Tài liệu Nghiên cứu chế tạo hệ doxycycline nano trên cơ sở hạt nano oxit sắt từ (fe3o4)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VN U KHOA Y DƯỢC dP ha rm ac y, -------- ed ici ne an TRẦN THỊ NGỌC BÍCH of M NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ DOXYCYCLINE NANO TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO OXIT SẮT TỪ (Fe3O4) Co py rig ht @ Sc ho ol KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC HÀ NỘI – 2019 VN U ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƯỢC an dP ha rm ac y, -------- ed ici ne Người thực hiện: TRẦN THỊ NGỌC BÍCH of M NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ DOXYCYCLINE NANO TRÊN CỞ SỞ HẠT NANO OXIT SẮT TỪ (Fe 3O4) Sc ho ol KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC KHÓA: QHY.2014 @ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1: TS HÀ PHƯƠNG THƯ Co py rig ht GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2: PGS.TS DƯƠNG THỊ LY HƯƠNG HÀ NỘI – 2019 VN U LỜI CẢM ƠN ac y, Để hoàn thành khóa luận một cách hoàn chỉnh, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, anh chị tại Viện Khoa học vật liệu – Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ. dP ha rm Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Hà Phương Thư và PGS.TS Dương Thị Ly Hương, hai cô đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. an Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Nguyễn Hoài Nam, anh ed ici ne đã đưa ra cho tôi những lời khuyên bổ ích trong quá trình nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn anh, chị làm việc tại phòng Vật liệu nano y sinh, Viện Khoa học vật, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ cũng đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện nghiên cứu. M Cuối cùng tôi xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa Y Dược cũng tạo điều Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Co py rig ht @ Sc ho ol of kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu. Trần Thị Ngọc Bích VN U DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Alginate DLS Dynamics Light Scattering Tán xạ ánh sáng động EDX Energy-dispersive X-ray Phổ tán sắc năng lượng tia X ac y, Alg Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ FDA Food and Drug Aministration FEG Polyethylene glycol FESEM Field Emission Scanning Electron Microscopy FTIR Fourier-transform infrared spectroscopy Quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier HIV Human immunodeficiency Vi rút suy giảm miễn dịch ở Phổ hồng ngoại Poly vinyl pyrrolidone ho ol PVP @ Sc Reactive oxygen species ht rig py an ed ici ne of M người Infrared radiation XRD Kính hiển vi điện tử quét virus IR ROS Co dP ha rm spectroscopy X-ray Diffraction Gốc tự do oxy hóa Nhiễu xạ tia X DANH MỤC HÌNH VN U Hình 1: Cơ chế kháng khuẩn của nano oxit sắt từ Fe 3O4 ................................ 7 Hình 2: Cơ chế kháng khuẩn của hạt nano bạc (Nano Ag) ........................... 11 Hình 3: Cấu trúc phân tử của Doxycycline .................................................. 12 ac y, Hình 4: Quy trình chế tạo hệ mang kháng sinh Doxycycline trên cơ sở hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 ................................................................................... 17 dP ha rm Hình 5: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các hạt nano: (a)- Nano bạc, (b)- Nano Fe3O4, (c)-Nano Fe3O4@SiO2, (d)- Nano Fe3O4@SiO2-Ag, .................... 21 (e)-Nano Fe3O4@SiO2-Ag/Doxy/Alg ......................................................... 21 an Hình 6: Phổ hồng ngoại FTIR của các hợp chất ........................................... 23 Hình 7: Phổ EDX mẫu Fe3O4@SiO2-Ag với tỉ lệ bạc đầu vào 5% Ag ........ 24 ed ici ne Hình 8: Phổ EDX mẫu Fe3O4@SiO2-Ag với tỉ lệ bạc đầu vào 10% Ag .... 24 Hình 9: Phổ EDX mẫu Fe3O4@SiO2-Ag với tỉ lệ bạc đầu vào 15% Ag ...... 25 M Hình 10: Hình ảnh FESEM của các hệ mẫu thu được khi thay đổi nồng độ alginate và nồng độ kháng sinh (M1.X, X=1,2,3 và M2.Y, Y=1,2,3) ........... 