Nghiên cứu tổng hợp chất mang thuốc nanopolymer polyamidoamin (PAMAM) biến tính bằng các tác nhân hướng đích (axit folic, peptit, kháng thể )

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THỊ BÍCH TRÂM

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ CHẤT MANG THUỐC
NANO POLYAMIDOAMINE (PAMAM) BIẾN TÍNH CĨ
KHẢ NĂNG HƯỚNG ĐÍCH ĐẾN TẾ BÀO UNG THƯ

Chuyên ngành: HÓA HỌC HỮU CƠ
Mã số chuyên ngành: 62 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016


Cơng trình được hồn thành tại:
Phịng Vật liệu Hóa dược, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm
khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. NGUYỄN CỬU KHOA
Người hướng dẫn khoa học 2: GS. TS. NGUYỄN CÔNG HÀO

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện tổ chức tại Viện
Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt
Nam vào hồi … giờ … ngày … tháng … năm 201…

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
Thư viện Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN
ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
1.

Nguyễn Thị Bích Trâm, Trần Ngọc Quyển, Nguyễn Cửu Khoa, Ứng
dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân trong phân tích đánh giá các
polyaminoamin dendrimer và dẫn xuất, Tạp chí Hóa học, 51(4AB), pp
276-279, 2013.

2.

Thị Bich Tram Nguyen, Ngoc Quyen Tran, Cuu Khoa Nguyen,
Biocompatible and cellular uptake enhancement of polyamidoamine
dendrimer via fatty alkyl conjugation, Tạp chí Hóa học, 51(4AB), pp
259-263, 2013.

3.

Ngoc Quyen Tran, Ngoc Hoa Nguyen, Thị Bich Tram Nguyen, Nguyen
Cuu Khoa, Positive effect of dendrimers nanocarriers on reducing
cytotoxicity of anticancer drugs, Tạp chí Hóa học, 51(4AB), pp 270-275,

2013.

4.

Thị Bich Tram Nguyen, Ngoc Quyen Tran, Cuu Khoa Nguyen,
Cytotoxic behaviors of pamam-based dendrimers loading platinium
compounds, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, 51(5A), pp 334-341,
2013.

5.

Cuu Khoa Nguyen, Ngoc Quyen Tran, Thi Bich Tram Nguyen, Kim
Ngoc Phan, Dendrimer-based nanocarriers demonstrating a high
efficiency for loading and releasing anticancer drugs against cancer cells
in vitro and in vivo, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, 51(5A), pp 224232, 2013.


6.

Thi Bich Tram Nguyen, Phuc Thinh Nguyen, Minh Nhật Hồ, Cuu Khoa
Nguyen, and Ngoc Quyen Tran, 5-Fluororacil loading and releasing
behavior from alkylated polyamidoamine G3.0, the 7th International
Workshop on Advanced Materials Science and nanotechnology, Hạ
Long City, VN, 2014.

7.

Nguyen Thi Bich Tram, Phuc Thinh Nguyen, Nguyen Đại Hải, Nguyen
Cuu Khoa, Tran Ngoc Quyen, 5-Fluororacil loading and releasing
behavior from alkylated polyamidoamine G3.0 dendrimer - folate, Tạp

chí Hóa học, 53(4e3), pp 168-173, 2015.

8.

Thi Bich Tram Nguyen, Thi Tram Chau Nguyen, Hoang Chinh Tran,
Cuu Khoa Nguyen, and Ngoc Quyen Tran, 1-H NMR Spectroscopy as
an

Effective

Method

for

Predicting

Molecular

Weight

of

Polyaminoamine Dendrimers and Their Derivatives, International
Journal of Polymer Analysis and Characterization, International Journal
of Polymer Anal. Charact., 20: 57–68, 2015.


