đề tài tổng hợp polyamidoamine kết hợp với glucose

Luận văn thạc sĩ
MỞ ĐẦU
Khái niệm “thuốc hướng đích” được Ehrlich diễn đạt bằng cụm từ "viên đạn ma
thuật". Theo Ehrlich viên đạn ma thuật như một thực thể gồm hai thành phần: phần
mục tiêu và phần hoạt động. Phần mục tiêu của viên đạn nhận ra và kết hợp chọn lọc
các bề mặt đã được định trước, trong khi phần thứ hai nhằm mục đích điều trị. Về mặt
lý thuyết một loại thuốc tốt sẽ không có tác dụng phụ nào vì nó chỉ tấn công tác nhân
xâm nhập gây bệnh hoặc liên kết với các thụ thể đã được định trước, hiệu quả chống
lại căn bệnh nhưng không gây tổn hại bệnh nhân. Theo dự kiến của Ehrlich những
“viên đạn ma thuật” là mục tiêu phấn đấu của các nhà nghiên cứu trong việc tạo ra
những viên thuốc thông minh trong điều trị.
PAMAM là một nano polymer có nhiều tìm năng trong việc làm chất mang
thuốc. Trong các nghiên cứu trước đây PAMAM được sử dụng làm chất mang một số
loại thuốc: methotrexate, camptothecin, sulfamethoxazole
Cơ quan được chú ý cho việc phân phối thuốc là gan, cụ thể hơn là các tế bào gan.
Những tế bào này đóng vai trò chính trong nhiều khía cạnh của chuyển hóa lipid và
carbohydrate và là nơi chính để tổng hợp nhiều protein huyết thanh. Ngoài ra, tế bào
gan có thể sinh ra những chất kháng viêm để chống lại sự hình thành và lây lan của
một số bệnh lý. Thuốc nhắm mục tiêu đến gan mở ra nhiều cơ hội: ảnh hưởng đến sự
trao đổi chất của tế bào gan, sửa chữa khuyết tật di truyền và tổn thương suy nhược
gan.
TỔNG QUAN
Giới thiệu về dendrimer polyamidoamine (PAMAM)
Khái niệm:
Dendrimer là một loại polymer đặc biệt có hình dạng, kích thước xác định. Thuật ngữ
này bắt nguồn từ “dendron” theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là “cây”. Do dendrimer được
tổng hợp bằng cách từ tâm (core) ban đầu phát triển liên tiếp các đơn vị nhánh tỏa ra
ngoài vì vậy sự sắp xếp của phân tử giống như hình dạng của cây.
Mai Bích Thoa Trang 1
Luận văn thạc sĩ
PAMAM là một loại dendrimer trong phân tử chỉ chứa một loại liên kết amide được

tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1980 bởi Donald Tomalia, giám đốc Trung tâm Công
Nghệ Sinh Học Nano trường Đại học Michigan và các cộng sự. Dendrimer
polyamidoamine (PAMAM) có kích thước nano (khoảng vài nano đến vài chục nano),
cấu trúc hình cầu với tâm là những phân tử đa hoá trị ưa dầu hoặc ưa nước, đơn vị
nhánh bên trong là amide và nhiều nhóm chức hoạt động bao vòng bên ngoài.
Phương pháp tổng hợp
Dendrimer được tổng hợp bằng hai con đường chính là phương pháp divergent và
convergent, ngoài ra hiện nay người ta còn tổng hợp dendrimer bằng nhiều phương
pháp khác như phương pháp orthogonal, double-stage convergent, double exponential,
hypermonomer. Tuy nhiên các phương pháp này cũng dựa trên cơ sở hai phương pháp
chính là divergent và convergent.
Phương pháp divergent
Phương pháp này được tổng hợp dựa trên monomer acrylate từ năm 1979 và được tiếp
tục nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Dow từ năm 1979-1985 bởi nhóm nghiên cứu
Tomalia. Dendrimer được phát triển từ các nhóm chức của phân tử lõi bên trong. Các
lõi phản ứng với các phân tử monomer chứa một loại nhóm chức hoạt động (có khả
năng phản ứng) và một loại nhóm chức không hoạt động (không có khả năng phản
ứng) và đưa đến việc hình thành thế hệ thứ nhất của dendrimer. Sau đó các nhóm bề
mặt cũng được hoạt hóa để chuẩn bị cho phản ứng với các nhóm monomer khác. Quy
Mai Bích Thoa Trang 2
Luận văn thạc sĩ
trình trên được lặp đi lặp lại tạo ra các thế hệ dendrimer khác nhau (G), chúng được
xây dựng từ lớp này sang lớp khác.
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là thường xảy ra các phản ứng phụ
và sản phẩm sinh ra có nhiều khuyết tật. Vì vậy để ngăn cản phản ứng phụ và thúc đẩy
phản ứng chính thì độ tinh khiết của tác chất phản ứng là một đòi hỏi rất quan trọng.
Nếu phản ứng phụ xảy ra nhiều sẽ gây trở ngại cho việc tinh chế sản phẩm cuối cùng.
Phương pháp convergent
Phương pháp convergent ra đời vào năm 1988-1989 bởi nhóm nghiên cứu Jean Fre
´chet tại Cornell. Phương pháp này ra đời khắc phục được nhiều nhược điểm của

