NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO HẠT NANO CHITOSAN GẮN PEG BỌC INSULIN ỨNG DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO

LÊ THỊ NỮ THANH

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO HẠT NANO CHITOSAN GẮN PEG
BỌC INSULIN ỨNG DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH TIỂU ĐƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO

LÊ THỊ NỮ THANH

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO HẠT NANO CHITOSAN GẮN PEG
BỌC INSULIN ỨNG DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH TIỂU ĐƢỜNG
Chuyên ngành:

Vật liệu và Linh kiện Nanô

(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐẶNG MẬU CHIẾN

Thành phố Hồ Chí Minh - 2015


Luận Văn Thạc Sĩ

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 12

tháng 7 năm 2015

BẢN XÁC NHẬN ĐÃ SỬA CHỮA CÁC THIẾU SÓT CỦA LUẬN VĂN
Trường Đại học Công nghệ đã có Quyết định số 399/QĐ-ĐT ngày 19 tháng 6
năm 2015 về việc thành lập Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ cho học viên Lê Thị Nữ
Thanh, sinh ngày 29/05/1987, tại Bình Thuận, chuyên ngành Vật Liệu và Linh Kiện

Nano, ngành ……………………..
Ngày 26 tháng 6 năm 2015, Trường Đại học Công nghệ (ĐHCN) đã tổ chức cho
học viên bảo vệ luận văn Thạc sĩ trước Hội đồng chấm (có biên bản kèm theo). Theo
Quyết nghị của Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ, học viên phải bổ sung và sửa chữa
các điểm sau đây trước khi nộp quyển luận văn cuối cùng cho Nhà trường để hoàn
thiện hồ sơ sau bảo vệ:
1. …..
2. …..
3. …..
Ngày 12 tháng 7 năm 2015, học viên đã nộp bản luận văn có chỉnh sửa. Chúng
tôi nhận thấy rằng nội dung, hình thức của luận văn và tóm tắt luận văn đã được sửa
chữa, bổ sung theo các điểm trên của Quyết nghị.
Đề nghị Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG HN cho phép học viên được làm
các thủ tục khác để được công nhận và cấp bằng Thạc sĩ.
Xin trân trọng cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG/HỘI ĐỒNG
ĐỀ NGHỊ HỌC VIÊN SỬA CHỮA LUẬN VĂN

HỌC VIÊN

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

XÁC NHẬN CỦA
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Lê Thị Nữ Thanh

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

PGS.TS Đặng Mậu Chiến

Luận Văn Thạc Sĩ

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

ii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến


Luận Văn Thạc Sĩ

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

iii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến


Luận Văn Thạc Sĩ

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

iv

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến


Luận Văn Thạc Sĩ

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

v

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến


Luận Văn Thạc Sĩ

vi

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Lê Thị Nữ Thanh, học viên cao học chuyên ngành Vật liệu và Linh kiện Nano
thuộc chương trình liên kết giữa Trường Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội và
Phòng Thí nghiệm Công nghệ Nano (LNT) - ĐHQG TP. HCM. Tôi đã thực hiện đề tài
thạc sĩ “Nghiên cứu và chế tạo hạt nano chitosan gắn PEG bọc insulin ứng dụng trong
điều trị bệnh tiểu đường” tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Nano (LNT) - ĐHQG
TP. HCM với sự hướng dẫn của PGS.TS. Đặng Mậu Chiến.
Tôi xin cam đoan những kết quả ghi nhận trong luận văn là hoàn toàn trung thực và
chưa có trong các công trình nào khác mà tôi không tham gia.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 05 năm 2015

Lê Thị Nữ Thanh

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

Luận Văn Thạc Sĩ

vii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến Quý Thầy Cô giáo viên cho tôi
những kiến thức khoa học quý giá trong quá trình giảng dạy suốt những năm học qua.
Tôi đặc biệt cảm ơn Thầy PGS.TS. Ðặng Mậu Chiến - Giám đốc Phòng Thí nghiệm
Công nghệ Nano (LNT) - đã quan tâm tiếp nhận và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất
giúp tôi thực hiện Luận văn này.
Xin trân trọng cảm ơn ThS. Hồ Thanh Hà đã luôn theo sát, hướng dẫn cho tôi trong
suốt quá trình làm các thí nghiệm nghiên cứu, cho tôi những ý kiến đóng góp và cùng
tôi thảo luận những vấn đề liên quan đến Luận văn này.
Xin trân trọng cảm ơn các anh, chị, em, bạn bè đồng nghiệp tại Phòng Thí nghiệm
Công nghệ Nano (LNT) - ĐHQG TP. HCM đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá
trình tôi làm Luận văn.
Sau cùng, xin cám ơn các bạn lớp Cao học “Vật liệu và Linh kiện Nano” Khóa 8 đã
cùng tôi trao đổi và giải quyết những thắc mắc giúp tôi hoàn thành Luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, 25 ngày tháng 05 năm 2015

