CÔNG NGHỆ NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THUỐC (GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC) Chủ biên PGS. TS. NGUYỄN NGỌC CHIẾN

C Ô N G N G H Ệ N A N O T R O N G

S Ả N X U Ấ T T H U Ố C

vectorstock.com/30951585

Ths Nguyễn Thanh Tú

eBook Collection

CÔNG NGHỆ NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG

SẢN XUẤT THUỐC (GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO

DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC) Chủ biên: PGS. TS.

NGUYỄN NGỌC CHIẾN

WORD VERSION | 2022 EDITION

ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL

TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo

Phát triển kênh bởi

Ths Nguyễn Thanh Tú

Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật :

Nguyen Thanh Tu Group

Hỗ trợ trực tuyến

Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon

Mobi/Zalo 0905779594

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP DƯỢC

CÔNG NGHỆ NANO

VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THUỐC

(GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC)

500 nm

CHỦ BIÊN: PGS.TS.NGUYÊN NGỌC CHIẾN

Thuốc

HÀ NỘI -2019

Polyme

Tiểu phân nano polyme

Tác nhân

hướng đích

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

BỘ MÔN CÔNG NGHIỆP DƯỢC

CÔNG NGHỆ NANO

VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THUỐC

Chủ biên:

PGS. TS. NGUYỄN NGỌC CHIẾN

Đồng tác giả: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC CHIẾN

THS. HỒ HOÀNG NHÂN

HÀ NỘI -2019


LỜI MỞ ĐẦU

Cuốn “Công nghệ nano và ứng dụng trong sản xuất thuốc” là tài liệu học tập

dành cho sinh viên của Trường Đại học Dược Hà Nội với thời lượng học phần gồm

2 tín chỉ. Chúng tôi hy vọng tài liệu này sẽ đáp ứng được yêu cầu học tập của sinh

viên và là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn đọc có nhu cầu.

Cho đến nay, công nghệ nano ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm của

các nhà khoa học và hiện đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống,

trong đó có ngành dược phẩm và mỹ phẩm. Với nhiều ưu điểm so với dạng thuốc

truyền thống như cải thiện sinh khả dụng, đưa thuốc đến đích, do vậy việc áp dụng

công nghệ nano giúp làm tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng không mong

muốn của thuốc, đặc biệt đối với các thuốc điều trị bệnh ung thư.

Ngoài những kiến thức cơ bản về công nghệ nano, tài liệu “Công nghệ nano

và ứng dụng trong sản xuất thuốc” sẽ giới thiệu thêm cho người học về những

thành phần cơ bản của một tiểu phân nano, tóm tắt các phương pháp bào chế các

tiểu phân này. Đồng thời, tài liệu này sẽ cập nhật các phương pháp đánh giá đặc

tính lý hóa cũng như các phương pháp và mô hình đánh giá tác dụng sinh học in

vitro và in vivo của tiểu phân nano. Phần cuối của tài liệu sẽ giới thiệu về các ứng

dụng của các tiểu phân nano vào các dạng thuốc hiện đang được nghiên cứu và áp

dụng thực tế.

Mặc dù đã cố gắng trong quá trình tập hợp tư liệu và biên soạn, chắc chắn

không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng

góp của bạn đọc để lần tái bản sau được hoàn thiện hơn.

Các tác giả


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

Chữ viết tắt Thuật ngữ

ART

CS

D/D

D/N

Lipid nanoparticle

Lipid-polymer

nanoparticle

Nanoparticle

Organelle-escape units

Polymeric nanoparticle

Polymer-lipid hybird

nanoparticle

Spray freeze drying

Surface modification

hybrid

Giải thích

Nano lipid

Nano lai lipid-polyme hay

nano lipid-polyme

Tiểu phân nano, viết tắt

nano

Các đơn vị giúp thoát khỏi

cơ quan tế bào

Nano polyme

Nano lai polyme-lipid hay

nano polyme-lipid

Kỹ thuật phun sấy lạnh

Cải biến bề mặt

Artesunat

Chitosan

Dầu/Dầu

Dầu/Nước

DLS Dynamic Light Scattering Tán xạ ánh sáng động

EE Encapsulation Efficiency Hiệu suất nano hóa

EMA European Medicines

EPR

Agency

Enhanced Permeability and

Retention Effect

FDA Food and Drug

GEM

Administration

Genetically Engineered

Mouse

Cơ quan Y tế Châu Âu

Hiệu ứng lưu giữ và tăng

thấm tăng cường

Cục quản lí thực phẩm và

dược phẩm Mỹ

Mô hình chuột được thiết

kế di truyền


ISO

KLPT

KTTP

International Organization

for Standardization

Tổ chức quốc tế về tiêu

chuẩn hóa

Khối lượng phân tử

Kích thước tiểu phân

LC Loading Capacity Khả năng nạp thuốc, hay tỷ

MFT

MPS

NLC

OCED

Minimum Film Formation

Temperature

Mononuclear Phagocyte

System

Nanostructured Lipid

Carrier

Organization for Economic

Cooperation and

Development

RCC Regulatory Cooperation

Council

REACH Registration, Evaluation,

RES

Authorization,

Restriction of Chemical

lệ dược chất nano hóa

Nhiệt độ hình thành phim

tối thiểu

Hệ đại thực bào đơn nhân

Hệ mang lipid cấu trúc nano

Tổ chức hợp tác phát triển

kinh tế

Hội đồng pháp lý


and

Đăng kí, đánh giá, thẩm

quyền và giới hạn về hóa

chất

Reticuloendothelial System Hệ lưới nội mô

SLN Solid Lipid Nanoparticles Nano lipid rắn

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

MỤC LỤC

Chương 1. Đại cương về công nghệ nano ............................................................ 1

PGS. TS. Nguyễn Ngọc Chiến, ThS. Hồ Hoàng Nhân

1.1. Giới thiệu về công nghệ nano ................................................................... 1

1.2. Ưu, nhược điểm và thách thức của các tiểu phân nano.............................. 2

1.2.1. Ưu điểm ............................................................................................ 2

1.2.2. Nhược điểm và thách thức ................................................................. 3

1.3. Phân loại các tiểu phân nano .................................................................... 3

1.3.1. Phân loại dựa vào cấu trúc tiểu phân nano và tá dược sử dụng ........... 3

1.3.2. Phân loại dựa trên tương tác giữa tiểu phân nano và hệ sinh học ........ 5

1.4. Thành phần, cấu trúc và đặc điểm hòa tan dược chất từ tiểu phân nano .... 6

1.4.1. Thành phần tiểu phân nano ................................................................ 6

1.4.2. Cấu trúc một số tiểu phân nano .......................................................... 6

1.4.3. Đặc điểm hòa tan dược chất từ tiểu phân nano ................................. 10

1.5. Một số đặc điểm sinh dược học và dược động học của tiểu phân nano.... 12

1.5.1. Đặc điểm sinh dược học chung của các tiểu phân nano .................... 12

1.5.2. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường uống ..... 15

1.5.3. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường tiêm ...... 16

1.5.4. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường khác ...... 18

1.6. Vai trò của công nghệ nano trong dược phẩm ......................................... 18

1.6.1. Vận chuyển thuốc ............................................................................ 19

1.6.2. Điều trị tại đích ................................................................................ 19

1.6.3. Gen trị liệu ...................................................................................... 27

1.6.4. Các vai trò khác ............................................................................... 28

1.7. Độc tính của tiểu phân nano ................................................................... 29

Chương 2. Kỹ thuật bào chế tiểu phân nano ...................................................... 32



2.1. Tá dược chung bào chế tiểu phân nano ................................................... 32

2.1.1. Chất mang ........................................................................................ 32

2.1.2. Chất ổn định ..................................................................................... 46

2.1.3. Dung môi ......................................................................................... 47

2.1.4. Chất khác ......................................................................................... 47

2.2. Phương pháp bào chế .............................................................................. 56

2.2.1. Bào chế nano tinh thể ....................................................................... 56

2.2.2. Bào chế nano polyme ....................................................................... 64

2.2.3. Bào chế nano lipid ........................................................................... 74

2.2.4. Bào chế nano polyme-lipid ............................................................... 84

Chương 3. Các phương pháp đánh giá tiểu phân nano ....................................... 89


3.1. Các phương pháp đánh giá đặc tính lý hóa .............................................. 89

3.1.1. Đánh giá kích thước tiểu phân .......................................................... 89

3.1.2. Đánh giá điện tích bề mặt ................................................................. 93

3.1.3. Đánh giá hình thái cấu trúc tiểu phân ............................................... 98

3.1.4. Đánh giá thành phần, tương tác hóa học và trạng thái kết tinh ........ 101

3.1.5. Đánh giá khả năng nạp thuốc và hiệu suất nano hóa ....................... 103

3.1.6. Đánh giá khả năng giải phóng thuốc in vitro .................................. 107

3.2. Phương pháp đánh giá tác dụng sinh học in vitro .................................. 110

3.2.1. Nuôi cấy tế bào đơn lớp 2 chiều ..................................................... 110

3.2.2. Nuôi cấy tế bào 3 chiều .................................................................. 114

3.3. Phương pháp đánh giá tác dụng sinh học in vivo ................................... 116

3.3.1. Phương pháp đánh giá tác dụng chống khối u ................................ 117

3.3.2. Phương pháp đánh giá các tác dụng sinh học khác ......................... 119

Chương 4. Ứng dụng công nghệ nano trong sản xuất thuốc ............................. 120

PGS. TS. Nguyễn Ngọc Chiến

4.1. Bào chế thuốc tiêm ............................................................................... 120

4.1.1. Các loại tiểu phân nano dùng bào chế thuốc tiêm ........................... 120


4.1.2. Các dạng bào chế chứa tiểu phân nano dùng cho đường tiêm ........ 122

4.1.3. Bào chế thuốc tiêm chứa tiểu phân nano ........................................ 123

4.1.4. Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng thuốc tiêm chứa tiểu phân nano .. 128

4.2. Bào chế thuốc dùng đường uống .......................................................... 131

4.2.1. Các loại tiểu phân nano dùng bào chế thuốc dùng đường uống ...... 131

4.2.2. Các dạng bào chế chứa tiểu phân nano dùng đường uống .............. 137

4.2.3. Bào chế thuốc dùng đường uống chứa tiểu phân nano ................... 137

4.2.4. Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng thuốc dùng đường uống chứa tiểu

phân nano ................................................................................................ 141

4.3. Bào chế thuốc nhãn khoa ...................................................................... 145

4.3.1. Các loại tiểu phân nano dùng bào chế thuốc nhãn khoa ................. 145

4.3.2. Các dạng thuốc chứa tiểu phân nano dùng cho nhãn khoa .............. 145

4.3.3. Bào chế thuốc nhãn khoa chứa tiểu phân nano ............................... 149

4.3.4. Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng thuốc nhãn khoa chứa tiểu phân nano

................................................................................................................ 151

4.4. Bào chế thuốc dùng ngoài da ................................................................ 154

4.5. Bào chế thuốc cho đường dùng khác .................................................... 157

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 159


Mục tiêu học tập

Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ NANO

1. Trình bày được ưu, nhược điểm, cách phân loại của tiểu phân nano và đặc điểm của từng

loại.

2. Trình bày và phân tích được một số đặc điểm dược động học của tiểu phân nano.

3. Phân tích được một số vai trò của công nghệ nano trong dược phẩm.

4. Phân tích được độc tính của tiểu phân nano

1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO

Công nghệ nano là ngành khoa học thực hiện việc nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu có kích

thước cực nhỏ (10 đến 1000 nm) dựa vào tính chất khác biệt của vật liệu khi ở kích thước này và

có thể ứng dụng cho tất cả các lĩnh vực khác nhau như vật lý, hóa học, sinh học, y học,… Theo Ủy

ban Châu Âu (European Commission), vật liệu nano được định nghĩa là các vật liệu có nguồn gốc

tự nhiên, hay tổng hợp chứa các tiểu phân ở trạng thái không gắn kết hoặc phức hợp hoặc kết tụ,

trong đó bằng hoặc nhiều hơn 50% số lượng tiểu phân phân bố theo kiểu số lượng (number size

distribution) trong khoảng kích thước từ 1-100 nm. Với mục đích sử dụng, Tổ chức khoa học châu

Âu (European Science Foundation) mở rộng khái niệm nano trong y học cho các tiểu phân có kích

thước đến hàng trăm nanomét, khái niệm này phù hợp hơn với định nghĩa của tiểu phân nano dùng

để đưa thuốc đến nơi tác dụng [31].

Công nghệ nano dược hình thành trên cơ sở áp dụng thành tựu của công nghệ nano nói chung

vào lĩnh vực nghiên cứu chế tạo các tiểu phân nano dược phẩm, các hệ mang thuốc nano hoặc các

thiết bị nano dùng trong chẩn đoán và điều trị bệnh.

Trong ngành dược, việc sử dụng các hệ thống mang thuốc ở kích thước nano có thể đem đến

một liệu pháp điều trị khả thi nhờ vào tính đặc hiệu hoặc tác dụng tại đích kết hợp với việc giải

phóng thuốc tối ưu, từ đó giúp tăng cường tác dụng dược lý đồng thời giảm tác dụng phụ có hại in

vivo của thuốc.

Các dược phẩm nano (nanopharmaceuticals) được định nghĩa là các phức hợp có kích thước

nano, đơn giản như là các tiểu phân nano, nhũ tương nano, phức hợp polyme, hoặc phức tạp hơn

như các hệ đa thành phần kích thước nano có chứa thuốc, protein hoặc gen, các phối tử hướng đích

và các tín hiệu để có thể phát hiện trên thử nghiệm in vitro hoặc in vivo [31].

Kể từ khi liposome được mô tả lần đầu tiên vào những năm 1960 và được đề xuất làm hệ vận

chuyển thuốc trong điều trị bệnh, công nghệ nano đã có một tác động đáng kể đến sự phát triển của

các hệ vận chuyển thuốc. Rất nhiều các vật liệu và thiết bị nano hữu cơ, vô cơ khác nhau đã được

sử dụng làm các hệ vận chuyển để phát triển các phương thức điều trị hiệu quả (Hình 1.1). Cho đến

nay, đã có hơn 24 sản phẩm điều trị dựa trên công nghệ nano được FDA chấp nhận dùng trên lâm

sàng và nhiều sản phẩm khác vẫn đang trong quá trình thử nghiệm lâm sàng trong đó phần lớn là

các sản phẩm thuộc thế hệ 1 – thế hệ gồm các hệ vận chuyển không hướng đích (như liposome và

các nano polyme).


1

Hình 1.1. Sự phát triển theo thời gian của quá trình phát triển thuốc dựa vào công nghệ nano

[103]

1.2. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ THÁCH THỨC CỦA CÁC TIỂU PHÂN NANO

1.2.1. Ưu điểm

- Các hệ mang thuốc nano đóng vai trò là “bình chứa” các tác nhân bên trong, bảo vệ tác nhân

điều trị khỏi môi trường bên ngoài và môi trường sinh học của cơ thể.

- Tăng cường khả năng xâm nhập tế bào và quá trình thoát ra khỏi mao mạch.

- Nâng cao khả năng hấp thu thuốc vào các khối u hoặc vị trí mà thuốc tác dụng.

- Giảm được việc tương tác với các tế bào lành dẫn đến giảm tác dụng không mong muốn

(ADR).

- Giảm sự thải trừ của thận.

- Bề mặt lớn trên một tỉ lệ thể tích giúp thuận lợi cho các thay đổi hóa học ở bề mặt.

- Tăng độ tan của dược chất ít tan.

- Tăng sinh khả dụng của các thuốc nói chung, đặc biệt các tác nhân chống ung thư.

- Cho phép kiểm soát tốt hơn về thời gian và sự phân bố của các thuốc trong cơ thể [121].

1.2.2. Nhược điểm và thách thức

- Khó khăn trong việc bào chế quy mô lớn và ổn định sản phẩm.

- Nhiều trường hợp cần thiết phải đánh giá lại sinh khả dụng, tác dụng sinh học, độc tính.

- Ảnh hưởng tới môi trường do có thể phải sử dụng quá mức dung môi.

Một số thách thức lớn khác cần giải quyết, bao gồm [73]:

- Định hướng thuốc đến tế bào đích với độ đặc hiệu cao nhất.