phương pháp divergent. Trong phương pháp này dendrimer được tổng hợp theo dạng
bậc thang. Lớp ngoài cùng của dendrimer được hình thành từ những nhóm hoạt động,
tiếp theo phản ứng hướng vào trung tâm và phát triển, hình thành nên một mảnh ghép.
Cuối cùng các mảnh ghép này được gắn vào core tạo thành cấu trúc dendrimer mong
muốn. Phương pháp này có một số ưu điểm là nó dễ dàng làm sạch sản phẩm và
những khuyết tật của sản phẩm cũng được giảm đến mức tối thiểu. Đặc biệt, phương
pháp này cho phép tổng hợp các dendrimer có cấu trúc phức tạp từ các mảnh ghép
khác nhau. Tuy nhiên phương pháp này chỉ phù hợp tổng hợp dendrimer ở các thế hệ
thấp. Ở các thế hệ cao, việc gắn các mảnh ghép vào core là rất khó khăn do sự xen phủ
không gian giữa các mảnh ghép.
Tổng hợp dendrimer bằng phương pháp convergent và devergent
Theo những tài liệu tham khảo, cho đến thời điểm này PAMAM chủ yếu được tổng
hợp theo phương pháp devergent. Sau đây là ví dụ tổng hợp PAMAM với core
ethylenediamine, phát triển nhánh bằng methyl acrylate và ethylenediamine theo
phương pháp divergent.
Mai Bích Thoa Trang 3
Luận văn thạc sĩ
Trong dung môi methanol, ethylenediamine phản ứng cộng Michael với methyl
acrylate hình thành thế hệ đầu tiên G = - 0,5. Sau đó thế hệ này được đem phản ứng
với ethylenediamine hình thành thế hệ tiếp theo G = 0. Quá trình này cứ được lặp đi
lặp lại trong suốt quá trình tổng hợp để tạo nên PAMAM có thế hệ cao hơn.
H
2
N
NH
2
COOMe
H
2
N

NH
2
N
COOMe
COOMe
N
MeOOC
MeOOC
N
NH
NH
2
NH
O
O
NH
2
N
HN
H
2
N
HN
O
O
H
2
N
MeOH
MeOH

Sơ đồ tổng hợp PAMAM core ethylenediamine
Như vậy, với các PAMAM thế hệ chẵn (G = 0, 1, 2, 3…) nhóm phân tử bề mặt sẽ là
các amine tự do. Ngược lại, đối với các dendrimer thế hệ lẻ (G = 0.5, 1.5, 2.5…) nhóm
phân tử bề mặt là các nhóm carboxylate
Cấu tạo phân tử:
Phân tử PAMAM cấu tạo gồm 3 phần chính: tâm, các nhánh bên trong, và những
nhóm bề mặt.
Cấu tạo củaPAMAM
Tâm (core) có thể là phân tử ưa nước hay kỵ nước. Tùy thuộc vào cấu trúc của tâm
bên trong mà nhánh tạo ra từ tâm có thể từ 3 đến 4 nhánh. Những tâm thường được
dùng như ammonia (NH
3
), ethylenediamine (NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
), NH
2
(CH
2
CH
2
)
n
NH
2

Mai Bích Thoa Trang 4
Luận văn thạc sĩ
Các nhánh bên trong (Interior branches) được lặp đi lặp lại nhiều lần, chúng liên kết
với các nhóm chức bên ngoài và tâm bên trong, giữa các nhánh có nhiều không gian
trống bên trong.
Các nhóm bề mặt (surface groups) thường là các nhóm amine tự do hoặc các nhóm
carboxylate
PAMAM ở các thế hệ thấp (G = 0, 1, 2) có khả năng thay thế các nhóm bên ngoài dễ
hơn PAMAM ở các thế hệ cao vì mật độ các nhánh ở bên ngoài còn rất nhỏ chưa có sự
cản trở về mặt không gian nên chúng được dao động tự do. Khi PAMAM phát triển
dần lên làm cho các nhánh dài và phát triển rộng ra, số nhóm ở bên ngoài trở nên đông
đúc hơn. Do đó không gian dao động của chúng bị thu hẹp, mức độ dao động tự do
giảm làm cho cấu trúc của PAMAM chặt chẽ hơn và có dạng hình cầu rõ rệt (G = 4 trở
lên). Khi số lượng các nhánh bên ngoài quá nhiều sẽ không còn khả năng phát triển
nhánh nữa do các nhóm bên ngoài như một rào chắn không cho các phân tử khác xâm
nhập vào không gian trống bên trong. Tóm lại, PAMAM ở ba thế hệ đầu có cấu trúc
gần giống lõi bên trong nên chúng có kích thước nhỏ, chưa có dạng cấu trúc hình cầu
nhưng ở các thế hệ càng cao thì cấu trúc hình cầu càng rõ rệt hơn.
Hai PAMAM được tổng hợp nhiều nhất là PAMAM với core NH
3
và core
ethylenediamine (EDA)
Dendrimer core ammonia G3.0
Thế hệ
Số nhóm chức
bên ngoài
Khối lượng
(g mol
-1
)

Kích thước
(Aº)
0 3 359 10,8
1 6 1044 15,8
Mai Bích Thoa Trang 5
Luận văn thạc sĩ
2 12 2414 22
3 24 5154 31
4 48 10633 40
5 96 21591 53
6 192 43507 67
7 384 87340 80
8 768 175005 92
9 1536 350335 107
10 3072 701012
∼115
PAMAM core ethylenediamine G3.0
Thế hệ
Số nhóm chức
bên ngoài
Khối lượng
(g mol
-1
)
Kích thước
(Aº)
0 4 517 15,2
1 8 1430 21,7
2 16 3256 28,6
3 32 6909 35,7