Lê Thị Nữ Thanh

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

viii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................vii
MỤC LỤC .................................................................................................................. viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ xi
DANH SÁCH CÁCHÌNH ...........................................................................................xii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ xiv
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ............................................................... 4
1.1 Công nghệ nano dƣợc ............................................................................................. 4
1.1.1 Các thuốc tạo bởi công nghệ nano ................................................................... 4
1.1.2 Hệ dẫn thuốc nano ........................................................................................... 4
1.2 Bệnh tiểu đƣờng ....................................................................................................... 5
1.2.1 Giới thiệu về bệnh tiểu đường ......................................................................... 5
1.2.2 Phân loại bệnh đái tháo đường ......................................................................... 5
1.2.3 Điều trị bệnh ĐTĐ ........................................................................................... 6
1.3 Tổng quan về insulin ............................................................................................... 6
1.3.1 Sơ lược về ra đời của insulin ........................................................................... 6
1.3.2 Cấu trúc insulin ................................................................................................ 7
1.3.3 Vai trò của insulin ............................................................................................ 8
1.4 Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 9
1.5 Hệ tải thuốc nano chitosan gắn mPEG ................................................................ 10
1.5.1 Giới thiệu về vật liệu chitosan ....................................................................... 10
1.5.1.1 Cấu trúc của chitosan ...................................................................... 10
1.5.1.2 Tính chất của chitosan ..................................................................... 10
1.5.1.3 Ứng dụng của chitosan ...................... Error! Bookmark not defined.

1.5.2 Giới thiệu về nano chitosan ........................... Error! Bookmark not defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

ix

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

1.5.3 Giới thiệu về TPP ........................................... Error! Bookmark not defined.
1.5.4 Giới thiệu về mPEG ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.5.5 Giới thiệu về chitosan gắn mPEG .................. Error! Bookmark not defined.
1.6 Các phƣơng pháp chế tạo nano chitosan ................. Error! Bookmark not defined.
1.6.1 Phương pháp khâu mạch nhũ tương .............. Error! Bookmark not defined.
1.6.2 Phương pháp giọt tụ/kết tủa ........................... Error! Bookmark not defined.
1.6.3 Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương........... Error! Bookmark not defined.
1.6.5 Phương pháp mixen đảo ................................ Error! Bookmark not defined.
1.7 Các thiết bị phân tích lý hóa[2] ................................ Error! Bookmark not defined.
1.7.1 Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ............ Error! Bookmark not defined.
1.7.2 Thiết bị đo phổ truyền qua UV-Vis ............... Error! Bookmark not defined.
1.7.3 Máy đo phổ hồng ngoại(IR) ........................... Error! Bookmark not defined.
1.7.4 Máy phân tích kích thước hạt (particle size analysis)Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM...................................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Hóa chất và dụng cụ- thiết bị.................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Hóa chất ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Dụng cụ .......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Phƣơng pháp .............................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Quy trình tổng hợp gắn PEG lên chitosan .... Error! Bookmark not defined.

2.2.2.1 Giai đoạn 1......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2.2 Giai đoạn 2......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2.3 Giai đoạn 3......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Chế tạo hạt chitosan gắn PEG bọc insulin ..... Error! Bookmark not defined.
2.2.3.1 Chế tạo hạt nano chitosan gắn PEG.. Error! Bookmark not defined.
2.2.3.2 Chế tạo hạt chitosan gắn PEG bọc InsulinError! Bookmark not defined.
2.2.4 Hiệu suất bao thuốc ........................................ Error! Bookmark not defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

x

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

2.2.4.1 Dựng đường chuẩn nồng độ Insulin bằng UV-VisError! Bookmark not defined
2.2.4.2 Xác định hiệu suất bao gói của hạt nano chitosan gắn PEG bọc
insulin bằng túi thẩm tách cellulose .............. Error! Bookmark not defined.
2.2.4.3 Khả năng phóng thích ........................ Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................. Error! Bookmark not defined.
3.1 Kết quả phản ứng tổng hợp gắn PEG lên chitosan Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Phản ứng bảo vệ nhóm chức amin của chitosanError! Bookmark not defined.
3.1.2 Phản ứng gắn PEG lên chitosan ..................... Error! Bookmark not defined.
3.1.3 Phản ứng hủy bảo vệ nhóm chức amin của chitosanError! Bookmark not defined.
3.2 Chế tạo hạt nano chitosan gắn PEG ........................ Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Kết quả chế tạo hạt nano chitosan gắn PEG qua phổ hồng ngoại FTIRError! Bookmark
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chitosan gắn PEGError! Bookmark not defined.

