong điều trị ung thư

Nanoliposome là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực nanomedicine, đặc biệt trong việc mang thuốc điều trị ung thư. Chúng được tạo ra từ lecithin có nguồn gốc từ đậu nành, một nguyên liệu tự nhiên và dễ tiếp cận. Việc sử dụng lecithin đậu nành không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn tăng tính an toàn cho người bệnh. Nanoliposome có khả năng cải thiện sinh khả dụng của thuốc, giảm tác dụng phụ và tăng hiệu quả điều trị. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc tổng hợp và biến tính nanoliposome nhằm tối ưu hóa khả năng mang thuốc điều trị ung thư.

1.1. Định nghĩa và cấu trúc của nanoliposome

Nanoliposome là các hạt nano có cấu trúc màng lipid kép, có khả năng mang thuốc và cải thiện tính tan của các dược chất. Chúng có kích thước nhỏ, thường từ 20 đến 200 nm, cho phép dễ dàng thâm nhập vào các tế bào ung thư.

1.2. Lợi ích của lecithin đậu nành trong tổng hợp nanoliposome

Lecithin đậu nành là một nguồn lipid tự nhiên, giàu phospholipid, giúp tạo ra nanoliposome với tính ổn định cao. Việc sử dụng lecithin đậu nành không chỉ giảm chi phí mà còn đảm bảo tính an toàn cho người sử dụng.

II. Thách thức trong việc sử dụng nanoliposome điều trị ung thư

Mặc dù nanoliposome có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc ứng dụng chúng trong điều trị ung thư. Một trong những vấn đề chính là độ ổn định sinh học thấp, dẫn đến việc nanoliposome dễ bị đào thải khỏi cơ thể. Điều này làm giảm hiệu quả điều trị và tăng nguy cơ tác dụng phụ. Ngoài ra, việc tối ưu hóa kích thước và bề mặt của nanoliposome cũng là một thách thức lớn.

2.1. Độ ổn định sinh học của nanoliposome

Độ ổn định sinh học của nanoliposome ảnh hưởng lớn đến khả năng mang thuốc. Nếu nanoliposome không ổn định, chúng sẽ bị phân hủy trước khi đến được tế bào mục tiêu.

2.2. Tác dụng phụ và khả năng tương tác với tế bào

Nanoliposome có thể tương tác với các tế bào lành, gây ra tác dụng phụ không mong muốn. Việc tối ưu hóa bề mặt nanoliposome là cần thiết để giảm thiểu các tác dụng phụ này.

III. Phương pháp tổng hợp nanoliposome từ lecithin đậu nành

Phương pháp tổng hợp nanoliposome từ lecithin đậu nành bao gồm nhiều bước, từ việc lựa chọn nguyên liệu đến quy trình tổng hợp. Các phương pháp như sonication, extrusion và lyophilization thường được sử dụng để tạo ra nanoliposome với kích thước và tính chất mong muốn. Việc biến tính bề mặt nanoliposome bằng polyethylene glycol (PEG) cũng là một bước quan trọng để cải thiện khả năng mang thuốc.

3.1. Quy trình tổng hợp nanoliposome

Quy trình tổng hợp nanoliposome bao gồm các bước như hòa tan lecithin, tạo màng lipid và sau đó sử dụng các phương pháp như sonication để tạo ra các hạt nano.

3.2. Biến tính bề mặt nanoliposome với PEG

Biến tính bề mặt nanoliposome bằng PEG giúp tăng cường độ ổn định và kéo dài thời gian lưu giữ trong máu, từ đó cải thiện hiệu quả điều trị.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nanoliposome trong điều trị ung thư

Nanoliposome đã được ứng dụng rộng rãi trong điều trị ung thư, đặc biệt là trong việc mang các loại thuốc như paclitaxel và carboplatin. Các nghiên cứu cho thấy rằng nanoliposome có thể cải thiện sinh khả dụng của thuốc, giảm tác dụng phụ và tăng hiệu quả điều trị. Việc sử dụng nanoliposome trong điều trị ung thư đang mở ra nhiều triển vọng mới cho ngành y học.

4.1. Hiệu quả mang thuốc của nanoliposome

Nghiên cứu cho thấy nanoliposome có khả năng mang thuốc cao, giúp tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

4.2. Kết quả nghiên cứu lâm sàng về nanoliposome

Nhiều nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng nanoliposome có thể cải thiện đáng kể kết quả điều trị cho bệnh nhân ung thư, mở ra hướng đi mới trong điều trị.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nanoliposome

Nanoliposome từ lecithin đậu nành là một giải pháp tiềm năng trong điều trị ung thư. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả điều trị mà còn giảm thiểu tác dụng phụ cho bệnh nhân. Tương lai của nanoliposome trong y học rất hứa hẹn, với nhiều nghiên cứu đang được tiến hành để tối ưu hóa công nghệ này.

5.1. Tương lai của nanoliposome trong điều trị ung thư

Nghiên cứu và phát triển nanoliposome sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội mới trong điều trị ung thư, với mục tiêu cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

5.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và biến tính nanoliposome để nâng cao hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành và biến tính chúng với PEG định hướng làm hệ mang thuốc điều trị ung thư" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Lê Ngọc Thùy Trang, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Nguyễn Cửu Khoa và PGS. Vũ Minh Thành. Công trình được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào năm 2022, thuộc chuyên ngành Vật liệu cao phân tử và tổ hợp (Mã số: 9440125).

