Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano artesunat sử dụng poly (lactic-co-glycolic) acid và chitosan

  • Số trang: 66 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 14 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ Y TẾ count TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN TRỌNG BIÊN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO ARTESUNAT SỬ DỤNG POLY(LACTIC-CO-GLYCOLIC) ACID VÀ CHITOSAN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI TRẦN TRỌNG BIÊN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO ARTESUNAT SỬ DỤNG POLY(LACTIC-CO-GLYCOLIC) ACID VÀ CHITOSAN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. PGS.TS. Nguyễn Ngọc Chiến 2. NCS. Hồ Hoàng Nhân Nơi thực hiện: 1. Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia 2. Bộ môn Bào chế HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Chiến Người thầy giàu kinh nghiệm và đầy nhiệt huyết đã định hướng, giúp đỡ tôi thực hiện khóa luận này. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới NCS. Hồ Hoàng Nhân, người thầy, người anh đã hỗ trợ, hướng dẫn tôi trong quá trình làm thực nghiệm. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Th.S Bùi Thị Lan Phương, DS. Nguyễn Thị Thùy Trang, Th.S Nguyễn Hạnh Thủy, những người chị đã không quản ngại khó khăn, luôn nhiệt tình chỉ bảo, dìu dắt tôi trong thời gian qua. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô, các anh chị kỹ thuật viên thuộc Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia, Bộ môn Công nghiệp Dược, Bộ môn Bào chế đã tạo điều kiện về thiết bị, máy móc, hóa chất, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận. Tôi xin phép cảm ơn Ban giám Hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo và các Phòng ban khác, các thầy cô và cán bộ nhân viên trường Đại học Dược Hà Nội đã dạy bảo, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học tại trường. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn gia đình tôi, bạn bè tôi đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Hà Nôi, ngày 14 tháng 5 năm 2015 Sinh viên Trần Trọng Biên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................2 1.1. Vài nét về tiểu phân nano polyme .................................................................2 1.1.1. Khái niệm ................................................................................................2 1.1.2. Phân loại .................................................................................................2 1.1.3. Một số phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme ............................3 1.1.4. Đặc điểm phân bố, hấp thu khi sử dụng các hệ tiểu phân nano polyme để tiêm tĩnh mạch .................................................................................................4 1.2. Thông tin về polyme poly(lactic-co-glycolic) acid .......................................5 1.2.1. Cấu trúc, tính chất, ứng dụng .................................................................5 1.2.2. Những h 1.3. h n ch nh hi ử dụng PLGA làm chất mang thuốc ...........6 Thông tin về chitosan ....................................................................................7 1.3.1. Nguồn gốc và cấu trúc của chitosan.......................................................7 1.3.2. Tính chất của chitosan ............................................................................7 1.3.3. Một số ứng dụng của chitosan trong bào chế tiểu phân nano polyme ...8 1.3.4. Phương pháp bao hệ nano PLGA