3.2.3 Khảo sát độ ổn định của hạt nano chitosan .... Error! Bookmark not defined.
3.3 Chế tạo hạt chitosan gắn PEG bọc insulin .............. Error! Bookmark not defined.
3.4 Xác định hiệu suất bao gói và khả năng phóng thíchError! Bookmark not defined.
3.4.1 Xác định hiệu suất bao gói bằng túi thẩm tách celluloseError! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ..................... Error! Bookmark not defined.
A .Kết luận........................................................................ Error! Bookmark not defined.
A1. Những công việc đã thực hiện ......................... Error! Bookmark not defined.
A2.Những kết quả đã đạt được ............................... Error! Bookmark not defined.
B.Hƣớng phát triển.......................................................... Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Phụ lục 1: Danh mục các công trình liên quan đƣợc công bốError! Bookmark not defined.
Phụ lục 2: Toàn văn các bài báo liên quan đƣợc công bốError! Bookmark not defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

xi

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ĐHQG TP. HCM

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh.

TEM

Transmission Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử truyền

qua

UV-Vis

Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến

DLS

Phương pháp phân tích kích thước hạtbằng pp tán xạ ánh sáng
(Dynamic Light Scattering)

FTIR

Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại

CTS

Chitosan

mPEG

Methoxypolyethylene glycol amine

TPP

Tripolyphosphate

MeOH

Methanol

Et3N

Triethylamine

TsCl

p- Toluenesulfony chloride

Nƣớc DI

Deionized water

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

xii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

DANH SÁCH CÁCHÌNH
Hình 1.1: Biến chứng của bệnh tiểu đường .....................................................................5
Hình 1.2: Loại thuốc điều trị bệnh tiểu đường được 2 nhà sinh lý học người Canada là
Fred Bangting và Charles Best tìm ra năm 1922. ............................................................ 7
Hình 1.3: Cấu trúc phân tử insulin ..................................................................................8
Hình 1.4: Cấu trúc của chitin và chitosan......................................................................10
Hình 1.5: Cấu trúc hóa học của Sodium Tripolyphosphate và PGAError! Bookmark
not defined.

Hình 1.6: Sự tương tác giữa chitosan và tác nhân liên kết ngangError! Bookmark not
defined.
Hình 1.7: Cấu trúc mPEG .............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Một trong những cơ chế gắn mPEG lên chitosanError!

Bookmark

not

defined.
Hình 1.9: Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp khâu mạch nhũ tươngError!

Bookmark

not defined.
Hình 1.10: Sơ đồ chế tạo bằng phương pháp giọt tụ ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.11: Sơ đồ chế tạo hạt bằng phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.12: Sơ đồ chế tạo hạt bằng phương pháp tạo gel ionError!

Bookmark

not

Bookmark

not

defined.
Hình 1.13: Sơ đồ chế tạo hạt bằng phương pháp mixen đảoError!

defined.
Hình 1.14: Máy TEM JEM 1010 ................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.15: Máy đo phổ truyền qua UV-Vis, cary 100 ConcError!

Bookmark

not

defined.
Hình 1.16: Máy đo phổ IR Tensor TM 37..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.17:Dao động hoá trị và dao động biến dạng ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 18:Máy phân tích kích thước hạt. ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1: Sơ đồ phản ứng bảo vệ nhóm chức amin ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2: Phản ứng bảo vệ gốc amin ............................ Error! Bookmark not defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

xiii

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

Hình 2.3: Sơ đồ phản ứng gắn PEG .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4: Phản ứng gắn PEG ....................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.5: sơ đồ phản ứng hủy bảo vệ phản ứng gốc amin của chitosan ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.6: Phản ứng hủy bảo vệ gốc amin .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.7: Sơ đồ chế tạo hạt nano chitosan gắn PEG ..... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.8: sơ đồ chế tạo hạt chitosan gắn PEG bọc insulinError!