4 64 14215 44,8
5 128 28826 54,4
6 256 58048 67,4
7 512 116493 81
8 1024 233383 97
9 2048 467162 114
10 4096 934720 135
Tính chất của PAMAM
Tính tan
Mai Bích Thoa Trang 6
Luận văn thạc sĩ
PAMAM tan tốt trong nước, methanol, DMF và DMSO. Không tan trong hầu hết
những dung môi không phân cực như THF, chloroform,…nhưng khi biến tính nhóm
bề mặt của PAMAM với những hợp chất hydrocarbon mạch dài thì tính tan nó thay
đổi có thể tan được trong dung môi hữu cơ. Độ dài của core cũng ảnh hưởng đến tính
tan của PAMAM nếu số nhóm CH
2
trong phân tử core càng nhiều sẽ làm tăng tính ái
dầu.
Tính đa hóa trị
Tính đa hóa trị rất có ý nghĩa đối với PAMAM, nó là nền tảng để biến tính nhóm bề
mặt làm thay đổi tính tan. Bên cạnh đó có thể thay đổi nhóm bề mặt bằng MPEG để
tăng tính tương hợp sinh học, giảm sinh miễn dịch. Một số tác giả còn nghiên cứu biến
tính nhóm bề mặt của PAMAM với đường nhằm mục tiêu định hướng đến các cơ quan
trong cơ thể,… Nhưng hoàn hảo nhất là nhờ vào tính đa hóa trị này mà cùng lúc ta có
thể thay đổi nhóm bề mặt để tăng tính tương hợp sinh học, định hướng và mang thuốc
trên cùng một PAMAM. Đây là một tính chất mang lại cho PAMAM nhiều hứa hẹn
trong lĩnh vực hóa dược.
Tính mang vác
Cấu trúc phân tử dendrimer có nhiều khoảng trống nên chúng được sử dụng như một

chất mang. Các chất chúng có thể mang là thuốc trị bệnh, các đoạn ADN, các enzyme,
các hormone, các xúc tác kim loại… PAMAM rất thích hợp cho việc mang thuốc vì
chúng có độ chọn lọc và tính bền vững cao khi kết hợp với thuốc.
Hiện nay có nhiều cách để mang thuốc như nang hóa các phân tử thuốc bên trong các
không gian trống của phân tử dendrimer (a) hoặc có thể có nhiều phân tử dendrimer
kết hợp tạo thành mạng lưới bao bọc các phân tử thuốc (b), hoặc là các phân tử thuốc
kết hợp với các nhóm bề mặt bằng liên kết cộng hóa trị (c) hoặc các tương tác không
hóa trị (d).
Mai Bích Thoa Trang 7
Luận văn thạc sĩ
Các hình thức vận chuyển thuốc
Cấu trúc xác định
Trước đây quy trình tổng hợp các polymer nguyên thủy thường là các polymer mạch
thẳng hay nhánh thì sự sắp xếp nhánh xảy ra một cách ngẫu nhiên và các phân tử có
kích thước khác nhau nên không đồng đều. Trong khi kích thước và khối lượng của
PAMAM có thể điều chỉnh trong suốt quá trình tổng hợp nó.
Đặc biệt hơn là các thế hệ của PAMAM có kích thước chuẩn rất hợp với những vật
chất trong cơ thể. Chẳng hạn như G
4
có kích thước 40A° chuẩn với kích thước của
cytochrome, G
5
có kích thước 53A°

chuẩn với hemoglobin, G
6
có kích thước 67A° phù
hợp với ADN và histone. Vì chính những lý do đó mà dendrimer là vật liệu nano rất
được chú trọng trong y học ngày nay.
Tính sinh học

Mai Bích Thoa Trang 8
Luận văn thạc sĩ
Với cấu trúc hóa học đặc biệt kết hợp với kích thước nano của PAMAM đã thu
hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sinh học và y học. Bắt đầu bằng
việc đánh giá độc tính và miễn dịch của PAMAM, Duncan và các đồng nghiệp khảo
sát ở các thế hệ chẵn của PAMAM (nhóm NH2 bên ngoài) từ G1-G4, khả năng gây
độc tế bào sau khi ủ bệnh trong 72 h với ba dòng tế bào ung thư khác nhau cho thấy
giá trị IC
50
từ 50-300 μg/ml. Quan sát khi ủ bệnh trong 1 giờ trên tế bào u ác tính
B16F10 của chuột với nồng độ 5 μg/ ml G4 thì thấy sự thay đổi hình dạng của tế bào
không đáng kể, nhưng khi tăng thời gian ủ bệnh đến 5 h quan sát thấy có lỗ hỏng ở
màng tế bào cho thấy dấu hiệu màng tế bào bị tổn thương. Tổn thương này là do bản
chất cation của PAMAM liên quan trực tiếp đến nồng độ, các thế hệ và thời gian ủ
bệnh của PAMAM.
Quan sát độc tính của PAMAM giảm mạnh khi các nhóm amin tự do bề mặt
biến đổi thành các nhóm trung tính hoặc anion. Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng
những PAMAM được biến đổi nhóm amino bên ngoài thành chuỗi MPEG thì sẽ giảm
tính sinh miễn dịch, kéo dài thời gian bán thải trong hệ tuần hoàn máu.
Ứng dụng
Trong vật liệu mới:
Vào năm 1985, Tomalia đã sử dụng PAMAM làm chất phá nhũ tương của dầu và
nước, dùng làm chất giữ ẩm cho giấy và có tác dụng thay đổi độ nhớt nên dùng trong
sản xuất sơn.
Trong y học và sinh học
PAMAM sử dụng làm chất mang thuốc
Năm 2002, Giáo sư James Baker ở trường đại học Michigan đã đưa ra ý tưởng
ghép PAMAM với chất kháng thể chống ung thư methotrexate, vitamine, acid folic và
chất tạo ảnh huỳnh quang. Ở đây, người ta tiêm các hạt nano này lên những con chuột
thí nghiệm mang các khối u lấy từ tế bào thuộc biểu mô của người. Nghiên cứu nhận