sử dụng chitosan ..............................9 1.3.5. Một số nghiên cứu bào chế tiểu phân nano sử dụng ết h p po m PLGA và chitosan ...............................................................................................10 1.4. Thông tin về artesunat .................................................................................11 1.4.1. Công thức hóa học ................................................................................11 1.4.2. Tính chất ý h a, định t nh, định ư ng ................................................12 1.4.3. Đặc điểm dư c động học ......................................................................12 1.4.4. Tác dụng chống ung thư của artesunat ................................................12 1.4.5. Một số nghiên cứu bào chế hệ nano polyme artesunat ........................14 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................16 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị ..............................................................................16 2.1.1. Nguyên liệu ...........................................................................................16 2.1.2. Thiết bị ..................................................................................................16 2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................17 2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................17 2.3.1. Phương pháp bào chế ...........................................................................17 2.3.2. Các phương pháp đánh giá ..................................................................20 2.3.3. Phương pháp thiết kế thí nghiệm và tối ưu h a công thức ...................25 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................26 3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa diện tích pic và nồng độ artesunat ..............................................................................................26 3.2. ết quả bào chế tiểu phân nano T-P G C th o phương pháp 1 .......26 3.3. ết quả bào chế tiểu phân nano T-P G C th o phương pháp 2 .......27 3.3.1. Xác định công thức bào chế cơ bản ......................................................27 3.3.2. Lựa chọn một số thông số trong giai đoạn hấp phụ chitosan ..............29 3.3.3. Tối ưu h a công thức bào chế tiểu phân nano ART-PLGA/CS ............31 ẾT ẬN VÀ ĐỀ ẤT ......................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ab Kháng thể (antibody) ACN Acetonitril ART Artesunat BP Dược điển Anh ( British Pharmacopoeia) CS Chitosan Da Dalton DA Deacetyl hóa DC Dược chất DCM Dicloromethan DĐVN Dược điển Việt Nam DHA Dihydroartemisinin EMA Cơ quan quản lý thuốc châu Âu (European Medicines Agency) EPR Tăng t nh thấm và thời gian lưu (Enhanced Permeation and Retention) FDA Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) FT-IR Phổ hồng ngoại chuyển dạng Fourier GI50 Nồng độ thuốc cần thiết có tác dụng ức chế 50% sự phát triển của tế bào (Drug concentration required to inhibit cell growth by 50%) HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High P rformanc Liquid Chromatography) kDa Kilo Dalton kl/kl Khối lượng/khối lượng KT ch thước KTTP ch thước tiểu phân MPS Hệ thống thực bào đơn nhân (Mononuclear Phagocyte System) NC Nghiên cứu PACA poly(alkylcyanoacrylat) PDI Chỉ ố đa phân tán PEG Polyethylenglycol PEO Polyethylen oxyd PLA Polylactic acid PLGA Poly(lactic-co-glycolic) acid TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) Tg Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (glass transition temperature) tt/tt Thể tích/thể tích DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Bảng 1.1 Trang Đặc trưng và thách thức sinh học của các thế hệ tiểu phân 3 nano [6] Bảng 1.2 So sánh liều hiệu quả của ART trên một số dòng tế bào ung 13 thư [27] Bảng 2.1 Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình thực nghiệm 16 Bảng 3.1 Mối tương quan giữa diện tích pic và nồng độ ART 26 Bảng 3.2 Ảnh hư ng của t lệ CS/PLGA đến đặc tính lý hóa tiểu phân 27 nano ART-PLGA/CS Bảng 3.3 Ảnh hư ng của pH dung dịch C đến đặc t nh l hóa của tiểu 29 phân nano ART-PLGA/CS Bảng 3.4 Ký hiệu và các mức của biến độc lập 31 Bảng 3.5 Ký hiệu và các mức của biến phụ thuộc 32 Bảng 3.6 Ảnh hư ng của các biến độc lập đến biến phụ thuộc 33 Bảng 3.7 Bảng 3.8 ết quả luyện mạng n uron nhân tạo 34 Kết quả xác định một số đặc tính tiểu phân nano ART- 38 PLGA/CS theo công thức tối ưu và dự đoán Bảng 3.9 Phần trăm giải phóng t ch lũy của Bảng 3.10 Ảnh hư ng của điều kiện ly tâm đến độ ổn định TTP của hệ nano ART-PLGA/CS T th o thời gian (n 3 40 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Tên hình v , đồ thị Trang Hình 1.1 Mô phỏng các thế hệ tiểu phân nano [6] 2 Hình 1.2 Cấu trúc hóa học và sự thủy phân của PLGA 5 Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của chitosan 7 Hình 1.4 Cấu trúc tiểu phân nano polyme PLGA gắn chitosan [53] 10 Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của artesunat 11 Hình 2.1 ơ đồ quy trình bào chế tiểu phân nano T-P G C th o 19 T-P G C th o 19 Đường chuẩn biểu diễn mối tương quan giữa diện tích pic và 26 phương pháp 1 Hình 2.2 ơ đồ quy trình bào chế tiểu phân nano phương pháp 2 Hình 3.1 nồng độ ART Hình 3.2 Ảnh hư ng của thời gian hấp phụ C đến KTTP, thế zeta và 30 PDI của tiểu phân nano ART-PLGA/CS Hình 3.3 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hư ng của pH dung dịch CS và t lệ 34 C P G đến KTTP nano ART-PLGA/CS Hình 3.4 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hư ng của pH dung dịch CS và nhiệt 35 độ hấp phụ C đến PDI của hệ tiểu phân nano ART-PLGA/CS Hình 3.5 ơ đồ biểu diễn hình dạng chuỗi hấp phụ CS trên bề mặt tiểu 36 phân nano PLGA (A. Chuỗi có phân đoạn hấp phụ, vòng và đuôi tự do; B. Chuỗi liên kết có 1 điểm gắn; C. Cuộn hoặc khối hấp phụ; D. Chuỗi tương tác [26] Hình 3.6 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hư ng của t lệ CS/PLGA và pH dung dịch C 36 đến thế zeta của tiểu phân nano trong môi trường nước cất Hình 3.7 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hư ng của nhiệt độ và pH dung dịch C đến hiệu suất mang thuốc của tiểu phân nano ART- 37 PLGA/CS Hình 3.8 Hình ảnh chụp TEM của tiểu phân nano polyme 39 Hình 3.9 Đồ thị thể hiện phần trăm giải phóng tích luỹ của ART theo 40 thời gian từ hệ tiểu phân nano Hình 3.10 Ảnh hư ng của pH môi trường đệm đến thế ta của tiểu phân 41 nano ART-PLGA/CS Hình 3.11 Ảnh hư ng các tá dược bảo vệ đến độ ổn định TTP nano trong thử nghiệm đông đá - rã đông (D x khan d xtro khan, D(+)Tre: D(+) trehalose dihydrat, Suc: sucrose, Man: manitol) 43 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Các dẫn chất của artemisinin trong đó có art unat (ART) không chỉ được sử dụng rộng rãi trong điều trị bệnh sốt rét, mà còn là một chủ đề nghiên cứu (NC) trong tác dụng chống ung thư trên một số dòng tế bào ung thư biểu mô, bạch cầu, gan,….