- Phát triển những công thức thuốc hiệu quả nhằm tăng cường độ an toàn.

- Đơn giản hóa phác đồ điều trị.


2

- Bảo đảm chi phí – hiệu quả và chất lượng thuốc trong mối tương quan với giá cả, việc nâng

quy mô sản xuất.

1.3. PHÂN LOẠI CÁC TIỂU PHÂN NANO

Có nhiều cách phân loại các tiểu phân nano khác nhau, bao gồm:

- Dựa vào cấu trúc nano và tá dược sử dụng.

- Dựa vào tương tác giữa tiểu phân nano và hệ sinh học.

1.3.1. Phân loại dựa vào cấu trúc tiểu phân nano và tá dược sử dụng

Dựa vào cấu trúc và tá dược sử dụng, hệ mang thuốc ở kích thước nanomét có thể phân loại

gồm [31]:

- Nano vô cơ: Nano kim loại như nano vàng, bạc và nano không phải kim loại như nano

carbon (quantum dot, fulleren, …), nano silica.

- Nano hữu cơ:

o Nano tinh thể: Thường chỉ gồm dược chất, không có giá mang, chỉ có tá dược tránh kết tụ,

bao gồm nano tinh thể dạng vô định hình và nano tinh thể dạng kết tinh.

o Hệ mang thuốc kích thước nano mét (Hệ mang thuốc nano):

• Dạng cốt:

‣ Nano polyme: Là các hệ mang thuốc sử dụng polyme làm giá mang dược chất, bao

gồm nano polyme thân dầu, nano polyme thân nước.

‣ Nano lipid: Là các hệ mang thuốc sử dụng các lipid làm giá mang dược chất, bao

gồm nano lipid rắn và hệ mang lipid có cấu trúc nano.

• Dạng nhân-vỏ:

‣ Nano polyme: bao gồm nano polyme thân dầu dạng nhân-vỏ và polymesome.

‣ Nano lipid: bao gồm liposome và nano lipid dạng nhân-vỏ.


3

Hình 1.2. Phân loại hệ mang thuốc hữu cơ có cấu trúc nano [31]

Ngoài ra, đối với hệ mang thuốc nano có thể được phân loại như sau:

‣ Nano polyme

‣ Nano lipid

‣ Nano polyme-lipid và nano lipid-polyme: Là các hệ mang thuốc sử dụng cả polyme và

lipid làm giá mang dược chất.

‣ Dendrime: Là các đại phân tử có cấu trúc nhánh được tổng hợp với cấu trúc hóa học bao

gồm một nhân khởi đầu và nhiều lớp nhánh có các nhóm cuối hoạt động. Cấu trúc đặc biệt này của

dendrime cho phép nó có thể mang nhiều loại thuốc khác nhau thông qua các gắn kết hóa trị hoặc

được bao gói trong các khoang rỗng của nhân thông qua các tương tác thân dầu, liên kết hydro,

hoặc liên kết hóa học.

‣ Liposome: Là một hệ mang thuốc gồm một hay nhiều lớp đồng trục được tạo thành từ các

cấu trúc màng lipid kép của các phân tử lipid lưỡng tính tự nhiên hay tổng hợp.

1.3.2. Phân loại dựa trên tương tác giữa tiểu phân nano và hệ sinh học

Dựa trên những tương tác giữa tiểu phân nano và hệ sinh học (gọi là tương tác nano-bio) có thể

phân loại thành 3 thế hệ nano như sau [12]:


4

Thế hệ 1 Thế hệ 2 Thế hệ 3

Hình 1.3. Mô phỏng các thế hệ nano [12]

- Thế hệ thứ nhất bao gồm các tiểu phân nano cổ điển không 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

sẵn nhằm chứng minh khả năng tiềm tàng của 1 hệ đưa thuốc mới như tính tương thích sinh học,

khả năng hấp thu bởi tế bào và độc tính.

- Thế hệ thứ hai bao gồm các tiểu phân nano có bề mặt được cải biến, với 2 đặc trưng quan

trọng: Có tính chất lẩn tránh thực bào và hướng đích thụ động; nhằm cải thiện độ ổn định, tăng thời

gian tuần hoàn và tăng tính hướng đích trong các hệ sinh học.

- Thế hệ thứ ba chuyển mô hình thiết kế từ các tiểu phân nano có tính ổn định cao sang các

tiểu phân nano “thông minh”, hướng đích chủ động, sử dụng các tín hiệu sinh học, vật lý, hóa học

trong môi trường đích để kích hoạt giải phóng thuốc, nhằm đạt được tác dụng tại đích tối ưu.

Bảng 1.1. Đặc trưng và thách thức sinh học của các thế hệ nano [12]

Đặc

trưng

Thách

thức

sinh

học

Thế hệ 1 Thế hệ 2 Thế hệ 3

- Thiết kế, bào - Tối đa hóa vận chuyển - Đáp ứng theo môi trường

chế dễ

thuốc

- Có tính linh động

- Cải thiện độ - Có tính chất ẩn (thụ động) - Sử dụng các tín hiệu sinh

tan

- Hướng đích bị động là học hoặc nhân tạo để kích

- Tương thích chính

hoạt giải phóng thuốc

sinh học

- Có khả năng chẩn đoán trị

liệu

- Không ổn định - Quá phụ thuộc vào hiệu - Đang được xác định

- Bị thanh thải ứng lưu giữ và tăng thấm

bởi hệ đại thực tăng cường (EPR)

bào đơn nhân - Không có kháng nguyên

(MPS) chung

- Tính hướng - Tính hướng đích chủ động

đích thấp không tối đa

- Dưới 10% liều thuốc đến

được khối u


5

1.4. THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC VÀ ĐẶC ĐIỂM HÒA TAN DƯỢC CHẤT TỪ

TIỂU PHÂN NANO

1.4.1. Thành phần tiểu phân nano

Tùy thuộc vào phương pháp bào chế sử dụng và loại nano thu được, thành phần của tiểu phân

nano có thể bao gồm dược chất, chất mang, chất ổn định (chất diện hoạt, chất tăng độ nhớt), dung

môi và một số chất cải biến sinh học hoặc hướng đích. Dược chất thường là chất có hoạt tính sinh

học mạnh, nhưng độ tan kém. Cũng có trường hợp có thể sử dụng dược chất tan trong nước.

1.4.2. Cấu trúc một số tiểu phân nano

Trong khuôn khổ sách này, chúng tôi chỉ tập trung vào nano polyme, nano lipid và nano tinh

thể. Đối với liposome, vi nhũ tương người đọc có thể tham khảo sách tiếng Việt “Kỹ thuật nano

và liposome ứng dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm” đã xuất bản. Đối với dendrime, người đọc

tham khảo tài liệu khác.

1.4.2.1. Nano tinh thể

Nano tinh thể gồm các dược chất rất ít tan trong nước, thường được bào chế ở dưới dạng bột

hay hỗn dịch bằng phương pháp giảm kích thước tiểu phân (top-down). Các nano tinh thể bao gồm

100% dược chất, không có chất mang. Hỗn dịch nano sau khi phân tán trong môi trường lỏng (như

nước, PEG,...) cần được duy trì ổn định bằng chất diện hoạt hoặc các chất ổn định có bản chất

polyme. Chúng có thể có cấu trúc kết tinh hoặc vô định hình [80].

1.4.2.2. Nano polyme

Nano polyme là các hệ mang thuốc sử dụng polyme làm giá mang dược chất, có cấu trúc dạng

siêu vi nang hay siêu vi cầu. Cấu trúc siêu vi nang là cấu trúc nhân vỏ, cấu trúc siêu vi cầu là cấu

trúc dạng cốt, trong đó dược chất phân tán đều trong siêu vi cầu. Thực tế khó phân biệt siêu vi nang

hoặc siêu vi cầu. Trong cấu trúc này, dược chất hòa tan hoặc phân tán dạng phân tử hoặc tinh thể

nano trong polyme, cũng có thể dược chất liên kết cộng trị với polyme. Các polyme sử dụng bào

chế nano polyme gồm các polyme tự nhiên hay tổng hợp. Trong đó có cả các loại phân hủy sinh

học, tương hợp với cơ thể sống.

Phức hợp dược chất và polyme đã có những tác động lâm sàng đáng kể nhờ việc tăng cường

hiệu quả và phân liều của những thuốc đã biết. Tuy nhiên, hiệu suất nano hóa thuốc vẫn còn hạn

chế do thiếu vị trí liên hợp trên phân tử polyme và phần lớn thiếu khả năng hướng đích chủ động

hoặc kiểm soát khả năng giải phóng dược chất. Để tăng hiệu suất nano hóa thuốc đồng thời kiểm

soát việc vận chuyển thuốc theo không gian và thời gian, nhiều nano polyme có khả năng phân hủy

sinh học đã được phát triển.

Các micell polyme cũng đã thu hút nhiều sự quan tâm do có tiềm năng ứng dụng làm các hệ trị

liệu. Các micell polyme có thể hình thành do khả năng tự kết hợp của các polyme lưỡng tính có

khả năng kỵ nước khác nhau. Đến nay, một vài hệ micell polyme đã đi đến các giai đoạn khác nhau

của thử nghiệm lâm sàng và các hệ này đã chứng tỏ có khả năng lưu giữ tác nhân điều trị tại vị trí

đích và làm giảm tác dụng không mong muốn của các tác nhân này.


6

Ngoài ra, việc kết hợp các nano polyme với các phức hợp hướng đích cũng giúp kiểm soát quá

trình vận chuyển thuốc theo không gian và thời gian. Điều này có thể làm tăng cường hơn nữa hiệu

quả điều trị và giảm tác dụng không mong muốn của chúng.

1.4.2.3. Nano lipid

Nano lipid là các hệ mang thuốc sử dụng các lipid làm giá mang dược chất, có cấu trúc dạng

siêu vi nang hay siêu vi cầu. Nano lipid gồm các loại khác nhau, tùy loại tá dược sử dụng.

a. Tiểu phân nano lipid rắn (solid lipid nanoparticles-SLN): SLN (gọi tắt là nano lipid rắn) có cấu

tạo gồm 2 phần: phần lõi rắn là dược chất hòa tan hoặc phân tán trong môi trường lipid rắn, phần

vỏ bao quanh lõi lipid rắn, là lớp chất diện hoạt (đầu sơ nước của phân tử chất diện hoạt gắn với

phần lõi lipid, đầu thân nước hướng ra ngoài).

SLN được phát triển từ những năm đầu thập niên 90. SLN có thể coi là hệ đưa thuốc nhân

tạo so với các hệ đưa thuốc truyền thống như nhũ tương lipid, liposome. SLN kết hợp các ưu điểm

và đồng thời cũng khắc phục các nhược điểm của hệ chất mang dạng keo kể trên như độ ổn định,

khả năng bảo vệ và dung hợp dược chất, khả năng dung nạp tốt. Đồng thời, SLN cũng giúp cải

thiện sinh khả dụng của thuốc, kiểm soát duy trì giải phóng các dược chất [44]. SLN cấu tạo từ 0,1-

30% lipid rắn, phân tán trong một dung dịch nước và được ổn định với 0,5-5% chất diện hoạt. SLN

có hàm lượng thuốc thường thấp, tuy nhiên có trường hợp lên tới 25%, và có độ ổn định tốt. Ngoài

ra, dược chất dễ bị thoát ra khỏi tiểu phân do sự biến đổi vật lý trong quá trình bảo quản.

b. Hệ mang lipid cấu trúc nano (nanostructured lipid carriers, NLC): Để khắc phục các nhược

điểm của nano lipid rắn (hiện tượng tống thuốc ra ngoài khi lipid kết tinh ở dạng β, tỷ lệ phân tán

trong pha nước cao nhất chỉ khoảng 30%), hệ mang lipid cấu trúc nano đã ra đời với việc sử dụng

đồng thời cả lipid dạng lỏng phối hợp cùng với lipid dạng rắn. Vì sự khác nhau trong cấu trúc, hai

dạng lipid này không thể trộn lẫn hoàn toàn để tạo tinh thể, tạo nhiều khe hở (khoảng giữa các

chuỗi acid béo triglycerid) để chứa dược chất bên trong. Có thể phối hợp lipid dạng rắn với lipid

dạng lỏng ở tỷ lệ từ 70:30 đến 99,9:0,1. Sự có mặt của lipid lỏng sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy

của hỗn hợp so với lipid rắn. Nồng độ của hệ trong pha phân tán có thể lên đến 95% (cao hơn hẳn

so với nano lipid rắn). NLC có cấu tạo gồm một lớp chất diện hoạt bao quanh lõi lipid chứa hỗn

hợp lipid rắn-lỏng, thường có kích thước 100-500 nm. NLC nano hoá dược chất cao hơn SLN do

phần lớn các dược chất có khả năng hòa tan trong lipid lỏng cao hơn dạng rắn. Vì vậy, hệ NLC hạn

chế được tình trạng đẩy dược chất ra khỏi tiểu phân, kiểm soát được tốc độ giải phóng dược chất

tốt hơn, và được coi là thế hệ hai của SLN. Ví dụ acid stearic là lipid rắn được kết hợp với lipid

lỏng là acid oleic với các tỉ lệ khác nhau để bào chế NLC. NLC cho các tiểu phân có kích thước

nhỏ hơn và bề mặt của các tiểu phân nano có hình dạng cầu hơn so với các công thức SLN chỉ chứa

lipid rắn. Hiệu suất nano hóa và tỷ lệ dược chất nano hóa có xu hướng tăng khi tăng lượng acid

oleic (Fu-Qiang Hu và cộng sự, [58]). Các thử nghiệm in vitro cho thấy hệ NLC có tỉ lệ giải phóng

thuốc cao ở giai đoạn đầu và duy trì ổn định kéo dài ở giai đoạn sau, có thể kiểm soát được tỉ lệ

giải phóng thuốc bằng cách điều chỉnh nồng độ lipid lỏng trong công thức [58].

Dựa vào cấu trúc khung xốp bên trong, NLC được chia làm 3 dạng: dạng kết tinh không hoàn

toàn, dạng vô định hình, và dạng nhũ tương kép. Hệ NLC được ứng dụng nhiều trong dược phẩm

cũng như mỹ phẩm.


7

c. Hệ liên hợp dược chất và lipid: Hệ liên hợp dược chất – lipid được hình thành bằng cách tạo

muối (với các acid béo) hoặc tạo các dẫn xuất ester hoặc ether. Sau đó, hệ được nhũ hóa với dung

dịch chất diện hoạt thân nước để tạo các tiểu phân nano.

1.4.2.4. Nano polyme-lipid

Nano polyme-lipid là hệ mang thuốc kết hợp các ưu điểm của hệ mang thuốc liposome và nano

polyme, trong đó các lipid và các polyme được đồng thời sử dụng. Những thành công của nano

liposome và polyme đã dẫn đến sự ra đời của tiểu phân nano lai polyme-lipid, do vậy cho đến nay,

một vài nano polyme-lipid đã được phát triển.

Ví dụ như các tiểu phân polyme được bao bởi lipid gồm nhân acid poly (lactic-co-glycolic)

(PLGA), vỏ polyethylen glycol (PEG) và một lớp lipid ở lớp giữa đã được bào chế và đánh giá các

đặc tính. Nhân PLGA có thể mang các thuốc ít tan trong nước trong khi vỏ PEG giúp làm giảm khả

năng tích tụ sinh học (biofouling) và tăng thời gian tuần hoàn. Lớp lipid nằm ở giữa nhân PLGA

và vỏ PEG đóng vai trò như một hàng rào phân tử giúp tăng cường khả năng lưu giữ và kéo dài

thời gian giải phóng thuốc từ nhân polyme. Ở một ví dụ khác, nano PLGA bao gói bởi liposome

(hay được gọi là tế bào nano – “nanocell”) đã được phát triển qua nhiều bước với hướng điều trị

ung thư. Trong đó, nhân là phức hợp PLGA-doxorubicin, còn vỏ lipid nhiều lớp chứa tác nhân

chống sự tăng sinh combretastatin [100].

Nano lai polyme-lipid đã kết hợp được tính toàn vẹn cấu trúc cao, đặc tính dễ điều chỉnh, khả

năng dễ cải thiện đặc tính bề mặt của phần polyme và tính tương thích sinh học tuyệt vời, tính sinh

miễn dịch thấp, độc tính thấp của phần lipid.