Bookmark

not

Bookmark

not

defined.
Hình 2.9: Phản ứng chế tạo hạt cts gắn PEG bọc insulinError!
defined.
Hình 2.10: Phổ hấp thu UV-Vis của Insulin tại các nồng độ 10, 20, 30, 40, 50, 75
µg/ml.............................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.11: Đồ thị đường chuẩn dung dịch insulin tại bước sóng 276nm ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.1: Phổ hồng ngoại (FTIR) của chitosan trước và sau khi bảo vệ nhóm chức
amin ............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2 : Phổ hồng ngoại (FTIR) của chitosan trước và sau khi gắn PEG ......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.3: Phổ hồng ngoại (FTIR) của chitosan, PEG và chitosan sau khi gắn PEG
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4: Phổ hồng ngoại FTIR của TPP và hạt chitosan gắn PEG-TPP ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.5: Sự phân bố kích thước hạt theo tỉ lệ chitosan gắn PEG: TPP là 1:1 (w/w)
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6: Sự phân bố kích thước hạt theo tỉ lệ chitosan gắn PEG: TPP là 2:1 (w/w)
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7: Sự phân bố kích thước hạt theo tỉ lệ chitosan gắn PEG: TPP là 4:1 (w/w)

....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8: Ảnh của các dung dịch pha theo tỉ lệ chitosan gắn PEG:TPP lần lượt là 1:1,
2:1, 4:1 ........................................................................... Error! Bookmark not defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

xiv

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

Hình 3.9: Ảnh kích thước hạt của hạt nano chitosan gắn PEG theo thời gian theo bảng
3.1 .................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10: Ảnh của mẫu pha theo tỉ lệ 1:1 (w/w) sau 4 tuầnError!

Bookmark

not

defined.
Hình 3.11: Ảnh phổ DLS của hạt chitosan gắn PEG –TPP(a) và hạt chitosan gắn PEG
bọc insulin(b) ................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12: Ảnh TEM của hạt nano chitosao gắn PEG (a) và hạt chitosan gắn PEG bọc
insulin (b) ....................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13: Phổ UV-Vis của dung dịch ngoài túi thẩm tách trước và sau khi hiệu chỉnh
nồng độ .......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14: Đồ thị nội suy giá trị nồng độ Insulin trong dung dịch mẫu sau khi hiệu
chỉnh .............................................................................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.15: Khả năng phóng thích của insulin theo thời gianError!
defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh

Bookmark

not


Luận Văn Thạc Sĩ

xv

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm ............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.2: Phương pháp xây dựng đường chuẩn .......... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1: Kết quả sự ổn định của kích thước hạt theo thời gianError! Bookmark not
defined.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

1

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe con người, nhiều
công nghệ mới đã được sử dụng rộng rãi mà tiêu biểu là ứng dụng của công nghệ nano
vào quá trình tổng hợp những chất dẫn thuốc mới, tạo ra những sản phẩm tốt hơn,
ngày càng đáp ứng được những yêu cầu cao trong lĩnh vực điều trị bệnh, sản phẩm tạo
ra có đặc tính phân hủy sinh học và không gây hại cho sức khỏe con người.
Với sự phát triển như vũ bão về kinh tế làm cho chất lượng cuộc sống ở nước ta cải
thiện rất nhiều. Tuy vậy, chính sự phát triển nhanh chóng kéo theo sự tăng lên đột biến
một số bệnh mang đặc thù của những nền kinh tế phát triển như: bệnh tiểu đường,
bệnh gút, bệnh rối loạn chuyển hóa lipid… Trong đó bệnh tiểu đường nằm trong nhóm
bệnh rối loạn chuyển hóa đang trở nên phổ biến và là vấn đề y tế nhức nhối hiện nay.
Hiện nay, hầu hết việc điều trị bệnh đái tháo đường được thực hiện bằng cách tiêm
insulin vào cơ thể mỗi ngày. Việc tiêm insulin vào cơ thể được cho là gây nhiều đau
đớn và nguy cơ nhiễm trùng. Các nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới đã tích
cực nghiên cứu vấn đề này nhưng chưa đạt được kết quả như ý. Insulin bản thân là một
protein bị phân hủy nhanh chóng trong thành ruột bởi các men tiêu hóa và môi trường
pH thấp. Điều này cản trở việc đưa insulin vào cơ thể bằng đường uống. Viên uống
insulin có thể giúp bệnh nhân tiểu đường uống thuốc dễ dàng mà không cần phải tiêm.
Nhờ lớp vỏ bọc, chất insulin được bảo vệ cho đến khi tiếp cận ruột non và được hấp
thụ vào máu chứ không bị hủy hoại bởi axit ở miệng, họng và dạ dày. Cho đến hiện tại
chỉ có thuốc tiêm insulin, một số ít có dạng khác như hít, dán…. Chính vì vậy, lĩnh
vực thuốc uống insulin thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học.
Chitosan là một trong những polymer được ứng dụng rộng rãi trong quá trình truyền
dẫn thuốc. Việc dẫn truyền thành công những loại thuốc như protein, insulin,….. là
một trong những chủ đề được nhiều nghiên cứu nhiều năm nay trong ngành dược.
Trong số những phương pháp dẫn truyền khác nhau, dẫn truyền đường uống là cách
dẫn truyền thuận tiện nhất, đặc biệt khi quá trình điều trị bệnh kéo dài. Hơn nữa với hệ
tải này, còn có khả năng giúp quá trình tải thuốc chậm hơn, tăng khả năng hấp thụ
insulin vào trong máu, từ đó tăng khả năng trị bệnh tiểu đường của thuốc.