[22], [27]. Nhằm tăng hiệu quả trong điều trị ung thư của các dược chất, công nghệ nano với việc sử dụng các polym đã được triển khai. Poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) là một polyme có khả năng phân hủy sinh học, một chất mang thuốc, giúp bảo vệ dược chất khỏi tác động của enzym, kéo dài thời gian giải phóng dược chất, và có thể bào chế được dưới dạng tiểu phân nano. Tuy nhiên, nano polyme PLGA vẫn có hạn chế như khả năng bám d nh màng nhầy kém và khả năng nhận diện cao b i hệ thống miễn dịch của cơ thể [42]. Do đó, chitosan (CS) là một polysaccharid có khả năng phân hủy sinh học được sử dụng để làm thay đổi đặc tính bề mặt của tiểu phân nano P G như thay đổi thế zeta từ điện âm ang dương, giúp làm tăng khả năng bám d nh tế bào, kéo dài thời gian tuần hoàn của hệ nano và hạn chế sự giải phóng thuốc ồ ạt “bur t r lea ” đầu. Vì vậy, đề tài “Nghi n à giai đoạn hế tiểu phân nano artesunat sử dụng poly(lactic-co-glycolic) acid và hit san” được thực hiện với các mục tiêu: 1. Xây dựng công th c và xá định được một số thông số quy trình bào chế tiể h n nan RT-PLGA bao ngoài với chitosan. 2. Đánh giá được một số đặc tính của tiểu phân nano ART-PLGA/CS. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Vài nét về tiểu phân nano polyme 1.1.1. Khái niệm Tiểu phân nano polyme thường bao hàm cả 2 loại là siêu vi cầu (nanospheres) có cấu trúc dạng cốt (matrix) và siêu vi nang (nanocapsules) có cấu trúc nhân - vỏ. Cả 2 dạng đều là các tiểu phân thể rắn, có k ch thước (KT) < 1μm. Dược chất (DC) có thể được hòa tan, bẫy (entrapped), nang hoá (encapsulated), liên kết hóa học hoặc được hấp phụ lên bề mặt tiểu phân nano polyme [3], [25], [37]. 1.1.2. Phân loại Dựa trên những kết quả NC về tương tác giữa hệ nano và hệ sinh học (gọi là tương tác nano-bio) có thể phân loại thành 3 thế hệ tiểu phân nano như au [6], [18]: Thế hệ 1 Thế hệ 2 Thế hệ 3 Hình 1.1. Mô phỏng các thế hệ tiểu phân nano [6] - Thế hệ thứ nhất bao gồm các hệ nano cổ điển: không có cải biến đặc tính bề mặt, không có khả năng tránh thực bào, thời gian tuần hoàn ngắn, được bào chế bằng các nguyên liệu đơn có ẵn nhằm chứng minh khả năng tiềm tàng của 1 hệ đưa thuốc mới như t nh tương th ch sinh học, khả năng hấp thu b i tế bào và độc tính. - Thế hệ thứ hai bao gồm các hệ nano có bề mặt được cải biến, với 2 đặc trưng quan trọng: có tính chất lẩn tránh thực bào và tính hướng đ ch chủ động (được gắn ligand để gắn với r c ptor đặc trưng tại đ ch). Mục tiêu là cải thiện độ ổn định, tăng thời gian tuần hoàn và tăng t nh hướng đ ch của hệ nano trong môi trường sinh học. - Thế hệ thứ ba chuyển mô hình thiết kế từ các hệ nano có tính ổn định cao sang các hệ nano “thông minh”, sử dụng các tín hiệu sinh học, vật lý, hóa học trong môi trường đ ch (pH, nồng độ O2, hoạt tính enzym,… hoặc được điều khiển từ bên ngoài thông qua các tín hiệu nhân tạo (tia hồng ngoại gần,… để kích hoạt quá trình giải phóng thuốc, nhằm đạt được tác dụng tại đ ch tối ưu. 3 Bảng 1.1. Đặc trưng và thách thức sinh học của các thế hệ tiểu phân nano [6] Thế hệ 1 Thế hệ 2 Thế hệ 3 - Đáp ứng th o môi trường - Thiết kế, bào chế - Tối Đặc trưng đa hóa vận - Có t nh linh động dễ chuyển thuốc - Cải thiện độ tan - Có tính chất ẩn (thụ học hoặc nhân tạo để kích - Tương th ch - Sử dụng các tín hiệu sinh inh động) học hoạt giải phóng thuốc - Hướng đ ch chủ động - Có khả năng chẩn đoán trị liệu - Quá phụ thuộc vào - Không ổn định Thách th c - Bị thanh thải b i MPS sinh học - T nh hướng đ ch thấp hiệu ứng EPR - Không có kháng nguyên chung - T nh hướng đ ch chủ - Đang được xác định động không tối đa - <10% liều thuốc đến được khối u 1.1.3. Một số phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme Dựa theo quy trình bào chế, có thể chia các phương pháp bào chế nano polyme làm 2 loại 1 giai đoạn và 2 giai đoạn. Phương pháp 1 giai đoạn dựa trên sự kết tủa của polyme từ một dung dịch hoặc dựa trên sự kết tập tự phát của các đại phân tử để hình thành các nanogel hoặc các phức hợp của các chất đa điện phân (polyelectrolyte). Phương pháp 2 giai đoạn bao gồm giai đoạn đầu chung cho các phương pháp là bào chế một nhũ tương và giai đoạn 2 là giai đoạn hình thành nên tiểu phân nano. Giai đoạn 2 có thể được thực hiện dựa trên phản ứng polyme hoá các monome hoặc các quá trình kết tủa, gel hoá của các polyme [51]. Các polym được sử dụng có thể là polyme tự nhiên, các polyme tổng hợp, có sẵn hoặc tạo thành từ các monome. Tuy nhiên, do các polyme tạo thành từ phản ứng polym hoá thường ít phân hu sinh học, các monome tồn dư và chất diện hoạt 4 được dùng với lượng lớn có thể gây độc và đòi hỏi quá trình tinh chế phức tạp [51]. Do vậy, hiện nay các nghiên cứu sử dụng chủ yếu các polyme có sẵn như các Eudragit và đặc biệt là các polyme phân hu sinh học như PLGA, polylactic acid (PLA), polycaprolacton (PCL),…[3], [38]. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu sử dụng kết hợp các polyme tổng hợp và polyme thiên nhiên (alginat, chitosan,… do các ưu điểm của polym thiên nhiên như: giá thành thấp, ổn định, an toàn, tương th ch với nhiều dược chất, ít dùng dung môi hữu cơ trong quá trình bào chế [35]. Các phương pháp au thường được sử dụng trong điều chế tiểu phân nano polyme từ các polyme tổng hợp có sẵn [3], [38], [51]: - Nhũ hoá bốc hơi dung môi. - Tự nhũ hoá do khuếch tán dung môi. - Thay thế dung môi. - Nhũ hoá khuếch tán dung môi. - Hoá muối. 1.1.4. Đặc điểm phân bố, hấp thu khi sử dụng các hệ tiểu phân nano polyme để tiêm tĩnh mạch Hiện nay có nhiều mối quan tâm trong việc phát triển các hệ vận chuyển thuốc có k ch thước đủ nhỏ sử dụng theo đường tĩnh mạch và có thời gian tuần hoàn đủ để có thể giải phóng thuốc tại đ ch tác dụng theo cách liên tục hoặc có kiểm soát. Tiểu phân nano polyme là những hệ đưa thuốc l tư ng cho các thuốc tác dụng tại đ ch th o đường tĩnh mạch, giúp tăng hiệu quả tại mô bệnh lý và giảm độc tính chung. Sau khi tiêm tĩnh mạch, các tiểu phân nano polyme dễ dàng bị nhận diện b i các tế bào thực bào (chủ yếu là các tế bào của hệ thống thực bào đơn nhân (MPS) và bạch cầu đa nhân như là tác nhân ngoại lai và nhanh chóng bị thanh thải khỏi vòng tuần hoàn [3], [47]. Chủ yếu các đại thực bào khu trú trong hệ thống lưới nội mô (reticuloendothelial system – RES) (trong đó các tế bào Kuffer gan chiếm tới 85- 95% khả năng thực bào nội mạch) giữ vai trò quan trọng trong việc thực bào các tiểu phân sau khi tiêm. Kết quả là dược chất được tập trung tại vị tr đ ch tác dụng là hệ thực bào đơn nhân, tránh phân bố vào một vài cơ quan khác, vì vậy làm giảm 5 độc tính và tác dụng phụ của dược chất. Cơ chế thực bào có thể được dự đoán qua trung gian của sự hấp phụ protein huyết tương lên bền mặt tiểu phân (quá trình opsonin hóa) và hoạt hóa bổ thể. Do đó, có thể lợi dụng tính chất này để đưa thuốc đến đ ch tác dụng là các tế bào thực bào [3]. Trong trường hợp đ ch tác dụng là các cơ quan, tổ chức khác, muốn đạt tác dụng tại đ ch hiệu quả, trước hết cần làm tăng thời gian lưu của tiểu phân nano trong vòng tuần hoàn [42], [44], [47]. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để kéo dài thời gian tuần hoàn của tiểu phân nano bằng cách tránh sự nhận diện b i RES, chủ yếu bằng cách gắn kết hóa học hoặc hấp phụ vật lý các polyme thân nước (PEG, PEO, chitosan, alginat,… hoặc các phân tử thích hợp (chất diện hoạt: poloxame, poloxamin 908, Tween 80,… lên bề mặt tiểu phân nano, tạo các tiểu phân nano ẩn (các “stealth”), giúp làm giảm tối đa tương tác với protein huyết tương (các opsonins), tiểu phân nano ít bị bắt giữ hơn b i MPS và tuần hoàn trong máu dài hơn và có thể thoát mạch thấm qua lớp màng trong vào khối u rắn [3], [25], [47]. 1.2. Thông tin về polyme poly(lactic-co-glycolic) acid 1.2.1. Cấu trúc, tính chất, ứng dụng Hình 1.2. Cấu trúc hóa học và sự thủy phân của PLGA PLGA là một copolyme được tổng hợp bằng phương pháp đồng polyme hóa m vòng ngẫu nhiên của 2 monome khác nhau, dime vòng (1,4-dioxan-2,5-dion) của acid glycolic và acid lactic. Các P G khác nhau thường được xác định bằng t lệ các monome sử dụng và khối lượng phân tử (KLPT), ví dụ PLGA 50:50 chứa 50% acid lactic và 50% acid glycolic, KLPT thay đổi từ 7-17kDa, 24-38kDa, 38-54kDa. PLGA là một trong các polyme phân hủy sinh học được sử dụng hiệu quả nhất trong phát triển các dạng thuốc nano vì nó bị thủy phân trong cơ thể tạo thành các monome chuyển hóa phân hủy sinh học là acid lactic và acid glycolic. Cả hai được 6 đào thải dễ dàng sau khi chuyển đổi thành CO2 và nước thông qua chu trình Krebs, do đó tạo ra độc tính hệ thống tối thiểu. Ngoài ra các hệ nano dựa trên PLGA hiện cũng đang được kiểm tra về ứng dụng trong các liệu pháp chẩn đoán hình ảnh và điều trị ung thư. PLGA đã được chấp nhận b i FDA và EMA trong nhiều hệ đưa thuốc người. Phụ thuộc vào KLPT và t lệ các monome, thời gian phân hủy của các P G thay đổi từ vài tháng tới vài năm. do đó, các P G cid lactic thân dầu hơn acid glycolic, giàu thành phần acid lactic có t nh thân nước và hấp phụ nước ít hơn nên có tốc độ phân hủy chậm hơn. Th o nguyên tắc chung, thời gian phân hủy s ngắn hơn với các polyme có phân tử lượng thấp, thân nước hơn, và vô định hình nhiều hơn, và trạng thái các copolyme có hàm lượng acid glycolic cao hơn. Quá trình phân hủy polyme in vitro và in vivo bị ảnh hư ng b i nhiều yếu tố như phương pháp tổng hợp, sự có mặt của các thành phần phân tử lượng thấp (monome, oligome, chất xúc tác , k ch thước, hình dạng và hình thái bề mặt, các đặc tính vốn có của polyme (KLPT, cấu trúc hóa học, tính ơ nước, trạng thái kết tinh, nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg)), các thông số lý hóa (pH, nhiệt độ, lực ion của môi trường , đ ch ử dụng, và cơ chế thủy phân [34], [44]. 1.2.2. Những khó khăn ch nh khi sử dụng PLGA làm chất mang thuốc Một trong những khó khăn chính của các hệ nano dựa trên P G liên quan đến hiệu suất nạp thuốc (drug loading efficiency) thấp mặc dù hiệu suất mang thuốc (ecapsulation efficiency) thân dầu cao. ạt “bur t r l a ” hó khăn thứ 2 là có sự giải phóng thuốc ồ giai đoạn đầu. Thực tế này đã được mô tả phần lớn các hệ nano P G . Điều này làm cho phân tử thuốc có thể không đến được đ ch tác dụng là các tế bào, mô bệnh l do đó làm mất hiệu quả điều trị. Một điểm hạn chế nữa liên quan đến PLGA là việc tạo thành các acid khi phân hủy - như trường hợp của nhiều polyme phân hủy sinh học khác, có thể bất lợi với các dược chất nhạy cảm với acid. Vì vậy, nhiều biện pháp giúp ổn định nhóm dược chất này đã được nghiên cứu và tiếp tục là một lĩnh vực thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học [13], [29]. Bề mặt ơ nước của PLGA là 1 hạn chế khác do làm tăng khả năng bị nhận diện