26 Hình 11: Phân bố kích thước hạt của các hệ mẫu thu được khi thay đổi nồng of độ Alg (M1.X) và nồng độ kháng sinh (M2.X)............................................. 27 ho ol Hình 12: Ảnh hưởng của nồng độ alginate đến kích thước trung bình của hệ phân tán Fe3O3@SiO2-Ag/Doxy/Alg ............................................................ 29 Sc Hình 13: Ảnh hưởng của nồng độ Doxycycline đến kích thước trung bình của Co py rig ht @ hệ phân tán Fe3O4@SiO2-Ag/Doxy/Alg ....................................................... 29 DANH MỤC BẢNG VN U Bảng 1: Tỷ lệ các thành phần trong các hệ mẫu được thực hiện ................... 19 Bảng 2: Đặc trưng tinh thể của các hạt nano oxit sắt từ Fe 3O4 và nano bạc .. 22 Bảng 3: Thành phần bạc trên các hạt nano Fe3O4 @SiO2-Ag ....................... 25 Co py rig ht @ Sc ho ol of M ed ici ne an dP ha rm ac y, Bảng 4: Kích thước trung bình của các hệ mẫu ............................................ 28 MỤC LỤC VN U MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................ 3 ac y, 1.1. Tình trạng kháng kháng sinh .............................................................. 3 1.2. Các hệ dẫn thuốc nano ....................................................................... 3 dP ha rm 1.3. Đặc tính kháng khuẩn của hạt nano kim loại ...................................... 6 1.4. Kháng sinh Doxycycline ................................................................... 12 1.5. Kết hợp kháng sinh với nano kháng khuẩn ....................................... 13 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 15 an 2.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 15 ed ici ne 2.2. Nguyên liệu, hóa chất ....................................................................... 15 2.3. Thiết bị ............................................................................................. 16 2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 16 M 2.4.1. Chế tạo hạt nano sắt từ .............................................................. 16 2.4.2. Chế tạo hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 bọc bởi SiO2 (Fe3O4@SiO2) 18 of 2.4.3. Chế tạo hạt Fe3O4@SiO2 gắn kết bạc (Fe3O4@SiO2-Ag) .......... 18 ol 2.4.4. Chế tạo hệ Fe3O4@SiO2-Ag mang kháng sinh Doxycycline ho (Fe3O4@SiO2 Ag/Doxy/Alg) ................................................................ 18 Sc 2.5. Phương pháp đánh giá đặc tính hóa lý ............................................. 19 @ 2.5.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .......................................... 19 2.5.2. Phổ hồng ngoại FTIR ................................................................ 19 rig ht 2.5.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (FESEM).............................. 19 2.5.4. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ................... 20 Co py CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................ 21 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X ...................................................................... 21 3.2. Phổ hồng ngoại FTIR ....................................................................... 22 3.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ................................................ 24 VN U 3.4. Ảnh hiển vi điện tử quét (FESEM) .................................................... 26 3.5. Phân bố kích thước (DLS) ................................................................ 27 ac y, CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................. 