thấy chúng sống lâu hơn so với những con chuột khác. Như vậy, liệu pháp điều trị dựa
trên cấu trúc nano cho thấy đem lại hiệu quả hơn 10 lần trong việc làm chậm sự phát
triển của các khối u, và cũng ít độc hại hơn so với chỉ sử dụng duy nhất dược phẩm.
Với liệu pháp điều trị này, thay vì là kẻ giết người, ung thư sẽ trở thành căn bệnh kinh
niên giống như tiểu đường, các khối u sẽ giảm đi hoặc bị tiêu diệt.
Mai Bích Thoa Trang 9
Luận văn thạc sĩ
Năm 2006, Meredith T Morgan cùng các đồng nghiệp ở trường đại học Duke
đã sử dụng PAMAM G4.5-PGLSA-COONa như một chất mang thuốc trị ung thư
camptothecin. Kết quả đã gắn được thuốc ung thư vào trong dendrimer và tiến hành
nghiên cứu khả năng hòa tan, thử hoạt tính trên bốn dòng tế bào gây ung thư ở người
như MCF-7, HT-29, NCI-H460, SF-268. Thuốc trị ung thư camptothecin sau khi được
gắn vào PAMAM làm tăng độ hấp thu của tế bào lên 16 lần đồng thời cũng làm tăng
thời gian duy trì của thuốc trong tế bào.
Năm 2007, Minglu Ma và các đồng nghiệp đã nghiên cứu sử dụng PAMAM
làm chất mang thuốc sulfamethoxazole (SMZ). Với sự có mặt của PAMAM sẽ giúp
cho SMZ có thể tan được trong nước và phân tán chậm hơn giúp làm tăng khả năng
kháng khuẩn của thuốc (tăng gấp 4 đến 8 lần so với việc dùng SMZ hòa tan trong
DMSO hay dung dịch NaOH 0,01M).
Năm 2009, Venkata K. Yellepeddi và các cộng sự nghiên cứu sử dụng
PAMAM kết hợp với biotin như là chất trị ung thư buồng trứng. Kết quả cho thấy với
tính định hướng của biotin, nồng độ của PAMAM – biotin ở buồng trứng cao hơn ở
những nơi khác trong cơ thể và khả năng gây độc đối với tế bào ung thư OVACAR-3
tăng khi các thệ hệ của PAMAM tăng.
Ứng dụng PAMAM làm chất vận chuyển gene
Những tiến bộ trong sự hiểu biết và khả năng tác động lên gene tạo điều kiện
cho các nhà khoa học có thể thay đổi vật chất di truyền của người để chống lại hoặc
ngăn ngừa bệnh tật. Liệu pháp gene là một loại điều trị thử nghiệm bằng cách đưa
những vật chất di truyền (DNA hoặc RNA) vào cơ thể người để chống lại bệnh tật.
Nhiều nghiên cứu dùng liệu pháp gene để điều trị ung thư theo nhiều cách khác nhau,

trong đó gene được vận chuyển đến tế bào qua các phương tiện vận chuyển hay còn
gọi là các vector. Vector thường được dùng nhất trong liệu pháp gene là các virus. Tuy
nhiên virus thường gây nhiễm cho nhiều loại tế bào. Do đó, khi vector là virus được
dùng để mang gene đưa vào cơ thể, chúng có thể gây nhiễm cho các tế bào khỏe mạnh
cũng như các tế bào ung thư. Một nguy cơ khác là các gene mới có thể được đưa vào
sai vị trí bên trong DNA có thể gây ra những đột biến nguy hiểm cho DNA hoặc thậm
chí gây ung thư. Ngoài ra virus có thể truyền từ bệnh nhân đến những người khác hoặc
đi vào môi trường. PAMAM với những tính chất ưu việt không độc, an toàn, có tính
chọn lọc, ít sinh miễn dịch, chúng có thể thay thế các virus làm nhiệm vụ vận chuyển
Mai Bích Thoa Trang 10
Luận văn thạc sĩ
gene, mang gene đến các tế bào cần điều trị, khắc phục được những nhược điểm khi
dùng virus làm vector
Dendrimer được dùng như chất tương phản trong MRI
Chụp cộng hưởng từ hay MRI (Magnetic Resonance Imaging) là một kỹ thuật
chẩn đoán y khoa tạo ra hình ảnh giải phẫu của cơ thể nhờ sử dụng từ trường và sóng
radio. Chụp cộng hưởng từ là một phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện đại, hiệu quả
và phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên trong một số trường hợp các máy chụp ảnh cộng
hưởng từ (MRI) không cho được những hình ảnh chi tiết chẳng hạn như mức độ vón
cục của mạch máu, do đó cần dùng một chất tương phản có thể giúp MRI tạo ra hình
ảnh tốt hơn, tăng độ sắc nét của hình ảnh. Năm 1994 và 1997 Wiener và cộng sự đã
tổng hợp chất tương phản Gd(III) – DTPA trên nền PAMAM và folate kết hợp với
Gd(III) – DTPA PAMAM.
Mai Bích Thoa Trang 11
Luận văn thạc sĩ
Các lĩnh vực khác
Trong các lĩnh vực xúc tác, môi trường, điện tử, PAMAM cũng được nghiên cứu
ứng dụng
Asialoglycoprotein Receptor (ASGP-R)
Khái niệm receptor

Receptor là những protein có phân tử lượng lớn, có khả năng nhận biết và gắn đặc hiệu
với một số phân tử khác (ligand) ở ngoài tế bào đích có thể nội hay ngoại sinh.
Receptor có thể cư trú ở màng tế bào hay bào tương, có khả năng truyền đạt thông tin
hóa học từ một tế bào khác thông qua vai trò của ligand. Phân tử ligand gắn với
receptor thường rất nhỏ so với phân tử receptor và đặc hiệu với receptor của nó.
Ligand là hormon, amine dẫn truyền thần kinh, carbohydrate, thuốc, chất hữu cơ có
phân tử nhỏ, và ngay cả một vài loại ion.
Mai Bích Thoa Trang 12
Luận văn thạc sĩ
Receptor màng tế bào có vai trò sinh học trong hoạt động của tế bào, trong sự nhận
diện, truyền tin, tác dụng tạo miễn dịch, tác dụng kháng thuốc. Đặc tính quan trọng
của receptor là khả năng liên kết chọn lọc những phân tử ligand đặc trưng của nó để
gây ra sự trả lời của tế bào , còn hàng loạt tế bào khác có thể cũng liên kết lỏng lẻo với
ligand nhưng không gây ra hiệu quả nào, vì nó không có sự gắn của ligand với
receptor đặc trưng của nó trên tế bào ấy. Sau đây là bảng liệt kê một số receptor và
ligand phổ biến.
Receptor Ligand Loại tế bào
Asialoglycoprotein receptor
Lactose Tế bào gan
Galactose
Tế bào gan
Tế bào biểu mô đường hô hấp
Mannose Tế bào gan
Transferrin receptor Transferrin
Tế bào hồng cầu
Tế bào tăng trưởng bất thường
Epidermal Growth Factor
Receptor (EGFR)
Epidermal
Growth Factor