b i hệ thống miễn dịch của cơ thể [42]. Hệ nano P G tương tác 7 không đặc hiệu với protein và tế bào dẫn đến sự t ch lũy thuốc tại các mô không bệnh lý làm giảm hiệu quả điều trị và tăng tác dụng phụ của DC, đặc biệt là các thuốc kháng ung thư. Ngoài ra, việc thiếu hụt các nhóm chức năng trên bề mặt của PLGA làm giảm tác dụng chủ động tại đ ch và gắn kết với các phân tử mục tiêu [19], [53]. Do đó, nhiều nỗ lực nhằm thay đổi các đặc tính lý hóa bề mặt của tiểu phân nano P G đã được thực hiện như bao hệ nano PLGA sử dụng các polyme thân nước để kéo dài thời gian tuần hoàn do tiểu phân thân nước có khả năng tuần hoàn trong máu lâu hơn và bị t ch lũy 1.3. gan mức độ tối thiểu [42], [44]. Thông tin về chitosan 1.3.1. Nguồn gốc và cấu trúc của chitosan CS là sản phẩm deacetyl hóa (DA) của chitin, một polyme tự nhiên chuỗi dài của N – acetylglucosamin và dẫn xuất đường glucose. Chitin là thành phần chính của thành tế bào nấm, xương ngoài của động vật chân đốt như tôm cua, côn trùng, hay lưỡi bào động vật thân mềm. CS có độ DA > 50% hay thực tế là một polyme chitin/chitosan, với mức độ DA và KLPT có thể thay đổi. Độ DA của CS dùng trong sản xuất thường từ 60-100%. Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của chitosan 1.3.2. Tính chất của chitosan 1.3.2.1. Tính chất vật lý_sinh học Nhóm amino của CS có pKa ~ 6,5. CS mang điện dương, có t nh ba nước, tan trong hầu hết các dung dịch acid hữu cơ yếu, thấm pH < 6,5 như acid formic, ac tic, tartric và citric, nhưng không tan trong acid sulfuric và phosphoric [43]. 8 Tính chất t ch điện dương giúp cho C hoạt động như một chất bám dính sinh học, có khả năng bám vào các bề mặt t ch điện âm như màng nhầy. CS tăng vận chuyển các thuốc phân cực qua bề mặt biểu mô, có t nh tương th ch inh học và khả năng phân hủy sinh học [3]. Ngoài ra nhiều NC cho thấy CS có tác dụng độc tính in vitro kháng lại nhiều dòng tế bào ung thư người [19], [53]. 1.3.2.2. - Tính chất hóa học Trong phân tử CS có các nhóm chức: -OH, -NH2, -NHCOCH3 nên có thể xem chúng vừa là alcol, vừa là amin, vừa là amid. Phản ứng hóa học có thể xảy ra vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-. - Do các monome của CS được nối với nhau b i các liên kết β-(1-4)-glycosid nên dễ bị cắt mạch b i các chất hóa học như acid, ba , tác nhân oxy hóa và các enzyme thủy phân [43]. 1.3.3. Một số ứng dụng của chitosan trong bào chế tiểu phân nano polyme CS được ứng dụng rộng rãi trong bào chế hệ đưa thuốc có cấu trúc nano nhờ các tác dụng au - Nhờ t nh thân nước, CS tạo lớp áo thân nước bao ngoài tiểu phân nano có bề mặt kị nước (như P G , PLA, P C ,… . Các NC cho thấy tiểu phân nano có bề mặt thân nước lưu giữ trong máu lâu hơn tiểu phân nano có bề mặt kị nước [25], [44]. Nguyên nhân có thể là t nh thân nước giúp giảm tương tác với protein huyết tương, do đó làm giảm quá trình opsonin hóa, làm chậm quá trình thực bào nên tăng thời gian lưu của hệ nano trong máu [28], [42]. Tiểu phân nano P G bao CS làm chất mang thuốc paclitaxel có thời gian tuần hoàn lâu hơn tiểu phân nano PLGA không có CS [42]. Tiểu phân nano có bề mặt thân nước và cho thấy khả năng t ch lũy T dưới 200 nm cũng khối u rắn cao hơn thông qua hiệu ứng EP , đây cũng là hệ quả của việc tiểu phân thân nước có thời gian tuần hoàn kéo dài hơn tiểu phân kị nước [4]. - Tính chất mang điện dương và khả năng bám d nh inh học của CS giúp các hệ nano bao CS có ái lực cao với màng tế bào [17], [19], [39]. Vì màng tế bào, đặc biệt là màng tế bào ung thư có điện âm [6], [53], [56], do