Tổng quan nghiên cứu

Bortezomib, với tên thương mại Velcade, là một thuốc kháng ung thư thế hệ mới được sử dụng trong điều trị bệnh đa u tủy xương – một dạng ung thư của tương bào trong tủy xương, chiếm khoảng 10% tổng số các ca bệnh máu ác tính trên toàn thế giới với khoảng 15.200 trường hợp mắc mới mỗi năm. Bệnh đa u tủy xương đứng thứ hai trong các bệnh máu ác tính và chi phí điều trị bằng thuốc bortezomib nhập ngoại tại Việt Nam rất cao, dao động từ 14 đến 25 triệu đồng cho mỗi lọ 3,5 mg tùy xuất xứ. Hiện tại, chưa có nghiên cứu công bố về tổng hợp và phân tích định lượng bortezomib trong nước, gây khó khăn trong việc giảm chi phí điều trị cho bệnh nhân.

Luận văn tập trung vào cải tiến quy trình tổng hợp bortezomib phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam, đồng thời xây dựng phương pháp xác định cấu trúc và định lượng hàm lượng hoạt chất bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ghép đầu dò UV. Mục tiêu cụ thể gồm: (1) cải tiến quy trình tổng hợp bortezomib làm nguyên liệu thuốc điều trị đa u tủy xương; (2) xây dựng phương pháp xác định cấu trúc bortezomib; (3) xác định hàm lượng bortezomib bằng HPLC. Nghiên cứu được thực hiện tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong năm 2019, góp phần giảm chi phí điều trị và nâng cao khả năng tiếp cận thuốc cho bệnh nhân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

  • Cấu trúc hóa học và hoạt tính của Bortezomib: Bortezomib là chất ức chế thuận nghịch proteasome 26S, ngăn chặn sự phân giải protein trong tế bào, dẫn đến chết tế bào ung thư. Công thức phân tử C19H25BN4O4, khối lượng phân tử 238.2, với tên IUPAC là (R)-3-methyl-1-((S)-3-phenyl-2-(pyrazine-2-carboxamido) propanamido) butylboronic acid.
  • Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Kỹ thuật phân tích định lượng dựa trên sự tương tác khác nhau giữa các thành phần mẫu với pha tĩnh trong cột sắc ký, sử dụng detector UV tại bước sóng 270 nm để phát hiện bortezomib.
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (MS): Phân tích cấu trúc phân tử bằng phổ 1H-NMR, 13C-NMR và phổ HRMS để xác định cấu trúc chính xác của bortezomib và các sản phẩm trung gian.
  • Phổ hồng ngoại (IR): Xác định các nhóm chức đặc trưng trong phân tử bortezomib qua các tín hiệu hấp thụ đặc trưng.

Các khái niệm chính bao gồm: độ đặc hiệu, độ chính xác, độ đúng, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) trong thẩm định phương pháp phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu bortezomib tổng hợp được chuẩn bị tại phòng thí nghiệm Viện Hóa học, sử dụng các hóa chất và dung môi nhập khẩu từ Merck (Đức) và Aldrich (Mỹ). Chất chuẩn bortezomib có độ tinh khiết trên 99%.
  • Phương pháp tổng hợp: Quy trình cải tiến tổng hợp bortezomib gồm 4 bước phản ứng chính, sử dụng các tác nhân như EDC.HCl, HOBt, DIPEA, TFA, isobutyl boronic acid, với hiệu suất phản ứng đạt từ 60% đến 90% cho từng bước. Quy trình được thiết kế phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm và khả năng mở rộng tại Việt Nam.
  • Phương pháp phân tích cấu trúc: Sử dụng phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR và HRMS để xác định cấu trúc các hợp chất trung gian và sản phẩm cuối cùng.
  • Phương pháp phân tích định lượng: Xây dựng và thẩm định phương pháp HPLC với cột RP-C18, pha động Methanol:H2O:Acid formic (63:37:0,1), tốc độ dòng 1 ml/phút, nhiệt độ cột 35°C, bước sóng phát hiện 270 nm. Cỡ mẫu phân tích gồm các dung dịch chuẩn và mẫu thử với nồng độ từ 0,025 đến 0,075 mg/ml.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2019, bao gồm tổng hợp mẫu, phân tích cấu trúc, xây dựng và thẩm định phương pháp HPLC, xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Cải tiến quy trình tổng hợp bortezomib: Quy trình 4 bước tổng hợp đạt hiệu suất phản ứng cao, với sản phẩm cuối cùng bortezomib thu được có hàm lượng hoạt chất trung bình 98,9%. Hiệu suất từng bước dao động từ 60% đến 90%, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm trong nước.