Ở nano lai, các lipid có thể làm chậm sự thấm nước và giảm đáng kể sự phân hủy các nano lai,

làm kéo dài quá trình giải phóng dược chất. Ngoài ra, lớp bao lipid bên ngoài lớp polyme mô phỏng

giống như giao diện của lớp bề mặt sinh học, trong khi đó các polyme đảm bảo sự ổn định cơ học,

giúp dễ điều chỉnh tính chất bề mặt cho các tiểu phân.

1.4.3. Đặc điểm hòa tan dược chất từ tiểu phân nano

Dựa vào cấu trúc và tá dược sử dụng, tiểu phân nano có thể được phân loại gồm nano tinh

thể, hệ mang thuốc nano (nano polyme, nano lipid và nano lai polyme-lipid/lipid-polyme và các

loại khác). Mỗi loại tiểu phân nano có tốc độ hòa tan và mức độ hòa tan dược chất khác nhau.

Đối với nano polyme, nano lipid và nano lai polyme-lipid/lipid-polyme , tốc độ và mức độ

hòa tan dược chất có thể được kiểm soát khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc và tá dược sử dụng.

Trong môi trường hòa tan, dược chất phân tử và nano tinh thể khuếch tán ra bên ngoài tiểu phân

nano. Quá trình hòa tan tiếp tục xảy ra đối với nano tinh thể. Tốc độ hòa tan dược chất phụ thuộc

nhiều quá trình hòa tan và khuếch tán dược chất phân tử, đồng thời phụ thuộc cả vào quá trình

khuếch tán nano tinh thể và tốc độ phân hủy của chất mang. Mức độ hòa tan hay độ tan của dược

chất tăng ở các tiểu phân kích thước dưới 1000 nm do kích thước tiểu phân dược chất giảm mạnh.

Đối với nano tinh thể, việc giảm đến kích thước nano dẫn đến tăng tốc độ và mức độ hòa

tan dược chất. Bàn luận dưới đây liên quan đến nano tinh thể.

Đối với tốc độ hòa tan, dựa vào phương trình Noyes-Whitney ta có:


dc

= D.A.(C s−C x )

dt h

[1]

8

Trong đó, dc/dt: tốc độ hòa tan; D: hệ số khuếch tán; h: bề dày của lớp khuếch tán; A: diện

tích bề mặt tiếp xúc của các tiểu phân; Cs, Cx: lần lượt là độ tan, nồng độ của chất tan.

Hình 1.4. Sự tăng diện tích bề mặt do giảm kích thước tiểu phân [80]

Dựa vào phương trình [1] cho thấy, việc giảm kích thước tiểu phân dẫn đến việc tăng diện tích

bề mặt sẽ làm tăng tốc độ hòa tan. Ngoài ra, tốc độ hòa tan tăng còn do dc/dt tỉ lệ thuận với gradient

nồng độ (Cs-Cx)/h (xem hình 1.5) và việc tăng hấp thu theo cơ chế khuếch tán thụ động do tăng

gradient nồng độ chất tan giữa thành ruột và trong máu.

Hình 1.5. So sánh tinh thể micro (A) và tinh thể nano (B) về độ cong bề mặt và gradient nồng độ

của chúng trên khoảng cách khuếch tán (h)

(Cs: nồng độ tại bề mặt, A, B: lần lượt là tinh thể micro và tinh thể nano; Cx: nồng độ tại khoảng cách

khuếch tán h) [80]

Đối với độ tan của dược chất, mối quan hệ giữa kích thước tiểu phân và độ tan phức tạp hơn.

Độ tan của dược chất phụ thuộc vào đặc tính lý hóa của dược chất, môi trường hòa tan, nhiệt độ và

áp suất. Nhưng điều này chỉ đúng với tiểu phân dược chất có kích thước micron trở lên. Với tiểu

phân dược chất kích thước dưới 1 μm, độ tan phụ thuộc vào kích thước tiểu phân (KTTP), độ tan

dược chất được giải thích theo phương trình Ostwald-Freundlich như sau [62]:

log C s

=

2σV

C α 2,303 RTρr


[2]

9

Trong đó: Cs là độ tan của tiểu phân kích thước nhỏ (dưới 1000 nm), Cα: độ tan của tiểu phân

kích thước micron trở lên, σ: sức căng bề mặt; V là thể tích mol, R là hằng số khí, T là nhiệt độ

tuyệt đối; ρ là tỷ trọng tiểu phân, r là bán kính tiểu phân.

Theo phương trình [2], độ tan của dược chất tăng khi KTTP giảm. Cần nhấn mạnh là điều này

chỉ áp dụng với các tiểu phân nhỏ hơn 1-2μm, đặc biệt tiểu phân kích thước nhỏ hơn 200 nm [62].

Ngoài ra, đối với dạng nano tinh thể, dược chất có thể ở trạng thái vô định hình. Trạng thái vô

định hình có nhiều ưu điểm như độ tan lớn hơn so với dược chất ở dạng kết tinh. Vì thế, các nano

tinh thể dược chất ở dạng vô định hình sẽ có độ tan lớn hơn so với các nano tinh thể dạng kết tinh

có cùng kích thước. Do đó, để đạt được độ tan lớn nhất, việc kết hợp được đồng thời kích thước

nano và dạng vô định hình là điều vô cùng lý tưởng. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng trong ngành

dược, điều tiên quyết đó là cần phải duy trì được trạng thái vô định hình của dược chất trong suốt

thời hạn sử dụng của sản phẩm.

1.5. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH DƯỢC HỌC VÀ DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA TIỂU

PHÂN NANO

Đặc điểm dược động học của tiểu phân nano từ các dạng thuốc khác nhau bao gồm hấp thu,

phân bố, chuyển hóa và thải trừ có thể có sự thay đổi khác biệt so với dạng thuốc truyền thống chứa

dược chất không ở dạng nano hóa.

1.5.1. Đặc điểm sinh dược học chung của các tiểu phân nano

Như đã đề cập trong phần phân loại, có rất nhiều dạng thuốc chứa tinh thể nano hoặc hệ mang

thuốc nano. Trong hệ mang thuốc nano, dược chất được bao gói trong các chất mang như dendrime,

liposome, nano polyme, nano lipid, nano lai lipid-polyme/polyme-lipid. Hệ mang thuốc nano

thường có nhiều ưu điểm như khả năng vận chuyển thuốc đặc hiệu, độ ổn định cao, khả năng thấm

qua màng sinh học cao, sinh khả dụng được tăng cường, và tác dụng kéo dài (Bảng 1.2). Bằng cách

thay đổi các đặc tính sinh dược học của các chất tiềm năng dùng làm thuốc mới, việc bào chế các

dạng thuốc chứa hệ mang thuốc nano có thể là một giải pháp hứa hẹn để giữ vững các đặc tính của

thuốc. Các đặc tính lý hóa của các tiểu phân nano như KTTP, điện thế bề mặt và khả năng thân dầu

sẽ ảnh hưởng đến đặc tính hấp thu qua màng sinh học của chúng. Các tiểu phân nano có kích thước

nhỏ thường có khả năng hấp thu thông qua các nang của biểu mô cao hơn so với các tiểu phân có

kích thước lớn. Các tiểu phân nano có thể đi vào tế bào thông qua quá trình nội thực bào như nhập

bào qua trung gian caveola và clathrin, ẩm bào. Ngược lại, các tiểu phân lớn hơn có thể bị opsonin

hóa nhanh (các protein có khả năng bám dính vào vật ngoại lai hay tế bào giúp chúng dễ bị nhận

diện bởi quá trình thực bào) và loại khỏi hệ tuần hoàn thông qua các đại thực bào của hệ lưới nội

mô.


10

Bảng 1.2. Đặc điểm sinh dược học của một số dạng thuốc có kích thước nano [86]

Dạng thuốc nano

Đặc điểm sinh dược học

Dendrime Ưu điểm:

- Khả năng thấm qua màng cao

- Kiểm soát giải phóng

- Khả năng vận chuyển thuốc đặc hiệu

- Làm tăng độ tan của dược chất

Nhược điểm:

- Hạn chế đường sử dụng

Nano tinh thể Ưu điểm

- Tăng tác dụng toàn thân

- Khả năng lưu giữ cao ở lớp màng nhầy

- Thích hợp nhiều đường dùng khác nhau

Nhược điểm

- Khả năng duy trì giải phóng thấp

Nano lipid Ưu điểm

- Khả năng phân hủy sinh học và được chuyển hóa nhờ

các men như lipase, esterase.

- Tác dụng toàn thân kéo dài

- Khả năng vận chuyển thuốc đặc hiệu

- Khả năng tích lũy tại các khối u

Nhược điểm

- Đào thải nhanh bởi hệ lưới nội mô (RES)


Micell

Ưu điểm

- Khả năng thấm qua màng cao

- Làm tăng độ tan của dược chất

- Tăng tác dụng toàn thân

Nhược điểm

- Khả năng duy trì giải phóng thấp

Nano polyme Ưu điểm

- Quá trình giải phóng in vivo ổn định

- Tác dụng kéo dài

Nhược điểm

- Cần hạn chế khả năng giải phóng ồ ạt ban đầu


Trong việc thiết kế công thức của tiểu phân nano, cần thiết làm giảm thiểu khả năng opsonin

hóa và kéo dài thời gian tuần hoàn của các tiểu phân nano. Điều này có thể đạt được bằng cách bao

bề mặt của tiểu phân nano bằng các polyme hoặc chất diện hoạt thân nước và/hoặc thiết kế công

thức tiểu phân nano với các đồng polyme phân hủy sinh học có thêm các phần thân nước như

polyethylen glycol, poloxame, poloxamin và polysorbat [86].


11

Các tiểu phân nano có điện thế bề mặt dương có thể tương tác với điện thế âm của mucin do

chứa các hợp phần acid sialic và đường, dẫn đến việc tăng cường quá trình vận chuyển qua màng

tế bào và quá trình nội bào nhờ các tế bào biểu mô.

Việc “chức năng hóa” bề mặt tiểu phân nano với các chất tăng cường tính thấm qua màng hoặc

các phức hợp có khả năng gắn kết với các thụ thể trên màng tế bào có thể thúc đẩy khả năng vận

chuyển qua màng tế bào của các thuốc được bao gói. Ngoài khả năng vận chuyển qua màng tế bào,

các thuốc kích thước nano được bao gói hay liên kết với các polyme bám dính sinh học hoặc các

chất tạo phức chelat có thể giúp tăng cường khả năng vận chuyển liên bào của các thuốc thông qua

việc điều hòa các khe hở hẹp giữa các tế bào. Việc cải biến bề mặt (surface modification) của các

tiểu phân nano với các protein đặc hiệu, các kháng thể và các phân tử sinh học khác có thể được sử

dụng để thiết kế các thuốc có tác dụng chọn lọc trên các mô cụ thể. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng

các thành phần trong công thức có khả năng nhạy cảm với các tín hiệu vi môi trường bên trong

(như nhạy cảm với pH, nhạy cảm với enzym) hay các tín hiệu ngoại cảnh (như từ trường, ánh sáng).

Các giải pháp này giúp tăng cường khả năng điều trị và giảm tác dụng không mong muốn của các

thuốc điều trị ung thư vốn là các thuốc độc tế bào thường có cửa sổ điều trị hẹp [5], [86].

Quá trình chuyển hóa dược chất từ tiểu phân nano và chuyển hóa bản thân tiểu phân nano tương

đối phức tạp so với quá trình chuyển hóa các phân tử dược chất vì sự khác nhau trong cấu trúc của

nó. Ví dụ như các tiểu phân nano có thể bao gồm các phối tử trên bề mặt như PEG hay các chuỗi

acid amin dạng L, hoặc chúng có thể bao gồm các kim loại, carbon, các polyme bên trong nhân.

Khi các tiểu phân nano đi đến gan để được chuyển hóa thì các phối tử liên kết với các tiểu phân

này sẽ được chuyển hóa cùng. Tuy nhiên, con đường chuyển hóa chính xác của chúng vẫn còn chưa

được biết. Nhiều quá trình chuyển hóa khác nhau có thể xảy ra đối với từng loại tiểu phân nano

khác nhau, do vậy, việc hiểu biết đầy đủ về các cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong việc phát

triển công thức cũng như đảm bảo độ an toàn của sản phẩm [47].

Đối với quá trình thải trừ, cơ quan thải trừ chính là thận, tuy nhiên, quá trình thải trừ còn có thể

xảy ra qua đường mật, mồ hôi, nước bọt, không khí thở hoặc sữa. Các đặc tính của tiểu phân nano

thường được tối ưu để đào thải tiểu phân nano khỏi cơ thể mà không gây bất cứ một độc tính nào,

các đặc tính này bao gồm chất mang, KTTP, hình dạng, điện thế và hóa học bề mặt. Các tiểu phân

nano có kích thước dưới 8 nm thường chịu quá trình đào thải qua thận và bài tiết qua nước tiểu.

Trong khi đó, khả năng lọc qua thận giảm do có liên quan đến sự hấp phụ các protein huyết tương

trên bề mặt các tiểu phân nano mang điện tích hoặc do có sự tương tác với thành phần tích điện

trên thành mao mạch của cầu thận.

Ngoài quá trình thải trừ ở thận, một số tiểu phân còn được đào thải ở gan thông qua quá trình

bài tiết mật vào đường ruột và thải trừ qua phân. Các đại thực bào Kupffer trong hệ lưới nội mô sẽ

bắt giữ các tiểu phân không mong muốn trong máu và là vị trí chính của quá trình chuyển hóa.

Hoặc các tiểu phân cũng có thể bị dị hóa thông qua các tế bào gan. Từ đó, các tiểu phân bị giữ bởi

các tế bào gan sẽ đi vào mật và bị bắt giữ bởi các tế bào Kupffer, sẽ chịu quá trình phân hủy bởi tế

bào. Các tiểu phân chịu sự thải trừ qua gan thường có kích thước từ 10-20 nm. Đồng thời, quá trình

đào thải các tiểu phân cũng có thể được thực hiện qua trung gian hệ thống bổ thể như các protein

opsonin, giúp tăng cường sự bắt giữ ở gan [47].


12

1.5.2. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường uống

Tiểu phân nano có trong các dạng thuốc dùng theo đường uống thường là nano tinh thể, cũng

có thể là các tiểu phân nano khác. Đối với các dạng thuốc chứa các tiểu phân nano dùng theo đường

uống, sinh khả dụng thường tăng, ổn định không phụ thuộc vào bữa ăn và thể hiện dược động học

tuyến tính ví dụ như Lipanthyl Supra NT 145mg (chứa nano tinh thể fenofibrat). Quá trình hấp thu

tăng do mức độ và tốc độ hòa tan dược chất tăng. Đặc biệt, kích thước nano có thể làm tăng tính

thấm của dược chất qua thành ruột do tiểu phân kích thước dưới 100 nm có thể được hấp thu qua

khe kẽ liên bào, các tiểu phân nano kích thước vài nm, có thể đi qua các kênh nước (water channel).

Các tiểu phân nano còn có thể bảo vệ dược chất khỏi điều kiện bất lợi trong đường tiêu hóa, do vậy

làm giảm sự phân hủy dược chất. Việc này cũng làm tăng hấp thu dược chất. Khi tuần hoàn trong

máu dưới dạng phân tử, phân tử dược chất được phân bố, chuyển hóa và thải trừ tương tự dược

chất hấp thu từ thuốc uống chứa dược chất kích thước micron.

Cụ thể, đối với thuốc dùng đường uống, quá trình hấp thu qua lớp biểu mô của đường ruột có

thể diễn ra theo hai cơ chế sau:

+ Con đường liên bào: Các tiểu phân có kích thước dưới 1 nm có thể không đi qua theo con

đường này bởi vì các khe hở hẹp giữa các tế bào biểu mô. Tuy nhiên, các khe hở liên bào này có

thể mở thuận nghịch đủ lớn để cho các tiểu phân nano đi qua bằng cách dùng các chất tăng cường

sự hấp thu bao gồm các polyme ion dương hay ion âm và các phức chelat calci như chitosan, acid

polyacrylic và acid ethylenediaminetetraacetic (EDTA). Nếu chúng có kích thước lớn hơn 20 nm,

các tiểu phân nano cần phải rã ra đủ nhỏ để giải phóng thuốc và đi qua các khe hở này [47].