MỞ ĐẦU
Ung thư là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế
giới. Sự tiến bộ của khoa học đã mang đến kết quả ngày một tốt hơn đối với căn

bệnh ung thư. Với mục đích điều trị hiệu quả, các nghiên cứu hiện nay tập trung
vào việc điều trị ngay tại các tế bào ung thư và giảm thiểu sự nguy hại đối với
các tế bào lành của cơ thể, y học gọi phương pháp này là điều trị hướng đích
(Targeted Therapy). Phương pháp điều trị hướng đích mở ra một hướng mới
trong q trình điều trị ung thư. Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng
những loại dược phẩm có khả năng tấn cơng một cách đặc biệt đối với các tế
bào ung thư. Khả năng phân biệt tế bào ung thư và tế bào bình thường giúp cho
phương pháp điều trị hướng đích trở thành một phương pháp điều trị được lựa
chọn ngày nay.
Các dendrimer được quan tâm sử dụng như chất mang thuốc hướng đích
trong điều trị ung thư. Dendrimer là một loại nano polymer có nhiều đặc điểm
nổi bật phù hợp với vai trò một chất mang với cấu trúc phân tử dạng hình cầu,
nhánh bên trong có nhiều khơng gian trống, có nhiều nhóm thế hoạt động ở bề
mặt. Tuy nhiên, những nhóm chức hoạt động ở bề mặt dendrimer lại tương tác
hóa - sinh học với các tế bào trong cơ thể do đó chúng gây độc cho tế bào.
Nhằm khắc phục những hạn chế trên và để cải thiện một số tính chất hỗ trợ cho
việc mang thuốc đúng nơi và hiệu quả thì bề mặt dendrimer được biến tính
bằng một trong các tác nhân tương hợp sinh học như ankyl, PEG (Polyethylene
Glycol), … kết hợp tác nhân hướng đích như acid folic, peptide RGD (ArgGly-Asp), Anti-EGFR (epidermal growth factor receptor) và kháng thể AntiHER-2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor), biotin, ... thơng qua các
liên kết hóa học.
Chính vì những lý do trên chúng tơi đã tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu tổng hợp hệ chất mang thuốc nano polyamidoamine (PAMAM)
biến tính có khả năng hướng đích đến tế bào ung thư”.

1


Mục tiêu của luận án
Tổng hợp các thế hệ dendrimer PAMAM và biến tính bề mặt dendrimer
PAMAM G3.0 bằng các tác nhân alkyl hóa và tác nhân hướng đích (acid folic)

nhằm mục đích xây dựng hệ chất nano mang thuốc chống ung thư có tính tương
hợp sinh học và phân phối thuốc đến đúng vị trí tế bào ung thư.
Để đạt được những mục tiêu trên, luận án đã thực hiện các nội dung sau
1. Tổng hợp dendrimer PAMAM (từ thế hệ G-0.5 đến G3.0).
2. Xác định thành phần cấu trúc và khối lượng phân tử của dendrimer
PAMAM tổng hợp được.
3. Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM G3.0 với tác nhân alkyl (acyl
chloride, alcohol, acid carboxylic, alkylamine).
4. Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM G3.0 hay dendrimer PAMAM
G3.0-alkyl với tác nhân hướng đích (acid folic).
5. Xác định thành phần cấu trúc, độ chuyển hóa, khối lượng phân tử, số
nhóm alkyl chuyển hóa dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0 biến tính.
6. Khảo sát độc tính tế bào của dendrimer PAMAM G3.0 và một số dẫn
xuất của dendrimer PAMAM G3.0.
7. Khảo sát kích thước nano của dendrimer PAMAM G3.0 và một số dẫn
xuất dendrimer PAMAM G3.0.
8. Khảo sát khả năng hướng đích của hệ chất mang thuốc chống ung thư.
9. Khảo sát khả năng mang và nhả thuốc của hệ dendrimer PAMAM
G3.0-thuốc.

2


Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy một số kết luận có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn sau:
-

Đề tài có giá trị trong việc nghiên cứu các hợp chất mang thuốc chống
ung thư hướng đích, đó là những hợp chất chuyển thuốc chống ung thư

đến đúng vị trí tế bào ung thư. Đây là vấn đề đang được xã hội quan
tâm hiện nay.

-

Phát hiện mới về phổ 1H-NMR trong việc đánh giá khối lượng phân tử
dendrimer có ý nghĩa quan trọng trong việc vận dụng, đánh giá quá
trình tổng hợp chuyển hóa các hợp chất, thuốc, ...