THÔNG TIN LUẬN ÁN
- Tác giả: Lê Ngọc Thùy Trang
- Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp (Mã số: 9440125)
- Cơ sở đào tạo: Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
- Cơ sở phối hợp: Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng (Phòng Vật liệu y sinh)
- Cán bộ hướng dẫn: 1. GS. Nguyễn Cửu Khoa; 2. PGS. Vũ Minh Thành
- Địa điểm & Năm hoàn thành: Thành phố Hồ Chí Minh, 2022

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Theo báo cáo của GLOBOCAN năm 2020, tỷ lệ mắc mới và tử vong do ung thư trên thế giới có xu hướng gia tăng; trong đó Việt Nam xếp thứ 50/185 về tỷ lệ tử vong và 91/185 về tỷ lệ mắc mới trên 100.000 dân. Phương pháp hóa trị liệu thông thường gặp nhiều trở ngại do thuốc chống ung thư tiêu diệt không chọn lọc cả tế bào ung thư lẫn tế bào lành, gây suy tủy, rụng tóc, độc tính trên gan, thận và suy giảm miễn dịch.

Hệ phân phối thuốc kích thước nano, tiêu biểu là liposome (cấu trúc hình cầu cấu tạo từ màng phospholipid kép), có khả năng mang cả hoạt chất ưa nước lẫn kỵ nước, giúp cải thiện độ tan và giảm tác dụng phụ. Tuy nhiên, các hệ liposome cổ điển chưa biến tính có độ ổn định sinh học thấp, dễ bị các protein opsonin hấp phụ và bị đại thực bào của hệ thống lưới nội mô (RES) đào thải nhanh chóng khỏi tuần hoàn máu. Để khắc phục, việc gắn polyethylene glycol (PEG) lên bề mặt liposome (PEG hóa) giúp tạo lớp áo hydrat hóa bảo vệ ("hiệu ứng tàng hình"). Mặt khác, hầu hết các chế phẩm liposome thương mại hiện hành đều sử dụng phospholipid có nguồn gốc động vật hoặc phospholipid tổng hợp đắt tiền, dẫn đến giá thành điều trị cao. Việc tận dụng nguồn lecithin chiết xuất từ đậu nành kết hợp với các kỹ thuật biến tính bề mặt PEG hóa thông qua các polyme và liên kết tương thích sinh học mở ra giải pháp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả mang thuốc.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là: Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá tính ổn định cùng hiệu quả mang thuốc paclitaxel/carboplatin của vật liệu nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành biến tính bề mặt bằng PEG.

Năm nội dung nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành.
2. Tổng hợp dẫn xuất mPEG-cholesterol, tiến hành biến tính bề mặt nanoliposome với mPEG-cholesterol và đánh giá tính chất vật liệu.
3. Tổng hợp dẫn xuất mPEG-chitosan, tiến hành phủ mPEG-chitosan lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu.
4. Tổng hợp dẫn xuất mPEG-gelatin, tiến hành phủ mPEG-gelatin lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu.
5. Đánh giá độc tính sinh học in vitro của các hệ vật liệu tổng hợp được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ nanoliposome chế tạo từ lecithin đậu nành (SPC); các hợp chất biến tính bề mặt gồm methoxypolyethylene glycol (mPEG với các khối lượng phân tử 550, 1100, 5000, 10000, 20000 Da), chitosan (100.000–300.000 Da), gelatin loại A (~300 g Bloom), cholesterol; hai hoạt chất chống ung thư mô hình gồm Paclitaxel (đại diện cho thuốc kém tan trong nước) và Carboplatin (đại diện cho thuốc tan trong nước).
• Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá cấu trúc hóa học, kích thước hạt, thế zeta, hình thái học, độ ổn định trong môi trường huyết thanh (50% FBS), động học phóng thích thuốc in vitro trong đệm phosphat (PBS pH 7,4), và độc tính tế bào in vitro trên dòng tế bào ung thư vú người MCF-7 cùng dòng tế bào nguyên bào sợi lành L929.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến cấu trúc liposome, kỹ thuật biến tính PEG hóa và ứng dụng mang thuốc chống ung thư.

Các hướng nghiên cứu quốc tế

• Nền tảng hình thành và phân loại liposome: Liposome được Alec D. Bangham mô tả lần đầu vào năm 1961 tại Viện Babraham (Anh). Cấu trúc gồm vỏ phospholipid kép bao quanh khoang nước, được phân loại theo cấu trúc lớp (MLV, OLV, MVV, GUV, LUV, SUV) và phương pháp bào chế (VET, REV, FTV, DRV).
• Phát triển công nghệ PEG hóa bề mặt: Xuất phát từ nhu cầu kéo dài thời gian tuần hoàn, công nghệ PEG hóa được áp dụng cho chế phẩm Doxil®. Ba kỹ thuật PEG hóa chính gồm:
  1. Pre-insertion: Biến tính PEG-lipid ngay trong quá trình hydrat hóa màng lipid.
  2. Post-insertion: Chèn dẫn chất PEG-lipid vào cấu trúc liposome đã tạo sẵn ở nhiệt độ gần nhiệt độ chuyển pha ($T_m$), được nghiên cứu bởi Uster và cộng sự (1999), Nag và cộng sự, Awasthi và cộng sự (2003), Yoshino và cộng sự.
  3. Post-modification: Gắn PEG lên bề mặt liposome thông qua các phản ứng hóa học đồng hóa trị (như phản ứng vòng hóa azide-alkyne hoặc tạo oxime).
• Các hệ liposome mang thuốc ung thư:
  • Maedeh và cộng sự (2014): Chế tạo nanoliposome PEG2000 mang paclitaxel có kích thước 369,1 nm, hiệu suất mang thuốc 95,2%, giảm độ độc $IC_{50}$ so với thuốc tự do.
  • Jie và cộng sự (2016): Tổng hợp liposome biến tính PEG mang đồng thời resveratrol và paclitaxel kích thước 50 nm nhằm khắc phục hiện tượng kháng thuốc trên tế bào MCF-7.
  • Zeng Chunying và cộng sự (2016): Tổng hợp nanoliposome HSPC/Chol/DSPE-PEG2000 mang oxaliplatin kích thước 132,6 nm, hiệu suất 90,5%.
  • Majid Hasanzadegan và cộng sự (2017): Nghiên cứu nanoliposome lecithin/Chol/PEG3350 mang carboplatin bằng phương pháp bay hơi pha đảo trên ung thư buồng trứng và phổi.
  • Li và cộng sự (2018), Wang và cộng sự (2019), Deng và cộng sự (2019), Jing-Jing và cộng sự (2020), Lamprou và cộng sự (2020), Liang và cộng sự (2021): Phát triển các hệ liposome biến tính kết hợp acid folic (FA) và PEG mang các hoạt chất paclitaxel, curcumin, doxorubicin, arsenic trioxide (ATO), và tinh thể nano CHMFL-ABL-053.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