(EGF)
Nhiều loại tế bào ung thư
Human Epidermal Growth
Factor Receptor 2
(HER 2 / neu)
Trastuzumab Tế bào ung thư vú
Fibroblast Growth Factor
Receptor
Fibroblast
Growth Factor
Nguyên bào sợi
Nerve Growth Factor
Receptor (NGFR)
Recombinant
Peptide
Tế bào thần kinh
Folate Receptor Folic Acid
Tế bào tăng trưởng bất thường
Tế bào ung thư vòm họng
Hyaluronic Acid Receptor Hyaluronic Acid Tế bào ung thư gan, thận
Tiềm năng phân phối thuốc trực tiếp đến gan là nhờ vào cơ quan thụ cảm sinh học
(receptor) asialoglycoprotein (ASGP-R). Các receptor này cư trú chủ yếu trên màng
bào tương của tế bào gan ở động vật có vú và nhận dạng đặc hiệu phối tử (ligand)
galactose (Gal) hoặc nhóm galactose bên ngoài của N-acetylgalactosamine (GalNAc).
Sau khi kết hợp, phức hợp receptor-ligand được vận chuyển vào bên trong tế bào
Mai Bích Thoa Trang 13
Luận văn thạc sĩ
thông qua quá trình nội nhập bào (endocytosis), sau đó phối tử được đưa vào
endosome và thụ thể được giải phóng trở lại trên màng huyết tương.
Asialoglycoprotein Receptor (ASGP-R)

ASGP-R được nghiên cứu đầu tiên ở động vật có vú là lectin, được xác định bởi
Ashwell và Morell trong những năm sáu mươi. Receptor này là một thành viên của họ
lectin thuộc loại C-type lectin, bởi đặc điểm của nó là cần ion Ca
2+
trong giai đoạn kết
hợp với ligand, và có chứa cầu nối disulfide trong vùng carbohydrate nhận diện ligand.
ASGP-R là một phần của protein màng tế bào, hiện diện chủ yếu trên bề mặt hình sin
của tế bào gan ở động vật có vú
Mai Bích Thoa Trang 14
Luận văn thạc sĩ
Cấu trúc của ASGP-R
Cấu trúc của ASGP-R trong cơ thể sống là một oligomer dị thể gồm hai tiểu đơn vị
tương đồng: miền lớn H1 và miền nhỏ H2, cấu trúc giống nhau khoảng 55%. Mỗi tiểu
đơn vị bao gồm bốn vùng:
Vùng I: vùng nằm trong tế bào chất chứa N
Vùng II: vùng xuyên màng tế bào
Vùng III: vùng ngoại bào
Vùng IV: vùng chứa carbohydrate (CRD) chịu trách nhiệm kết hợp với ligand đặc
hiệu.
Mai Bích Thoa Trang 15
Luận văn thạc sĩ
Sự khác biệt lớn giữa H1 và H2: đối với H2 có sự thêm vào một chuỗi 18-amino acid
ở vùng (I). Bên cạnh đó, H1 chỉ xuất hiện ở một cấu dạng protein còn H2 xuất hiện ở 3
cấu dạng H2a, H2b, H2c. Sự hiện diện của hai tiểu đơn vị là điều kiện tiên quyết cho
ASGP-R thể hiện tính năng đầy đủ của một receptor. Theo hóa học lượng pháp tỉ lệ
2:1 giữa H1 và H2 tạo nên một hệ ASGP-R có kích thước nhỏ nhất thể hiện được ái
lực liên kết cao với các phối tử (hình B).
Đặc tính liên kết với ligand của ASGP-R
Các ASGP-R gắn kết đặc hiệu với Gal và GalNAc ở phía ngoài của các desialylated
glycoprotein. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ái lực liên kết phụ thuộc vào khoảng cách,

số lượng và cách bố trí ba chiều của các ligand. Một galactose đơn nhất cho thấy nó có
ái lực liên kết yếu chỉ với hằng số phân ly (dissociation constant – K
D
) khoảng 1 mM.
Khi tăng số lượng galactose từ một đến hai và ba kết quả là ái lực liên kết tăng đáng
kể với K
D
trong khoảng nanomolar. Do đó, để đạt được ái lực liên kết cao thì cần có
sự đa tương tác giữa các CRD của receptor với các ligand. Hơn nữa, khoảng cách cũng
góp phần quan trọng trong việc nhận dạng ligand của receptor. Với khoảng cách 20 Å
tính từ galactose đến điểm phân nhánh của ligand cho thấy là ái lực liên kết cao giữa
ASGP- R với galactose của ligand xây dựng. Số liệu thống kê cho thấy các ASGP-R
có xu hướng liên kết tốt với GalNAc hơn Gal, ái lực liên kết với GalNAc gấp 50 lần
so với Gal.
Chức năng sinh học của ASGP-R
Chức năng chính của ASGP-R là loại bỏ và làm suy thoái các glycoprotein
desialylated khỏi vòng tuần hoàn. Thông thường, các chuỗi oligosaccharide trên
glycoprotein mang sialic acid ngoài cùng. Các acid sialic này bị thủy phân bởi enzyme
neuraminidases, hệ quả là các galactose được lộ ra bên ngoài được tiếp xúc và nhận
diện bởi các ASGP-R. Như đã giới thiệu, cả H1 và H2 đều có chức năng đầy đủ của
Mai Bích Thoa Trang 16
Luận văn thạc sĩ
một receptor và sự biểu hiện của hai tiểu đơn vị này có sự phụ thuộc lẫn nhau. Nghiên
cứu trên những con chuột thiếu các tiểu đơn vị miền nhỏ (MHL-2) - do sự gián đoạn
của gen tương ứng - cho thấy rõ mức độ giảm của các tiểu đơn vị lớn (MHL-1) và đã
không thể loại bỏ asialo-orosmucoid từ huyết tương. Các thí nghiệm khác với cách
tiếp cận ngược lại cho thấy rằng những con chuột thiếu MHL-1 không thể hiện mức độ
phát hiện của MHL-2 và cũng không có khả năng loại ASOR từ huyết tương. Tóm lại,
cả hai tiểu đơn vị đều cần thiết cho sự biểu hiện ổn định của ASGP-R. Thật thú vị, mặc
dù việc loại bỏ ASOR bởi ASGP-R đều bị suy giảm trên những con chuột thiếu cả hai

