Luận án: Nghiên cứu tổng hợp Nanoliposome từ Lecithin Đậu Nành biến tính PEG làm hệ mang thuốc ung thư

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Lê Ngọc Thùy Trang NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANOLIPOSOME TỪ LECITHIN CÓ NGUỒN GỐC ĐẬU NÀNH VÀ BIẾN TÍNH CHÚNG VỚI PEG ĐỊNH HƯỚNG LÀM HỆ MANG THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Lê Ngọc Thùy Trang NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANOLIPOSOME TỪ LECITHIN CÓ NGUỒN GỐC ĐẬU NÀNH VÀ BIẾN TÍNH CHÚNG VỚI PEG ĐỊNH HƯỚNG LÀM HỆ MANG THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp Mã số : 9440125 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Cửu Khoa 2. Vũ Minh Thành Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, kết quả trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có bất kỳ sự gian dối nào.

Nghiên cứu sinh Lê Ngọc Thùy Trang LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Học viện Khoa học và Công nghệ cùng tất cả các thầy cô đã truyền đạt những kiến thức quý báu, cảm hứng nghiên cứu, kỹ năng chuyên môn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận án Tiến sĩ. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến GS. Nguyễn Cửu Khoa và PGS. Vũ Minh Thành đã tận tụy hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Bên cạnh đó tôi xin gửi đến Viện Khoa học Vật liệu Ứng, Phòng Vật liệu y sinh lời cảm ơn chân thành vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Đồng thời tôi xin kính chúc quý thầy, cô Học viện Khoa học Công nghệ luôn mạnh khỏe để tiếp tục con đường sự nghiệp “Trồng người” của mình. Chúc quý thầy, cô, anh, chị Viện Khoa học vật liệu ứng dụng và các anh chị nghiên cứu sinh Khóa 2017 dồi dào sức khỏe và luôn luôn có được nhiều niềm vui trong cuộc sống. Cuối cùng, con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến ba mẹ cùng anh, chị trong gia đình đã hết lòng giúp đỡ và động viên con mỗi khi con gặp khó khăn trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống để con có được thành tựu như ngày hôm nay.

Nghiên cứu sinh Lê Ngọc Thùy Trang MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. Giới thiệu về liposome 4 1. Cơ chế hình thành liposome 4 1. Phân loại liposome 4 1.

Nhược điểm và ưu điểm của liposome 6 1. Nguyên liệu tổng hợp liposome 7 1. Phương pháp tổng hợp liposome 10 1. Biến tính bề mặt nanoliposome 11 1.

PEG hóa bề mặt vật liệu 11 1. Phương pháp biến tính PEG lên bề mặt liposome 11 1. Vật liệu biến tính bề mặt nanoliposome 15 1. Thuốc chống ung thư paclitaxel 17 1.

Dược động học 19 1. Dược lực học 19 1. Những thách thức trong sử dụng paclitaxel 20 1. Thuốc chống ung thư carboplatin 21 1.

Dược động học 23 1. Dược lực học 23 1. Những thách thức trong sử dụng carboplatin 23 1. Các nghiên cứu về hệ liposome mang thuốc chống ung thư 24 CHƯƠNG 2.

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2. Nội dung nghiên cứu 29 2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ nghiên cứu 29 2. Thiết bị và dụng cụ 31 2.

Phương pháp nghiên cứu 32 2. Phương pháp khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành 32 2. Phương pháp tổng hợp mPEG-cholesterol, mPEG-chitosan và mPEG- gelatin 34 2. Phương pháp PEG hóa bề mặt nanoliposome bằng mPEG-Chol, mPEG- CS và mPEG-Gel 39 2.

Phương pháp nang hóa thuốc vào nanoliposome đã biến tính 40 2. Phương pháp đánh giá tính chất vật liệu 41 2. Phương pháp đánh giá độc tính của vật liệu 45 2. Phương pháp xử lý số liệu 46 CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3. Kết quả khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành 47 3. Kết quả khảo sát nhiệt độ chuyển pha của lecithin có nguồn gốc đậu nành. Kết quả khảo sát phương pháp giảm kích thước hạt 47 3.

Kết quả khảo sát tỷ lệ thành phần tạo liposome 48 3. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-Chol 52 3. Kết quả tổng hợp mPEG-Chol 52 3. Kết quả biến tính bề mặt nanoliposome bằng mPEG-Chol và đánh giá tính chất vật liệu 56 3.

Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-CS 69 3. Kết quả tổng hợp mPEG-CS 69 3. Kết quả phủ mPEG-CS lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu 74 3. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-Gel 85 3.

Kết quả tổng hợp mPEG-Gel 85 3. Kết quả phủ mPEG-Gel lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất vật liệu 89 3. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu 100 3. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-Chol và nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Chol 100 3.

Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-CS và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-CS 105 3. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-Gel và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-Gel 111 KẾT LUẬN 119 KIẾN NGHỊ 121 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 130 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết Từ tiếng anh Nghĩa tiếng Việt tắt Abs Absorption Độ hấp thu AIDS Acquired Immuno Deficiency Hội chứng suy giảm miễn Syndrom dịch mắc phải CAR Carboplatin CCF Cholesteryl chloroformate Chol Cholesterol CMC Critical micelle concentration Nồng độ micelle tới hạn CS Chitosan CTAB Cetyltrimethylamnonium bromide Da Dalton DLC Drug loading content Khả năng mang thuốc DLE Drug loading efficiency Hiệu suất nang hóa DLS Dynamic Light Scattering Tán xạ ánh sáng động DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium DNA Deoxyribonucleic acid DSC Differential Scanning Calorimeter Phân tích nhiệt quét vi sai EDA Ethylenediamine EPR Enhanced Permeability and Hiệu ứng tăng cường tính Retention thấm và thời gian lưu giữ FBS Fetal Bovine Serum FDA Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ FTIR Fourier Transform Infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Gel Gelatin Globocan Global Cancer Observatory Báo cáo thực trạng ung thư thế giới GUV Giant Unilamellar Vesicle Đơn lớp khổng lồ HPLC High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng Chromatography cao IARC International Agency for Research Cơ quan nghiên cứu ung on Cancer thư quốc tế ICP-MS Inductively coupled plasma mass LUV Large unilamellar Đơn lớp loại lớn MLV Multi-lamellar Đa lớp mPEG Methoxypolyethylene glycol mPEG- mPEG-cholesterol Chol mPEG-CS mPEG-chitosan mPEG-Gel mPEG-gelatin MTT 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl) 2, 5- diphenyl tetrazolium bromide MUV Medium unilamellar Đơn lớp loại vừa MVV Multi-vesicular Liposome chứa liposome Mw Molecular weight Trọng lượng phân tử MWCO Molecular weight cut off Chọn lọc khối lượng phân tử NCI National Cancer Institute Viện Ung thư Quốc gia NMR Nuclear magnetic resonance Cộng hưởng từ hạt nhân NPC p-nitrophenyl chloroformate OLV Oligo-lamellar Đa lớp PBS Phosphate Buffered Saline Dung dịch đệm phosphat PDI Polydispersity index Hệ số đa phân tán PEG Polyethylene glycol PTX Paclitaxel RES Reticuloendothelial system Hệ thống lưới nội mô RSD Relative Standards Deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standards Deviation Độ lệch chuẩn SLP Soy lecithin liposome Liposome có nguồn gốc đậu nành SUV Small unilamellar Đơn lớp loại nhỏ T½ Thời gian bán thải TEM Transmission Electron Microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua THF Tetrahydrofuran Tm Nhiệt độ nóng chảy USDA United States Department of Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ Agriculture WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Phân loại liposome dựa theo kích thước và số lớp màng lipid kép [7] 5 Bảng 2. Hóa chất sử dụng trong thực nghiệm 29 Bảng 2.

Thiết bị và dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm 31 Bảng 3. Kết quả khảo sát phương pháp giảm kích thước hạt 47 Bảng 3. Kết quả khảo sát tỷ lệ lecithin:cholesterol 48 Bảng 3. Kết quả khảo sát tỷ lệ CTAB 49 Bảng 3.

Kết quả khảo sát tỷ lệ tween 80 50 Bảng 3. Kết quả phổ FT-IR của mPEG, mPEG-NPC, mPEG-NH2, CCF và mPEG- Chol 53 Bảng 3. Kết quả phổ 1H-NMR của mPEG-NPC, mPEG-NH2 và mPEG-Chol 55 Bảng 3. Kết quả DLS và thế zeta của các sản phẩm SLP@mPEG-Chol 56 Bảng 3.

Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-Chol, PTX/SLP@mPEG-Chol và CAR/SLP@mPEG-Chol 59 Bảng 3. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của PTX nguyên liệu, PTX được nang hóa trong SLP và SLP@mPEG-Chol thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer- Peppas 64 Bảng 3. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của CAR, CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-Chol thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas 67 Bảng 3. Kết quả phổ FT-IR của mPEG, mPEG-NPC, chitosan và mPEG-CS 71 Bảng 3.

Kết quả 1H-NMR của mPEG-NPC và mPEG-CS 72 Bảng 3. Kết quả DLS và thế zeta của sản phẩm SLP@mPEG-CS sau tổng hợp và sau 1 tuần bảo quản ở nhiệt độ 2 – 8oC 74 Bảng 3. Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-CS, PTX/SLP@mPEG-CS và CAR/SLP@mPEG-CS 75 Bảng 3. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của PTX nguyên liệu, PTX được nang hóa trong SLP và SLP@mPEG-CS thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas80 Bảng 3.

Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của CAR, CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-CS thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas 83 Bảng 3. Kết quả phổ FT-IR của mPEG, mPEG-NPC, gelatin và mPEG-Gel 86 Bảng 3. Kết quả 1H-NMR của mPEG-NPC và mPEG-Gel 88 Bảng 3. Kết quả DLS và thế zeta của sản phẩm SLP@mPEG-Gel sau tổng hợp và sau 1 tuần bảo quản ở nhiệt độ 2 – 8oC 89 Bảng 3.

Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-Gel, PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel 91 Bảng 3. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của PTX nguyên liệu, PTX được nang hóa trong SLP và SLP@mPEG-Gel thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas95 Bảng 3. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của CAR, CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-Gel thu được thông qua mô hình động học bậc không, mô hình động học bậc một, mô hình Higuchi và mô hình Korsmeyer-Peppas 98 Bảng 3. Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-Chol, PTX, PTX/SLP@mPEG- Chol, CAR và CAR/SLP@mPEG-Chol trên dòng tế bào ung thư vú MCF-7 100 Bảng 3.