• Khánh Thị Nhi và cộng sự: Bào chế liposome doxorubicin bằng phương pháp hydrat hóa film từ phosphatidylcholine và cholesterol, hiệu suất mang thuốc đạt trên 70%, kích thước hạt 200–800 nm.
• Nguyễn Thị Lập và Bùi Bá Minh: Chế tạo liposome doxorubicin đạt hiệu suất 95,68% nhờ kỹ thuật chênh lệch nồng độ (gradient) amoni sulfat.
• Nguyễn Thị Lập: Ứng dụng kỹ thuật nén đẩy qua màng polycarbonate (400 nm và 80 nm) để đồng nhất hóa hạt liposome đạt kích thước trung bình 108,8 nm, PDI 0,072.
• Nguyễn Văn Lâm và cộng sự: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp đồng nhất nén qua màng đến kích thước và hiệu suất mang doxorubicin.
• Lê Phương Linh và cộng sự: Đánh giá hệ liposome doxorubicin PEG hóa sử dụng tá dược DSPE-PEG2000 (5% mol), tạo hạt có kích thước < 200 nm, PDI < 0,1.
• Nguyễn Đại Hải và cộng sự (từ 2011): Nghiên cứu chế tạo các hệ liposome kích thước 100–200 nm kéo dài thời gian phóng thích thuốc chống ung thư.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết

Phần lớn các nghiên cứu trước đây tập trung vào phospholipid động vật hoặc sử dụng dẫn chất thương mại đắt tiền DSPE-PEG. Luận án đã lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách:

• Sử dụng nguồn nguyên liệu lecithin đậu nành chiết xuất tự nhiên có giá thành thấp.
• Tự tổng hợp 3 nhóm tác nhân biến tính bề mặt: mPEG-cholesterol (mPEG-Chol), mPEG-chitosan (mPEG-CS) và mPEG-gelatin (mPEG-Gel).
• Khảo sát hệ thống ảnh hưởng của nhiều dải khối lượng phân tử mPEG khác nhau (từ 550 Da đến 20.000 Da) đến tính ổn định và kích thước hạt.
• Đánh giá khả năng mang đồng thời hai loại thuốc có tính chất đối lập: Paclitaxel (kém tan trong nước) và Carboplatin (tan trong nước).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

1. Cơ chế hình thành màng kép lipid: Phân tử phospholipid trong lecithin đậu nành (SPC) có cấu trúc lưỡng ái gồm đầu ưa nước phosphat-glycerol tích điện âm và hai đuôi kỵ nước acid béo dài. Khi phân tán trong dung dịch nước, tương tác kỵ nước thúc đẩy các đuôi quay vào nhau và các đầu phân cực quay ra ngoài tạo thành các túi hình cầu màng kép. Cholesterol đóng vai trò điều hòa độ cứng, độ linh động và tính thấm của màng lipid.
2. Cơ chế bảo vệ của PEG hóa: Lớp PEG trên bề mặt tạo hàng rào hydrat hóa không gian cản trở sự bám dính của opsonin, ức chế sự nhận diện của đại thực bào RES và ngăn ngừa sự tụ tập hạt nano.
3. Đặc tính dược lực - dược động của thuốc mô hình:
   • Paclitaxel (PTX): Khối lượng phân tử 853,918 g/mol; công thức $C_{47}H_{51}NO_{14}$; dạng bột trắng kỵ nước; cơ chế thúc đẩy trùng hợp tubulin và ngăn chặn giải trùng hợp vi ống, chặn tế bào ở pha G2/M.
   • Carboplatin (CAR): Khối lượng phân tử 371,249 g/mol; công thức $C_6H_{12}N_2O_4Pt$; tinh thể trắng ưa nước; cơ chế alkyl hóa tạo liên kết chéo trên phân tử DNA, ức chế quá trình nhân đôi và phiên mã.

Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp hóa học

Quy trình thực nghiệm được triển khai tuần tự theo các bước:

Nhóm nội dung	Phương pháp / Quy trình thực nghiệm
Bào chế liposome cơ bản	Phương pháp hydrat hóa màng mỏng lipid (Bangham): Hòa tan lipid trong dung môi hữu cơ, quay cô chân không tạo màng film, hydrat hóa bằng đệm nước, sau đó giảm kích thước hạt bằng siêu âm / nén qua màng.
Tổng hợp mPEG-Chol	Phản ứng hoạt hóa mPEG bằng p-nitrophenyl chloroformate (NPC) tạo mPEG-NPC $\rightarrow$ phản ứng với ethylenediamine (EDA) tạo mPEG-$NH_2$ $\rightarrow$ ghép với cholesteryl chloroformate (CCF) tạo liên hợp mPEG-Chol.
Tổng hợp mPEG-CS	Hoạt hóa mPEG thành mPEG-NPC $\rightarrow$ ghép cộng đồng hóa trị với các nhóm amin tự do trên mạch polymer Chitosan.
Tổng hợp mPEG-Gel	Hoạt hóa mPEG thành mPEG-NPC $\rightarrow$ ghép cộng đồng hóa trị với Gelatin type A trong điều kiện thích hợp.
Biến tính bề mặt & Nang hóa thuốc	- Biến tính mPEG-Chol bằng phương pháp chèn sau (post-insertion). - Phủ bề mặt bằng mPEG-CS và mPEG-Gel. - PTX được nạp vào pha lipid (trước khi tạo film), CAR được nạp vào pha nước (trong bước hydrat hóa).

SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP VẬT LIỆU BIẾN TÍNH
1. mPEG + NPC --------> mPEG-NPC
2. mPEG-NPC + EDA ----> mPEG-NH2
3. mPEG-NH2 + CCF ----> mPEG-Chol

4. mPEG-NPC + Chitosan -----> mPEG-CS
5. mPEG-NPC + Gelatin  -----> mPEG-Gel

Phương pháp phân tích đặc trưng và đánh giá sinh học

• Phân tích cấu trúc hóa học: Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1H$-NMR).
• Phân tích nhiệt: Đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) xác định nhiệt độ chuyển pha ($T_m$).
• Đặc trưng lý - hóa hạt nano: Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) xác định hình thái học; Phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS) xác định kích thước hạt trung bình, hệ số đa phân tán (PDI) và thế zeta.
• Xác định hiệu suất nạp thuốc: Đo quang phổ UV-Vis / HPLC đối với Paclitaxel và ICP-MS đối với Carboplatin để tính toán:
  • Hiệu suất nang hóa: $\text{DLE} (%) = (\text{Khối lượng thuốc trong hạt} / \text{Tổng khối lượng thuốc ban đầu}) \times 100$
  • Khả năng mang thuốc: $\text{DLC} (%) = (\text{Khối lượng thuốc trong hạt} / \text{Tổng khối lượng hạt nano}) \times 100$
• Độ ổn định sinh học: Đánh giá sự thay đổi độ đục (độ hấp thu quang học) của hệ hạt khi ủ trong dung dịch chứa 50% huyết thanh bò thai (FBS).
• Động học phóng thích thuốc in vitro: Thử nghiệm trong môi trường đệm PBS (pH 7,4), xử lý số liệu theo 4 mô hình động học: mô hình bậc không, mô hình bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas.
• Thử nghiệm độc tính tế bào in vitro: Phương pháp MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) xác định tỷ lệ sống sót của tế bào ung thư vú MCF-7 và tế bào nguyên bào sợi lành L929.

---

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. Giới thiệu về liposome

Chương 1 cung cấp cơ sở lý thuyết tổng quan về liposome, cơ chế tự sắp xếp của màng kép phospholipid, các phân loại liposome theo kích thước và cấu trúc (MVV, OLV, MLV, GUV, MUV, LUV, SUV), cùng ưu và nhược điểm của liposome. Chương này phân tích chi tiết các nguyên liệu sử dụng gồm lecithin đậu nành (SPC), cholesterol, các chất diện hoạt cation (CTAB) và không ion (Tween 80).

Chương 1 đi sâu vào các phương pháp biến tính PEG hóa bề mặt (pre-insertion, post-insertion, post-modification), phân tích cơ chế và ưu thế của từng phương pháp. Đồng thời, chương 1 trình bày đặc tính cấu trúc và tính tương thích sinh học của chitosan và gelatin; dược động học, dược lực học, cơ chế phân tử và các hạn chế lâm sàng của hai loại thuốc ung thư paclitaxel và carboplatin; cuối cùng là tổng quan các công trình nghiên cứu hệ liposome mang thuốc trên thế giới và tại Việt Nam.

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục hóa chất (paclitaxel, carboplatin, lecithin đậu nành, mPEG 550–20000 Da, chitosan, gelatin type A, cholesterol, CCF, CTAB, Tween 80, NPC, EDA,...), trang thiết bị phân tích (FTIR, NMR, DLS, TEM, DSC, ICP-MS, HPLC, máy quang phổ UV-Vis).

Chương này trình bày chi tiết các quy trình thực nghiệm:

1. Quy trình tạo màng film lipid, hydrat hóa và khảo sát các phương pháp giảm kích thước tiểu phân liposome đậu nành (SLP).
2. Quy trình hóa học tổng hợp các tiền chất và dẫn xuất biến tính: mPEG-NPC, mPEG-$NH_2$, mPEG-Chol, mPEG-CS và mPEG-Gel.
3. Kỹ thuật chèn post-insertion mPEG-Chol và kỹ thuật phủ bề mặt bằng mPEG-CS, mPEG-Gel lên nanoliposome đậu nành.
4. Kỹ thuật nạp thuốc kỵ nước PTX và thuốc ưa nước CAR vào các hệ nanoliposome biến tính.
5. Quy trình đánh giá tính chất hóa lý, độ ổn định trong huyết thanh 50% FBS, thử nghiệm phóng thích thuốc in vitro trong đệm PBS (pH 7,4), và quy trình thử nghiệm độ độc tế bào in vitro bằng MTT trên hai dòng tế bào MCF-7 và L929.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được của luận án:

CẤU TRÚC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 3

• Tối ưu hóa quá trình tổng hợp nanoliposome đậu nành (SLP):

  • Khảo sát nhiệt độ chuyển pha ($T_m$) của lecithin đậu nành làm cơ sở xác định nhiệt độ hydrat hóa và chèn post-insertion thích hợp.
  • Đánh giá phương pháp giảm kích thước hạt (siêu âm đầu dò, nén đùn qua màng) nhằm thu được hệ hạt có kích thước nano đồng đều.
  • Tối ưu hóa tỷ lệ thành phần lecithin:cholesterol, nồng độ chất hoạt động bề mặt CTAB và Tween 80 nhằm thu được hệ SLP có độ ổn định keo cao và thế zeta phù hợp.