+ Con đường xuyên bào: Các tiểu phân nano có thể tránh quá trình chuyển hóa qua gan lần

đầu, theo cơ chế này, chúng có thể đi qua các tế bào đường ruột hoặc tế bào M của mảng Peyer

(Peyer’s patches). Sự vận chuyển này đạt được bằng quá trình thực bào (phagocytosis), quá trình

đại ẩm bào (marcopinocytosis), nội thực bào qua trung gian của clathrin hay caveola [47]. Các tiểu

phân có kích thước dưới 200 nm có thể bị nội thực bào qua trung gian của clathrin, trong khi đó,

các tiểu phân có kích thước lớn hơn có thể bị bắt giữ bởi các túi caveola. Một số con đường thực

bào khác vẫn đang được tiếp tục tìm hiểu và hiện vẫn chưa được phân loại rõ ràng [98].

Quá trình hấp thu thuốc qua đường tiêu hóa vào vòng tuần hoàn chung phụ thuộc vào nhiều

yếu tố như KTTP, điện tích bề mặt, độ ổn định của tiểu phân nano, thời gian lưu của tiểu phân nano

tại vị trí hấp thu và các thành phần trong đường tiêu hóa [47]. Để thuốc tạo ra được hiệu quả và

thực hiện mục đích của nó thì thuốc cần đến được vị trí tác dụng. Để thực hiện được điều này, thuốc

cần đi qua được các hàng rào sinh lý như các hàng rào của tế bào, thể dịch và màng nhầy. Do đó,

việc dùng các tiểu phân nhỏ có kích thước nano có thể tăng cường việc đưa thuốc vào tế bào và

khả năng ẩm bào, cũng như xâm nhập vào các khối u, tích lũy và giải phóng thuốc vào các khối u.

Như đã đề cập, các yếu tố như KTTP, thế zeta, các phối tử hướng đích, thành phần công thức đóng

vai trò quan trọng trong việc phân bố các tiểu phân nano trong cơ thể. Ngoài ra, các quá trình khác

như quá trình opsonin hóa, khả năng đi qua khe hở của niêm mạc, hiện tượng tăng tính thấm và lưu

giữ (EPR – Enhanced permiability and retention) cũng ảnh hưởng đến sự phân bố của các tiểu phân

nano [47].


13

1.5.3. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường tiêm

Hỗn dịch tiểu phân nano dùng theo đường tiêm là hỗn dịch của nano tinh thể và hỗn dịch hệ

mang thuốc nano. Tất cả các tiểu phân nano đều có thể dùng theo đường tiêm nếu đáp ứng được

các yêu cầu của thuốc tiêm. Hỗn dịch nano có thể được tiêm bắp, tiêm dưới da, trong phúc mạc

ruột hay tiêm tĩnh mạch.

Sau khi tiêm tĩnh mạch, tiểu phân nano trực tiếp tuần hoàn trong máu, sự phân bố của tiểu phân

có thể xảy ra theo hai hướng là thanh thải bằng thực bào và phân bố đến cơ quan, tổ chức [6], [98]:

- Thanh thải bằng thực bào:

Hệ thống thực bào trong cơ thể coi tiểu phân như một vật thể lạ và tiến hành thanh thải theo

cơ chế bảo vệ của cơ thể. Sau khi thực bào, tiểu phân được đưa về gan, lách…

Như vậy, có thể lợi dụng cơ chế thực bào để chủ động đưa thuốc tới gan, lách, phổi…và

tăng cường ái lực với thụ thể trên thực bào đơn nhân bằng các phối tử có ái lực. Mặt khác, tổ chức

u, viêm là những nơi có quá trình thực bào xảy ra mạnh nhất, trở thành cơ quan đích của tiểu phân.

Để tránh thực bào, tăng cường phân bố đến các tổ chức cần phải:

• Ngụy trang tiểu phân nhằm tránh sự nhận diện của tế bào lympho: bao tiểu phân với các

polyme thân nước như PEG, khi đó PEG liên kết đồng hóa trị với các tiểu phân như nano albumin,

nano PLGA…

• Biến tính bề mặt tiểu phân để ngăn cản quá trình thực bào: tạo ra cấu trúc cồng kềnh

hoặc bao chất diện hoạt.

• Bao tiểu phân bằng các tác nhân phân giải màng lysosome.

- Phân bố đến cơ quan, tổ chức:

Các tiểu phân không bị thực bào, dễ dàng đi qua thành mạch mao quản để phân bố tiếp đến

các cơ quan, tổ chức trong cơ thể đặc biệt là các tổ chức u, viêm do tính thấm tăng lên.

Sau khi qua thành mạch, tùy theo cấu trúc và kích thước, tiểu phân nano được phân bố ở 3

mức độ khác nhau:

• Tới cơ quan đích: Gan, lách, phổi…

• Tới nhóm tế bào đặc biệt (viêm, ung thư, đại thực bào…)

• Tới nội bào: Do có kích thước ở mức độ phân tử hoặc kích thước nhỏ hơn khe hở liên

bào và nhiều liên kết lỏng lẻo trên màng tế bào, nên tiểu phân nano có khả năng xuyên qua màng

tế bào vào nội bào. Nếu kích thước lớn hơn, hệ được vận chuyển bằng cơ chế thực bào hoặc tương

hợp với màng tế bào.

Sau khi tiêm bắp, tiêm dưới da hay trong phúc mạc ruột, hỗn dịch tiểu phân nano được hấp

thu vào máu dưới dạng phân tử và tiểu phân nano. Quá trình phân bố tiểu phân nano theo hướng

trên. Thời gian lưu của tiểu phân nano, đặc biệt tiểu phân nano có cấu trúc đặc biệt, khác xa với

phân tử thuốc khi tuần hoàn trong máu. Từ cấu trúc của hệ mang thuốc nano, phân tử dược chất

được giải phóng và tham gia vào vòng tuần hoàn, phân bố, chuyển hóa thải trừ tương tự như phân

tử dược chất được hấp thu từ các dạng thuốc thường quy. Đồng thời, bản thân tiểu phân nano được


14

vận chuyển, phân bố đến các mô nếu không bị nhận diện bưởi hệ thống đại thực bào đơn nhân. Tại

các mô, tiểu phân nano có thể giải phóng dược chất gây tác dụng sinh học.

1.5.4. Đặc điểm dược động học tiểu phân nano dùng theo đường khác

Đối với đường phổi, khả năng đưa các tiểu phân vào đường hô hấp phụ thuộc vào đường kính

khí động học trung bình khối lượng (MMAD - a mass median aerodynamic diameter) của các tiểu

phân được hít vào và khả năng khuếch tán của chúng vào toàn bộ đường hô hấp bắt đầu từ mũi đến

các phế nang. Các tiểu phân sẽ bị làm ẩm và tương tác với bề mặt bên trong của phổi để đi qua phổi

vào hệ bạch huyết thông qua sự bắt giữ bởi các đại thực bào và vào tuần hoàn chung để đi đến các

cơ quan khác. Ngoài ra, quá trình hấp thu còn phụ thuộc vào các đặc tính lý hóa khác của tiểu phân

và đặc tính giải phẫu của đường hô hấp [47].

Quá trình vận chuyển thuốc qua da giúp đưa các thành phần có tác dụng trị liệu qua da và vào

tuần hoàn chung. Các tiểu phân nano cũng hiện đang được sử dụng để điều trị các bệnh ngoài da,

giúp tăng cường khả năng lưu giữ và kiểm soát giải phóng của dược chất. Các tiểu phân này có khả

năng đi qua lớp sừng rào cản thông qua các con đường như qua tuyến mồ hôi, lỗ chân lông, hoặc

đi vào trong tế bào (đối với các tiểu phân nhỏ). Khả năng thấm của các tiểu phân qua da phụ thuộc

vào một số yếu tố như KTTP, đặc tính bề mặt của tiểu phân, nhiệt độ bề mặt da, lượng mồ hôi,...

[47].

Ngoài ra, một số đặc điểm dược động học của các tiểu phân nano qua các đường dùng khác

nhau còn được trình bày trong các phần tiếp theo.

1.6. VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ NANO TRONG DƯỢC PHẨM

Vai trò của công nghệ nano trong dược phẩm có thể tóm tắt qua sơ đồ dưới đây:

Gene

trị liệu

1.6.1. Vận chuyển thuốc

Vận

chuyển

thuốc

Kỹ

thuật

mô

Điều trị

tại đích

Công nghệ nano

Phát

triển

thuốc

Hình 1.6. Vai trò của công nghệ nano trong dược phẩm


Tiểu phân nano có thể ứng dụng trong vận chuyển thuốc nhằm:

- Nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng bất lợi.

Cảm

biến sinh

học

Chuẩn

đoán

hình ảnh

15

- Tạo ra các phép điều trị mới.

- Phục vụ công tác nghiên cứu các hoạt chất có khả năng làm thuốc mà chưa được nghiên cứu

đầy đủ.

Ví dụ: Abrego và cộng sự đã bào chế nano PLGA chứa pranoprofen dùng cho nhãn khoa dưới

dạng hydrogel. Công thức hydrogel chứa pranoprofen có các đặc tính thể chất và hóa lý phù hợp

để dùng trong nhãn khoa. Ngoài ra, nó còn giúp tăng cường các tác dụng chống viêm và giảm đau

của thuốc, do đó có thể góp phần nâng cao sự tuân thủ của bệnh nhân [10].

1.6.2. Điều trị tại đích

Việc đưa thuốc tới tổ chức bị bệnh được thực hiện bằng cách sử dụng các hợp phần có khả

năng hướng đích như:

o Kháng thể

◦ Các phần tử mang điện tích

o Protein

◦ Polysaccharid

o Lipoprotein

◦ Các phối tử có khối lượng phân tử thấp

o Hormon

Hình 1.7. Minh họa cấu trúc tiểu phân nano với các hợp phần có khả năng

hướng đích

Trong đó, các nhóm thuốc thường được ưu tiên trong nghiên cứu để tăng cường tác dụng điều

trị tại đích bao gồm: Điều trị ung thư, điều trị tiểu đường, điều trị HIV – AIDS, thuốc vào hàng rào

máu não, thuốc cần lưu giữ trên niêm mạc mắt, da và đại tràng...

1.6.2.1. Điều trị bệnh ung thư

Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác, trong vài thập kỷ qua, ngành Dược trên

thế giới đã vận dụng những thành quả của khoa học nano nói chung vào lĩnh vực nghiên cứu phát

triển các dạng thuốc mới, từ đó tạo ra cuộc cách mạng cho ra đời các hệ phân phối thuốc mới nhằm

khắc phục những hạn chế của các dược chất và dạng thuốc truyền thống trong điều trị các bệnh khó

điều trị như ung thư, HIV, bệnh về gen,… [6], [73]. Ứng dụng công nghệ nano để điều trị bệnh ung

thư là một bước tiến trong ngành dược, do việc tăng sinh khả dụng và đưa thuốc tới đích.

Bệnh ung thư là một thách thức của y học cho đến ngày nay. Bất chấp những nỗ lực và nhiều

tiến bộ trong suốt 30 năm qua, việc kiểm soát bệnh ung thư vẫn còn những hạn chế. Các hóa chất

mới thường bị hạn chế sử dụng do độc tính cao hoặc do hiệu quả thấp. Do vậy, việc tăng nồng độ

thuốc tại tế bào ung thư và quá trình phân phối thuốc sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc


16

tạo ra những tác nhân an toàn và hiệu quả. Việc phân phối thuốc có thể được điều chỉnh bằng cách

thay đổi đường sử dụng hoặc thay đổi thiết kế công thức thuốc [73].

Trong công nghệ dược phẩm, công nghệ nano đã được ứng dụng để làm tăng khả năng hấp

thu của thuốc qua đó làm tăng hiệu quả điều trị. Các tiểu phân nano có thể giải phóng thuốc tại đích

tác dụng với liều lượng và khoảng thời gian như dự kiến, đặc biệt với các tế bào khối u, kết quả là

làm tăng hiệu quả điều trị và giảm thiểu độc tính cho cơ thể người bệnh [38], [46].

Việc thiết kế hệ mang thuốc nano thường được dựa trên các đặc điểm sinh học của khối u. Ba

đặc điểm sinh học của khối u được sử dụng làm căn cứ cho việc thiết kế tiểu phân nano chứa các

thuốc chống ung thư định hướng đến các khối u đích, bao gồm [73], [91]:

- Cấu trúc bất thường của lớp lót nội mạc của các mạch máu đi qua khối u dẫn đến hiệu ứng

tăng tính thấm và lưu giữ (EPR – enhanced permeability and retention).

- Vi môi trường khác biệt ở khối u như: pH ngoại bào của khối u thấp hơn cho phép phân phối

thuốc từ các tiểu phân nano tại pH thấp hoặc định hướng các khối u đích của các thuốc có nhạy

cảm với acid; thân nhiệt cao cục bộ,…

- Các kháng nguyên đặc hiệu của khối u giúp định hướng các tiểu phân nano thuốc đến các tế

bào khối u có bộc lộ các kháng nguyên này.

Hiệu ứng tăng tính thấm và lưu giữ

Sự phát triển nhanh của các khối u rắn tiến triển cùng với sự tăng sinh quá mức của chúng,

hai quá trình này được điều khiển bởi một hệ thống phức tạp các yếu tố tiết ra bởi các tế bào khối

u. Dấu hiệu phân biệt của quá trình tưới mao mạch và sự dẫn lưu của khối u là sự không lành lặn

của lớp nội mạc mao mạch và sự giảm dẫn lưu bạch huyết.

Trái ngược với mao mạch của các mô bình thường, mao mạch của khối u bất thường ở hình

dạng và cấu trúc; mao mạch mới thiếu lớp cơ mềm mại hay cứng cáp do đó chúng có các khoang

rộng hơn và dễ bị rò rỉ và khúc khuỷu. Một trong những chức năng chính của hệ bạch huyết đó là

cung cấp con đường để loại bỏ các protein và tiểu phân ngoài mao mạch, bạch cầu. Trong khi đó,

các khối u như trên lại ít có dòng chảy bạch huyết đi qua hơn do áp suất ở bên trong nhân khối u

cao hơn áp suất ở ngoại biên. Sự bất bình thường kép của mao mạch bị rò rỉ và sự giảm dẫn lưu

của hạch bạch huyết dẫn đến hiệu ứng EPR hay hiệu ứng ở đó các đại phân tử kích thước dưới

micromét như protein hay hệ mang thuốc nano dễ dàng tích tụ và lưu giữ tại vùng khối u [73], [91].

Hiệu ứng EPR có bốn điểm đặc trưng chủ yếu bao gồm: Phụ thuộc vào kích thước của phân

tử hay tiểu phân; là kiểu hướng đích thụ động; có độ chọn lọc kém; bị ảnh hưởng bởi thời gian tuần

hoàn của hệ mang thuốc, với thời gian tuần hoàn kéo dài sẽ làm tăng khả năng phân phối thuốc đến

khối u đích.

Khe hở liên bào thành mạch khối u được ước tính cỡ khoảng từ 400-600 nm (hay 300-700

nm [6], thậm chí từ 100 nm-2 μm tùy thuộc loại khối u [91]. Hiệu ứng EPR xảy ra đối với bất kỳ

một đại phân tử có khả năng tương thích sinh học nào lớn hơn 40kDa và thậm chí lớn hơn 800kDa

hoặc lớn như vi khuẩn. Các hệ mang thuốc như micell, liposome, nhũ tương nano, nano polyme,

nano lipid và dendrime chứa các thuốc ung thư với kích thước tiểu phân trung bình khoảng 200nm


17

hay nhỏ hơn là điều kiện lý tưởng đối với hiệu ứng EPR. Thông qua quá trình này, nồng độ thuốc

trong khối u tăng lên so với nồng độ thuốc trong các mô khỏe mạnh. Sự khác biệt về hiệu ứng EPR

được ghi lại thông qua tỉ lệ giữa nồng độ thuốc trong khối u so với trong máu, bình thường từ 10-

30, tuy nhiên có trường hợp có thể lên đến 2000. Việc thay đổi đặc tính bề mặt của tiểu phân nano

như gắn các chuỗi polyme trung tính như PEG có thể làm tăng thời gian tuần hoàn trong máu của

các tiểu phân nano, từ đó gia tăng sự tích tụ của chúng trong các khối u thông qua hiệu ứng EPR.

