I. Tổng quan về hydrogel
Hydrogel là một hệ thống vật liệu polymer có khả năng hấp thụ nước và giữ nước, tạo thành một mạng lưới ba chiều. Chúng có khả năng thay đổi trạng thái từ dạng sol sang dạng gel khi có sự thay đổi về nhiệt độ, pH hoặc nồng độ ion. Hydrogel được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong y học như là một hệ dẫn truyền thuốc. Việc tổng hợp hydrogel chitosan-β-glycerophosphate nhằm mục đích nạp diclofenac sodium mang lại nhiều lợi ích trong việc cải thiện khả năng giải phóng thuốc và giảm thiểu tác dụng phụ. Hydrogel có thể được phân loại thành hydrogel tự nhiên và tổng hợp, trong đó hydrogel từ chitosan được đánh giá cao nhờ tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học. Sự kết hợp giữa chitosan và β-glycerophosphate tạo ra một loại hydrogel có tính năng vượt trội trong việc nạp và giải phóng thuốc, đặc biệt là trong điều trị các bệnh viêm. Cấu trúc và tính chất của hydrogel có thể được điều chỉnh thông qua các yếu tố như nồng độ polymer, nhiệt độ và điều kiện tổng hợp.
1.1. Khái quát về hydrogel
Hydrogel là các polymer có khả năng giữ nước và thường được sử dụng trong ứng dụng y tế. Chúng có cấu trúc ba chiều giúp giữ nước và có thể chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng dưới tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ và pH. Hydrogel có thể được chia thành hai loại chính: hydrogel tự nhiên và hydrogel tổng hợp. Hydrogel từ chitosan có nhiều ưu điểm như tính tương thích sinh học và khả năng phân hủy sinh học, làm cho chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng trong các hệ thống dẫn truyền thuốc. Việc nghiên cứu và phát triển hydrogel từ chitosan-β-glycerophosphate không chỉ nhằm mục đích cải thiện khả năng nạp thuốc mà còn nâng cao hiệu quả điều trị thông qua việc kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc.
1.2. Phân loại hydrogel
Hydrogel có thể được phân loại dựa trên nguồn gốc và tính chất của chúng. Theo nguồn gốc, hydrogel được chia thành hydrogel tự nhiên và tổng hợp. Hydrogel tự nhiên như chitosan có khả năng tương thích sinh học cao, trong khi hydrogel tổng hợp có thể được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cụ thể trong ứng dụng y tế. Ngoài ra, hydrogel cũng có thể được phân loại theo tính chất như hydrogel nhạy nhiệt, nhạy pH hoặc nhạy với các chất khác. β-glycerophosphate là một chất liên kết chéo thường được sử dụng trong tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt, giúp cải thiện tính chất vật lý của hydrogel và khả năng nạp thuốc. Việc phân loại này giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các loại hydrogel và lựa chọn loại phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể.
II. Nạp và giải phóng thuốc
Quá trình nạp thuốc vào hydrogel là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển hệ thống dẫn truyền thuốc hiệu quả. Trong nghiên cứu này, diclofenac sodium được nạp vào hydrogel chitosan-β-glycerophosphate thông qua phương pháp in situ. Việc nạp thuốc không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của hoạt chất mà còn vào cấu trúc và tính chất của hydrogel. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi tăng nồng độ β-glycerophosphate trong hydrogel, tốc độ giải phóng thuốc sẽ giảm do tăng mật độ liên kết chéo trong hydrogel. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ β-GP có thể kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc, từ đó tối ưu hóa hiệu quả điều trị. Các yếu tố như nhiệt độ môi trường cũng ảnh hưởng đến tốc độ giải phóng thuốc, với tốc độ giải phóng tăng khi nhiệt độ tăng từ 37 °C lên 39 °C. Điều này nhấn mạnh vai trò của hydrogel như một hệ thống dẫn truyền thuốc thông minh, có khả năng phản ứng với các điều kiện môi trường.