31 Co py rig ht @ Sc ho ol of M ed ici ne an dP ha rm TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU VN U Lịch sử của kháng sinh thương mại đầu tiên được tóm tắt ngắn gọn, ac y, cùng với dữ liệu từ Hoa Kì và WHO, cho thấy tỷ lệ tử vong giảm do các bệnh truyền nhiễm trong thế kỷ 20, từ dưới một nửa số ca tử vong xuống dưới 10%. Nửa sau thế kỷ 20 chứng kiến việc sử dụng kháng sinh làm chất kích thích tăng trưởng cho động vật làm thực phẩm cho con người trong chế độ ăn uống, dP ha rm và cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 đó là sự khởi đầu và gia tăng nhanh chóng của việc vi khuẩn kháng kháng sinh [11]. Kháng kháng sinh là một vấn đề phức tạp đã vượt qua các ranh giới quốc tế. Nó được dự đoán sẽ giết chết 10 triệu người trên toàn cầu mỗi năm và gây thiệt hại cho nền kinh tế toàn cầu 100 nghìn tỷ đô la Mỹ vào năm 2050 ed ici ne an [20]. Tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng trên khắp thế giới, ngay cả ở cơ sở y tế có trang thiết bị đầy đủ hiện đại nhất, thì việc điều trị cũng rất khó khăn, phải phối hợp với thuốc có độc tính cao và gây nhiều tác dụng phụ cùng chi phí vô cùng tốn kém. Một số trường hợp cũng có qua khỏi. Tuy nhiên, kháng kháng sinh là thuận nghịch, sức đề kháng trong cộng M đồng của những người được điều trị bằng kháng sinh giảm theo cấp số nhân đến một năm sau khi kết thúc điều trị bằng kháng sinh. Các nghiên cứu tổng ho ol of quan được thực hiện có hệ thống đã chứng minh rằng kháng sinh chỉ có thể mang lại lợi ích nhỏ cho các bệnh nhiễm trùng [20]. Các chiến dịch y tế công cộng ở nhiều quốc gia đã tìm cách xóa bỏ quan niệm cho rằng kháng sinh là cần thiết nhất và gửi một số các thông điệp về tình trạng kháng kháng sinh @ Sc hiện nay. Vì vậy, cần có những giải pháp mới trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng của kháng sinh và giảm thiểu tình trạng kháng kháng sinh hiện nay. Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ nano, ht những hệ dẫn thuốc nano đã cho thấy tiềm năng to lớn của chúng trong việc py rig vận chuyển và phân phối thuốc hiệu quả tới các tác nhân gây bệnh, làm tăng tác dụng hiệu quả điều trị của thuốc. Hiệu quả mà các hệ dẫn thuốc nano đem Co lại bắt nguồn từ những đặc tính lý hóa đặc biệt của chúng. Sở hữu kích thước siêu nhỏ, tỉ lệ diện tích bề mặt / thể tích lớn, các hạt nano tạo ra sự tiếp xúc bề mặt với vi khuẩn lớn tạo điều kiện thuận lợi để thâm nhập vào tế bào vi 1 khuẩn. Chúng có khả năng làm thay đổi chức năng của tế bào như tính thấm VN U và hô hấp. Ngoài ra, chúng có ảnh hưởng đến sự phân chia của tế bào, ức chế ac y, hoặc phá vỡ cấu trúc protein có nitơ, lưu huỳnh hoặc ngăn cản sự sao chép DNA của vi khuẩn bằng cách can thiệp vào các nhóm sulfhydryl [15]. Ngày nay, việc sử dụng các hạt nano kháng khuẩn ngày càng được chú ý. Các loại vật liệu nano có tính kháng khuẩn như vàng, niken, bạc, oxit sắt, kẽm oxit, dP ha rm titan đioxit đã xuất hiện nhưng bạc là vật liệu có tính kháng khuẩn mạnh nhất và được nghiên cứu phổ biến hiện nay vì nó có khả năng kháng khuẩn tốt với vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật nhân thực khác. Tuy nhiên, việc sử dụng các hạt nano kim loại trên có thể gây ra một số tác dụng phụ không mong muốn đối với tế bào vật chủ. Chẳng hạn như nano bạc gây ra hiện tượng da bị ed ici ne an nhuộm màu xanh hay xanh xám (argyria) khi sử dụng với lượng lớn, còn đối với nano kẽm gây ra các tổn thương đối với gan, thận [1]. Do vậy, nhằm khắc phục tác dụng phụ của nano kim loại cũng như giảm thiểu tình trạng kháng kháng sinh, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp là tạo ra những hệ dẫn thuốc nano kết hợp kháng sinh với các hạt nano kháng khuẩn. M Dựa trên những vấn đề trên, với mong muốn tạo ra hệ dẫn thuốc hiệu quả, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu chế tạo hệ kháng sinh nano of trên cơ sở hạt nano oxit sắt từ” với mục tiêu: (i) Bào chế hệ nano sắt từ gắn nano bạc ho ol (ii) Bào chế hệ dẫn thuốc nano sắt từ gắn nano bạc và kháng sinh Co py rig ht @ Sc Doxycycline 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VN U 1.1. Tình trạng kháng kháng sinh ac y, Kháng kháng sinh không phải là một hiện tượng gần đây, nhưng trong vài thập kỷ qua, vi khuẩn, nấm và nấm men đã phát triển sức đề kháng đáng kể chống lại nhiều loại thuốc tổng hợp truyền thống và hiện đại. Các vi khuẩn kháng thuốc giờ đây không chỉ có mặt trong bệnh viện mà đã xuất hiện ra bên dP ha rm ngoài bệnh viện. Tại sao lại có sự lây lan nhanh như vậy. Một là, sự di chuyển của con người và hàng hóa dễ dàng hơn nhiều so với trước đây và do đó các bệnh truyền nhiễm đã phát triển ở một nơi cụ thể có thể dễ dàng được chuyển giao trên toàn thế