Cuối cùng, một vài yếu tố sinh lý học bệnh học có thể làm tăng hiệu ứng EPR bao gồm oxyd

nitric, một vài prostaglandin và TNF. Ngoài ra, bệnh tăng huyết áp do angiotensin II và

nitroglycerin có thể được sử dụng để làm tăng hiệu ứng EPR.

Vi môi trường xung quanh khối u

Quá trình phân chia một cách nhanh chóng của các tế bào ung thư đòi hỏi một tốc độ chuyển

hóa cao. pH của các mô bệnh lý như các khu vực quanh vị trí viêm, nhiễm trùng, nhồi máu và ung

thư khác biệt so với pH tại các mô thường. Ở mô thường, pH giữ giá trị hằng định bằng 7,4 như

pH của máu trong khi pH nội bào bằng 7,2. Ngược lại, ở phần lớn các khối u, sự chênh lệch giá trị

pH này bị đảo ngược (pHngoại bào < pHnội bào), với giá trị pH ngoại bào ở khối u thấp hơn giá trị tương

ứng ở mô thường. Mặc dù giá trị pH ngoại bào có thể thay đổi phụ thuộc thể tích, loại và đặc tính

khối u (như di căn hay không di căn), trong hơn 80% trường hợp, giá trị này thường nhỏ hơn 7,2.

Thực tế trong một số vùng khối u, giá trị pHngoại bào có thể thấp đến 6,5. Điều này có liên quan đến

quá trình thủy phân glucose nhằm duy trì đủ chất dinh dưỡng và oxy ở các khối u dẫn đến môi

trường hơi acid của chúng [91].

Sự khác nhau của giá trị pHngoại bào giữa mô thường và mô của khối u tạo cơ hội để đưa thuốc

đến các khối u đích bằng cách sử dụng các thuốc chống ung thư hoặc hệ mang thuốc nhạy cảm với

vùng pH thấp. Sự chênh lệch giá trị pH bị đảo ngược của khối u tạo điều kiện giúp tích tụ các thuốc

có tính acid nhẹ. Dưới điều kiện acid nhẹ, thuốc sẽ tích tụ trong khối u vì những hệ mang thuốc sẽ

tăng cường sự giải phóng thuốc từ các hệ liên kết hoặc bề mặt của chúng sẽ không bền và các chuỗi

polyme tách ra, dẫn đến sự tích tụ chọn lọc của thuốc tại các khối u. Các liên kết nhạy cảm với pH

càng làm tăng cường sự mất ổn định của chúng tại vùng pH thấp như các liên kết orthoeste hay

acylhydrazon.

Ngoài ra, hiện tượng thân nhiệt cao có liên quan đến nhiều trường hợp bệnh lý như ung thư

buồng trứng ở người. Các hệ polyme nhạy cảm với nhiệt chứa các polyme có nhiệt độ dung dịch

tới hạn thấp (LCST – Low critical solution temperature) và chúng sẽ có khuynh hướng kết tụ lại

khi nhiệt độ lớn hơn LCST ở trong khối u với sự giải phóng đồng thời lượng thuốc bao gói. Sự quá

nhiệt cục bộ tại khối u có thể được thực hiện bằng cách siêu âm hoặc biện pháp nhiệt quang [91].

Hơn thế nữa, các tế bào ung thư có thể tiết ra và giải phóng các men riêng biệt như các men

matrix metalloproteinase (MMPs) liên quan đến sự di chuyển và cơ chế tồn tại của chúng. Như

trường hợp của dạng gắn với albumin của doxorubicin liên hợp với một chuỗi octapeptid đặc hiệu

MMP-2 giữa thuốc và chất mang được quan sát thấy rằng bị cắt đứt một cách hiệu quả và đặc hiệu

trong một nghiên cứu in vitro [91].


18

Quá trình hướng đích thụ động còn có thể sử dụng đặc điểm bề mặt của nano như điện tích

để hướng đích đến các khối u. Các tế bào ung thư có đặc tính điện tích bề mặt âm tương đối cao

hơn tế bào bình thường, do đó tạo điều kiện cho các tiểu phân nano tích điện dương có khả năng

gắn vào. Khả năng hướng đích của các tiểu phân nano tích điện dương có thể đạt được bằng tương

tác tĩnh điện với các nhóm phospholipid tích điện âm được bộc lộ ở tế bào biểu mô của khối u. Và

độc tính tế bào của nano polyme phụ thuộc nhiều vào quá trình nội bào và quá trình khu trú bên

trong tế bào của các tiểu phân nano, điều này bị chi phối bởi bản chất tích điện bề mặt của các tiểu

phân. Ví dụ, các tiểu phân nano tích điện dương được tìm thấy có hiệu quả trong việc vận chuyển

ARN can thiệp (siRNA) để ức chế gen mục tiêu trong tế bào ung thư đồng thời cũng làm tăng nhạy

cảm của các tế bào ung thư đối với paclitaxel từ đó làm tăng cường hoạt tính chống ung thư [91].

Các kháng nguyên đặc hiệu của khối u

Sau khi đi vào hệ tuần hoàn, chỉ một phần nhỏ thuốc được đưa đến vị trí khối u. Việc bao gói

các hóa chất trị ung thư vào các hệ mang thuốc giúp làm tăng phần trăm thuốc tại vị trí khối u và

giảm độc tính đối với các mô khỏe thông qua hiệu ứng EPR.

Năm 1975, các kháng thể đơn dòng đã được tìm thấy có khả năng gắn với các kháng nguyên

đặc hiệu của khối u. Kể từ đó, một số điều trị ung thư hướng đích sử dụng kháng thể đã được chấp

nhận bởi cơ quan quản lý dược phẩm và thực phẩm Mỹ (FDA). Khi các kháng thể này có thể phân

biệt được tế bào thường và tế bào ung thư, chúng có thể được đưa vào các hệ mang thuốc để tăng

tính chọn lọc và hướng đích tế bào.

Việc hướng đích thông qua hiệu ứng EPR có thể được tăng cường bằng cách kết hợp các phối

tử bề mặt như kháng thể đơn dòng, peptid và protein vào các tiểu phân nano để đạt được tác dụng

hướng đích.

Tương tự, các thụ thể được tiết quá mức ở các tế bào khối u như transferin và folat cùng với

hiệu ứng EPR có thể làm tăng khả năng đưa tiểu phân nano vào trong tế bào đích và làm tăng nồng

độ thuốc nội bào. Cơ chế đưa thuốc vào nội bào của transferin đều tương tự đối với tế bào thường

và tế bào ung thư. Tuy nhiên, tế bào ung thư bộc lộ nhiều thụ thể transferin nhiều hơn so với tế bào

thường, dẫn đến sự tích tụ thuốc vào trong tế bào của khối u cao hơn.


Hình 1.8. Khả năng gắn kết đa hóa trị với bề mặt của các tế bào có nhiều thụ thể của các

tiểu phân nano có nhiều phối tử hướng đích [33]

19

Một hướng khác để hướng đích các transferin là dùng các kháng thể có khả năng gắn với các

thụ thể của transferin. Tương tự, các thụ thể folat cũng được sử dụng để hướng đích các tiểu phân

nano vào tế bào khối u. Acid folic được kết hợp với thuốc hoặc được gắn trên bề mặt của hệ mang

thuốc. Một trong hai kiểu kết hợp này đều làm tăng khả năng hướng đích và đưa thuốc vào tế bào

thông qua thụ thể folat được bộc lộ quá mức trên các tế bào khối u.

Một phương pháp khác liên quan đến các peptid thâm nhập tế bào (CPP – Cell penetrating

peptides). Ví dụ như protein hoạt hóa phiên mã hoạt hóa chéo từ HIV-1 là TAT peptid và iRGD

peptid có chứa một chuỗi arginin-glycin-aspartat và cùng kéo về khối u bằng cách gắn kết ban đầu

với các αv integrin được bộc lộ đặc hiệu trên lớp nội mạc của mao mạch khối u. Các CPP kết hợp

với bề mặt các liposome và các tiểu phân nano khác đã được sử dụng để tăng khả năng xâm nhập

khối u của nhiều thuốc khác nhau.

Lý tưởng hơn, việc kết hợp cả ba yếu tố sinh học này (hiệu ứng EPR, sự đáp ứng với pH,

nhiệt độ và các phối tử đặc hiệu của khối u) có thể tăng tối đa hiệu quả và chỉ số điều trị của các

thuốc ung thư (Hình 1.9). Tuy nhiên, khả năng này rất khó để thực hiện được. Ví dụ, một hệ mang

thuốc nhạy cảm với pH có tác dụng hướng đích được phát triển bằng cách sử dụng các liposome

PEG hóa và các micell sử dụng PEG-phosphatidylethanolamin: trong điều kiện bình thường được

bảo vệ bởi các chuỗi PEG ngắn có khả năng bị chia cắt do pH và chứa thêm một kháng thể đơn

dòng gắn với bề mặt chất mang thông qua một chuỗi PEG dài hơn không bị chia cắt.

Hình 1.9. Mô hình thiết kế nano hướng đích dùng trong hóa trị liệu với bệnh ung thư [73]

(1) các chuỗi polyme linh động thân nước trung tính trên bề mặt cho quá trình tuần hoàn dài hơn; (3)

phần hướng đích ở ngoại biên; (4) và/hoặc cầu nối có thể bị cắt bỏ bởi pH; (2 & 5) phần hướng đích bổ

sung hoặc phần tăng khả năng xâm nhập tế bào trên bề mặt và (6) dược chất hoặc các chất chẩn đoán

hình ảnh

Ví dụ, Bai và Liu (2014) đã bào chế tiểu phân nano PLGA-PEG chứa cisplatin gắn kháng thể

đơn dòng của thụ thể CD44 bằng kỹ thuật phun điện trường. Hỗn dịch thu được cho thấy khả năng

hướng đích hiệu quả hơn trên các dòng tế bào ung thư buồng trứng (có sự tăng tiết thụ thể CD44)

như CP70 và SKOV-3 trong vòng 6 giờ dùng thuốc so với cisplatin tự do và tiểu phân không gắn

kháng thể [18].


20

Ngoài ra, hệ mang thuốc nano có ưu điểm hơn dạng thuốc tự do thông qua quá trình ức chế

lại sự đề kháng thuốc của các tế bào ung thư. Mặc dù các thuốc có khả năng ức chế bơm tháo rỗng

để hạn chế khả năng đề kháng thuốc đã được phát triển, tuy nhiên vẫn còn những hạn chế nhất

định. Do đó, các tiểu phân nano đã được thiết kế nhằm sử dụng hiệu ứng EPR để thoát khỏi thành

mạch máu của khối u, để hướng đích các thụ thể trên bề mặt của các tế bào khối u và để đi vào tế

bào khối u thông qua quá trình nội thực bào trước khi giải phóng thuốc bên trong. Phương pháp

này cho phép đưa một nồng độ thuốc cao trong nội bào giúp vượt qua sự đề kháng thuốc thông qua

quá trình bơm tháo rỗng của các P-glycoprotein của tế bào khối u.

Sau đây là một số chế phẩm bào chế dưới dạng nano trên thị trường.

Bảng 1.3. Một số chế phẩm nano sử dụng trong điều trị bệnh ung thư

Chế phẩm

Abraxane

BIND-014

DaunoXome

DepoCyt

Doxil/Caelyx

Genexol-PM

Mepact

Dược chất/Hàm

lượng/Dạng nano

Paclitaxel gắn albumin/

100mg/Nano polyme

Docetaxel/Nano

polyme hướng đích

kháng nguyên màng

Daunorubicin

citrat/50mg/Liposome

Cytarabin/50mg/

Liposome

Doxorubicin HCl PEG

hóa/20mg/10 ml hoặc

50mg/25ml/Liposome

Paclitaxel/30-

100mg/micell polyme

PEG-PLA

Mifamurtid/4mg/

Liposome

Nhà sản xuất

Abraxis BioScience,

LLC, Tập đoàn

Celgene, Mỹ

BIND Therapeutics, Mỹ

Gilead Science, Mỹ

Almac Pharma Services

Ltd, Craigavon, Anh

Alza/Janssen, Tập đoàn

Johnson Johnson, Mỹ

Samyang, Hàn Quốc

Takeda Italia

Farmaceutici SpA,

Cerano, Ý

Chỉ định

Ung thư tuyến tụy, ung thư

vú di căn, ung thư phổi

không tế bào nhỏ [24]

Ung thư tiền liệt tuyến giai

đoạn muộn (pha II) [16]

Ung thư mô liên kết ở bệnh

nhân AIDS [24]

Viêm màng não ở bệnh

bạch cầu [24]

Ung thư tử cung, ung thư

vú, ung thư mô liên kết do

AIDS, đa u tủy [24]

Ung thư vú, ung thư phổi,

ung thư tử cung [13], [28]

Ung thư xương không di

căn [53]

Bảng 1.3. Một số chế phẩm nano sử dụng trong điều trị bệnh ung thư (tiếp)

Chế phẩm

Myocet

Dược chất/Hàm

lượng/Dạng nano

Doxorubicin

HCl/50mg/Liposome

Nhà sản xuất

Sopherion

Therapeutics, Mỹ

Chỉ định

Ung thư vú di căn [53]


21

Onco-TCS/

Marqibo

Onivyde

Vyxeos

Vincristin

sulfat/5mg/Liposome

Irinotecan PEG

hóa/43mg/10ml/

Liposome

Daunorubicin+Cytarabi

n/44+100mg/Liposome

1.6.2.2. Bào chế thuốc hướng đích khác

Inex/Talon

Therapeutics, Mỹ

Bệnh bạch cầu tăng lymphô

bào cấp tính [24]

Merrimack, Mỹ Ung thư tụy di căn [24]

Jazz Pharma, Cộng hòa

Ireland

Ung thư bạch cầu dòng tủy

cấp tính [25]

Tiểu phân nano có thể được ứng dụng để bào chế thuốc thấm vào não. Đối với các thuốc dùng

qua hàng rào máu não, khi các tác nhân ngoại lai (như nano polyme hay lipid rắn) tiếp xúc với

huyết tương hay huyết thanh thì các protein sẽ hấp phụ trên bề mặt của chúng, đồng thời sẽ chịu

trách nhiệm cho sự tương tác với hàng rào máu não và quá trình nội bào tiếp theo, ví dụ như sự hấp

phụ Apoliporotein E hoặc B lên bề mặt nano được bao bởi polysorbat 80. Ngoài polysorbat 80 thì

việc bao với polysorbat 20, 40, 60 và poloxame 188 cũng cho thấy khả năng đưa thuốc đến não của

các tiểu phân nano này. Do đó, đặc tính bề mặt của các tiểu phân đóng vai trò quan trọng cho khả

năng đưa thuốc đến não như việc cải biến đặc tính bề mặt cho thấy hiệu quả trên mô hình in vivo

trong việc đưa thuốc đến não như liposome được PEG hóa hoặc gắn các phức hợp hướng đích như

gắn với folat, peptid TAT (transactivator of transcription),....

1.6.3. Gen trị liệu

Các polyme mang điện tích dương đã cho thấy rất có tiềm năng trong liệu pháp gen dựa trên

khả năng nội thực bào của hệ mang thuốc chứa các polyme này được gắn kết sinh học với gen hoặc

các phân tử sinh học khác. Các nano polyme này có khả năng phân hủy sinh học tốt, độc tính thấp,

hoạt hóa quá trình giải phóng acid nucleic và hiệu quả truyền gen tương đối cao.


22

Hình 1.10. Minh họa quá trình mang gen của các nano polyme [61]

Do đó, nhiều loại polyme được khảo sát để mang gen như chitosan, polyethylenimin (PEI),

polylysin, este polyamin,… các cấu tử mang điện tích dương, các đơn vị giúp thoát khỏi cơ quan

tế bào (organelle-escape units) và các phần phân hủy sinh học đều rất cần thiết đối với hệ vận

chuyển gen dựa trên polyme. Phần lớn các polyme mang điện dương này bắt nguồn từ các

polyamin. Chúng không những bảo vệ ADN khỏi bị phân hủy mà còn thúc đẩy quá trình nội thực

bào bởi các màng thực bào. Đồng thời các nano polyme có khả năng phân hủy. Quá trình phân hủy

này cần thiết trong việc giúp các hệ chất mang giải phóng ADN khi phức hợp đi vào trong tế bào

chất. Ngoài ra, các đơn vị giúp thoát khỏi cơ quan tế bào là một trong các yếu tố then chốt ảnh

hưởng đến hiệu quả truyền gen [61].