3


Bố cục của luận án:
Luận án có 119 trang với 23 bảng, 48 hình, 8 đồ thị và 21 sơ đồ. Ngoài
phần mở đầu (3 trang), kết luận (2 trang), danh mục các cơng trình cơng bố (2
trang) và tài liệu tham khảo (20 trang) luận án được chia thành 3 chương như
sau:
Chương 1: Tổng quan (30 trang)
Chương 2: Thực nghiệm (30 trang)
Chương 3: Kết quả và bàn luận (59 trang)

4


Đóng góp mới của luận án
1.

Đã tổng hợp thành cơng các thế hệ dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến
G3.0 (hiệu suất phản ứng từ 71-89%), với mục đích thu được các
dendrimer PAMAM G2.5 và dendrimer PAMAM G3.0 sử dụng cho các

biến tính bề mặt của dendrimer PAMAM.

2.

Xây dựng thành cơng phương pháp tính tốn mới trên cơ sở dữ liệu phổ
cộng hưởng từ hạt nhân 1H NMR và khối phổ MS ở các dendrimer
PAMAM thế hệ thấp từ G-0.5 đến G2.0 để tính khối lượng phân tử của
các dendrimer PAMAM thế hệ cao (từ thế hệ G3.0 trở đi). Hiệu số sai
lệch so với lý thuyết của phương pháp này khoảng từ 0-6%, tương đương
với kết quả sử dụng phương pháp khối phổ MALDI-TOF-MS.

3.

Tổng hợp thành công các hợp chất dendrimer PAMAM G3.0 biến tính
với các dãy alkyl hóa như acyl chloride, acid carboxylic, alcohol và
dendrimer PAMAM G2.5 với các alkylamine.

4.

Đã xây dựng thành cơng phương pháp tính tốn mới trên cơ sở dữ liệu
phổ 1H- NMR để xác định độ chuyển hóa (x%), số nhóm chuyển hóa (z
nhóm), khối lượng phân tử của các dẫn xuất dendrimer PAMAM-alkyl.

5.

Đã khảo sát độc tính tế bào trên tế bào MCF-7 của dendrimer PAMAM
G3.0 và các dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0, với số nguyên tử carbon
của mạch alkyl tăng từ 2 đến 14 (dendrimer PAMAM G3.0-C2, G3.0-C6,
G3.0-C10 và G3.0-C14). Kết quả cho thấy sau khi được alkyl hóa, độc
tính tế bào của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-alkyl giảm đáng kể so

với dendrimer PAMAM G3.0 chưa biến tính. Mạch alkyl càng dài thì sau
khi gắn vào dendrimer PAMAM càng làm giảm độc tính của dendrimer.

5


6.

Đã gắn thành cơng tác nhân hướng đích acid folic lên hệ mang thuốc
dendrimer PAMAM G3.0 và dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6 tạo
thành hệ chất mang thuốc dendrimer PAMAM G3.0-FA và dendrimer
PAMAM G3.0-C6-FA.

7.

Bằng kính hiển vi laser quét đồng tiêu đã chứng minh được khả năng
hướng đích chủ động của hệ mang thuốc dendrimer PAMAM G3.0-C6FA và khả năng hướng đích thụ động của hệ mang thuốc dendrimer
PAMAM G3.0-C6.

8.

Đã khảo sát kích thước của dendrimer PAMAM G3.0 và các dẫn suất
dendrimer PAMAM G3.0-C6; PAMAM G3.0-FA; PAMAM G3.0-C6FA bằng hình ảnh TEM. Kích thước của các hệ chất này nằm trong
khoảng 4-6nm.

9.

Đã khảo sát thành công khả năng mang và nhả thuốc chống ung thư 5-FU
của dendrimer PAMAM G3.0 và dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6FA. Kết quả phân tử dendrimer PAMAM G3.0 mang được 6 phân tử 5FU, trong khi đó dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6-FA mang được
nhiều hơn (9 phân tử 5-FU). Và trong môi trường PBS, thuốc 5-FU được

nhả từ hệ mang thuốc PAMAM G3.0-C6-FA/5FU chậm hơn so với đối
chứng 5-FU.

6


Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phổ MS, 1H-NMR để phân tích cấu trúc của sản phẩm.
- Sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) đánh giá hình thái của sản
phẩm.
- Sử dụng phổ 1H-NMR để dự đoán khối lượng phân tử dendrimer PAMAM và
độ chuyển hóa các sản phẩm biến tính PAMAM.
- Phương pháp phân tích EZ-Cytox Cell Viability Assay Kit để đánh giá độc
tính tế bào.
- Sử dụng kính hiển vi quét laser đồng tiêu để đánh giá khả năng tương tác của
hệ thống mang thuốc với tế bào.