Những hạt chitosan gắn mPEG (Methoxypolyethylene glycol amine), là một polymer
được sử dụng rất phổ biến cho việc gắn lên bề mặt hạt nano với vai trò làm giảm sự
HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

2

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

đào thải của cơ thể đối với thuốc. Cấu trúc phân tử mPEG khá đơn giản và linh động.
mPEG gắn lên bề mặt hạt có vai trò tăng tính ái nước và ái hữu cơ, tính mềm dẻo và
tính tương thích sinh học và kéo dài thời gian phân hủy thuốc của hạt. Những hạt này
gây chú ý bởi khả năng dẫn thuốc và khả năng hòa tan thuốc vào cơ thể, vì chúng có
khả năng bảo vệ insulin khỏi sự phân hủy của enzyme trong có trong đường ruột. Do
kích thước nhỏ, những hạt này có tác dụng thấm sâu vào cơ thể, nâng cao hiệu quả trị
bệnh tiểu đường[3].
Mục đích của đề tài đề tài luận văn luận văn thạc sĩ „„ Nghiên cứu chế tạo hạt nano
chitosan gắn PEG bọc insulin ứng dụng trong điều trị bệnh tiểu đường‟‟ là tạo ra
một hệ dẫn thuốc insulin-chitosan-PEG thành công. Việc nghiên cứu này sẽ tạo ra một
tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo, nhằm mục đích năng cao hiệu quả dẫn thuốc, tạo
ra một tiềm năng to lớn cho việc sản sản xuất thuốc insulin dùng cho đường uống bởi
thị trường này vẫn chưa mở rộng. Đây là một lĩnh vực mới mở ra nhiều ứng dụng sau
này, ví dụ như việc bọc các loại thuốc khác, ví dụ như vaccine…, góp phần nâng cao
sức khỏe cộng đồng.
Vì vậy, đề tài luận này nhằm xây dựng hệ dẫn thuốc thu được hạt nano chitosan gắn
PEG có kích thước nhỏ, dưới 500 nm, hạt đồng đều, có khả năng dẫn insulin hiệu quả
nhằm ứng dụng trong dẫn truyền thuốc.
 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu quy trình tổng hợp hạt nano chitosan bằng phương pháp kết tủa-bay hơi
dung môi, để hình thành các hạt nano chitosan, từ đó tìm ra quy trình thích hợp cho
việc gắn polyethylen glycol. Với mục đích tạo ra các hạt nano chitosan gắn PEG tải
insulin ứng dụng cho việc điều trị bệnh tiểu đường. Với việc nghiên cứu thành công hệ
dẫn thuốc insulin-chitosan-PEG sẽ tạo ra một tiềm năng lớn cho việc sản xuất thuốc
uống insulin cho thị trường dược phẩm hiện nay.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

3

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

Nội dung nghiên cứu của đề tài:
 Nội dung của đề tài bao gồm lời mở đầu, 3 chƣơng kết luận và hƣớng phát
triển:
-Lời mở đầu: Mục đích nghiên cứu và hướng ứng dụng, phát triển của hạt nano
chitosan trong việc điều trị bệnh tiểu đường và trong ngành dược phẩm.
-Chƣơng 1: Giới thiệu về nano dược hiện nay, các khái niệm về chitosan, nano
chitosan, insulin và bệnh tiểu đường, đồng thời giới thiệu khát quát về các phương
pháp chế tạo hạt nano chitosan, và các phương pháp đo đạc khi thí nghiệm.
-Chƣơng 2: Trình bày quy trình chế tạo hạt nano chitosan, quy trình gắn PEG lên
nano chitosan và quy trình tải insulin vào hạt PEG gắn chitosan. Trong phần này cũng
giới thiệu các thiết bị và hóa chất dùng trong thí nghiệm.
-Chƣơng 3: Trình bày kết quả nghiên cứu và đánh giá kết quả của các mẫu thí nghiệm
được chế tạo bằng hai phương pháp trên. So sánh kết quả phân tích kích thước hạt
(DLS), cùng với phương pháp phân tích phổ hồng ngoại(FTIR) và kính hiển vi điện tử