MHL-1 và MHL-2, nhưng không có sự tích lũy của các glycoprotein trong huyết
tương và cũng không có biểu hiện kiểu hình rõ ràng nào được quan sát. Những kết quả
này cho thấy rằng ASGP-R không đảm nhận nhiệm vụ làm sạch các glycoprotein
trong huyết tương đến giai đoạn cuối cùng, nhưng có thể sẽ có chức năng khác.
ASGP-R được đề xuất tham gia vào sự chuyển hóa lipoprotein huyết tương và
fibronectin. Tuy nhiên, các nghiên cứu với chuột loại bỏ ASGP-R không xác nhận lý
thuyết này. Bên cạnh đó ASGP-R cũng liên quan đến việc loại bỏ các tế bào apoptotic.
Nghiên cứu cho thấy các cơ quan sự hấp thu apoptotic đã bị chặn khi có sự hiện diện
của ASGP-R.
Cuối cùng, sự có mặt ASGP-R giúp một số virus gây bệnh xâm nhập thông qua nó vào
tế bào gan . Dữ liệu thử nghiệm cho thấy virus Marburg, các viêm gan virus B và các
virus viêm gan C có khả năng liên kết với ASGP-R, tiếp theo là sự lây nhiễm tế bào
chủ.
Glycodendrimer
Khái niệm
Glycodendrimer là thuật ngữ chung dùng để chỉ những hợp chất dendrimer có chứa
carbohydate trong phân tử. Có 3 dạng glycodendrimer: carbohydrate ở lớp bề mặt của
dendrimer, carbohydrate vừa là core vừa ở lớp bề mặt của dendrimer, toàn bộ phân tử
dendrimer đều do carbohydrate cấu thành.
Mai Bích Thoa Trang 17
Luận văn thạc sĩ
Các dạng glycodendrimer
Phương pháp tổng hợp
Mặc dù glycodendrimer có nhiều dạng nhưng ở đây ta chỉ tập trung nghiên cứu trên
glycodendrimer có nhóm carbohydrate ở lớp ngoài cùng. Cũng giống như dendrimer,
glycodendrimer được tổng hợp bằng hai phương pháp devergent và convergent. Theo
phương pháp devergent, carbohydrate được gắn lên bề mặt dendrimer sau khi
dendrimer được tổng hợp đến thế hệ mong muốn. Đối với con đường convergent,
carbohydate được bố trí trên các bề mặt các đơn vị nhánh. Sau đó các nhánh này được
gắn với core tạo nên phân tử glycodendrimer.

Tổng hợp glycodendrimer theo phương pháp divergent và convergent
Cho dù theo phương pháp nào đi nữa thì nó cũng đều xuất phát từ những phản ứng hóa
học như nhau. Sau đây là một số phản ứng phổ biến đưa carbohydrate lên dendrimer.
Mai Bích Thoa Trang 18
Luận văn thạc sĩ
Mai Bích Thoa Trang 19
Luận văn thạc sĩ
Trên bề mặt glycodendrimer có chứa các nhóm carbohydrate nên nó có thể định
hướng đến các loại tế bào mong muốn do tương tác với các receptor trên bề mặt tế bào
trong cơ thể. Nhưng khác với các nhóm carbohydrate tự nhiên có trên bề mặt tế bào
trong cơ thể, glycodendrimer mang đặc tính đa hóa trị của dendrimer nên nó tương tác
với các receptor tốt hơn.
Ứng dụng làm chất mang thuốc hướng đích
Mai Bích Thoa Trang 20
Luận văn thạc sĩ
Các dạng bào chế thông thường đa phần hướng đến việc đưa thuốc vào tuần
hoàn chung. Khi thuốc vào tuần hoàn chung, chỉ một phần nhỏ lượng thuốc đến được
đích tác dụng, phần còn lại phân bố vào các cơ quan khác hoặc bị thải trừ như một số
thuốc bị chuyển hóa qua gan rất mạnh, dẫn đến nồng độ thuốc trong máu và tại cơ
quan rất thấp, không phát huy được tác dụng. Một số thuốc gây các tác dụng phụ nguy
hiểm (thuốc chống ung thư, thuốc chống đào thải), một số thuốc không ổn định, dễ bị
phân hủy bởi các enzyme hoặc các tế bào trong máu, ngoài ra còn có một số cơ quan
trên cơ thể rất khó đưa thuốc vào như não Do vậy để đạt được nồng độ thuốc có tác
dụng tại đích, nếu theo cách thông thường, chúng ta phải đưa vào cơ thể một lượng
thuốc nhiều hơn bình thường nhưng như vậy gây ra các tác dụng phụ và nhiều điều bất
lợi khác. Một trong những ý tưởng để giải quyết vấn đề này là đưa thuốc trực tiếp vào
vị trí cần phát huy tác dụng (cơ quan, tế bào, hoặc các thành phần của tế bào), tạo ra
một loại thuốc có tính chọn lọc cao vào một cơ quan nào đó trong cơ thể .Thuốc sẽ
phát huy tác dụng khi được hấp thu qua màng tế bào. Có nhiều con đường để thuốc
hấp thu qua màng tế bào như khuếch tán trực tiếp qua lớp lipid, khuếch tán qua các lỗ