2.1. Nạp thuốc vào hệ hydrogel
Quá trình nạp thuốc vào hydrogel là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển hệ thống dẫn truyền thuốc. Diclofenac sodium được nạp vào hydrogel chitosan-β-glycerophosphate thông qua phương pháp in situ. Việc nạp thuốc không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của hoạt chất mà còn vào cấu trúc và tính chất của hydrogel. Nghiên cứu cho thấy rằng khi tăng nồng độ β-glycerophosphate trong hydrogel, tốc độ giải phóng thuốc sẽ giảm do tăng mật độ liên kết chéo trong hydrogel. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ β-GP có thể kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc, từ đó tối ưu hóa hiệu quả điều trị.
2.2. Cơ chế giải phóng hoạt chất ra khỏi hệ hydrogel
Cơ chế giải phóng hoạt chất từ hydrogel phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc của hydrogel, nồng độ hoạt chất và điều kiện môi trường. Hydrogel chitosan-β-glycerophosphate cho phép giải phóng diclofenac sodium và các hoạt chất khác một cách có kiểm soát. Khi môi trường xung quanh thay đổi, ví dụ như nhiệt độ tăng lên, hydrogel sẽ chuyển từ trạng thái gel sang trạng thái sol, tạo điều kiện cho hoạt chất được giải phóng ra ngoài. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tốc độ giải phóng thuốc tăng lên khi nhiệt độ môi trường tăng, từ đó mở ra khả năng ứng dụng trong điều trị các bệnh lý cần giải phóng thuốc tại chỗ. Việc kiểm soát tốc độ giải phóng này có thể làm giảm tác dụng phụ và nâng cao hiệu quả điều trị.
III. Kết quả và bàn luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy hydrogel chitosan-β-glycerophosphate có khả năng nạp và giải phóng diclofenac sodium hiệu quả. Cấu trúc của hydrogel được xác định thông qua phổ FT-IR và SEM, cho thấy hydrogel có cấu trúc xốp với nhiều lỗ rỗng. Kích thước lỗ rỗng giảm khi hàm lượng β-glycerophosphate tăng, cho thấy khả năng điều chỉnh tính chất vật lý của hydrogel thông qua các yếu tố tổng hợp. Thời gian và nhiệt độ chuyển pha sol-gel phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chitosan và β-glycerophosphate, với hydrogel có nồng độ cao hơn cho thời gian tạo gel nhanh hơn. Các hoạt chất được nạp vào hydrogel thông qua phương pháp in situ và có khả năng gel hóa ở nhiệt độ cơ thể, cho thấy tính khả thi trong ứng dụng điều trị. Kết quả cho thấy hệ hydrogel chitosan-β-glycerophosphate phù hợp trong ứng dụng tiêm tại chỗ để giải phóng có kiểm soát thuốc.
3.1. Tổng hợp hydrogel chitosan β glycerophosphate
Hydrogel chitosan-β-glycerophosphate đã được tổng hợp thành công, với cấu trúc được xác định thông qua phổ FT-IR và SEM. Kết quả cho thấy hydrogel có cấu trúc xốp với nhiều lỗ rỗng, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc nạp và giải phóng thuốc. Kích thước lỗ rỗng của hydrogel giảm khi hàm lượng β-glycerophosphate tăng, cho thấy khả năng điều chỉnh tính chất vật lý của hydrogel thông qua các yếu tố tổng hợp. Thời gian và nhiệt độ chuyển pha sol-gel phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chitosan và β-glycerophosphate, cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ các thành phần có thể tối ưu hóa tính chất của hydrogel.
3.2. Giải phóng hoạt chất ra khỏi hệ hydrogel
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tốc độ giải phóng diclofenac sodium từ hydrogel chitosan-β-glycerophosphate phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ hoạt chất nạp vào, nồng độ β-glycerophosphate và nhiệt độ môi trường. Khi tăng nhiệt độ môi trường từ 37 °C lên 39 °C, tốc độ giải phóng thuốc tăng lên, cho thấy tính nhạy cảm của hydrogel với nhiệt độ. Điều này mở ra khả năng ứng dụng trong điều trị các bệnh lý cần giải phóng thuốc tại chỗ, giúp nâng cao hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ. Kết quả cho thấy hydrogel chitosan-β-glycerophosphate có tiềm năng lớn trong việc phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc thông minh.