7


KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1 TỔNG HỢP DENDRIMER PAMAM G3.0
Các sản phẩm dendrimer PAMAM với lõi ethylene diamine từ thế hệ G-0.5
đến G3.0 tổng hợp được có dạng dẻo màu vàng nhạt đậm dần từ G-0.5 đến
G3.0. Sản phẩm các thế hệ dendrimer PAMAM được xác định thành phần cấu
trúc và khối lượng phân tử thông qua các phương pháp phân tích hóa lý hiện
đại.
3.1.1 Xác định cấu trúc các dendrimer PAMAM dựa vào phổ 1H-MNR
Phổ 1H-NMR của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 (500 MHz,
MeOD, δ ppm) (hình 3.1) xuất hiện tín hiệu proton của các peak đặc trưng của

hợp chất: -CH2CH2N< (a); -CH2CH2CO- (b); -CH2CH2CONH- (c); CH2CH2NH2 (d, thế hệ chẵn); -CONHCH2CH2N- (e); -CH2CH2COOCH3 (g,
thế hệ lẻ ) và -COOCH3 (h, thế hệ lẻ).

8


Hình 3.1: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G3.0
Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5
đến G3.0 được thống kê qua bảng 3.1.
9


Bảng 3.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR của dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G3.0
Vị
trí
H

H của nhóm

a

-CH2CH2N<

b

c

d

e

g

h

Độ dịch chuyển hóa học
(, ppm)
G-0.5

G0.0

G0.5

G1.0

G1.5

G2.0

G2.5

G3.0

2.56-

2.53-

2.58-

2.56-

2.58-

2.53-

2.60-

2.57

2.56

2.60

2.65

2.60

2.63

2.61

2.75-

2.77-

2.73-

2.80-

2.77-

2.79-

2.74-

2.80-

2.78

2.81

2.78

2.82

2.84

2.82

2.85

2.83

2.37-

2.33-

2.37-

2.39-

2.36-

2.39-

2.37-

2.40

2.39

2.40

2.41

2.39

2.41

2.40

2.49

-CH2CH2CO-

-CH2CH2CONH2.72-

2.73-

2.69-

2.73-

2.75

2.75

2.74

2.76

-CH2CH2NH2
3.24-

3.25-

3.25-

3.26-

3.25-

3.26-

3.26-

3.33

3.31

3.27

3.36

3.32

3.33

3.33

-CONHCH2CH2N2.38-

2.42-

2.47-

2.47-

2.45

2.49

2.49

2.49

3.62-

3.63-

-CH2CH2COOCH3

-COOCH3

3.683.68

3.70

3.67

3.68

Qua bảng tổng kết dữ liệu phổ của các dendrimer PAMAM từ thế hệ G0.5 đến G3.0 (bảng 3.1), một lần nữa khẳng định sự lặp đi lặp lại các tính hiệu
proton trong các thế hệ dendrimer PAMAM. Các tín hiệu proton ở vị trí a, b, c,
e ln xuất hiện trong phân tử dendrimer PAMAM. Tín hiệu proton ở vị trí d
chỉ xuất hiện ở thế hệ chẵn (G0.0, G1.0, G3.0, …) và tín hiệu proton ở vị trí g,
h chỉ xuất hiện ở thế hệ lẻ (G0.5, G1.5, G2.5, …).
Kết quả phân tích phổ 1H-NMR phù hợp với các công bố tổng hợp
dendrimer PAMAM trước đây [1, 4, 21, 23, 28, 56, 80, 89, 103, 104].

