Luận án: Nghiên cứu tổng hợp Nanoliposome từ Lecithin đậu nành biến tính PEG định hướng làm hệ mang thuốc ung thư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 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 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 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 iii 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 iv 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 v 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. Giới thiệu về liposome. Cơ chế hình thành liposome. Phân loại liposome.

Nhược điểm và ưu điểm của liposome. Nguyên liệu tổng hợp liposome. Phương pháp tổng hợp liposome. Biến tính bề mặt nanoliposome.

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

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

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

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

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

Phương pháp nang hóa thuốc vào nanoliposome đã biến tính. Phương pháp đánh giá tính chất vật liệu. Phương pháp đánh giá độc tính của vật liệu. Phương pháp xử lý số liệu.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Kết quả khảo sát các yếu tố lên quá trình tổng hợp nanoliposome từ lecithin có nguồn gốc đậu nành. 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.

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

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

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

Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-CS và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-CS. Kết quả đánh giá độc tính của vật liệu mPEG-Gel và nanoliposome phủ bề mặt với mPEG-Gel.121 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ.122 TÀI LIỆU THAM KHẢO.130 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ tiếng anh Nghĩa tiếng Việt 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 cao Chromatography IARC International Agency for Research Cơ quan nghiên cứu ung on Cancer thư quốc tế ICP-MS Inductively coupled plasma mass ix LUV Large unilamellar Đơn lớp loại lớn MLV Multi-lamellar Đa lớp mPEG Methoxypolyethylene glycol mPEG-Chol mPEG-cholesterol 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 x DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Phân loại liposome dựa theo kích thước và số lớp màng lipid kép [7]. Hóa chất sử dụng trong thực nghiệm.

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

Kết quả khảo sát tỷ lệ tween 80. Kết quả phổ FT-IR của mPEG, mPEG-NPC, mPEG-NH2, CCF và mPEG-Chol. 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.

Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-Chol, PTX/SLP@mPEG-Chol và CAR/SLP@mPEG-Chol. 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. 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. Kết quả phổ FT-IR của mPEG, mPEG-NPC, chitosan và mPEG-CS.

Kết quả 1H-NMR của mPEG-NPC và mPEG-CS. 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. Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-CS, PTX/SLP@mPEG-CS và CAR/SLP@mPEG-CS. 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 xi 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. 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. 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.

Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-Gel, PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel. 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. 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.

Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-Chol, PTX, PTX/SLP@mPEG- Chol, CAR và CAR/SLP@mPEG-Chol trên dòng tế bào lành L929. Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-CS, PTX, PTX/SLP@mPEG-CS, CAR và CAR/SLP@mPEG-CS trên dòng tế bào ung thư vú MCF-7. Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-CS, PTX, PTX/SLP@mPEG-CS, CAR và CAR/SLP@mPEG-CS trên dòng tế bào lành L929. Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-Gel, PTX, PTX/SLP@mPEG- Gel, CAR và CAR/SLP@mPEG-Gel trên dòng tế bào ung thư vú MCF-7.

Bảng kết quả độ độc của SLP@mPEG-Gel, PTX, PTX/SLP@mPEG- Gel, CAR và CAR/SLP@mPEG-Gel trên dòng tế bào lành L929. Bảng tổng hợp kết quả biến tính bề mặt nanoliposome.117 xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1. Cơ chế hình thành liposome [6]. Công thức cấu tạo của lecithin có nguồn gốc đậu nành (SPC).

Công thức cấu tạo của cholesterol. Công thức cấu tạo của CTAB.