1.6.4. Các vai trò khác

Ngoài các vai trò trên, công nghệ nano còn được sử dụng trong thiết kế các cảm biến sinh học

để có thể phát hiện nhanh và cùng một lúc nhiều chất chỉ điểm sinh học (biomarker) của các bệnh

lý với độ nhạy cao và lượng mẫu nhỏ. Sự ra đời của cảm biến sinh học, ống nano carbon, thiết bị

nano bằng polyme, và các chip sinh học với độ tin cậy và độ nhạy cao giúp phát hiện sớm các bệnh

lý nguy hiểm đến tính mạng như ung thư, tim mạch,… ngoài ra, hệ thống lab-on-chip chứa các vật

liệu cảm biến mới hoặc các cảm biến dựa trên chip sinh học cũng đã và đang được phát triển nhằm

đem đến hiệu quả tốt hơn trong chẩn đoán và điều trị bệnh tật.

Đồng thời, công nghệ nano còn có vai trò trong chẩn đoán hình ảnh với việc cung cấp một giải

pháp nhanh, ít xâm lấn, chính xác hơn để chẩn đoán bệnh ở các giai đoạn sớm cũng như giám sát

tiến trình của bệnh. Các tiểu phân nano có thể được kết hợp hoặc đánh dấu bằng các phân tử nhỏ,

hoặc các ion phức, kim loại hoặc các nano tinh thể để có thể được phát hiện bằng các thiết bị chẩn

đoán hình ảnh như máy chụp cộng hưởng từ (MRI - magnetic resonance imaging), chụp X-quang

(X-ray imaging) và chụp vi tính cắt lớp (CT - computed tomography imaging), chụp xạ hình cắt

lớp positron (PET - positron emission tomography imaging), chụp cắt lớp đơn photon (SPECT –

single photon emission computed tomography imaging), hoặc các kỹ thuật kết hợp PET/CT,

SPECT/CT. Ví dụ: các tiểu phân nano vàng, chấm lượng tử (quantum dot), tiểu phân nano oxyd

sắt từ, phức hợp của gadolinium. Trong đó, các tính chất như kích thước, đặc tính bề mặt là các

tiêu chí chính ảnh hưởng đến khả năng phân bố, thải trừ, hoặc nhận diện bởi đại thực bào của các

tiểu phân nano. Ngoài ra, công nghệ nano còn được ứng dụng để bào chế tiểu phân nano chứa đồng

thời tác nhân có tác dụng điều trị và tác nhân có tác dụng chẩn đoán (theranostic nanoparticles).

Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ nano còn được tìm thấy trong kỹ thuật tạo mô như việc thiết

kế và tạo ra các khung giá đỡ có khả năng tương thích sinh học hay các mô có thể sử dụng để cấy

ghép vào cơ thể [103]. Trong quá trình phát triển thuốc, công nghệ nano ra đời đã tạo ra cuộc cách

mạng làm thay đổi việc thiết kế công thức của các dạng thuốc, giúp tạo ra các thế hệ thuốc mới với

nhiều ưu điểm đã trình bày ở trên như có thể giúp tăng sinh khả dụng và giảm độc tính của các

công thức/hoạt chất đã được sử dụng trước đây trong điều trị bệnh.


23

1.7. ĐỘC TÍNH CỦA TIỂU PHÂN NANO

Cùng với nhiều vai trò và ưu điểm của các tiểu phân nano, việc sử dụng ngày càng tăng các vật

liệu nano cũng đi kèm với các yếu tố liên quan đến độ an toàn của chúng. Do các đặc tính sinh học

và dược động học của thuốc từ tinh thể nano và hệ mang thuốc nano thay đổi, độc tính của thuốc

và hệ mang thuốc nano cũng có thể thay đổi, ví dụ như hệ mang thuốc nano cải biến bề mặt bằng

polyethylen glycol giúp hệ mang thuốc nano tuần hoàn trong máu lâu, nhưng lại dẫn đến lắng đọng

hệ tại các đầu chi, dẫn đến hoại tử các đầu chi. Ví dụ: Thuốc điều trị ung thư doxorubicin phân bố

ở tủy xương và các tế bào cơ tim, gây ức chế tủy xương và độc tính đối với tim. Tuy nhiên, khi

thuốc này được bao gói trong liposome được PEG hóa thì chất mang giúp bảo vệ thuốc không phân

bố tại tủy xương và mô tim, giúp làm giảm sự ức chế tủy xương và độc tính đối với tim. Tuy nhiên,

liposome được PEG hóa lại gây tích tụ thuốc tại da và dẫn đến một độc tính khác là hội chứng taychân

và viêm da (vết ban đỏ mất cảm giác ở lòng bàn tay-bàn chân - palmar-plantar

erythrodysesthesia). Trong khi đó, nếu sử dụng chất mang là cyanoacrylat thì doxorubicin lại gây

độc tính trên thận.

Nếu các tiểu phân nano không có khả năng phân hủy sinh học hay có sự phân hủy sinh học quá

lâu thì sự tích lũy tiểu phân ở các cơ quan tổ chức, ví dụ gan và lách, có thể dẫn đến độc tính và

tăng tác dụng không mong muốn tại các tổ chức này. Hai yếu tố được sử dụng để đánh giá nguy cơ

ảnh hưởng bất lợi của các vật liệu nano đối với sức khỏe con người đó là yếu tố phơi nhiễm và khả

năng gây độc của chúng. Khi không bị phơi nhiễm thì yếu tố nguy cơ sẽ bị loại trừ mà không cần

xem xét đến tính độc của chúng.

Các tiểu phân nano được xem như các hóa chất và được kiểm soát theo quy định về đăng ký,

đánh giá, thẩm quyền và giới hạn về hóa chất của Liên minh châu Âu (REACH) và đặt dưới hoạt

động kiểm soát các chất độc hại của Mỹ. Một vài sáng kiến quốc tế cũng đang tiến hành để đảm

bảo việc sản xuất an toàn và giảm tác động đến môi trường của các sản phẩm dựa trên công nghệ

nano. Ví dụ, tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa (ISO) và tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế

(OCED) đang tham gia vào các vấn đề an toàn của công nghệ nano bằng việc cung cấp các tiêu

chuẩn để đánh giá vật liệu nano. Tổ chức OECD đã thành lập bộ phận chuyên trách về các vật liệu

nano được sản xuất. Bộ phận này điều hành một vài dự án với mục đích nhằm tìm hiểu đặc tính và

các nguy cơ tiềm ẩn của vật liệu nano. Mỹ và Canada đã có sáng kiến hợp tác điều hành một hội

đồng hợp tác pháp lý (RCC). Hội đồng RCC nỗ lực kiểm soát vấn đề an toàn môi trường của vật

liệu nano và trong các lĩnh vực ứng dụng công nghệ nano bao gồm trong y học và trong các lĩnh

vực khác. Tiểu phân nano ứng dụng trong y học hoặc làm các bộ phận của dụng cụ y tế được kiểm

soát theo khung pháp lý của Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) và Cơ quan Y tế

châu Âu (EMA) đối với các thuốc có khối lượng phân tử thấp hoặc các chế phẩm công nghệ sinh

học. Các công thức chứa hệ mang thuốc nano và một thuốc có khối lượng phân tử thấp hoặc sản

phẩm sinh học (như protein hoặc kháng thể có khả năng trị liệu) được xem như sản phẩm kết hợp

và được xem xét bởi Văn phòng về sản phẩm kết hợp của Mỹ.

Độc tính do tiểu phân nano là một chủ đề rộng liên quan đến môi trường, nghề nghiệp và an

toàn sức khỏe. Một vài dạng độc tính do vật liệu nano xuất phát từ các đường phơi nhiễm chung

như đường qua da, đường hô hấp, đường tiêu hóa, và đường toàn thân có thể gặp phải. Việc đánh


24

giá độc tính do tiểu phân nano dựa trên vài yếu tố cơ bản như (1) mục đích sử dụng, (2) đường sử

dụng hoặc phơi nhiễm, (3) liều lượng và số lần dùng, (4) xem xét đến khả năng phân bố toàn thân

hoặc đánh giá độc tính toàn thân thậm chí khi đường sử dụng không phải là đường tiêm tĩnh mạch,

(5) sử dụng các mô hình phù hợp nhất và có độ nhạy tốt nhất, (6) xem xét vấn đề chuyển hóa của

tiểu phân nano, (7) nhận thức rõ các độc tính trường diễn và độc tính cấp. Việc đánh giá kết hợp đa

chiều về các vật liệu nano sẽ định hướng được các ứng dụng của chúng trong y học, và giúp có cái

nhìn sâu sắc về sự hình thành của các dấu hiệu độc tính trong các ứng dụng khác nhau của chúng.

Đồng thời, việc công nhận về sự an toàn của các vật liệu nano đối với bệnh nhân cũng cần kết hợp

với việc đề cao khía cạnh an toàn môi trường và nghề nghiệp. Việc hợp tác giữa những lĩnh vực

này sẽ đảm bảo sự tác động tối thiểu lên sức khỏe của bệnh nhân, cũng như môi trường và sức khỏe

của nhân viên sản xuất và xử lý các vật liệu nano [31].

Như vậy, các chế phấm chứa tiểu phân nano cần được đánh giá độc tính như là một thuốc mới

để đảm bảo an toàn, hiệu quả của thuốc trong chẩn đoán hay điều trị bệnh.

Câu hỏi lượng giá

1. Trình bày những ưu, nhược điểm của tiểu phân nano.

2. Dựa vào cách phân loại, trình bày các đặc điểm của từng tiểu phân nano.

3. Phân tích một số vai trò của công nghệ nano trong dược phẩm.

4. Trình bày các yếu tố cơ bản cần xem xét khi đánh giá độc tính của tiểu phân nano. Cho ví dụ.


25

Chương 2. KỸ THUẬT BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO

Mục tiêu học tập

1. Trình bày được các đặc điểm của một số chất mang sử dụng cho các tiểu phân nano như

nano polyme, nano lipid.

2. Trình bày được vai trò của chất ổn định, dung môi được sử dụng trong bào chế tiểu phân

nano.

3. Trình bày được vai trò và đặc điểm của các quá trình biến đổi bề mặt tiểu phân nano bằng

acid hyaluronic, PEG hay acid folic.

4. Phân tích được vai trò các thành phần và xây dựng được công thức bào chế tiểu phân nano.

5. Xây dựng được quy trình bào chế nano tinh thể, nano polyme, nano lipid, nano polymelipid/lipid-polyme.

Chương này chỉ tập trung giới thiệu các tá dược sử dụng trong bào chế tiểu phân nano, phương

pháp bào chế một số tiểu phân nano bao gồm nano tinh thể, nano polyme, nano lipid và nano

polyme-lipid. Trong đó, nguyên tắc cũng như ví dụ minh họa sẽ được trình bày ứng với từng

phương pháp kèm theo mô tả một số thiết bị sử dụng trong bào chế.

2.1. TÁ DƯỢC CHUNG BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO

Tùy thuộc vào phương pháp bào chế sử dụng và loại nano thu được, các tá dược bào chế tiểu

phân nano có thể bao gồm chất mang, chất ổn định, dung môi, chất khác. Mỗi tá dược có vai trò

khác nhau trong công thức. Trong đó, quan trọng nhất là chất mang, tạo giá đỡ vận chuyển.

2.1.1. Chất mang

Chất mang (carrier) là vật liệu được sử dụng với vai trò như một bộ phận vận chuyển, bảo vệ

và đưa thuốc đến đích. Dược chất có thể được nano hóa dưới dạng phức hợp với chất mang, hoặc

được nang hóa, hấp phụ lên bề mặt chất mang. Tùy thuộc vào dạng nano tạo thành, có thể sử dụng

polyme, lipid hay hỗn hợp của chúng.

2.1.1.1. Chất mang cho nano polyme

a. Acid poly lactic-co-glycolic (PLGA)

PLGA là một trong những polyme tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học được sử dụng khá

phổ biến do có khả năng kiểm soát và duy trì giải phóng dược chất, độc tính thấp, tương thích sinh

học với nhiều mô và tế bào. PLGA là một trong những polyme được sử dụng nhiều nhất trong

nghiên cứu và ứng dụng của tiểu phân nano.

* Cấu trúc


26

Hình 2.1. Cấu trúc hóa học của a) L-PLA (acid poly(L-lactic)), b) D-PLA (acid poly(D-lactic)) c)

PGA (acid poly glycolic) d) PLGA [55]

PLGA là một copolyme được polyme hóa từ 2 monome là acid glycolic và acid lactic. Do có

nhóm methyl trong phân tử, nên PLA có nguyên tử C bất đối trong phân tử. Điều này hình thành

nên cấu hình D và L của PLA, từ đó ảnh hưởng đến đặc tính vật lý của phân tử.

Các PLGA khác nhau bởi tỷ lệ các monome sử dụng và khối lượng phân tử (KLPT), ví dụ

PLGA 50:50 chứa 50% acid lactic và 50% acid glycolic [72].

* Tính chất lý hóa

PLGA tan trong nhiều dung môi khác nhau như các dung môi chứa clo, tetrahydrofuran, aceton

hoặc ethyl acetat.

Trong phân tử PLGA, phần PLA (poly acid lactic) có cấu trúc kỵ nước hơn PGA (poly acid

glycolic). Do đó, nếu PLGA có tỷ lệ PLA cao hơn thì ít thân nước hơn, hấp thu ít nước hơn nên

thủy phân chậm hơn. Do khả năng thủy phân của PLGA, các thông số cần kiểm soát trong công

thức chứa PLGA là nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg), hàm ẩm và KLPT. Sự thay đổi các đặc tính này

ảnh hưởng đến tốc độ giải phóng và phân hủy của các phân tử dược chất được bao gói. PLGA được

phân hủy bằng cách thủy phân liên kết este tạo thành acid lactic và acid glycolic. Các sản phẩm

phân hủy này dễ dàng chuyển hóa trong cơ thể thông qua chu kỳ Krebs và được đào thải ra khỏi cơ

thể [72].

Tính chất vật lý của PLGA phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm KLPT ban đầu, tỷ lệ PLA và

PGA, kích thước của hệ mang thuốc, khả năng tiếp xúc với nước và nhiệt độ bảo quản. Độ bền cơ

học của PLGA bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý như KLPT và hệ số đa phân tán [72]. Các dạng

PLGA trên thị trường thường được đặc trưng bởi độ nhớt, độ nhớt thay đổi phụ thuộc vào KLPT

của chúng [72].

Bảng 2.1. Đặc điểm của một số loại PLGA [104]

Loại

PLGA

50:50

Sản phẩm

Khối lượng phân

tử (Dalton)

Độ nhớt

(dL/g)

Tg ( o C)

Nhóm

chức

cuối

RESOMER ® RG 502 7000-17000 0,16-0,24 42-46 Este

RESOMER ® RG 502 H 7000-17000 0,16-0,24 42-46 Acid

RESOMER ® RG 503 24000-38000 0,32-0,44 44-48 Este

RESOMER ® RG 503 H 24000-38000 0,32-0,44 44-48 Acid


27

RESOMER ® RG 504 38000-54000 0,45-0,60 46-50 Este

RESOMER ® RG 504 H 38000-54000 0,45-0,60 46-50 Acid

RESOMER ® RG 505 54000-69000 0,61-0,74 48-52 Este

65:35 RESOMER ® RG 653 H 24000-38000 0,32-0,44 46-50 Acid

75:25

RESOMER ® RG 752 H 4000-15000 0,14-0,22 42-46 Acid

RESOMER ® RG 752 S - 0,16-0,24 44-50 Este

RESOMER ® RG 753 H - 0,32-0,44 - Acid

RESOMER ® RG 753 S - 0,32-0,44 44-50 Este

RESOMER ® RG 755 S - 0,50-0,70 48-54 Este

RESOMER ® RG 756 S 76000-116000 0,71-1,0 49-55 Este

RESOMER ® RG 750 S - 0,8-1,0 - Este

85:15 RESOMER ® RG 858 S 190000-240000 1,3-1,7 - Este

“-”: không có thông tin

Ngoài các sản phẩm PLGA của hãng Evonik, Boehringer Ingelheim, Đức (với tên thương mại

là RESOMER ® ), hiện nay trên thị trường cũng có nhiều loại PLGA của các hãng khác như Akina,

Inc.; Polysciences, Inc.; Durect Corp.; Purac; Mitsui chemicals;… với nhiều tỉ lệ giữa acid lactic

và acid glycolic, khối lượng phân tử và nhóm chức cuối ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

của ngành Y Dược.