10


Xác định khối lượng phân tử của dendrimer PAMAM dựa vào phổ

3.1.2

khối lượng MS
Khi chúng tơi phân tích phổ MS (phụ lục 1), kết quả cho thấy sản phẩm
dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G2.0 có khối lượng phân tử phù hợp

với khối lượng phân tử theo lý thuyết (bảng 3.4), hiệu số sai lệch 0-0,25% so
với lý thuyết.
Kết quả trong bảng 3.4 cho thấy, khối phổ MS là phương pháp hiệu quả
để xác định khối lượng phân tử dendrimer PAMAM thế hệ thấp (G ≤ 2.0), có
hiệu số sai lệch so với lý thuyết 0-0,25%. Tuy nhiên với các dendrimer có khối
lượng phân tử lớn từ G2.5 (Wt; 6045) trở lên thì chúng tơi khơng thể xác định
khối lượng phân tử bằng khối phổ MS. Đây là điểm hạn chế của khối phổ MS
khi khảo sát trên những chất có trọng lượng phân tử lớn.
3.1.3 Xác định khối lượng phân tử của dendrimer PAMAM dựa vào phổ 1H-NMR
Các tín hiệu proton ở 2 vị trí (e), (a) ln xuất hiện và khơng có sự
chồng peak trên phổ 1H-MNR trong mỗi phân tử dendrimer PAMAM (hình 3.1
đến 3.8) nên được lựa chọn để tính khối lượng phân tử dendrimer PAMAM.
Diện tích các tín hiệu proton ở 2 vị trí (a), (e) thể hiện trên phổ 1HMNR của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 đã được chúng tôi thống
kê ở bảng 3.3.
Bảng 3.2: Tỉ lệ diện tích các tín hiệu proton ở 2 vị trí (a), (e) thể hiện trên phổ
H-MNR (NMR) của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0

1

G

S

(e)

H(  C H 2  )

S

(a )

H(  C H 2  )

 NMR 

G-0.5

8(H ở vị trí b)

4

2

G0.0

3,987

2,000

1,985

G0.5

0,778

1,168

0,6661

11

S
S

(e)

H ( C H2 )
(a)

H ( C H2 )


G1.0

1,000

0,532

1,8797

G1.5

1,864

2,186

G2.0

1,964

1,048

0,8527
1,8740

G2.5

2,058

2,335

0,8814

G3.0

1,923

1,018

1.8890

Áp dụng cơng thức tính khối lượng phân tử của dendrimer (WtNMR) được
chúng tôi đề xuất thông qua phổ 1H-NMR (công thức 2.1), sử dụng các dữ liệu
ở (bảng 1.1, bảng 2.1, bảng 3.2). Chúng tơi đã tính khối lượng phân tử
dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G3.0, kết quả thể hiện ở bảng 3.4.
Cụ thể với dendrimer PAMAM G-0.5, chúng tơi sử dụng tín hiệu các
proton (a) và (b) để tính khối lượng phân tử do tín hiệu proton (e) chưa xuất
hiện trong công thức phân tử chất này.
S (b)

H(  C H 2  )

Wt NMR


 NMR .Wt LT 
 LT

S

(a )

H(  C H 2  )

H
H

(b)

(  C H2  )

.Wt LT

8
 4 .407  407
8
4

(a )

(  C H2  )

Độ sai lệch của khối lượng phân tử dendrimer PAMAM G-0.5 so với lý
thuyết được tính:

% 

M tt  M lt
407  407
.100% 
.100%  0%
M lt
407

Với các dendrimer PAMAM từ thế hệ G0.0 đến G3.0, chúng tơi sử dụng
độ dịch chuyển của tín hiệu các proton (a) và (e) để tính khối lượng phân tử của
chúng.

12


S

(e)

S

(a )

H(  C H 2  )

Wt NMR


 NMR .Wt LT 
 LT

H(  C H 2  )

H
H

.Wt LT

(e)

(  C H2  )

3,987
2,000

.518  516
8
4

(a )

(  C H2  )

Độ sai lệch của khối lượng phân tử dendrimer PAMAM G0.0 so với lý

thuyết được tính:

% 

M tt  M lt
516  517
.100% 
.100%  0,19%
M lt
517

Bảng 3.3: Khối lượng phân tử các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 trên
cơ sở phổ 1H-NMR và MS

Thế hệ

-0.5

LT

NMR

MS

WtLT

WtNMR

Hiệu số sai lệch (%)

WtMS

Hiệu số sai lệch (%)