• Kết quả tổng hợp và khảo sát hệ nanoliposome mPEG-Chol:

  • Phổ FTIR và $^1H$-NMR chứng minh tổng hợp thành công mPEG-NPC, mPEG-$NH_2$ và mPEG-Chol.
  • Biến tính mPEG-Chol lên SLP làm thay đổi kích thước hạt, thế zeta và hình thái hạt (quan sát qua ảnh TEM thang đo 200 nm).
  • Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng phân tử mPEG (từ mPEG 550 đến mPEG 20000) chỉ ra rằng: khối lượng phân tử mPEG càng tăng thì kích thước hạt liposome càng tăng; khối lượng phân tử mPEG nhỏ giúp liposome đạt độ bền cao hơn.
  • Hiệu suất nang hóa (DLE) và khả năng mang thuốc (DLC) của PTX và CAR trong hệ SLP@mPEG-Chol được xác định ở các nồng độ mPEG-Chol khác nhau.
  • Đánh giá độ đục khi ủ trong 50% FBS chứng minh lớp mPEG-Chol giúp ngăn chặn sự hấp phụ protein huyết thanh lên bề mặt hạt.
  • Động học phóng thích thuốc PTX và CAR trong PBS (pH 7,4) từ hệ SLP@mPEG-Chol diễn ra chậm và kéo dài so với thuốc tự do; số liệu thực nghiệm được khớp với 4 mô hình động học (bậc không, bậc một, Higuchi, Korsmeyer-Peppas), xác định các hằng số tốc độ ($k$) và hệ số tương quan ($R^2$).

• Kết quả tổng hợp và khảo sát hệ nanoliposome mPEG-CS:

  • Phổ FTIR và $^1H$-NMR khẳng định cấu trúc liên hợp giữa mPEG và chitosan.
  • Phủ mPEG-CS lên SLP tạo hệ hạt phân tán tốt, thế zeta dương do nhóm amin của chitosan; hạt giữ được độ ổn định kích thước và điện tích sau 1 tuần bảo quản ở nhiệt độ 2–8°C.
  • Hệ PTX/SLP@mPEG-CS và CAR/SLP@mPEG-CS duy trì độ ổn định cao trong môi trường 50% FBS và kiểm soát tốc độ phóng thích hoạt chất theo mô hình giải phóng chậm.

• Kết quả tổng hợp và khảo sát hệ nanoliposome mPEG-Gel:

  • Phổ FTIR và $^1H$-NMR xác nhận phản ứng ghép cộng giữa mPEG-NPC và gelatin type A hình thành mPEG-Gel.
  • Hệ hạt SLP@mPEG-Gel có dạng hình cầu đồng nhất dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), ổn định kích thước sau 1 tuần bảo quản ở 2–8°C.
  • Hệ PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel thể hiện khả năng mang thuốc tốt và hạn chế hiện tượng kết tụ khi tiếp xúc với protein huyết thanh.

• Kết quả đánh giá độc tính tế bào in vitro:

  • Trên dòng tế bào ung thư vú MCF-7: Các hệ mang thuốc PTX/SLP@mPEG-Chol, CAR/SLP@mPEG-Chol, PTX/SLP@mPEG-CS, CAR/SLP@mPEG-CS, PTX/SLP@mPEG-Gel, CAR/SLP@mPEG-Gel đều thể hiện hoạt tính ức chế sinh trưởng tế bào ung thư rõ rệt. Các hạt chất mang không tải thuốc (SLP@mPEG-Chol, SLP@mPEG-CS, SLP@mPEG-Gel) không thể hiện độc tính đáng kể, chứng minh tính an toàn của vật liệu mang.
  • Trên dòng tế bào lành L929: Thuốc tự do (PTX, CAR) gây độc tính cao trên tế bào lành. Ngược lại, khi được nang hóa trong các hệ nanoliposome biến tính PEG, mức độ độc tính đối với tế bào lành L929 giảm rõ rệt, chứng minh khả năng hạn chế tác dụng phụ của hệ chất mang nano.

---

Kết quả và những đóng góp mới

1. Tổng hợp thành công các vật liệu biến tính bề mặt: Luận án đã tổng hợp thành công 3 loại vật liệu polyme liên hợp gồm mPEG-cholesterol (mPEG-Chol), mPEG-chitosan (mPEG-CS) và mPEG-gelatin (mPEG-Gel) phục vụ cho việc biến tính bề mặt nanoliposome từ lecithin đậu nành. Trong đó, hệ nanoliposome biến tính bằng mPEG-Chol, mPEG-CS mang đồng thời PTX/CAR và nanoliposome biến tính bằng mPEG-Gel là những đối tượng nghiên cứu chưa từng được công bố trước đây.
2. Làm sáng tỏ quy luật ảnh hưởng của khối lượng phân tử mPEG: Khảo sát kích thước hạt của các hệ nanoliposome biến tính với các khối lượng phân tử mPEG khác nhau (từ 550 Da đến 20.000 Da) đã chỉ ra quy luật: khi khối lượng phân tử của mPEG tăng sẽ làm tăng kích thước hạt của liposome; ngược lại, mPEG có khối lượng phân tử nhỏ giúp cấu trúc liposome bền vững hơn. Đây là dữ liệu thực nghiệm mới giúp định hướng lựa chọn khối lượng phân tử mPEG phù hợp trong thiết kế chất mang nano.
3. Đánh giá toàn diện tính chất hóa lý, độ bền sinh học và độc tính in vitro: Luận án đã xác lập đầy đủ số liệu về độ ổn định trong môi trường huyết thanh (50% FBS), khả năng nang hóa (DLE) và tải thuốc (DLC), đặc tính giải phóng kéo dài và mô hình động học phóng thích của hai loại thuốc mô hình mang bản chất hóa lý đối lập (paclitaxel kỵ nước và carboplatin ưa nước). Đồng thời, thử nghiệm MTT trên tế bào MCF-7 và L929 chứng minh hệ nanoliposome biến tính PEG vừa duy trì hiệu lực tiêu diệt tế bào ung thư, vừa giảm độc tính trên tế bào lành.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

• Các thử nghiệm đánh giá độc tính và hiệu quả ức chế tế bào ung thư mới dừng lại ở quy mô in vitro trên hai dòng tế bào (MCF-7 và L929), chưa tiến hành khảo sát trên các dòng tế bào ung thư khác.
• Các khảo sát dược động học, phân bố sinh học và hiệu quả tiêu diệt khối u chưa được thực hiện trên mô hình động vật sống (in vivo).