Ngoài ra, độ bền cơ học, đặc tính trương nở, khả năng bị phân hủy sinh học bị ảnh hưởng trực

tiếp bởi mức độ kết tinh của PLGA mà thông số này lại phụ thuộc vào loại và tỷ lệ các thành phần

monome trong chuỗi copolyme. Do vậy, tỷ lệ PGA càng cao dẫn đến khả năng phân hủy càng

nhanh ngoại trừ PLGA 50:50 cho khả năng phân hủy nhanh nhất, nhanh hơn so với PLGA có tỉ lệ

cao của một trong hai thành phần monome. Đồng thời, nhóm chức cuối của PLGA cũng ảnh hưởng

đến khả năng phân hủy như nhóm este sẽ kéo dài thời gian phân hủy hơn so với nhóm acid.

Đối với nano polyme, không thể bị phá vỡ bình thường bởi các đại thực bào, quá trình tích lũy

tại các cơ quan đại thực bào thường xảy ra. Nếu các tiểu phân không có khả năng phân hủy sinh

học hay có sự phân hủy sinh học quá lâu thì sự tích lũy tiểu phân ở các cơ quan này, thường là gan

và lách, có thể dẫn đến độc tính và các tác dụng không mong muốn [87]. Do đó, PLGA 50:50 là

loại PLGA hay được sử dụng làm giá mang thuốc vì có khả năng duy trì thời gian giải phóng dược

chất kéo dài và có khả năng phân hủy không quá lâu, do vậy giảm khả năng gây độc tính liên quan

đến việc tích lũy tiểu phân tá dược và dược chất.

Vì tính đồng nhất cao trong cấu trúc chuỗi polyme nên dạng đồng phân acid poly(L-lactic) tồn

tại ở dạng bán tinh thể (37%), trong khi hỗn hợp của đồng phân D và L của acid polylactic tồn tại

ở dạng vô định hình do sự bất thường trong cấu trúc của polyme. Acid polyglycolic (PGA) tồn tại

phần lớn ở dạng tinh thể (55%) do thiếu nhóm methyl ở mạch nhánh so với acid polylactic. PGA

dạng tinh thể khi kết hợp với PLA làm giảm mức độ kết tinh của PLGA do đó làm tăng khả năng

hydrat hóa và thủy phân. PLGA được tạo thành từ L-PLA và PGA có bản chất tinh thể trong khi


28

đó, PLGA được tạo thành từ hỗn hợp đồng phân D,L của acid lactic là poly(D,L-lactic-co-glycolic)

tồn tại dưới dạng vô định hình do bản chất bất thường của cấu trúc của chuỗi polyme [37], [60].

PLGA sẽ tồn tại ở dạng tinh thể nếu PLGA chứa dưới 70% PGA [60]. Mức độ kết tinh và nhiệt độ

nóng chảy của polyme liên quan trực tiếp đến KLPT của chúng [72].

Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) của PLGA ở trên nhiệt độ sinh lý của cơ thể nên PLGA tồn

tại ở dạng thủy tinh. Do có cấu trúc chuỗi khá cứng nhắc nên giúp PLGA có đủ độ bền cơ học để

thiết kế làm các hệ đưa thuốc. Giá trị Tg giảm khi giảm lượng PLA trong chuỗi đồng polyme và

giảm khi giảm khối lượng phân tử của chúng [60].

* Quá trình phân hủy và sự phân bố sinh học

Hiện nay, PLGA đã được Cục quản lý Dược Mỹ (FDA) và Cơ quan quản lý Dược phẩm châu

Âu (EMA) chấp nhận sử dụng trong các dạng thuốc khác nhau dùng trên người. Ngoài ra, PLGA

làm chất mang cho các tiểu phân nano đang được nghiên cứu ứng dụng trong các liệu pháp chẩn

đoán hình ảnh và điều trị ung thư.

Quá trình phân hủy của PLGA in vivo và in vitro bị ảnh hưởng bởi một vài yếu tố bao gồm

phương pháp bào chế; sự có mặt của các hợp chất có khối lượng phân tử thấp (monome, oligome,

chất xúc tác); kích thước, hình dạng và hình thái; các đặc tính của PLGA (KLPT, cấu trúc hóa học,

độ kỵ nước, sự kết tinh, và nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh); các thông số hóa lý (pH, nhiệt độ, lực

ion của môi trường); vị trí gắn implant; hàm lượng và loại dược chất và cơ chế thủy phân [72].

Sự ăn mòn toàn bộ (bulk erosion) là con đường phân hủy chính của PLGA thông qua quá trình

cắt ngẫu nhiên liên kết este của khung polyme phân bố đồng nhất trong tiểu phân. Quá trình phân

hủy sinh học của PLGA được đề xuất với cơ chế gồm ba giai đoạn. Ban đầu, có sự giảm đáng kể

KLPT của polyme, nhưng không có bất kỳ sự mất khối lượng nào đáng kể cũng như không có sự

tạo thành sản phẩm monome tan được. Giai đoạn này được theo sau bởi sự giảm nhanh KLPT và

hình thành các sản phẩm oligome và monome tan được. Cuối cùng, các monome tan được hình

thành từ các mảnh oligome tan, dẫn đến quá trình phân hủy hoàn toàn.

Hình 2.2. Cơ chế phân hủy của tiểu phân nano PLGA (A) sự ăn mòn toàn bộ (B) sự ăn mòn bề

mặt [37]

Để có thể ứng dụng trong điều trị, tiểu phân nano sử dụng chất mang PLGA cần có khả năng

phân phối thuốc trong khoảng thời gian thích hợp, có khả năng phân bố sinh học và đạt nồng độ

phù hợp với tác dụng điều trị mong muốn. Do đó, những yêu cầu thiết kế công thức bao gồm

nguyên liệu, cấu trúc không gian (geometry) và vị trí tác dụng (location) cần đáp ứng cơ chế phân

hủy và thải trừ của chất mang cũng như các thành phần có hoạt tính. Ngoài ra, các nghiên cứu trước


29

đây chỉ ra rằng sự thải trừ khỏi tuần hoàn và bắt giữ bởi hệ thống thực bào đơn nhân có thể phụ

thuộc vào liều và thành phần của hệ mang thuốc PLGA [72].

Về khả năng phân bố sinh học, phương pháp chụp X-quang và các thí nghiệm đã chỉ ra rằng

một số công thức tiểu phân nano sử dụng PLGA có khả năng tích lũy nhanh tại gan, tủy xương, các

hạch lympho, lách và đại thực bào thuộc màng bụng. Sự phân hủy của PLGA diễn ra nhanh ở giai

đoạn ban đầu (khoảng 30%) và chậm ở giai đoạn sau [72]. Vì vậy, nồng độ thuốc có thể duy trì

trong một thời gian dài, ví dụ thuốc tiêm chứa vi tiểu phân polyme với chất mang PLGA như thuốc

Diphereline (thuốc điều trị ung thư tiền liệt tuyến) có thể kéo dài nồng độ thuốc từ 1 đến 6 tháng

(tùy theo hàm lượng).

Ví dụ, năm 2013, Sinha và cộng sự đã bào chế tiểu phân nano PLGA (85:15, Mw = 55000-

75000 Da) chứa voriconazole bằng phương pháp nhũ hóa và bốc hơi dung môi có điều chỉnh. KTTP

được đánh giá qua phương pháp DLS đạt 207-605nm, có dạng hình cầu với nhiều lỗ xốp qua ảnh

FE-SEM. EE dao động từ 8-63%, với LC tối đa là 31%. Đồ thị giải phóng dược chất đặc trưng với

giai đoạn đầu giải phóng 20%, kéo dài giải phóng 15 ngày. Mô hình thử nghiệm in vivo trên chuột

đã phát hiện thuốc trong phổi kéo dài đến 7 ngày và 5 ngày lần lượt đối với tiểu phân nano xốp và

không xốp [105].

b. Acid poly glycolic (PGA)

PGA là một polyme có tính tương thích sinh học được sử dụng từ những năm 1950. PGA là

một polyeste mạch thẳng đơn giản, có thể được điều chế từ acid glycolic bằng phương pháp trùng

ngưng hoặc phản ứng polyme hóa mở vòng. Do có độ tan kém và khả năng phân hủy nhanh thành

acid glycolic nên PGA ít được lựa chọn trong việc ứng dụng làm hệ phân phối thuốc dạng nano

polyme, tuy nhiên có thể ứng dụng làm chỉ khâu trong phẫu thuật.

Về đặc tính vật lý, PGA có nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh khoảng 35-40 o C, nhiệt độ nóng chảy

từ 224-227 o C. Bởi vì cấu trúc hóa học và tính cân đối lập thể đơn giản của nó, PGA có mức độ kết

tinh khác nhau từ dạng vô định hình đến tối đa khoảng 55% ở dạng kết tinh. Cũng do trạng thái kết

tinh này nên PGA thường kém tan trong phần lớn các dung môi hữu cơ. Ngoài ra, độ tan còn phụ

thuộc vào khối lượng phân tử của polyme. Dạng có khối lượng phân tử lớn không tan trong phần

lớn các dung môi hữu cơ thông dụng như aceton, dicloromethan, cloroform, ethyl acetat,... trong

khi đó, loại có khối lượng phân tử thấp có sự khác biệt đáng kể về đặc tính vật lý với khả năng dễ

tan hơn. Tuy nhiên, PGA có thể tan được trong các dung môi chứa nhiều Flo như

hexafluoroisopropanol (HFIP) và hexafluoroaceton sesquihydrat, do vậy có thể được sử dụng để

pha các dung dịch chứa polyme có khối lượng phân tử cao để tạo sợi đun chảy (melt spinning) hoặc

tạo phim.

Quá trình phân hủy của PGA là quá trình ăn mòn và polyme sẽ được chuyển về lại monome

ban đầu qua hai bước: đầu tiên, nước sẽ khuếch tán vào vùng vô định hình của cốt polyme, phá vỡ

các liên kết este; tiếp theo sau khi các vùng vô định hình bị ăn mòn, còn lại phần kết tinh của

polyme nhạy cảm với quá trình thủy phân. Khi các vùng kết tinh của polyme bị phá vỡ, chuỗi

polyme còn lại sẽ hòa tan.


30

Trong môi trường sinh lý của cơ thể, PGA sẽ bị phân hủy thông qua quá trình thủy phân ngẫu

nhiên, đồng thời cũng bị phân hủy bởi một số men, đặc biệt các men esterase. Sản phẩm của quá

trình phân hủy là acid glycolic, không độc, và có thể đi vào chu trình acid tricarboxylic, sau đó

được bài tiết dưới dạng nước và carbon dioxyd.

Năm 1970, Herrmann và cộng sự đã tiến hành đánh giá các tính chất của chỉ khâu PGA trên

phòng thí nghiệm và trên lâm sàng. Kết quả cho thấy chỉ khâu PGA có độ bền khi kéo căng tương

đương với chỉ tổng hợp không có khả năng phân hủy là Dacron, và mạnh hơn so với các chỉ khâu

có cùng kích thước bằng lụa, vải cotton, nylon, dây ruột mèo khâu vết mổ. Đồng thời, chỉ khâu

PGA có các đặc tính dễ thao tác và thắt nút, tương tự như chỉ bằng cotton và Dacron. Ngoài ra, chỉ

khâu PGA đã thể hiện khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học cao như phản ứng đối

với mô hầu như không có, phân hủy thông qua cơ chế enzyme [54].

c. Acid poly lactic (PLA)

PLA là polyme thân dầu hơn PGA do có nhóm methyl ở mạch nhánh và đặc tính của PLA có

thể thay đổi do đổi trạng thái racemic hóa của dạng D và L. PLA tan trong dung môi chứa Clo,

benzen nóng, tetrahydrofuran và dioxan. Polyme PLLA tương ứng từ L-lactic là dạng bán tinh thể

trong khi đó PDLA từ D,L-lactic là dạng vô định hình. Điều này dẫn đến làm thay đổi độ bền cơ

học và mức độ phân hủy, như với PLLA cứng và trong suốt hơn với Tg = 53 o C; còn PDLA có Tg =

55 o C và độ bền cơ học thấp hơn. Nhiệt độ nóng chảy của PLA có thể từ 130 o C-180 o C. Tốc độ phân

hủy của PLA bị ảnh hưởng bởi mức độ kết tinh và do tốc độ phân hủy của PLLA thấp hơn PGA

nên dạng đồng polyme của nó là PLGA đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong ngành y dược.

PLA có thể được ứng dụng để tạo sợi (bằng phương pháp tạo sợi đun chảy) và tạo phim. Với

năng lượng bề mặt cao, PLA có khả năng dễ in ấn nên được sử dụng rộng rãi trong in 3D. Ngoài

ra, các copolyme PLDLLA (acid poly(L-lactic-co-D,L-lactic)) có thể được sử dụng như các khung

trong kỹ thuật tái tạo xương.

Ngoài các ứng dụng trên, PLA còn được ứng dụng để làm các dụng cụ cấy ghép (implant), hệ

giải phóng thuốc có kiểm soát. Trước những năm cuối 1980, giá thành cao đã hạn chế một phần

khả năng ứng dụng của PLA ngoài lĩnh vực này. Những tiến bộ trong quá trình lên men vi khuẩn

tạo D-glucose từ ngô đã giúp thu được acid lactic rẻ hơn nhiều so với đi từ sản phẩm có nguồn gốc

hóa dầu. Ngoài ra, việc sử dụng monome acid lactic có hoạt tính quang học còn gặp trong những

ứng dụng không cần phân hủy sinh học dưới dạng các este và các dẫn chất khác, có thể bằng cách

kết hợp với các monome hay polyme khác.

Quá trình phân hủy của PLA cũng tương tự như quá trình phân hủy của PGA, là quá trình ăn

mòn và polyme sẽ được chuyển về lại monome ban đầu qua hai bước.

Đồng thời quá trình phân hủy PLA trong cơ thể cũng tương tự như ở PGA, thông qua quá trình

thủy phân ngẫu nhiên hay bằng các men. Các sản phẩm của quá trình phân hủy sẽ đi vào chu trình

acid tricarboxylic, sau đó được bài tiết dưới dạng nước và carbon dioxyd.


31

d. Polycaprolacton

Hình 2.3. Cấu trúc hóa học của polycaprolacton

Polycaprolacton (PCL) là một polyeste có khả năng phân hủy sinh học với nhiệt độ nóng

chảy khoảng 60°C và nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh khoảng -60°C, khiến nó tồn tại ở dạng bán rắn

ở nhiệt độ phòng. PCL có thể tương hợp với nhiều nguyên vật liệu khác nhau như có thể trộn lẫn

với tinh bột để hạ giá thành và tăng khả năng phân hủy sinh học hoặc có thể được kết hợp với

polyvinyl clorid với vai trò như một chất hóa dẻo. PCL được tổng hợp bằng cách polyme hóa mở

vòng của ε-caprolacton như thiếc octoat.

PCL tan được trong tetrahydrofuran, cloroform, methylen clorid, carbon tetraclorid, benzen,

toluen, và chỉ tan một phần trong aceton, ethyl acetat, acetonitril. Trạng thái kết tinh của PCL tăng

cùng với việc giảm khối lượng phân tử, ví dụ nếu KLPT là 100,000 thì tỉ lệ tinh thể là 40%, còn

nếu KLPT giảm xuống 5,000 thì tỉ lệ tinh thể là 80%. Do đó, PCL cũng tương tự như PGA có độ

kết tinh tăng khi polyme phân hủy.