407

407

0

407

0

G0.0

517

516

0,19

518

0,19

G0.5

1204

1202

0,17

1207

0,25

G1.0

1430

1344

6,01

1429

0,14

G1.5

2830

2815

0,53

2809

0,14

G2.0

3256

3061

5,99

3260

0,09

G2.5

6045

5720

5,38

*

G3.0

6909

6529

5,50

*

(*: không xác định được khối lượng phân tử do có khối lượng lớn)

Nhìn vào kết quả bảng 3.4, khối lượng phân tử dendrimer PAMAM từ
thế hệ G-0.5 đến G3.0 hoàn toàn xác định được bằng phổ 1H-NMR. Khối lượng
phân tử các dendrimer PAMAM tính tốn được dựa vào phổ 1H-MNR khơng
13


khác biệt nhiều so với khối lượng phân tử lý thuyết (hiệu số sai lệch so với lí
thuyết từ 0-6%). Trong khi đó, phổ MS có hiệu số sai lệch so với lí thuyết bé
hơn (từ 0-0,25%), tuy nhiên phương pháp này chỉ có thể xác định được
dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G2.0. Điều này cho thấy ưu điểm vượt
trội của phổ 1H-NMR, vừa xác định được cấu trúc phân tử vừa xác định được
khối lượng phân tử dendrimer PAMAM mà không bị giới hạn bởi khối lượng
phân tử lớn. Vì vậy, chúng tơi đã sử dụng phổ 1H-NMR để tính khối lượng
phân tử cho những dendrimer PAMAM có khối lượng phân tử lớn (từ thế hệ
G2.5 trở đi) trong khi phương pháp đo khối phổ MS không xác định được.
Bên cạnh đó, khi so sánh các giá trị khối lượng phân tử dendrimer
PAMAM giữa thực nghiệm phổ 1H-NMR và lí thuyết có hiệu số sai lệch từ 06% (bảng 3.3), hiệu số sai lệch của phương pháp này tương đương với hiệu số
sai lệch khi sử dụng phổ MALDI-TOF-MS [77].
Vì vây, chúng tơi đã đưa ra kết luận là hồn tồn có thể tin tưởng sử dụng
phổ H-NMR một cách hiệu quả và tiện lợi để xác định được đặc tính cấu trúc
1

dendrimer PAMAM và dẫn xuất của dendrimer PAMAM. Đặc biệt là sử dụng
phổ 1H-NMR để xác định trọng lượng phân tử của dendrimer PAMAM và dẫn

xuất của dendrimer PAMAM mà không cần phải sử dụng thêm MALDI-TOFMS hoặc phổ khối lượng phân tử nào khác. Đây là phát hiện mới về phổ 1HNMR khi nghiên cứu về dendrimer PAMAM.
3.2 BIẾN TÍNH DENDRIMER PAMAM VỚI TÁC NHÂN ALKYL
3.2.1

Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride
Sản phẩm dạng sánh dẻo màu vàng nhạt, có cơng thức cấu tạo chung là

G3.0-(NH-CO-CH2(CH2)nCH3)z (hình 3.9).

14


Hình 3.2: Cấu trúc sản phẩm G3.0-(NH-CO-CH2(CH2)nCH3)z
Phổ 1H-NMR của các dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-acyl chloride
xuất hiện tín hiệu proton của các peak đặc trưng của dendrimer PAMAM: CH2CH2N< (a); -CH2CH2CO- (b); -CH2CH2CONH- (c); -CONHCH2CH2N(e); bên cạnh đó xuất hiện tín hiệu proton đặc trưng của nhóm -CH3 (j) và tín
hiệu proton -CH2CH2NH2 (d) chưa mất đi cho thấy một số nhóm amine (trong
tổng số 32 nhóm amine) trên bề mặt dendrimer PAMAM G3.0 đã được gắn kết
chuỗi akyl thông qua liên kết amide.
3.2.1.1

Khảo sát thời gian phản ứng

Khảo sát với thời gian phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G3.0
được thực hiện ở 12 giờ (sản phẩm G3.0-C10-12h), 24 giờ (sản phẩm G3.0C10-24h), 36 giờ (sản phẩm G3.0-C10-36h) và 48 giờ (sản phẩm G3.0-C1048h).
Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm khảo sát biến tính dendrimer
PAMAM G3.0 với decanoyl chloride theo thời gian (phụ lục 2 3,4,5) được
thống kê qua bảng 3.5.