  2. Xác định cấu trúc bằng phổ phân tích: Phổ 1H-NMR, 13C-NMR, IR và HRMS cho thấy cấu trúc bortezomib phù hợp với công thức phân tử C19H25BN4O4. Ví dụ, phổ HRMS ghi nhận pic ion [M+H]+ tại m/z = 385,2928, khớp với công thức phân tử. Các tín hiệu đặc trưng trên phổ IR (như nhóm -OH tại 3385 cm⁻¹, nhóm -NH tại 3204 cm⁻¹, nhóm carbonyl tại 1682 cm⁻¹) và phổ NMR xác nhận cấu trúc chính xác.

  3. Thẩm định phương pháp HPLC: Phương pháp đạt các tiêu chuẩn về tính thích hợp hệ thống với RSD thời gian lưu < 1,0% và RSD diện tích pic < 2,0%. Khoảng tuyến tính từ 0,025 đến 0,075 mg/ml với hệ số tương quan r² = 0,9997, chứng tỏ độ tuyến tính rất cao. Độ đúng đạt tỷ lệ thu hồi trung bình 99,9% với RSD 0,61%, độ lặp lại RSD 1,07%, giới hạn phát hiện (LOD) khoảng 1,25 µg/ml và giới hạn định lượng (LOQ) khoảng 3,75 µg/ml.

  4. So sánh với các nghiên cứu khác: Kết quả tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về tổng hợp và phân tích bortezomib, đồng thời quy trình cải tiến đơn giản hơn, phù hợp với điều kiện trong nước, giúp giảm chi phí sản xuất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân thành công của quy trình tổng hợp là do lựa chọn các tác nhân phản ứng và điều kiện nhiệt độ phù hợp, tránh được các bước phức tạp như phản ứng Matteson ở nhiệt độ rất thấp. Việc sử dụng các phương pháp phổ hiện đại giúp xác định cấu trúc chính xác, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Phương pháp HPLC được thẩm định kỹ lưỡng, đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, độ đúng và độ nhạy, phù hợp để định lượng bortezomib trong mẫu tổng hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ sắc ký HPLC, phổ NMR và phổ HRMS để minh họa sự tương quan giữa nồng độ và diện tích pic, cũng như xác nhận cấu trúc phân tử. So với các nghiên cứu trước, quy trình cải tiến này có thể mở rộng quy mô sản xuất trong nước, góp phần giảm giá thành thuốc, tăng khả năng tiếp cận cho bệnh nhân đa u tủy xương.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Mở rộng nghiên cứu tổng hợp bortezomib: Tiếp tục tối ưu hóa quy trình tổng hợp nhằm nâng cao hiệu suất phản ứng trên 90%, giảm chi phí nguyên liệu và thời gian sản xuất. Thời gian thực hiện dự kiến 1-2 năm, do các viện nghiên cứu hóa dược và doanh nghiệp dược phẩm trong nước phối hợp thực hiện.

  2. Phát triển phương pháp phân tích cho các dược phẩm khác: Áp dụng phương pháp HPLC đã thẩm định để xác định hàm lượng các hoạt chất khác trong dược phẩm, nâng cao năng lực kiểm nghiệm trong nước. Thời gian triển khai 6-12 tháng, chủ yếu do các phòng kiểm nghiệm dược phẩm đảm nhận.

  3. Xây dựng quy trình sản xuất bortezomib quy mô công nghiệp: Dựa trên quy trình cải tiến, nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất, đảm bảo chất lượng và an toàn, giảm giá thành thuốc nhập ngoại. Thời gian 2-3 năm, phối hợp giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất dược phẩm.