Cho đến nay, PCL được sử dụng nhiều trong ngành thiết kế mô như vật liệu tạo khung (ví dụ

như in 3D) hơn là hệ phân phối thuốc dạng nano. Điều này có liên quan đến độ tan kém và tốc độ

phân hủy rất chậm của PCL (2-3 năm đối với dạng PCL tinh khiết). FDA chứng nhận PCL có thể

làm vật liệu dẫn thuốc, chỉ khâu y tế cho con người. PCL đặc biệt được ứng dụng trong thiết kế các

dụng cụ cấy ghép do có khả năng phân hủy chậm hơn polylactic.

PCL phân hủy bằng cách thủy phân cầu nối este trong môi trường sinh lý cơ thể, trong một số

trường hợp nhất định được phân hủy bằng men. Cũng tương tự như PLA, quá trình phân hủy của

PCL cũng trải qua hai giai đoạn, với quá trình mất khối lượng phân tử là quá trình chính xảy ra ở

giai đoạn đầu, và quá trình mất phần lớn khối lượng và cấu trúc khung ở giai đoạn sau khi khối

lượng phân tử khoảng 5000. Tuy nhiên, PCL phân hủy chậm gần 3 lần so với PLA. Tốc độ phân

hủy của PCL có thể tăng lên khi tạo copolyme với DL-lactic. Ngoài ra, quá trình phân hủy của PCL

còn bị ảnh hưởng bởi điều kiện acid cũng như cơ chế phân hủy do tự xúc tác.

Ví dụ, Barbault-Foucher và cộng sự (năm 2002) thiết kế một hệ đưa thuốc nano dùng cho nhãn

khoa sử dụng poly--caprolacton (PCL) được bao bởi một polyme bám dính sinh học là acid

hyaluronic (HA). Kết quả thu được các tiểu phân có kích thước trong khoảng 200-280 nm và cho

thấy HA gắn kết mạnh với siêu vi cầu tích điện dương do chất diện hoạt mang điện dương,

benzalkonium clorid. Sau khi gắn HA, KTTP tăng lên và nằm trong khoảng 220-510 nm [20].

e. Cyclodextrin

Các cyclodextrin (CDs), sản phẩm của quá trình thủy phân tinh bột để sản xuất dextrin, là các

hợp chất hữu cơ vòng có khả năng bao gói các phân tử trong khoang rỗng của chúng. Các CDs

được hình thành dựa trên 6-8 đơn vị đường glucopyranose thông qua các cầu nối α-1-4-glycosid

tạo ra một họ các hợp chất với nhiều ưu điểm bao gồm α-, β-, γ-CD (tương ứng với số đơn vị đường


32

tăng dần). Các phân tử CDs gồm phần ngoài thân nước và phần bên trong là các khung carbon kỵ

nước gồm các monome glycopyranose, có cấu trúc dạng hình nón. Vì vậy, với đặc điểm cấu trúc

này, CDs là các chất có khả năng giúp làm tăng độ tan đối với các chất kém tan trong nước [66].

Hình 2.4. Cấu trúc chung của cyclodextrin [96]

Các CDs có nhiều tính chất hóa lý và sinh học tương tự các đường dextrin, mạch thẳng tan

trong nước của chúng. Tuy nhiên, do có cấu trúc vòng nên CDs ít bị thủy phân hơn so với các

dextrin mạch thẳng từ 3-5 lần.

Một thống kê trên 30 sản phẩm chứa CDs cho thấy β-CD là loại được sử dụng nhiều nhất (Hình

2.5). Tuy nhiên, β-CD cũng có hạn chế của nó là độ tan thấp nên không thích hợp đối với thuốc

đường tiêm (Bảng 2.2). Do đó, một số dạng dẫn chất của CDs đã ra đời giúp làm tăng độ tan trong

nước của chúng như 2-hydroxypropyl (HPβ-CD and HPγ-CD) và sulfobutylether (SBEβ-CD) [66].

Hình 2.5. Tỉ lệ của các CDs được dùng trên thị trường dược phẩm [66]

Trong quá trình vận chuyển thuốc, việc bao gói phức hợp thuốc-CD giúp cải thiện độ tan, độ

ổn định, sinh khả dụng của thuốc, và kéo dài tuổi thọ của chế phẩm. Đồng thời, các CDs cũng đã

được ứng dụng trong việc thiết kế các nano polyme giúp làm tăng khả năng mang thuốc dùng trong

cả dạng đường uống và đường tiêm [66].

Bảng 2.2. Đặc điểm của các cyclodextrin chính [26] , [95]


Loại CD

KLPT

Đường

kính

Đường kính khoang

rỗng (nm)

Thể tích

khoang

Dạng hydrat

(nm)

33

ngoài,

(nm) Bờ trong Bờ ngoài

(mL/g)

Độ tan

(g/l

nước)

Khoang

rỗng

Bên ngoài

α, (glucose)6 972 1,52 0,45 0,53 0,10 129,5 2,0 4,4

β, (glucose)7 1134 1,66 0,60 0,65 0,14 18,4 6,0 3,6

γ, (glucose)8 1296 1,77 0,75 0,85 0,20 249,2 8,8 5,4

Ví dụ, Hadian và cộng sự (2018) đã bào chế nano β-CD chứa tinh dầu geraniol. Kết quả cho

thấy các đặc tính lý hóa của tiểu phân nano bị ảnh hưởng bởi hàm lượng geraniol trong công thức

với KTTP nằm trong khoảng 111-258 nm. Hiệu suất nano hóa cao nhất đạt 79,4 ± 5,4 % khi tỉ lệ

tinh dầu và β-CD bằng 0,44:0,13 và thế zeta âm bằng -21,1 ± 0,5 mV. Phổ 1 H-NMR đã cho thấy

sự hình thành cấu trúc phức hợp. Sự hình thành phức hợp cũng đã dẫn đến sự thay đổi phổ IR, phổ

DSC, hình ảnh SEM [51].

f. Chitosan

* Nguồn gốc và cấu trúc

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 ở động vật thân mềm. CS

có độ DA > 50% hay thực tế là một polyme chitin/chitosan, với mức độ DA và khối lượng phân tử

có thể thay đổi. Độ DA của CS dùng trong sản xuất thường từ 60-100%.

* Tính chất

Hình 2.6. Cấu trúc hóa học của chitosan

Nhóm amino của CS có pKa ~ 6,5. CS mang điện dương, có tính base yếu, thấm nước, tan

trong hầu hết các dung dịch acid hữu cơ ở pH < 6,5 như acid formic, acid acetic, acid tartric và acid

citric, nhưng không tan trong acid sulfuric và phosphoric.

Do các monome của CS được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glycosid nên dễ bị cắt mạch

bởi các chất hóa học như: acid, base, tác nhân oxy hóa và các men thủy phân.


Bảng 2.3. Một số loại chitosan trên thị trường

34

Loại CS

Sigma-Aldrich

CS KLPT thấp

CS KLPT cao

CS KLPT trung bình

Độ deactyl

hóa (%)

Độ nhớt

(cP)

Khối lượng

Mv (kDa)

75-85 20-300 50-190

>75 800-2000 310-375

75-85 200-800 -

HEPPE Medical Chitosan GmbH

Chitoscience CS 80/100

77,6-82,5 151-350 -


77,6-82,5 71-150 -


77,6-82,5 2751-3250 -


72,6-77,5 151-350 -


72,6-77,5 71-150 -

Mv: KLPT trung bình liên quan độ nhớt [63]

(Sigma Aldrich; HEPPE Medical Chitosan GmbH)

CS là một polyme thu hút nhiều sự quan tâm trong các ngành dược học, y học, răng hàm mặt,

kỹ thuật mô liên quan đến nhiều tác dụng sinh học của nó như không độc hại, hoạt tính kháng vi

sinh vật, tính tương thích sinh học, sự phân hủy sinh học, khả năng bám dính màng nhầy và khả

năng mở tạm thời các khe hở hẹp của biểu mô, từ đó tạo điều kiện cho sự thâm nhập của thuốc

[82]. Tính chất tích điện dương giúp cho CS hoạt động như một chất bám dính sinh học, có khả

năng bám vào các bề mặt tích điện âm như màng nhầy. Ngoài ra nhiều nghiên cứu cho thấy CS có

tác dụng độc tính in vitro kháng lại nhiều dòng tế bào ung thư người.

Mặc dù, CS có những đặc tính đáng chú ý nêu trên, nhưng do có độ tan bị giới hạn trong môi

trường khá acid làm hạn chế những ứng dụng của nó. Tuy nhiên, việc kiểm soát đặc điểm cấu trúc

của CS, chủ yếu là mức độ deacetyl hóa, sự phân bố của các đơn vị đã được deacetyl hóa, cũng

như KLPT trung bình và khả năng phân tán có thể tạo các loại CS khác nhau với các đặc tính tốt,

bao gồm độ tan cao trong môi trường sinh lý. Ngoài ra, việc biến đổi hóa học đã được thực hiện để

tạo ra các dẫn xuất của CS với các đặc tính được tăng cường trong đó có độ tan, giúp tăng khả năng

ứng dụng của CS. Do có nhóm hydroxyl và amin, CS có thể tạo ra các dẫn chất bằng các phản ứng

alkyl hóa, acyl hóa, tạo dẫn chất amin bậc 4,... [82].

Các dẫn chất lưỡng thân của CS được tạo ra bằng cách kết hợp các nhóm kỵ nước như các nhóm

alkyl hay acyl vào khung CS dẫn đến khả năng hình thành các micell và nano do quá trình tự kết

hợp trong môi trường nước. Ví dụ một số dẫn chất của CS như N-naphthyl-N,O-succinyl chitosan,

N-octyl-N,O-succinyl chitosan, và N-benzyl-N,O-succinyl chitosan, deoxycholic acidphosphorylcholin

chitosan, N-octyl-O-sulfat chitosan, N-palmitoyl chitosan đã được ứng dụng

trong bào chế các micell và nano polyme mang thuốc [82].


35

Ví dụ, Chen Y. và cộng sự (năm 2009) đã sử dụng các polyme phân huỷ sinh học để tạo hệ

nano chứa artemisinin giải phóng kéo dài với mục tiêu là hệ phân phối thuốc điều trị ung thư. Tinh

thể dược chất được bao bởi chitosan, gelatin và alginat bằng kỹ thuật bao nhiều lớp với phân bố

kích thước khoảng 766nm. Trong đó alginat bao ở lớp đầu tiên và lớp ngoài cùng và hai lớp

gelatin/alginat (4 phần) và chitosan/alginat (6 phần) ở giữa. Các đặc tính của hệ nano được đánh

giá bao gồm phân bố KTTP, thế zeta, hiệu suất nano hóa dược chất, tỷ lệ dược chất nano, mức độ

hút ẩm, đánh giá bề cấu trúc và bề mặt tiểu phân (TEM/SEM) [29].

Dương Thị Ánh Tuyết và cộng sự (2011) đã nghiên cứu chế tạo vật liệu nano chitosan làm chất

hấp phụ protein ứng dụng trong dẫn truyền thuốc. Hạt nano chitosan (CS)-tripolyphosphat (TPP)

đã được nghiên cứu chế tạo làm chất hấp phụ protein ứng dụng trong dẫn thuốc. Nghiên cứu đã

đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến kích thước hạt như các tác nhân tạo nối ngang, tỷ lệ CS/TPP,

pH lên các đặc tính hoá lý của tiểu phân. Hiệu suất và khả năng hấp phụ protein của nano chitosan

chế tạo được là 96,41% và 1,93mg/mg tại 0,5mg hạt nano chitosan [8].

2.1.1.2. Chất mang cho nano lipid

a. Lipid rắn

Lipid rắn thường được sử dụng là những lipid không độc với cơ thể, và có cấu tạo gần giống

với lipid sinh lý. Lipid rắn bao gồm nhiều loại: glycerid (tristearin, glyceryl monostearat, glyceryl

behenat, glyceryl palmitostearat…), acid béo (acid stearic, acid palmitic), steroid (cholesterol), sáp

(cetyl palmitat) [4], [74].

Ví dụ, Baig và cộng sự (2016) đã bào chế nano lipid rắn chứa levofloxacin dùng trong nhãn

khoa. Các lipid đã được khảo sát bao gồm acid stearic, glyceryl monosterat, Gelucire 39/1, Gelucire

50/13, Gelucire 54/14 (các triglycerid của các acid béo có nguồn gốc từ thực vật), Compritol 888

ATO (glyceryl behenat). Trong đó, acid stearic đã được sử dụng làm chất mang do có khả năng

hòa tan levofloxacin với tỉ lệ lớn nhất. Tiểu phân được bào chế theo phương pháp bốc hơi dung

môi với kết quả KTTP là 236 nm [19].

b. Lipid lỏng

Các triglycerid mạch trung bình (Medium chain triglycerides - MCT) và acid oleic, α-

tocopherol/Vitamin E thường được sử dụng để bào chế giá mang lipid cấu trúc nano (NLC). Các

triglycerid mạch trung bình thường là các phân đoạn của các dầu tự nhiên như dầu dừa hay dầu hạt

cọ. Ngoài ra, một số loại dầu khác có thể được sử dụng như dầu bắp, dầu đậu nành, dầu hạt hướng

dương như các loại lipid lỏng để tạo NLC [112].

Ví dụ, Chen-yu và cộng sự (2012) đã sử dụng các tá dược lipid như acid stearic, glyceryl

monostearat, triglycerid mạch trung bình và chất diện hoạt là lecithin dầu đậu nành để bào chế nano

NLC chứa quercetin. Hay Eiras và cộng sự (2017) đã sử dụng các tá dược lipid như Precirol ATO

5, vitamin E và chất diện hoạt là Tween 80 để bào chế nano NLC chứa vitamin E [43].

Các lipid rắn, lỏng là các tá dược thông dụng trong bào chế thuốc mỡ, thuốc đạn, hay trong hệ

màng bao. Người đọc có thể tham khảo các đặc điểm lý hóa của các tá dược này ở các giáo trình

bào chế đã xuất bản.


36

2.1.1.3. Chất mang cho tiểu phân nano khác

Các chất mang được sử dụng để bào chế liposome có thể là các phospholipid tự nhiên hay tổng

hợp.

- Phospholipid tự nhiên: Thường dùng là phosphatidylcholin (từ lecithin của trứng hoặc đậu

tương), phosphatidylethanolamin, phosphatidylglycerol,...

- Phospholipid tổng hợp: Distearoyl phosphatidylcholin, dioleoyl phosphatidylethanolamin,

distearoyl phosphatidylethanolamin...

Đối với các phân tử dendrime, cấu trúc của chúng bắt đầu với một nguyên tử hoặc một nhóm

nguyên tử trung tâm được đánh dấu là nhân. Từ cấu trúc trung tâm này, các nhánh của các nguyên

tử khác gọi là dendron được phát triển thông qua nhiều phản ứng hóa học khác nhau [9].

Hình 2.7. Hình ảnh minh họa cấu trúc một dendrime G4 với 64 nhóm amin ở ngoại biên

(Dendrime này được bắt đầu từ nhân ethylen diamin; các nhánh hay cánh tay được đính bởi phản ứng

cộng hợp Michael với nhóm methyl acrylat theo sau bởi phản ứng thủy phân amin của nhóm este methyl

tạo thành bằng ethylen diamin) [9]

2.1.2. Chất ổn định

Chất ổn định sử dụng trong các tiểu phân nano là các chất được thường được sử dụng với vai

trò nhũ hóa để hình thành nhũ tương, ngăn cản sự kết tập của các tiểu phân nano, giúp ổn định hỗn

dịch tiểu phân nano tạo thành. Trong đó, thường sử dụng các chất diện hoạt ion hóa hoặc không

ion hóa như poloxame, polysorbat, lecithin, natri lauryl sulfat,… Sự phối hợp nhiều chất nhũ hóa

có hiệu quả trong ngăn chặn sự kết tụ của các tiểu phân hơn là sử dụng một chất nhũ hóa. Loại chất

nhũ hóa được lựa chọn phụ thuộc rất nhiều vào đường dùng và bị giới hạn với đường tiêm.

Ngoài ra, có thể dùng các polyme như HPC (hydroxyl propyl cellulose), HPMC (hydroxyl

propyl methyl cellulose), PVA (polyvinyl alcol), Povidon K15... ở dạng riêng lẻ hoặc phối hợp

[117].


37

CÔNG NGHỆ NANO VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THUỐC (GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC) Chủ biên PGS. TS. NGUYỄN NGỌC CHIẾN

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?