truyền qua (TEM) của các mẫu thí nghiệm, chúng tôi kết luận rằng đã chế tạo thành
công các hạt nano chitosan gắn PEG và thực hiện được quy trình tải insulin lên các hạt
chitosan gắn PEG có hình dạng rõ và kích thước ổn định theo thời gian tốt.
-Cuối cùng là phần Kết Luận và hƣớng phát triển, chúng tôi nêu lên những công
việc đã được thực hiện trong quá trình nghiên cứu và những kết quả nổi bật của luận
văn. Ngoài ra, hướng nghiên cứu phát triển tương lai của đề tài cũng được đề xuất.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

4

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
1.1 Công nghệ nano dƣợc
Rất nhiều nghiên cứu đang được tiến hành nhằm ứng dụng công nghệ nano trong lĩnh
vực điều trị. Với kích thước siêu nhỏ, các hạt nano chỉ có thể cấu tạo từ một số rất it
các phân tử, khi kích thước của nguyên liệu giảm xuống dưới 100nm, vật chất sẽ thể
hiện bản chất của vật lý lượng tử với những đặc tính hoàn toàn mới. Ví dụ, vật chất có
thể mạnh hơn, nhẹ hơn và có độ hòa tan cao, ít hút ẩm, nói chung là thể hiện đặc tính
hóa lý hoàn toàn mới. Ngày nay, nhân loại hoàn toàn có thể, với công nghệ nano, tạo
ra nhiều vật liệu, thiết bị và cấu trục hoàn toàn mới. [8],[7]
Trong nghành nano dược, các sản phẩm ứng dụng công nghệ nano có thể phân thành 2
lĩnh vực chính: các thuốc tạo ra bởi công nghệ nano và hệ dẫn thuốc nano.[8]
1.1.1 Các thuốc tạo bởi công nghệ nano
Các nhà khoa học dược đã điều khiển các phân tử thuốc để tạo ra những đặc tính vật lý
mong muốn thông qua quá trình kết tinh, muối hóa hoặc sử dụng các phân tử nước của

dạng kết tinh. Nhờ vậy, các phân tử thuốc trở nên bền vững hơn về mặt hóa học, có
nhiều ưu việt hơn cho mục đích chế dược học, tăng sinh khả dụng hoặc tăng hiệu quả
điều trị.[8]
1.1.2 Hệ dẫn thuốc nano
Công nghệ nano đã tạo ra hàng loạt hệ vật chất có kích thước từ vài nanomet tới vài
trăm nanomet được sử dụng để vận chuyển dược chất đến các bộ phận trong cơ thể với
liều lượng thích hợp và theo đúng thời gian mong muốn, nói tóm lại là đảm bảo 3 yếu
tố góp phần tạo nên tính an toàn và hiệu quả của thuốc: đúng nơi, đúng lúc và đúng
liều. Các dược chất hoặc tác nhân chẩn đoán sẽ được đưa vào bên trong, liên kết hóa
học hoặc gắn vào bề mặt của các hạt. Hệ vận chuyển thuốc tiêu biểu có nhiều triển
vọng nhất là dạng thuốc liposome.[9]
 Tóm lại, các dược phẩm công nghệ nano và rộng hơn nữa là sản phẩm công
nghệ nano sử dụng trong chẩn đoán, phòng ngừa, điều trị bệnh, nâng cao chất
lượng sống con người ( ví dụ như mỹ phẩm, dược phẩm…) đã và đang góp
phần không những cho cuộc sống con người mà còn tạo ra những chuyển biến
lớn cho các ngành sản xuất.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

5

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

1.2 Bệnh tiểu đƣờng
1.2.1 Giới thiệu về bệnh tiểu đường
Đái tháo đường, còn gọi là bệnh tiểu đường hay còn gọi là bệnh dư đường, là một
trong những nhóm bệnh rối loạn chuyển hóa cacbonhidrat khi hoóc môn insulin của

tuyến tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, biểu hiện bằng mức đường trong
máu luôn cao; trong giai đoạn mới phát bệnh, nó thường làm bệnh nhân đi tiểu
nhiều,tiểu ban đêm và do đó làm khát nước. Bệnh tiểu đường là một trong những bệnh
hiểm nghèo, nó gây ra nhiều biến chứng cho bệnh nhân sau này như: bệnh tim mạch,
tai biến mạch máu não, suy thận, mù mắt,…..[6].