giới. Và thứ hai là sự “thích nghi” của vi khuẩn khi môi trường sống của chúng thay đổi và đỉnh cao đó là sự tiến hóa của chúng. Vì ed ici ne an vậy, cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn cần xác định để có thể ngặn chặn con đường kháng thuốc của vi khuẩn. Cơ chế kháng kháng sinh của các loài vi khuẩn là khác nhau. Jose M. Munita và Cesar A. Arias đã phân loại cơ chế theo con đường sinh hóa kháng thuốc là (i) sửa đổi phân tử kháng khuẩn, (ii) ngăn chặn hợp chất kháng sinh M đến đích (bằng cách giảm xâm nhập hoặc đẩy các chất kháng vi khuẩn ra), (iii) thay đổi và / hoặc bỏ qua vị trí đích và (iv) do các quá trình thích nghi tế ho ol of bào [40]. Do vậy, ngăn cản các cơ chế trên và nâng cao khả năng vận chuyển kháng sinh tới đích hứa hẹn là phương pháp tiềm năng trong việc giảm thiểu tình trạng kháng kháng sinh. Sc 1.2. Các hệ dẫn thuốc nano @ Sự phát triển một hệ dẫn thuốc là một nhiệm vụ đầy thách thức đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận không chỉ nguyên tắc hoạt động mà còn cả về vật liệu để làm nguyên liệu, vì các rào cản của vật chủ có thể làm cản trở hiệu quả tác ht dụng của thuốc. Chẳng hạn như da thì lớp sừng là rào cản chính đối với sự py rig tiếp cần của các thuốc qua da. Deepinder Singh và cộng sự, cho rằng 95% thuốc bôi ngoài da được rửa sạch khỏi bề mặt mặt trong vòng vài phút sau khi Co bôi [34]. Vì vậy, lần lượt các nghiên cứu về các hệ dẫn thuốc ra đời. Dưới đây chúng tôi đưa ra một vài hệ dẫn thuốc phổ biến như liposome, polyme, các hạt nano,.. 3 Hệ dẫn thuốc trên cơ sở liposome VN U Liposome là những túi nhỏ hình cầu, trong đó một hoặc nhiều phân tử ac y, thuốc được bao quanh hoàn toàn bởi các phân tử ưa nước và kỵ nước. Liposome được sử dụng rất rộng rãi vì các khả năng đặc biệt của chúng. Đó là mang được các chất điều trị cả kỵ nước và ưa nước với hiệu quả cao, bảo vệ các thuốc đóng gói tránh những tác động không mong muốn của điều kiện dP ha rm bên ngoài, chức năng hóa với các phối tử cụ thể có thể tác dụng vào các đích tế bào, mô và các cơ quan cụ thể, được phủ các polyme trơ và tương thích sinh học, chẳng hạn như polyethylen glycol (PEG), kéo dài thời gian bán hủy của liposome trong máu, và hình thành các công thức mong muốn với thành phần, kích thước, diện tích bề mặt và các tính chất khác cần thiết [42]. ed ici ne an Liposome được sử dụng phổ biến để vận chuyển thuốc kháng sinh vì cấu trúc lipid kép của nó giống màng tế bào và có thể dễ dàng kết hợp với các vi khuẩn truyền nhiễm [28]. Liposome có các ưu điểm để trở thành chất dẫn thuốc: cải thiện dược động học và phân bố sinh học, giảm độc tính, tăng cường hoạt động chống lại các tác nhân gây bệnh trong nội bào, chọn lọc đích M tác dụng, tăng cường hoạt động chống lại các mầm bệnh ngoài tế bào, đặc biệt là khắc phục khả năng kháng thuốc của vi khuẩn [28]. Mặc dù có những ưu ol of điểm thích hợp để sử dụng làm chất dẫn thuốc nhưng liposome cũng có các nhược điểm cần được khắc phục. Một trong những nhược điểm đó là thời gian tồn tại của liposome ngắn, làm hạn chế sự ổn định của thuốc. Doxil là thuốc ho dạng liposome đầu tiên được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ Sc (FDA) phê duyệt để điều trị bệnh AIDS liên quan đến sacom Kaposi vào năm 1995 [42]. @ Hệ dẫn thuốc trên cơ sở polyme ht Một hệ dẫn thuốc khác cũng được sử dụng rộng rãi trong lâm sàng là py rig polyme. Các polyme dựa trên công nghệ nano tạo ra các hạt keo polyme có kích thước siêu hiển vi, trong đó một tác nhân điều trị có thể được gắn hoặc bọc trong mạng lưới polyme hoặc hấp phụ hoặc liên hợp với bề mặt. Các tác Co nhân điều trị có kích thước nhỏ đặc biệt là các chất chống ung thư thường có hai điểm bất lợi: thời gian bán hủy ngắn nên phải thường xuyên theo dõi và 4 không tác dụng vào các đích cụ thể dẫn đến các tác dụng phụ không mong VN U muốn [42]. Vì vậy, việc kết hợp các hạt nano polyme với thuốc có thể cải ac y, thiện được các bất lợi trên trong điều trị. Có sự kết hợp này là do các đặc tính của polyme. Thứ nhất, các hạt nano polyme có cấu trúc ổn định và có thể được tổng hợp với kích thước rõ ràng. Thứ hai, tính chất của hạt như là kích thước, thế zeta và các dạng giải phóng của thuốc có thể được điều chỉnh chính dP ha rm xác bằng cách chọn các độ dài polyme, chất hoạt động bề mặt và các dung môi hữu cơ khác nhau trong quá trình tổng hợp. Thứ ba, bề mặt các hạt nano polyme thường chứa các nhóm chức có thể thay đổi về mặt hoá học của các phân tử thuốc hoặc các đích tác dụng của phối tử. Việc vận chuyển kháng sinh tới đích, các hạt nano polyme đã được bao phủ nhiều lần bằng lectin, một ed ici ne an protein liên kết với các carbohydrate đơn giản hoặc phức tạp có mặt trên hầu hết các thành tế bào vi khuẩn. Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều khó khăn chủ yếu là do độc tính của polyme, tính miễn dịch, phân bố sinh học không đặc hiệu, sự mất ổn định trên in vivo, khả năng mang thuốc và thải thuốc. Hệ dẫn thuốc trên cơ sở các hạt nano kim loại M Một hệ dẫn thuốc khác cũng được quan tâm là các hạt nano kim loại đã thu hút các nhiều nhà nghiên cứu từ nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau trong ol of suốt thập kỷ qua vì những tính chất đặc biệt của chúng [21]. Các hạt nano kim loại có hình dạng, kích thước khác nhau (từ 10 đến 100 nm) cũng đã được nghiên cứu như các hệ thống chẩn đoán và vận chuyển thuốc. Các hạt nano ho kim loại phổ biến nhất chứa các kim loại như vàng, niken, bạc, oxit sắt, oxit @ Sc kẽm, gadolini và titan dioxit. Sử dụng các hạt nano kim loại có nhiều ưu điểm vì các đặc tính độc nhất của nó như là tính xúc tác, tính quang học, tính điện tử, hoạt tính kháng khuẩn và từ tính. Đặc biệt là khả năng điều chỉnh các tính chất của chúng bằng cách thay đổi kích thước và hình dạng các hạt nano. py rig ht Nhưng nó cũng có nhược điểm có thể bị giữ lại và tích tụ sau khi sử dụng thuốc. Vì vậy, việc đưa các hạt nano kim loại vào điều trị cần được nghiên cứu để tránh được các tác dụng phụ khi dùng thuốc. Co Với sự phát triển của công nghệ ngày nay, công nghệ nano là một lĩnh vực nghiên cứu mà nhiều nhà khoa học quan tâm. Những đặc tính ưu việt của nó có thể giúp giải quyết các vấn đề về khả năng hòa tan hoặc độ ổn định của 5 thuốc góp phần làm tăng hiệu quả trị liệu của tác nhân hoạt tính và giảm thiểu VN U các phản ứng phụ do thuốc gây ra. Tuy nhiên, có thể có những vấn đề về độc ac y, tính đáng kể liên quan đến các hạt nano, điều này đòi hỏi sự giải quyết. Trong vài năm gần đây đã có các nghiên cứu về độc tính khi tiếp xúc với các sản phẩm công nghệ nano gây ra những rủi ro nghiêm trọng cho hệ thống sinh học trong cơ thể. Vấn đề độc tính thậm chí trở nên nghiêm trọng hơn đối với dP ha rm các hạt nano tiêm tĩnh mạch, vì kích thước một phần xác định sự phân bố của mô [22]. Do đó, số phận cuối cùng của các hạt nano và thành phần của chúng trong cơ thể, đặc biệt là những chất không phân huỷ sinh học sẽ như thế nào. Các thành phần này hoặc các sản phẩm phân hủy của chúng có thể gây ra các hoạt động miễn dịch và dược lý mà chúng ta vẫn chưa biết. Vì vậy cần thêm an các nghiên cứu về độc tính của hệ nano để đạt được kết quả điều trị như mong muốn. ed ici ne 1.3. Đặc tính kháng khuẩn của hạt nano kim loại Hạt nano sắt từ Nano kim loại từ tính có thể được hình thành từ các kim loại như M coban, niken, mangan và sắt hoặc hợp kim và các oxit của chúng. Tuy nhiên, chỉ có các nano oxit sắt từ đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm ol of chấp thuận cho sử dụng lâm sàng do các đặc tính vốn có của chúng [34]. Và chúng đã được chứng minh là có tính kháng khuẩn với nhiều loài vi khuẩn như S. aureus, S. epidermidis và E. coli [5, 39]. Nano sắt từ là một trong ho những dạng hàng đầu về vật liệu nano với tiềm năng đạt được tiến bộ lớn @ Sc trong các kỹ thuật chẩn đoán và điều trị hiện tại, tiềm năng này xuất phát từ các tính chất vật lý vượt trội của chúng về bản chất từ tính và khả năng hoạt động ở cấp độ tế bào và phân tử [30]. Nano sắt từ có hai điểm đặc biệt đáng ht để quan tâm. Điểm đặc biệt thứ nhất là hầu hết các hạt nano sắt từ có tính py rig kháng khuẩn do thành phần sử dụng tổng hợp nano sắt từ. Các nhóm vi khuẩn khác nhau thì nhạy cảm