đó tiểu phân nano cation 9 được cho là được hấp thu chọn lọc b i các tế bào nội mô mạch máu của khối u. Điện t ch dương bề mặt s thuận lợi cho sự nhập bào của tiểu phân nano vào tế bào ung thư [6], [26]. Ngoài ra, tính chất bám dính màng nhầy của C giúp tăng ự kết dính của tiểu phân nano với màng tế bào, do đó đẩy nhanh sự thực bào vào trong tế bào [57], đồng thời giúp lưu giữ thuốc lâu hơn tại đ ch tác dụng [17], [20]. - Các nhóm amin (NH2) tự do trong cấu trúc CS dễ dàng phản ứng với các tác nhân hóa học do đó tiểu phân nano bao CS có bề mặt linh động, dễ dàng gắn kết các phân tử mục tiêu như các phối tử hướng đ ch, các khớp nối sinh học [17], [19], [53]. - Tiểu phân nano PLGA bao CS cho thấy nhiều ưu điểm về giải phóng in vitro như giúp hạn chế sự giải phóng thuốc ồ ạt giai đoạn đầu và kéo dài thời gian giải phóng thuốc [17], [19], [20], bao hệ nano PLGA bằng CS làm giảm “bur t r l a ” của haloperidol từ 70 xuống 36% [14]. - Ngoài ra, bao C lên tiểu phân nano P G giúp tăng hiệu suất mang thuốc và độ ổn định của các đại phân tử như prot in [21]. 1.3.4. Phương pháp bao hệ nano PLGA sử dụng chitosan Hệ nano PLGA được bao CS bằng phương pháp vật lý hoặc hóa học - Phương pháp hấp phụ vật lý Nguyên tắc Trong môi trường có pH th ch hợp, nhóm NH2 của C và C của P G H điện ly tạo thành các ion trái dấu tương ứng -NH3+ và -COO-. C hấp phụ lên tiểu phân nano P G chủ yếu theo tương tác tĩnh điện giữa các nhóm - NH3+ và các nhóm –COO-. CS có thể được phối hợp ngay trong quá trình bào chế tiểu phân nano PLGA [39], [53], hoặc được hấp phụ lên bề mặt tiểu phân nano P G đã hình thành ẵn [17], [33], [52]. T lệ CS/PLGA, pH dung dịch CS là những yếu tố quyết định các đặc tính tiểu phân nano P G -C tạo thành như T và phân bố k ch thước tiểu phân (KTTP), thế zeta, hiệu suất mang thuốc,…. Ưu điểm của phương pháp là cách tiến hành đơn giản, thời gian hấp phụ nhanh do đó giảm nguy cơ thủy phân, cắt mạch polyme làm phá vỡ cấu trúc tiểu phân nano polyme phân hủy sinh học. Màng bao CS có tính ổn định tương đối tùy thuộc vào độ bền của tương tác tĩnh điện [17]. 10 - Phương pháp liên kết hóa học Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa các nhóm NH2 của CS và nhóm –COOH của PLGA tạo thành liên kết đồng hóa trị. Tiểu phân nano polyme PLGA sau khi bào chế bằng phương pháp th ch hợp được phân tán vào các dung dịch đệm như đệm phosphat pH 5,0 [19], pH 6,0 [53], đệm 2-(Nmorpholino) ethansulfonic (MES) pH 5,5 [17], N-hydroxy succinimid (NHS) và N(3-dimethyl aminopropyl)-N′-ethylcarbodiimid hydrochlorid (EDC.HCl) là tác nhân hoạt hóa và loại nước được thêm vào hỗn hợp trên để hoạt hóa nhóm carboxyl trên PLGA. Tiểu phân nano PLGA có nhóm carboxyl hoạt hóa trên bề mặt cho phản ứng với nhóm amino của CS trong 24 giờ để tạo liên kết carbodiimid [17], [19], [53]. Ưu điểm của phương pháp hóa học là tạo liên kết bền vững giữa CS và PLGA [17], [25]. Nhược điểm là quy trình phức tạp và thời gian phản ứng kéo dài gây giảm hiệu suất mang thuốc [19], [53], tăng nguy cơ phá vỡ cấu trúc tiểu phân nano sử dụng polyme phân hủy sinh học. Hình 1.4. Cấu trúc tiểu phân nano polyme PLGA gắn chitosan [53] a Gắn chitosan bằng phương pháp hấp phụ vật lý b Gắn chitosan bằng phương pháp liên kết hóa học 1.3.5. Một số nghiên cứu bào chế tiểu phân nano sử dụng kết hợp po m PLGA và chitosan - Chen H. và cộng sự (2009), Wang Y. và cộng sự (2013) đã NC bào chế tiểu phân nano P G -C làm hệ đưa thuốc theo phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ
- Xem thêm -