Hạn chế & Hướng nghiên cứu tiếp

• Tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng trên mô hình động vật mang khối u (in vivo) để đánh giá thời gian lưu thông trong máu, khả năng tích tụ tại khối u thông qua hiệu ứng tăng cường tính thấm và giữ lại (EPR), và độc tính toàn thân.
• Khảo sát việc đồng nang hóa (co-encapsulation) đồng thời cả hai loại thuốc Paclitaxel và Carboplatin trong cùng một hạt nanoliposome nhằm tối ưu hóa phác đồ điều trị phối hợp (phác đồ PC/CarboTaxol).
• Nghiên cứu gắn thêm các phối tử hướng đích chủ động (như kháng thể, peptide, hoặc acid folic) lên đầu mạch PEG để nâng cao độ chọn lọc đối với tế bào khối u.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo trong các lĩnh vực:

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Khoa học vật liệu, Hóa polyme, Vật liệu y sinh: Cung cấp quy trình chi tiết về phản ứng hoạt hóa và ghép nối mPEG với cholesterol, chitosan, gelatin; phương pháp chế tạo và kiểm soát kích thước hạt nanoliposome từ nguồn gốc tự nhiên.
• Các nhà nghiên cứu Dược học và Công nghệ nano: Cung cấp phương pháp đánh giá độ ổn định trong huyết thanh, kỹ thuật phân tích giải phóng thuốc và phương pháp xử lý số liệu theo 4 mô hình động học (bậc không, bậc một, Higuchi, Korsmeyer-Peppas).
• Cơ sở sản xuất và phát triển dược phẩm: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về việc sử dụng nguồn nguyên liệu lecithin đậu nành chi phí thấp thay thế phospholipid động vật trong bào chế hệ phân phối thuốc nano.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả lại lựa chọn lecithin có nguồn gốc đậu nành để tổng hợp nanoliposome thay vì dùng phospholipid tổng hợp hay phospholipid từ trứng?

Lecithin đậu nành (SPC) là nguồn phospholipid tự nhiên dồi dào, an toàn sinh học và có giá thành thấp hơn nhiều so với phospholipid tổng hợp hoặc phospholipid chiết xuất từ động vật (như lòng đỏ trứng). Việc sử dụng lecithin đậu nành giúp giảm chi phí sản xuất chất mang nano, mở ra tiềm năng giúp bệnh nhân dễ tiếp cận hơn với các liệu pháp điều trị ung thư dựa trên công nghệ liposome.

2. Ba phương pháp biến tính PEG lên bề mặt nanoliposome được luận án thực hiện là gì?

Luận án thực hiện 3 hướng biến tính bề mặt:

• Biến tính bằng dẫn xuất mPEG-cholesterol (mPEG-Chol) thông qua phương pháp chèn sau (post-insertion), dựa trên tương tác kỵ nước giữa khung cholesterol và màng kép lipid ở nhiệt độ thích hợp.
• Phủ bề mặt bằng dẫn xuất mPEG-chitosan (mPEG-CS) thông qua tương tác màng và polymer tích điện.
• Phủ bề mặt bằng dẫn xuất mPEG-gelatin (mPEG-Gel) nhằm gia tăng độ tương thích sinh học và độ bền của lớp vỏ bọc bên ngoài.

3. Khối lượng phân tử của mPEG ảnh hưởng như thế nào đến kích thước và độ bền của hạt nanoliposome?

Kết quả khảo sát của luận án trên các dải khối lượng phân tử mPEG (từ 550 Da đến 20.000 Da) cho thấy: khi khối lượng phân tử của mPEG tăng lên thì kích thước hạt của hệ liposome cũng tăng theo. Ngược lại, khi sử dụng mPEG có khối lượng phân tử càng nhỏ thì cấu trúc hạt liposome thu được càng bền vững.

4. Hai loại thuốc ung thư mô hình được sử dụng trong luận án là gì và chúng được nạp vào liposome ở giai đoạn nào?

Luận án sử dụng hai loại thuốc ung thư đại diện cho hai nhóm tính chất hóa lý khác nhau:

• Paclitaxel (PTX): Thuốc kỵ nước (kém tan trong nước), được đưa vào ở giai đoạn hòa tan lipid trước khi tạo màng film, thuốc sẽ nằm trong lớp màng kép kỵ nước của liposome.
• Carboplatin (CAR): Thuốc ưa nước (tan tốt trong nước), được hòa tan vào dung dịch đệm ở giai đoạn hydrat hóa màng film lipid, thuốc sẽ được nang hóa bên trong khoang nước ở tâm hạt liposome.

5. Kết quả thử nghiệm độ ổn định trong huyết thanh và độc tính tế bào in vitro của các hệ hạt nano cho thấy điều gì?

• Khi ủ trong môi trường chứa 50% FBS, các hệ nanoliposome biến tính PEG (SLP@mPEG-Chol, SLP@mPEG-CS, SLP@mPEG-Gel) có sự biến thiên độ đục thấp hơn nhiều so với liposome chưa biến tính, chứng minh lớp PEG đã ngăn cản sự hấp phụ protein huyết thanh.
• Thử nghiệm MTT cho thấy các hệ hạt mang thuốc duy trì hoạt tính gây độc mạnh lên dòng tế bào ung thư vú MCF-7, đồng thời làm giảm đáng kể mức độ độc hại đối với dòng tế bào lành L929 so với khi sử dụng thuốc tự do (PTX, CAR nguyên liệu).