với các hạt nano khác nhau. Hơn nữa các yếu tố như kích thước, hình dạng, thành phần khác nhau cũng có thể làm cho sự tác động Co trên vi khuẩn cũng khác nhau. Nghiên cứu vi mô về khả năng kháng vi khuẩn của hạt nano sắt từ trên sự tăng trưởng của Escherichia coli. Kết quả cho thấy sự gia tăng bất thường về độ dài của tế bào vi khuẩn, mức độ phân chia tế 6 bào, do đó ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn [30]. Ngoài ra, nano sắt từ còn VN U hoạt động tối đa chống lại Pseudomonas aeruginosa. Các phản ứng oxy hóa ac y, tạo ra bởi các hạt nano sắt từ tạo ra các gốc tự do có tác dụng tiêu diệt vi khuẩn mà không gây hại cho các tế bào vật chủ (Hình 1) [35]. Tính kháng khuẩn của nano sắt từ đã là một lợi thế để vật liệu nano này được các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu. dP ha rm Tương tác với vi khuẩn Vỏ chitosan Ít gốc tự do Nhiều gốc tự do ed ici ne an Tương tác với vi khuẩn M Hình 1: Cơ chế kháng khuẩn của nano oxit sắt từ Fe3O4 of Điểm đặc biệt thứ hai của nano sắt từ đó là khả năng vận chuyển kháng ho ol sinh. Khi sử dụng hệ dẫn thuốc để đưa thuốc tới đích tác động có nhiều hàng rào cản trở con đường đến. Đó là niêm mạc, hấp thu không đặc hiệu của các Sc hạt nano sắt từ và sự không đặc hiệu của thuốc. Một trong những cơ chế giúp thuốc được đưa tới đích thuận lợi hơn là sự thoát mạch. Sau khi sử dụng nano sắt từ, (i)chúng sẽ tham gia sự nhập bào qua trung gian thụ thể và sự hình @ thành thể nội bào, tiếp đến là (ii) sự acid hóa nội bào bằng bơm proton dẫn rig ht đến áp suất thẩm thấu cao, trương nở và cuối cùng là giai đoạn (iii) giải phóng hạt nano và các chất điều trị đã kết hợp. py Bên cạnh đó nano sắt từ cũng có nhược điểm của nó. Nhược điểm chủ yếu là độ tan của nano sắt từ là vì sự tích tụ do năng lượng bề mặt cao, hấp Co phụ các protein huyết tương, oxy hóa và ăn mòn. Và nano sắt từ còn có đặc tính siêu thuận từ mà có khuynh hướng kết tụ lại với nhau nhờ năng lượng bề 7 mặt cao [3]. Vì vậy để khắc phục các nhược điểm trên thực tế các hạt nano sắt VN U từ được phủ bên ngoài một lớp bảo vệ gọi là vỏ. Các chất được sử dụng để ac y, bao phủ là: các lớp phủ với vỏ hữu cơ polyme (PEG và poly-L-lysine, poly propylen và poly ethyleneimime và axit poly-L-lactic), polysaccarit (dextran, chitosan và heparan sulfat), protein (Albumin huyết thanh) và các chất hoạt động bề mặt (axit oleic, lauryl sarcosinat, Pluronic F-127). Và chính lớp phủ dP ha rm polyme này đã tạo thành khoảng không gian để ngăn chặn sự tích tụ lại với nhau của các hạt nano sắt từ. Đồng thời, chúng cũng điều chỉnh các tính chất bề mặt như là điện tích bề mặt và chức năng hóa học của nano sắt từ. Việc sử dụng lớp phủ polyme bên ngoài nano làm cho chúng tăng sự ổn định và hệ bền hơn. Tuy nhiên việc bọc ngoài này có thể làm thay đổi lượng ed ici ne an thuốc kháng sinh được giải phóng ra. Vấn đề nồng độ vi khuẩn là quan trong trong quá trình tiêu diệt vi khuẩn. Nếu nồng độ thấp không đủ để tiêu diệt vi khuẩn, còn nếu nồng độ quá nhiều có thể gây các tác dụng không mong muốn cho vật chủ. Một ứng dụng phổ biến của lớp phủ là sử dụng chitosan để bao phủ bên ngoài các hạt nano sắt từ. Với chitosan là một polyme có giá thành M thấp, tương thích sinh học, không độc hại, có độ ổn định về hóa và nhiệt học [33] nên được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu. Shen và cộng sự đã phát ol of triển một phương pháp điều trị tích hợp cho bệnh ung thư và các biến chứng do thuốc gây ra trong quá trình điều trị ung thư thông qua hệ thống vận chuyển thuốc kép [9]. Trong nghiên cứu của họ, thuốc doxorubicin và ho verapamil kết hợp sơ bộ với vỏ chitosan phủ trên nano sắt từ. Do vậy, việc Sc bào chế ra một hệ dẫn thuốc kiểm soát nồng độ của thuốc là một vấn đề quan trọng. @ Hạt nano bạc ht Các hạt nano kim loại đã thu hút nhiều sự chú ý trong nghiên cứu khoa py rig học vì tính linh hoạt của chúng trong các lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật, y học, hóa học và vật lý. Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật kháng lại các thuốc chống vi trùng truyền thống và việc chèn các loại Co thuốc / hợp chất mới là khó khăn, cần phải tìm kiếm các lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn, đó là một câu hỏi quan trọng về an toàn sức khỏe cộng đồng [12]. Cùng với đó là sự phát triển của cơ chế kháng kháng sinh làm tăng thời gian 8 trong điều trị bệnh, thời gian nằm viện lâu hơn và chi phí do các thiết bị và VN U phương tiện cũng tăng lên. Vì vậy. các nano kim loại sẽ hứa hẹn là một công nghệ đem lại hiệu quả và giảm tối thiểu các vấn đề gặp phải trên. ac y, Các hạt nano được lựa chọn vì chúng nó là kim loại cần thiết cho thực vật và không độc hại trong phạm vi nồng độ rộng [29]. Các loại vật liệu nano đã thay đổi như đồng, kẽm, titan [14], magie, vàng [2] và bạc đã xuất hiện dP ha rm nhưng nano bạc đã được chứng minh là hoạt động mạnh nhất vì nó có khả năng kháng khuẩn tốt đối với vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật nhân thực khác. Do đặc tính kháng khuẩn mạnh của mình mà nano bạc được nghiên cứu rất nhiều trên lâm sàng. Trong thời gian dài bạc đã được sử dụng trong các ứng dụng như y học, ed ici ne an vật tư nha khoa, vật liệu bọc thép không gỉ, vật liệu vải, quản lý nước,…Đặc biệt là trong y học, bạc được sử dụng để chữa một số bệnh như bỏng, chấn thương kéo dài hoặc chống vi khuẩn, vi rút,…Tuy nhiên, bạc trước đây dưới dạng là thuốc khử trùng nhưng có tác dụng phụ nguy hiểm vì khi tiếp xúc với bạc có thể gây ra bệnh agyria, độc cho tế bào động vật có vú [7]. M Bạc được biết đến là nguyên tố có khả năng khử khuẩn mạnh nhất tồn tại trong tự nhiên và đã được ứng dụng từ rất lâu để phát triển thuốc chống ol of nhiễm khuẩn. Giữa thế kỷ 20, sự phát minh ra thuốc kháng sinh với hiệu lực kháng khuẩn mạnh đã làm cho mức độ sử dụng thuốc có nguồn gốc từ bạc giảm đi. Tuy nhiên chỉ 30 năm sau đó, người ta nhận thấy hiện tượng đề ho kháng kháng sinh ở nhiều loài vi sinh vật, vì vậy tính năng kháng khuẩn của @ Sc bạc lại được chú ý [1]. Các thuốc có nguồn gốc từ bạc có phổ kháng khuẩn rộng và rất hiếm khi bị vi khuẩn kháng tác dụng [23]. Nano bạc cũng đã được ứng dụng rộng rãi trong một loạt các ứng dụng ht kháng khuẩn trong nhiều nghiên cứu, như là điều trị vết thương [18], chống py rig lại các chủng trên lâm sàng [16, 17], mầm bệnh bệnh viện [24], mầm bệnh trong thực phẩm [4]. Các thuốc từ bạc đều có chung một nguyên tắc là thuốc cần phải giải phóng bạc dưới dạng ion để cho tác dụng [25]. Vì vậy, hiện nay Co việc ứng dụng ion bạc và kim loại bạc cũng như nano bạc là cần thiết. 9 Tác dụng kháng khuẩn của bạc đối với vi khuẩn gram dương và gram VN U âm là khác nhau. Theo một số báo cáo nghiên cứu vi khuẩn gram âm nhạy ac y, cảm với nano bạc hơn vi khuẩn gram dương [6, 8], một số nhà nghiên cứu khác thì có kết quả ngược lại [8, 27]. Có sự khác nhau này là do sự khác nhau về thành phần cấu trúc và phân tử của các loài vi khuẩn và cũng bị ảnh hưởng bởi nồng độ vi khuẩn cùng với nồng độ, kích thước và hình dạng hạt nano [8]. dP ha rm Và cơ chế hoạt động kháng khuẩn này khá là phức tạp (Hình 2). Về bản chất, các hạt nano sẽ làm giải phóng bạc để thực hiện hoạt động kháng khuẩn. Các hạt nano bạc nhỏ có tính kháng khuẩn nhiều hơn do diện tích tiếp xúc bề mặt màng vi khuẩn nhiều hơn [8]. Ag+ có điện tích dương tương tác với thành tế bào vi khuẩn mang điện tích âm làm biến đổi hình thái tế bào và tăng tính ed ici ne an thấm của tế bào hoặc rò rỉ tế bào gây chết tế bào [8]. Nano bạc có ái lực tương tác nhiều hơn với phốt pho và các phân tử sinh học có chứa lưu huỳnh có trong ngoại bào (protein màng), và các thành phần nội bào (cơ sở DNA, protein); những phân tử sinh học này ảnh hưởng sự phân chia tế bào, hô hấp và sự sống sót của tế bào [8]. Ngoài ra, sự tương tác của nano bạc với nhóm M thiol có thể là nguyên nhân gây ra loạt phản ứng oxy hóa sinh gốc tự do oxy hóa (ROS), dẫn đến ức chế enzyme hô hấp và gây chết. Ion bạc hoạt động ol of như là một chất kháng khuẩn bằng cách tương tác với thành tế bào peptidoglycan và màng sinh chất [31] và ngăn cản sự sao chép DNA của vi khuẩn bằng cách can thiệp vào các nhóm sulfhydryl trong protein [15]. Để ho đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc, Kim và công sự đã đánh giá @ Sc hoạt động kháng khuẩn của hạt nano bạc đối với E. coli và Staphylococcus aureus và chứng minh rằng E. coli bị ức chế ở nồng độ thấp, trong khi tác dụng ức chế tăng trưởng đối với S. aureus kém nhạy hơn [32]. Pseudomonas aeruginosa và Vibrio cholerae đã được tìm thấy có khả năng kháng thuốc cao py rig ht hơn E. coli và Salmonella typhi. Tuy nhiên, ở nồng độ trên 75 μg / ml, sự phát triển của các vi khuẩn này gần như bị xóa bỏ hoàn toàn đối với nano bạc [29]. Shameli và cộng sự đã báo cáo hoạt động kháng khuẩn của các hạt nano bạc có kích thước khác nhau trong PEG chống lại vi khuẩn gram dương (S. Co aureus) và vi khuẩn gram âm (Salmonella typhimurium) [13]. Họ cũng đưa ra kết luận rằng các hoạt động kháng khuẩn của nano bạc trong PEG (polyethylen glycol) có thể được thay đổi bằng cách kiểm soát kích thước của 10 các hạt nano, trên thực tế, hoạt động của nano bạc giảm khi kích thước hạt hình sau: ac y, Gián đoạn chuỗi vận chuyển điện tử VN U tăng [29]. Cơ chế hoạt động kháng khuẩn khá phức tạp, được biểu diễn dưới Rò rỉ vách tế bào Mất ổn định ribosome dP ha rm Màng sinh chất Vách tế bào Vi khuẩn Tương tác với ADN Tương tác với các enzyme Chết ed ici ne an Sản xuất gốc tự do oxy hóa Hình 2: Cơ chế kháng khuẩn của hạt nano bạc (Nano Ag) M Khả năng đáng chú ý thứ hai của bạc là tác dụng chống nấm. Ngoài hoạt tính kháng khuẩn, hoạt tính kháng nấm của nano bạc cũng được nghiên of cứu rộng rãi và các hạt nano này có hiệu quả tương đương với nhiều loại thực vật cũng như nấm gây bệnh cho người. Nano bạc có tác dụng chống nấm ho ol nhanh và hiều quả trên nhiều loài phổ biến như Aspergillus, Candida và Saccharomyces [1]. Nano tiểu phân bạc kích thước 13.5+-2.6 nm còn có hiệu Sc quả trong diệt nấm men phân lập từ vú bò bị viêm [1]. Gajbhiye và cộng sự đã chứng minh tiềm năng kháng nấm của nano bạc được sinh tổng hợp chống lại một số mầm bệnh nấm phổ biến như Phoma glomerata, P. herbarum, @ Fusarium semitectum, Trichoderma sp và C. albicans, nano bạc đã được tìm ht thấy có hiệu quả chống lại tất cả các loại nấm thử nghiệm này [36]. rig Nano bạc còn có tác dụng chống vi rút. Nano tiểu phân bạc đường kính py trung bình 10nm có khả năng ức chế đến 98% sự tái tạo của virut HIV-1 trong khi nano vàng cùng đường kính chỉ cho hiệu quả ở mức thấp (6-20%) [41]. Co Humberto và công sự (2010) cho rằng nano tiểu phân bạc phát huy tác dụng kháng virut HIV ở giai đoạn đầu của quá trình nhân bản và giai đoạn sau xâm 11 nhập của virut [1]. Hạt nano bạc được phủ bằng poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) VN U (PVP) và phạm vi kích thước 1-10nm là hiệu quả nhất để ức chế sự sao chép của HIV [26]. ac y, Các hạt oxit sắt từ và nano bạc đã được chứng minh có tác dụng kháng khuẩn. Ngoài ra, chúng còn được cho là có khả năng nân cao hiệu quả của các loại thuốc kháng sinh. Cùng với sự phát triển của công nghệ là sự phát triển dP ha rm của tình trạng kháng kháng sinh, nên việc kết hợp các hạt nano có tính kháng khuẩn sẽ là phương pháp tăng hiệu quả điều trị cũng như giảm thiểu tình trạng kháng kháng sinh. 1.4. Kháng sinh Doxycycline Doxycycline là một tetracycline bán tổng hợp thế hệ thứ hai và nó khác ed ici ne an với tetracycline truyền thống ở khả năng liên kết với canxi thấp hơn [43]. Doxycycline có thời gian bán hủy dài nên một ngày một liều, đi qua hàng rào máu não hiệu quả, hấp thu và dung nạp tốt. Doxycycline có hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng với nồng độ ức chế tối thiểu khoảng 0,016 – 2 μg/ml [10]. Nghiên cứu của Col và O'Connor, các tetracycline đã được sử dụng rộng rãi M trong môi trường lâm sàng và đứng thứ hai sau penicillin trong tổng số tấn được sử dụng mỗi năm trên toàn thế giới, tạo ra việc chọn lọc mạnh mẽ dẫn Hình 3: Cấu trúc phân tử của Doxycycline Co py rig ht @ Sc ho ol of đến việc trao đổi các gen kháng tetracycline liên quan đến plasmid hoặc transposone (gen nhảy) trong và giữa các loài vi khuẩn với nhau [37]. Tuy nhiên, hiện nay vi khuẩn đã tạo ra cơ chế kháng doxycycline. 12