15

Bảng 3.4: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm khảo sát biến tính dendrimer
PAMAM G3.0 với decanoyl chloride theo thời gian
Vị
trí
H
a
b
c
d
e
j

Độ dịch chuyển hóa học (, ppm)
H của nhóm
G3.0-C10-12h
-CH2CH2N(30 nhóm)
-CH2CH2CO(60 nhóm)
-H2CH2CONH(60+z nhóm)
-CH2NH2
(32- z nhóm)
-CONHCH2CH2(60+z nhóm)
-CH3
(z nhóm)

G3.0-C10-24h

G3.0-C10-36h

G3.0-C10-48h

2, 53-2,54

2,68

2,57

2,62-2,64

2,73

2,75-2,77

2,77

2,84-2,85

2,34

2,35-2,44

2,37-2,45

2,18-2,21

2,83-2,96

2,82-2,89

3,01

3,03

3,21-3,34

3,32-3,46

3,24-3,40

3,30-3,45

0.77

0,91

0,80

0,91

Dựa vào độ dịch chuyển của các tín hiệu proton (a) và (j) trên phổ 1HNMR được thống kê qua bảng 3.5, áp dụng cơng thức (cơng thức 2.2) xác định
được độ chuyển hóa (x%), số nhóm chuyển hóa (z nhóm) và khối lượng phân tử
(WtNMR) của các dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C10-12h, G3.0-C10-24h,
G3.0-C10-36h và G3.0-C10-48h (bảng 3.6).
Áp dụng ví dụ với dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C10-36h. Độ
chuyển hóa sản phẩm tính được trên cơ sở phổ 1H-MNR (hình 3.10) theo cơng
thức trên:

S

( j)

H(  C H3 )

S
x% 

(a )

H(  C H 2  )

H
H

( j)

(  C H3 )

3,362
4,327
.100% 
.100%  48,56%
32x3
30x2

(a )

(  C H2  )

Số nhóm chuyển hóa:
z = x%.32 = 48,56%.32 = 15,5  16 nhóm

16


Khối lượng phân tử của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C10-36h
được tính tốn như sau (sử dụng dữ liệu bảng 1.2, bảng 2.3):
WtNMR = WtLT(dendrimer PAMAM 3.0) + z. WtLT(dodecanoyl chloride) – z. WtLT(HCl)
= 6909 + 16.218,76 – 16.36,46084
= 9826
(với dendrimer PAMAM G3.0 = 6909, H = 1,00784; Cl = 35,453)

Hình 3.3: Phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM G3.0-C10-36h (G3.0-C10)
Các dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C10-12h, G3.0-C10-24h và
G3.0-C10-48h được tính tốn tương tự và lập thành bảng sau (bảng 3.6).
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl
chloride theo thời gian
Dẫn xuất
dendrimer
PAMAM G3.0

S

( j)

H(  C H3 )

S

(a )

H(  C H 2  )

H
H

độ chuyển hóa
(x%)

số nhóm
chuyển hóa
(z nhóm)

Khối lượng
phân tử
(WtNMR)

( j)

(  C H3 )
(a )

(  C H2  )

G3.0-C10-12h

0,747
2,764

32x3
30x2

16,89

5

7820

G3.0-C10-24h

0,124
0,321

32x3
30x2

24,14

8

8367

G3.0-C10-36h
(G3.0-C10)

3,362
4,327

32x3
30x2

48,56

16

9826

17


G3.0-C10-48h

3,000
4,161

32x3
30x2

45,06

14

9461

Nhìn vào kết quả bảng 3.6 ta thấy, với thời gian phản ứng được khảo
sát lần lượt là 12 giờ, 24 giờ, 36 giờ và 48 giờ thì độ chuyển hóa của dẫn xuất ở
36 giờ là cao nhất. Trong khoảng thời gian từ 12-36 giờ, khả năng phản ứng
biến tính giữa dendrimer PAMAM G3.0 và decanoyl chloride tăng dần. Tuy
nhiên, khi chúng tôi tiếp tục kéo dài thời gian phản ứng đến 48 giờ thì độ
chuyển hóa của dẫn xuất không tăng nữa mà bắt đầu giảm (đồ thị 3.1), do kéo
dài thời gian phản ứng thì sản phẩm bị thủy phân ảnh hưởng đến hiệu quả
chuyển hóa.