  4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về tổng hợp và phân tích bortezomib cho cán bộ kỹ thuật và nhà quản lý trong ngành dược, nhằm nâng cao trình độ và khả năng ứng dụng công nghệ mới. Thời gian liên tục, do các viện nghiên cứu và trường đại học phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và giảng viên hóa dược: Nghiên cứu về tổng hợp và phân tích các hoạt chất dược phẩm, áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại như HPLC, NMR, MS để phát triển sản phẩm mới.

  2. Doanh nghiệp sản xuất dược phẩm trong nước: Áp dụng quy trình tổng hợp cải tiến để sản xuất bortezomib nguyên liệu, giảm chi phí nhập khẩu, nâng cao năng lực sản xuất trong nước.

  3. Phòng kiểm nghiệm và kiểm soát chất lượng thuốc: Sử dụng phương pháp HPLC thẩm định để kiểm tra hàm lượng và độ tinh khiết của bortezomib trong nguyên liệu và thuốc thành phẩm.

  4. Cán bộ quản lý y tế và chính sách: Tham khảo để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ sản xuất thuốc trong nước, giảm chi phí điều trị cho bệnh nhân đa u tủy xương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bortezomib là gì và công dụng chính của nó?
    Bortezomib là thuốc ức chế proteasome, dùng điều trị bệnh đa u tủy xương và một số loại ung thư khác. Nó ngăn chặn sự phân giải protein trong tế bào ung thư, dẫn đến chết tế bào, giúp kiểm soát bệnh hiệu quả.

  2. Tại sao cần cải tiến quy trình tổng hợp bortezomib?
    Quy trình tổng hợp hiện tại phức tạp, yêu cầu điều kiện nhiệt độ thấp và chi phí cao. Cải tiến giúp đơn giản hóa quy trình, nâng cao hiệu suất, giảm chi phí sản xuất, từ đó giảm giá thành thuốc cho bệnh nhân.

  3. Phương pháp HPLC được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
    HPLC được sử dụng để định lượng hàm lượng bortezomib trong mẫu tổng hợp, với điều kiện sắc ký tối ưu, đảm bảo độ chính xác, độ đúng và độ nhạy cao, giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm.

  4. Các phương pháp phổ nào được áp dụng để xác định cấu trúc bortezomib?
    Phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR và phổ khối lượng HRMS được sử dụng để xác định cấu trúc phân tử, xác nhận các nhóm chức và công thức phân tử của bortezomib và các sản phẩm trung gian.

  5. Ý nghĩa của nghiên cứu này đối với ngành dược Việt Nam là gì?
    Nghiên cứu góp phần phát triển công nghệ tổng hợp và phân tích bortezomib trong nước, giảm phụ thuộc vào thuốc nhập khẩu, giảm chi phí điều trị, nâng cao khả năng tiếp cận thuốc cho bệnh nhân, đồng thời nâng cao năng lực nghiên cứu và sản xuất dược phẩm trong nước.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình cải tiến tổng hợp bortezomib với hiệu suất cao và hàm lượng hoạt chất đạt 98,9%, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm tại Việt Nam.
  • Xác định cấu trúc bortezomib và các sản phẩm trung gian bằng các phương pháp phổ hiện đại như IR, NMR và HRMS, đảm bảo độ chính xác và tin cậy.
  • Phương pháp định lượng bortezomib bằng HPLC với detector UV-Vis được thẩm định đầy đủ, đạt các tiêu chuẩn về độ đặc hiệu, độ tuyến tính, độ đúng, độ lặp lại, giới hạn phát hiện và định lượng.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản xuất bortezomib trong nước, góp phần giảm chi phí điều trị bệnh đa u tủy xương.
  • Đề xuất mở rộng nghiên cứu và ứng dụng phương pháp phân tích cho các dược phẩm khác, đồng thời đào tạo và chuyển giao công nghệ cho ngành dược Việt Nam.

Next steps: Tiếp tục tối ưu quy trình tổng hợp, mở rộng quy mô sản xuất, phát triển các phương pháp phân tích mới và đào tạo nguồn nhân lực chuyên sâu.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý nên phối hợp để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, nâng cao chất lượng và hiệu quả điều trị cho bệnh nhân đa u tủy xương tại Việt Nam.