xuyên qua lớp lipid, khuếch tán qua màng nhờ chất mang hay sự ẩm bào. Đối với các
loại thuốc gây độc tế bào như thuốc trị ung thư thì được hấp thu qua màng nhờ một hệ
vận chuyển thuốc.
Sự ra đời của glycodendrimer đã đáp ứng được nhu cầu trên. Với những đặc tính
ưu việt của dendrimer (khả năng mang thuốc, tuơng hợp sinh học, tính đa hóa trị) kết
hợp với khả năng định hướng của carbohydrate, glycodendrimer có thể nói là một chất
mang lý tưởng cho việc phân phối thuốc trong điều trị. Các chất mang thuốc (carrier)
có tác dụng như một giá đỡ cho thuốc, giúp thuốc tránh khỏi sự đào thải bởi các các cơ
chế bảo vệ của cơ thể (chuyển hóa ở gan, thải trừ qua thận, phân huỷ bởi các enzyme
trong máu, tấn công của bạch cầu và hệ thống miễn dịch )

Mai Bích Thoa Trang 21
Luận văn thạc sĩ
Mô hình mang thuốc của glycodendrimer
Đặc biệt, khi dùng glycodendrimer làm chất mang những loại thuốc dùng trong hóa
trị liệu có độc tính cao với cơ thể hay các loại thuốc có tuổi thọ rất ngắn trong cơ thể
thì thuốc sẽ được đưa đến đúng các vị trí cần điều trị trong cơ thể, tăng thời gian lưu
giữ thuốc trong cơ thể, lượng thuốc sử dụng ít hơn, dược tính tăng cao hơn, không độc
với cơ thể và có tính đào thải tốt. Các chất 5-fluorouracil, doxorubicin, dactinomycin,
vincristin, methotrexate,… được biết đến nhờ vào khả năng chống ung thư, nhưng
những loại thuốc này có độc tính rất cao, khi sử dụng có thể gây tác dụng phụ rất lớn.
Trong những năm gần đây các nhà nghiên cứu khoa học cũng đã sử dụng
glycodendrimer làm chất mang các loại thuốc này, và đã thử nghiệm trên chuột cho
thấy kết quả rất khả quan. Khi thuốc được gắn vào glycodendrimer thuốc có thể phóng
thích nhờ quá trình tiếp xúc với vị trí định sẵn trong cơ thể, ngoài ra nó như tác nhân
che phủ bên ngoài để bảo vệ hay mang thuốc đến các vị trí đặc biệt trong cơ thể, điều
tiết thời gian phóng thích thuốc một cách hợp lý, tránh hiện tượng thuốc chưa hấp thụ
đã bị đào thải ra ngoài gây lãng phí. Tăng được hiệu quả điều trị.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Nghiên cứu ngoài nước

Okada được xem là một trong những người đầu tiên tổng hợp glycodendrimer. Vào
năm 1995, ông và cộng sự tổng hợp được một chất gọi là “sugar ball”. Trong tổng hợp
này ông cho PAMAM (G = 3) phản ứng với dẫn xuất lactone của đường galactose:
O-β-D-galactopyranosyl-(l→ 4)-D-glucono-l,5-lactone. Phản ứng thực hiện trong
dung môi DMSO dưới áp suất khí nitơ, từ 27ºC đến 40ºC. Sản phẩm thu được ông cho
thử khả năng tương tác sinh học với Concanavalin A (một loại receptor), kết quả cho
thấy khả năng kết hợp của nó với Concanavalin A tốt.
Mai Bích Thoa Trang 22
Luận văn thạc sĩ
Năm 1997, D. Pagé và R. Roy tổng hợp dẫn xuất của PAMAM với
p-isothiocyanatophenyl 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-mannopyranoside. Thực hiện
nghiên cứu trên các thế hệ PAMAM (G = 0, 1, 2, 3) sau đó thử hoạt tính sinh học của
nó với Concanavalin A.
Kết quả: đối với những dẫn xuất ở thế hệ thấp thì khả năng kết dính với Concanavalin
A yếu hơn so với các dẫn xuất thế hệ cao. Điều này cho thấy tính đa hoa trị rất có ý
nghĩa đối với các glycodendrimer trong việc tương tác với các receptor.
Năm 2001, Woller và Cloninger cho PAMAM phản ứng với disaccharide,
nghiên cứu trên PAMAM đến thế hệ (G = 6). Kết quả lại một lần nữa khẳng định tính
đa hóa trị của glycodendrimer.
Năm 2002, Merlin và Dolivet sử dụng Polyethyleneimine (PEI) làm chất vận
chuyển gene. Trong nghiên cứu của ông cho thấy khi gắn các phân tử đường lên PEI
thì nâng cao được hiệu quả chuyển gene. Đặc biệt đối với glucose thì hiệu quả biểu
hiện gene chuyển cao hơn và lâu dài hơn so với PEI bình thường.
Năm 2005, nhóm tác giả In- Kuy Park, You-Kyoung Kim, Eun-Mi Kim và
Chong- Su Cho nghiên cứu glucose hóa PEI (GPEI) như là chất vận chuyển gene định
hướng đến tế bào ung thư. Sự định hướng này nhờ vào sự chuyển hóa glucose của chất
vận chuyển glucose ở tế bào ung thư. Kết quả khẳng định được một số khía cạnh sau:
kích thước của phức GPEI/ADN tăng khi mức độ thế của glucose trên PEI tăng nhưng
nó không ảnh hưởng đến khả năng che chắn. Bên cạnh đó GPEI có độ thế glucose cao
không độc đối với tế bào, thậm chí khi GPEI ở nồng độ cao hơn 200 µg/ml và hiệu