Đồ thị 3.1: Kết quả khảo sát thời gian biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride
Như vậy, độ chuyển hóa của dẫn xuất ở 36 giờ là tốt nhất trong dãy thời
gian khảo sát. Dựa vào đây, chúng tôi tiếp tục tiến hành biến tính dendrimer
PAMAM G3.0 với các acyl chloride khác ở điều kiện thời gian 36 giờ.
3.2.1.2 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride (acetyl chloride,
hexanoyl chloride, myristoyl chloride) với thời gian 36 giờ
Các acyl chloride khác cũng được nghiên cứu như acetyl chloride,
hexanoyl chloride, myristoyl chloride để biến tính PAMAM G3.0 trong cùng
thời gian phản ứng 36 giờ. Khảo sát và tính tốn tương tự trên cơ sở phổ 1H
NMR và cơng thức tính độ chuyển hóa (x) và số nhóm chuyển hóa (z) và KLPT
18


như với decanoyl chloride, kết quả cho thấy mạch alkyl càng dài từ C2 lên tới
C10 thì số nhóm alkyl (z) gắn vào PAMAM tăng từ 10 lên 16 nhóm. Tuy nhiên
khi mạch alkyl tăng tiếp lên C14 thì do yếu tố án ngữ khơng gian, số nhóm
alkyl gắn lên PAMAM sẽ giảm xuống (Đồ thị 3.2).

Đồ thị 3. 2: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acetyl chloride (G3.0C2), hexanoyl chloride (G3.0-C6), decanoyl chloride (G3.0-C10), myristoyl chloride
(G3.0-C14)
3.2.2 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid carboxylic
Sản phẩm phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid
carboxylic (acid acetic, acid hexanoic, acid decanoic và acid myristic) có dạng
sệt màu vàng nhạt giống như sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với
các acyl chloride, có cơng thức cấu tạo chung là G3.0-(NH-COCH2(CH2)nCH3)z. (hình 3.19)
Khảo sát và tính tốn trên cơ sở phổ 1H NMR và cơng thức tính độ
chuyển hóa (x%) và số nhóm chuyển hóa (z) và khối lượng phân tử như trên,
kết quả cho thấy mạch alkyl càng dài từ 2 lên tới 10 carbon thì số nhóm alkyl
(z) gắn vào PAMAM tăng từ 10 lên 15 nhóm. Tuy nhiên khi mạch alkyl tăng

tiếp lên 14 carbon thì do yếu tố án ngữ khơng gian, số nhóm alkyl gắn lên
dendrimer PAMAM G3.0 sẽ giảm xuống 12 (Đồ thị 3.3).

19


Đồ thị 3.3: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid acetic (G3.0-C2-EDC), acid
hexanoic (G3.0-C6-EDC), acid decanoic (G3.0-C10-EDC), acid myristic (G3.0-C14-EDC)
Phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid carboxylic cũng là
cơ sở cho phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với tác nhân hướng
đích acid folic.
3.2.3

Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol
Sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol tổng hợp được

dạng dẻo màu vàng nhạt, có cơng thức cấu tạo như sau: G3.0-(NH-COOCH2(CH2)nCH3)z (hình 3.12).

Hình 3.4: Cấu trúc dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-alcohol
20


Khảo sát và tính tốn trên cơ sở phổ 1H NMR và cơng thức tính độ
chuyển hóa (x%) và số nhóm chuyển hóa (z) và khối lượng phân tử như trên,
kết quả cho thấy tính dendrimer PAMAM G3.0 bằng alcolhol sử dụng chất hoạt
hóa NPC cho hiệu suất chuyển hóa cao. (đồ thị 3.4).

Đồ thị 3.4 : Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với etanol (G3.0-C2-NPC), hexanol (G3.0C6-NPC), octanol (G3.0-C8-NPC), dodecanol (G3.0-C12-NPC)
3.2.4

Biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine
Sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine tổng hợp

được dạng sệt màu vàng nhạt, có cơng thức cấu tạo chung G2.5-(CO-NHCH2(CH2)nCH3)z (hình 3.13).

Hình 3.5: Cấu trúc dẫn xuất dendrimer PAMAM G2.5-alkylamine
21