Hình 1.1: Biến chứng của bệnh tiểu đường

Theo thống kê của tổ chức Y Thế Giới (WHO), đái tháo đường (ĐTĐ) xếp thứ 9 trong
những bệnh có khả năng gây ra tử vong ở người và là một trong những bệnh có tốc độ
người mắc bệnh tăng nhanh nhất. Ước tính trong năm 2011, ĐTĐ đã lấy đi sinh mệnh
của hơn 1 triệu người, và dự đoán đến năm 2030 trên toàn cầu có thể có tới hơn 336
triệu người mắc bệnh ĐTĐ. Nguyên nhân chính gây ra con số tử vong lớn như vậy là
do khả năng gây biến chứng thành những bệnh như tai biến mạch máu não, suy thận,
hoại tử chi, nhiễm khuẩn,…..[6].
1.2.2 Phân loại bệnh đái tháo đường
Dựa vào các dạng rối loạn hoạt động của insulin, người ta chia bệnh ĐTĐ ra thành 2
type chính:
- ĐTĐ loại 1: các tế bào beta tại tuyến tụy không đủ hoặc không tiết insulin. Type 1
chiếm khoảng 5-10% tổng số bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường, phần lớn xảy ra ở trẻ
em và tuổi thiếu niên. Các triệu chứng thường khởi phát đột ngột và tiến triển nhanh

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

6

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

nếu không điều trị. Giai đoạn toàn phát có tình trạng thiếu insulin tuyệt đối gây tăng
đường huyết và nhiễm Ceton. Những triệu chứng thường thấy của bệnh ĐTĐ type 1
như: ăn nhiều, uống nhiều, tiểu nhiều, gầy nhiều, mờ mắt, dị cảm và sụt cân, trẻ em
chậm phát triển và dễ bị nhiễm trùng.
- ĐTĐ loại 2: xảy ra tình trạng kháng insulin, khi được tiết vào máu, insulin không
thực hiện được chức năng của mình do hoạt động của các tác nhân kháng insulin.
Thường gặp ở người trưởng thành và chiếm phần lớn trong trường hợp bệnh ĐTĐ. Đối
với bệnh ĐTĐ type 2, bệnh nhân thường ít có triệu chứng và thường chỉ phát hiện bởi
các triệu chứng của biến chứng, hoặc chỉ được phát hiện tình cờ khi đi xét nghiệm
máu…..
1.2.3 Điều trị bệnh ĐTĐ
Insulin được chỉ định dùng cho bệnh nhân ĐTĐ loại 1, nó chỉ dùng cho bệnh nhân
ĐTĐ loại 2 khi đã thay đổi chế độ ăn, luyện tập và dùng các loại thuốc điều trị ĐTĐ
tổng hợp mà không đạt hiệu quả.
Tuy nhiên, việc điều trị bệnh ĐTĐ bằng cách dùng insulin là một quá trình không dễ
chịu đối với người bệnh, vì:
 Việc tiêm insulin tùy tình trạng bệnh nhưng hầu hết đều phải tiến hành mỗi
ngày, trước mỗi bữa ăn. Điều này gây bất tiện cho người bệnh.
 Việc tiêm lâu dài khiến cho chỗ tiêm bị bầm tím, cứng lại.
1.3 Tổng quan về insulin
1.3.1 Sơ lược về ra đời của insulin
Bệnh tiểu đường từng được biết đến từ thời cổ đại. Những tài liệu cổ của người Ai Cập
từ 1500 năm trước Công nguyên đã mô tả một bệnh suy mòn với tình trạng nước tiểu
có vị ngọt[25]. Từ những năm 1850 trở đi, các cuộc khám nghiệm tử thi bệnh nhân bị
tiểu đường đã gợi ý, bệnh xuất hiện là do tuyến tụy không bảo đảm được chức năng
bình thường. Nhiều bác sĩ cho rằng tế bào biệt hóa, được gọi là tiểu đảo Langerhan,
sản sinh ra một hóa chất giúp cơ thể điều hòa nồng độ đường trong máu. Bệnh tiểu
đường xuất hiện khi hóa chất này không được sản sinh.

HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

7

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

Hình 1.2: Loại thuốc điều trị bệnh tiểu đường được 2 nhà sinh lý học người Canada là Fred Bangting
và Charles Best tìm ra năm 1922.