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Ngọc Thùy Trang đã nghiên cứu tổng hợp và biến tính thành công hệ nanoliposome từ nguồn nguyên liệu lecithin đậu nành bằng ba dẫn xuất polyme mPEG-Chol, mPEG-CS và mPEG-Gel. Công trình đã làm sáng tỏ quy luật ảnh hưởng của khối lượng phân tử mPEG đến kích thước hạt và độ bền keo của liposome, đồng thời chứng minh hiệu quả nang hóa và kiểm soát giải phóng kéo dài đối với cả hai loại thuốc ung thư paclitaxel và carboplatin. Các kết quả đánh giá in vitro khẳng định hệ vật liệu có độ ổn định cao trong huyết thanh, duy trì hoạt tính ức chế tế bào ung thư MCF-7 và giảm thiểu độc tính trên dòng tế bào lành L929, tạo tiền đề khoa học cho các nghiên cứu tiền lâm sàng và ứng dụng thực tiễn trong công nghệ phân phối thuốc điều trị ung thư.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tình hình mắc và tử vong do ung thư trên toàn thế giới theo thống kê trong báo cáo của GLOBOCAN năm 2020 cho thấy đều có xu hướng tăng cao. Trong đó, Việt Nam được xếp hạng thứ 50/185 về tỷ lệ tử vong và 91/185 về tỷ lệ mắc mới ung thư trên 100000 người. Ung thư là tập hợp các bệnh lý liên quan đến việc các tế bào tăng sinh một cách mất kiểm soát khi bị kích thích bởi các tác nhân sinh ung thư và tạo thành khối u. Bệnh nhân trong giai đoạn hóa trị ung thư thường mệt mỏi, chán ăn, giảm sức đề kháng và rụng tóc,… nguyên nhân là do trong quá trình điều trị, thuốc chống ung thư được đưa vào trong cơ thể không chỉ tiêu diệt các tế bào ung thư bên cạnh đó còn tác động đến các tế bào lành.

Điều đó khiến cho hiệu quả điều trị giảm và gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người bệnh. Vật liệu nano đã và đang được ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực y sinh, đặc biệt là điều trị ung thư sau nhiều thập niên phát triển. Trong đó, một trong số hệ nano ứng dụng trong điều trị ung thư được thương mại hóa chính là liposome. Liposome có kích thước nhỏ hơn các tế bào máu hàng ngàn lần đã được mô tả lần đầu tiên bởi Alec D Bangham tại viện nghiên cứu Babraham (Cambridge, Anh) vào năm 1961.

Liposome được sử dụng làm chất mang tải thuốc có thể cải thiện tính tan, tăng dung nạp và giảm các tác dụng phụ của thuốc. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên cho thấy hệ liposome chưa được biến tính bề mặt cho sinh khả dụng chưa cao vì có độ ổn định sinh học thấp vì vậy dễ bị đào thải ra khỏi cơ thể [1,2]. Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành biến tính polyethylene glycol (PEG) lên bề mặt liposome. Việc biến tính này nhằm tạo ra một hàng rào ngăn cản sự tương tác của liposome với các opsonin và đại thực bào; đồng thời các chuỗi dài polyme này còn hạn chế được sự tương tác giữa các liposome với nhau giúp kéo dài thời gian tuần hoàn trong máu và tăng khả năng hướng đích cho hệ liposome [3,4].

Bên cạnh đó, các hệ liposome đã được phát triển hiện nay hầu hết đều sử dụng các nguyên liệu lipid có nguồn gốc từ động vật nên đại đa số thuốc điều trị ung thư dựa trên công nghệ liposome đều có giá thành cao và người bệnh khó tiếp cận được với các sản phẩm này. Trên cơ sở đó, chúng tôi đã chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành và biến tính chúng với PEG định hướng làm hệ mang thuốc điều trị ung thư”. Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá tính ổn định cùng hiệu quả mang thuốc paclitaxel/carboplatin của vật liệu nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành biến tính bề mặt bằng PEG. Nội dung của luận án: - Khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành.

- Tổng hợp mPEG-cholesterol, biến tính bề mặt nanoliposome với mPEG- cholesterol và đánh giá tính chất vật liệu. - Tổng hợp mPEG-chitosan, phủ mPEG-chitosan lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu. - Tổng hợp mPEG-gelatin, phủ mPEG-gelatin lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu. - Đánh giá độc tính của vật liệu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành biến tính bề mặt bằng PEG không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn có ý nghĩa tốt về mặt thực tiễn. Kết quả thu được góp phần làm sáng tỏ vấn đề về sự ổn định và tính hiệu quả của nanoliposome trong mang và phóng thích thuốc paclitaxel/carboplatin, làm tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn sau này về chức năng và lâm sàng. Những đóng góp mới của luận án: Đã tổng hợp thành công các vật liệu mPEG-Chol, mPEG-CS và mPEG-Gel được sử dụng để biến tính bề mặt nanoliposome mang thuốc PTX/CAR. Trong đó, nanoliposome biến tính bằng mPEG-Chol, mPEG-CS mang PTX/CAR và nanoliposome biến tính bằng mPEG-Gel chưa được nghiên cứu trước đây.

Kích thước hạt của các hệ nanoliposome biến tính PEG với các khối lượng phân tử khác nhau của mPEG cho thấy khi khối lượng phân tử của mPEG tăng sẽ làm tăng kích thước của liposome và khối lượng phân tử của mPEG càng nhỏ thì liposome càng bền. Đây là nét mới của luận án trong việc đánh giá khối lượng phân tử mPEG phù hợp để sử dụng trong tổng hợp các vật liệu biến tính. Đã đánh giá độ ổn định trong huyết thanh, khả năng phóng thích thuốc kết hợp phân tích động học phóng thích thuốc và độc tính của các hệ nanoliposome biến tính PEG bằng các vật liệu tổng hợp. Các kết quả này sẽ làm nền tảng cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn cũng như trong lâm sàng.

Giới thiệu về liposome 1. Cơ chế hình thành liposome Liposome có cấu trúc bao gồm một vỏ phospholipid với một hoặc nhiều lớp bao bọc xung quanh một nhân nước ở giữa và có kích thước hạt từ hàng chục cho đến hàng nghìn nanomet [5]. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Đặc tính của màng phospholipid của liposome là lớp kép phospholipid. Trong đó, “đầu ưa nước” là đầu phospholipid chứa một nhóm phosphat tích điện âm và glycerol; “đuôi kỵ nước” là đuôi phospholipid gồm 2 chuỗi axit béo dài, kỵ nước và tránh tương tác với nước.