quả chuyển gene cao hơn so với PEI.
Năm 2007, cũng nhóm tác giả In-Kuy Park, You-Kyoung Kim, Eun-Mi Kim và
Chong-Su Cho thực hiện nghiên cứu trên Polypropylenimine dendrimer (PPI).
Glucose hóa PPI ứng dụng làm chất vận chuyển ADN đến tế bào Hela. GPPI gắn kết
tốt với ADN và bảo vệ ADN tránh khỏi sự phân hủy của enzyme phân hủy AND.
Mai Bích Thoa Trang 23
Luận văn thạc sĩ
GPPI ít gây độc tế bào hơn so với PPI. Hiệu quả chuyển gene ảnh hưởng bởi độ thay
thế của glucose, kết quả nghiên cứu thấy rằng ở mức độ thế 5% hiệu quả chuyển gene
tốt hơn rõ rệt so với PPI.
Trong trị liệu các khối u thần kinh đệm thường bị hạn chế do sự thẩm thấu thấp
của các thuốc qua hàng rào máu não dẫn đến nồng độ thuốc thấp ở các mô ung thư.
Methotrexate (MTX) là một loại thuốc trị khối u thần kinh đệm nhưng khả năng vượt
qua hàng rào máu não của nó thấp do đó hiệu quả điều trị của nó không cao đôi khi
dẫn đến tình trạng kháng thuốc. Để giải quyết vấn đề này vào năm 2008 Dhanikula,
Agraw và Hildgen ở trường đại học Montreal đã tổng hợp một loại dendrimer mang
thuốc MTX. Polyeste-co-polyether dendrimer (PEPE) kết hợp với glucose là các phối
tử nhắm mục tiệu để tăng cường khả năng vượt qua hàng rào máu não. Hiệu quả của
MTX-glucodendrimer được đánh giá trên hai dòng tế bào U87 MG và U343 MG. Kết
quả cho thấy nồng độ PEPE-glucose cao hơn nồng độ PEPE trên cả hai dòng tế bào.
IC
50
của MTX sau khi được mang bởi glucodendrimer thấp hơn so với MTX thông
thường và hoạt tính của MTX được mang trên glucodendrimer cao hơn MTX được
mang trên dendrimer trong việc giảm kích thước khối u. Những glucodendrimer mang
MTX có thể giết ngay cả các tế bào kháng MTX, bên cạnh đó số lượng MTX vận
chuyển qua hàng rào máu não gấp 3-5 lần so với demdrimer không glucose hóa. Như
vậy glucose hóa PEPE có thể là chất phân phối thuốc tiềm năng để điều trị khối u thần
kinh đệm.
Năm 2009,

Năm 2011, nhóm tác giả Dan Liu, Haiyang Hu, XiuLi Zhao đã tổng hợp một
copolymer nhạy pH mang thuốc Doxorubicin thử nghiệm trên tế bào ung thư gan của
chuột. Cấu tạo của copolymer dựa trên tương tác tĩnh điện giữa PAMAM mang thuốc
Doxorubicin (Dox) và poly(methacryloyl sulfadimethoxine) (PSD) nhạy pH. Trên
PSD này được gắn với PEG (polyethylene glycol) để tăng tính tương hợp sinh học và
một dẫn xuất của lactose để định hướng đến tế bào gan.
Mai Bích Thoa Trang 24
Luận văn thạc sĩ
Ở tế bào bình thường phức hợp PSD mang điện tích âm và PAMAM mang điện
tích dương tồn tại bền vững. Tại các tế bào ung thư có pH thấp hơn so với tế bào bình
thường, polymer nhạy pH (PSD) trở về dạng trung hòa, khi đó tách khỏi PAMAM,
lúc này PAMAM ở dạng tự do và phát huy tác dụng của thuốc. Nhờ vào khả năng định
hướng của lactose nên thuốc chủ yếu được dẫn đến tế bào gan và phát huy tác dụng trị
liệu. Kết quả nghiện cứu cho thấy phức hợp LA-PEG-b-PSD/PAMAM/Dox phát huy
tác dụng tri liệu tốt hơn so với PAMAM/Dox không nhắm mục tiêu.
Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam chưa có đơn vị nào nghiên cứu về glycodendrimer. Phòng Hóa Hữu Cơ –
Polymer, Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Khoa Học – Công nghệ Thành Phố Hồ Chí
Minh được xem là đơn vị đầu tiên tổng hợp dendrimer.
Năm 2007, luận văn thạc sĩ của Phan Thị Thanh Thảo (ĐH Cần Thơ) được thực
hiện tại phòng Hóa Hữu Cơ – Polymer, Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Khoa Học –
Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh với đề tài tổng hợp dendrimer từ core ammoniac,
phát triển nhánh bằng methylacrylate và ethylenediamin. Cùng thời gian này, luận văn
tốt nghiệp đại học của Nguyễn Thị Thủy (ĐHBK – K 2007) đã tổng hợp dendrimer từ
core ammoniac, sau đó khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Năm 2009, luận văn tốt nghiệp đại học của Trương Phùng Mỹ Dung (ĐHBK)
đã tổng hợp dendrimer polyamidoamine từ methylacrylate và ethylenediamine.
Năm 2010 luận văn thạc sĩ của Lưu Thị Hồng Cúc (ĐHCT) tổng hợp lại
dendrimer polyamidoamine từ methylacrylate và ethylenediamine và trên cơ sở
Mai Bích Thoa Trang 25