Năm 1922, Fred Bangting và Charles Best thuộc đại học tổng hợp Toronto (Canada)
thông báo họ đã tìm ra insulin và ứng dụng thành công chất này trong điều trị bệnh
ĐTĐ ở người. Vào thời điểm đó, người bị tiểu đường phải vật lộn với căn bệnh để tồn
tại và chưa có biện pháp điều trị hiệu quả nào. Bệnh nhân nhanh chóng trở thành
những bộ xương di động và thường chết sớm do bị sút cân nghiêm trọng [6].
Banting và Best đã cắt bỏ tuyến tụy của những chú chó, và hậu quả là chúng bị tiểu
đường ( thử nghiệm có vẻ tàn nhẫn, nhưng nó đã giúp cứu sống hàng triệu con người).
Họ đã cố gắng tinh chế ra một hoóc môn hóa học từ tụy và chiết xuất nhiều thành phần
từ tiểu đảo Langerhan. Sau đó, những chất này được tiêm vào chó bị bệnh ĐTĐ để thử
nghiệm và họ nhận thấy bệnh ĐTĐ đã bị đẩy lùi [6].
1.3.2 Cấu trúc insulin
Insulin là một hoocmon protein do các tế bào tuyến tụy beta của đảo Langerhans sinh
ra. Phân tử insulin tương đối nhỏ, có khối lượng khoảng 6000 Dalton, được cấu tạo
bởi hai chuỗi polipeptit A và B. Các chuỗi A và B liên kết nhau bằng cầu nối disulfua,
ngoài ra còn có một cầu nối disulfua nằm trong chuỗi A.
Ở hầu hết các loài, chuỗi A gồm 21 axit amin còn chuỗi B gồm 30 axit amin. Mặc dù
trình tự các axit amin khác nhau giữa các loài những một số đoạn nhất định của phân
tử có tính bảo tồn cao, các đoạn có chứa 3 cầu nối disufua, cả hai đầu của chuỗi A và

các nhánh bên của đầu COOH của chuỗi B. Sự tương đồng trong trình tự axit amin dẫn
đến cấu trúc 3 chiều của insulin ở các loài khác nhau rất giống nhau. Insulin chiết rút
HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh


Luận Văn Thạc Sĩ

8

CBHD: PGS.TS Đặng Mậu Chiến

từ động vật có hoạt tính sinh học cao hơn các loài khác. Các phân tử insulin có xu
hướng tạo thành dạng dime trong dung dịch do hình thành các liên kết H giữa các đầu
COOH của các chuỗi B. Ngoài ra, khi có mặt ion kẽm, các dime insulin liên kết tạo
thành hexame. Các mối tương tác này có ý nghĩa rất quan trọng trong điều trị. Dạng
momone và dime dễ dạng khuếch tán vào trong máu, trong khi đó dạng hexame
khuếch tán rất kém. Do đó, sự hấp thụ các thuốc chứa hàm lượng hexame cao thường
bị chậm và ngừng hẳn. Vấn đề này đã thúc đẩy sự ra đời của một số chất insulin giảtái
tổ hợp. Loại chất đầu tiên như thế được bán trên thị trường là insulin lispro, phân tử
chất này có trật tự linsin và prolin trên đầu COOH của chuỗi B bị đảo ngược, làm giảm
khả năng hình thành dạng dime và hexame. [26]
Insulin ban đầu được tổng hợp ở dạng „„ prepproinsulin‟‟ ( tiền insulin) trên ribosome
trong tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy. Preoroinsulin là một phân tử
dạng thẳng bao gồm: một peptide tín hiệu chứa 24 acid amin (SP), chuỗi B, peptide C
với 31 acid amin (C) và chuỗi A nối với nhau theo thứ tự SP-B-C-A. Khi vận chuyển
qua lưới nội chất, peptide tín hiệu bị phân cắt tạo ra proinsulin (B-C-A). Proinsulin bị
phân cắt bởi enzym PC1/3 tại liên kết giữa chuỗi B và peptide C. Hai acid amin đầu N
của peptide nối vơi đầu C của chuỗi B khi bị phân cắt bởi PC1/3 sẽ được phân cắt ra
khỏi chuỗi B bởi enzyme carboxypeptidase H. Kết quả cuối cùng là tạo thành insulin.

Hình 1.3: Cấu trúc phân tử insulin

1.3.3 Vai trò của insulin
Insulin là một trong những hoocmon điều hòa nồng độ Glucose trong máu. Chức năng
cân bằng nội môi và năng lượng sinh học này cực kỳ quan trọng bởi vì Glucose là
nguồn nguyên liệu chính của hô hấp tế bào và nguồn khung Cacbon quyết định cần
cho tổng hợp các chất hữu cơ. Cân bằng trao đổi chất phụ thuộc vào việc duy trì
Glucose máu ở gần một điểm ổn định, khoảng 90g/ml ở người [3].
HVCH: Lê Thi ̣Nữ Thanh