Các lớp kép lipid khi được đặt trong dung dịch nước thì các đầu ưa nước sẽ quay ra ngoài để tiếp xúc với nước và các đuôi kỵ nước sẽ quay vào với nhau bởi tương tác kỵ nước tạo thành cấu trúc liposome. Cơ chế hình thành liposome [6] 1. Phân loại liposome Tùy từng thành phần lipid, phương pháp bào chế, điện tích bề mặt và kích thước mà các liposome hình thành có các đặc tính khác nhau; thường khác nhau về cấu trúc, kích thước và khả năng mang thuốc/ hoạt chất. Phân loại liposome thường dựa vào cấu trúc của lớp lipid kép.

Bên cạnh đó, phương pháp bào chế cũng là một trong những cách phân loại liposome. Phân loại dựa vào cấu trúc Dựa vào số lớp màng lipid kép và kích thước hạt, liposome được phân loại thành các dạng như trong Bảng 1. Phân loại liposome dựa vào số lớp màng lipid kép và kích thước hạt [7] Dạng liposome Từ viết Kích thước Số lớp màng lipid tắt hạt kép Liposome chứa MVV > 1 µm Cấu trúc đa ngăn liposome Đa lớp OLV 0,1 – 1 µm 5 Đa lớp MLV > 0,5 µm 5 – 25 Đơn lớp khổng lồ GUV > 1µm 1 Đơn lớp loại vừa MUV > 100 µm 1 Đơn lớp loại lớn LUV > 1000 µm 1 Đơn lớp loại nhỏ SUV 20 – 100 nm 1 1. Phân loại dựa vào phương pháp bào chế VET (Vesicles by extraction techniques): liposome được bào chế bằng kỹ thuật ép đùn qua các màng có kích thước khác nhau.

REV (Reverse – phase evaporation vesicles): liposome được bào chế bằng phương pháp bốc hơi pha đảo. FTV (Freeze – thaw vesicles): liposome được bào chế bằng phương pháp đông lạnh-xã đông. DRV (Dehydrattion – Rehydration vesicles): liposome được bào chế bằng phương pháp dehydrat hóa – hydrat hóa trở lại. Phân loại dựa vào mục đích sử dụng Với các tác nhân khác nhau được biến tính trên bề mặt mà liposome được phân loại thành các dạng sau [8]: - Conventional liposome (liposome): liposome thế hệ đầu tiên và cơ bản nhất được phát triển, trong đó, thành phần lớp màng lipid chỉ chứa các lipid tích điện dương, âm hoặc trung tính.

- PEGylated liposome (liposome PEG hóa): liposome biến tính bề mặt bằng cách sử dụng các polymer ưa nước phủ bên ngoài lớp màng phospholipid kép để làm giảm tỷ lệ đào thải thuốc và tăng thời gian lưu thông trong máu. Trong đó, polyethylene glycol (PEG) là một trong số những polymer được sử dụng phổ biến để biến tính các hệ nano mang thuốc mang lại hiệu quả nhất hiện nay. - Ligand-targeted liposome (liposome hướng đích): liposome được biến tính bề mặt bằng cách gắn các phối tử hướng đích lên lớp màng phospholipid kép hoặc được gắn ở các đuôi của polymer bảo vệ. Các phối tử này thông qua cơ chế miễn dịch tương tác kháng nguyên – kháng thể hoặc phối tử – thụ thể trên màng tế bào để nhận biết và liên kết với mục tiêu.

- Multifunctional liposome (liposome đa chức năng): liposome được kết hợp nhiều chức năng khác nhau trong cùng một cấu trúc liposome để phục vụ cùng lúc nhiều mục đích khác nhau. Nhược điểm và ưu điểm của liposome 1. Nhược điểm [9]: Phospholipid không bền về mặt hóa học nên dẫn đến các liposome chưa biến tính có độ ổn định thấp. Thành phần phospholipid dùng trong tổng hợp liposome rất dễ bị ảnh hưởng của các yếu tố như pH, nhiệt độ và vi sinh vật trong môi trường.

Một số phương pháp tổng hợp liposome gây các tác động bất lợi đến môi trường do sử dụng dung môi hữu cơ để hòa tan lipid. Hầu hết phương pháp tổng hợp liposome khó có thể sản xuất ở quy mô công nghiệp và chỉ thích hợp ở quy mô phòng thí nghiệm. Chi phí sản xuất các sản phẩm dựa trên liposome thì khá cao. Ưu điểm Liposom có khả năng mang được các hoạt chất tan trong nước (hoạt chất được nang hóa ở các khoang nước nằm chính giữa lớp phospholipid kép) và các hoạt chất ít tan trong nước (hoạt chất được nang hóa trong lớp màng phospholipid kép).

Bên cạnh đó, khả năng phóng thích và bảo vệ hoạt chất của liposome được kiểm soát. Vì vậy, đặc điểm dược động học của hoạt chất được thay đổi khi nang hóa trong liposome [9]. Liposome là một chế phẩm có tính an toàn khá cao vì cấu trúc của lớp màng phospholipid kép của liposome tương tự như cấu trúc màng sinh học của cơ thể [9]. Liposome là một trong những hệ mang thuốc hướng đích lý tưởng để tăng nồng độ thuốc ở những mô đặc biệt như mô ung thư.

Đặc biệt, liposome còn tạo ra hệ vận chuyển thuốc chọn lọc như liposome miễn dịch và liposome đáp ứng các kích thích như liposome nhạy nhiệt, nhạy pH… 1. Nguyên liệu tổng hợp liposome Phospholipid là thành phần chính của liposome. Phospholipid dùng để tổng hợp liposome rất đa dạng và được chia làm hai loại chính là phospholipid tự nhiên và phospholipid tổng hợp [10].