Nghiên cứu tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm thuốc NANO

Chương 1.
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ NANO
1.1.1. Giới thiệu về công nghệ nano
Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghiệp liên quan đến việc thiết kế, phân
tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình
dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, 1nm= 10 -9 m). Ranh giới giữa công nghệ
nano và khoa học nano đôi khi không rõ rang, tuy nhiên chúng đều có chung đối tượng là
vật liệu nano.
Công nghệ nano bao gồm những vấn đề chính sau:
- Cơ sở khoa học nano
- Phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet
- Chế tạo vật liệu nano
- Ứng dụng vật liệu nano
1.1.2. Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Về trạng
thái của vật liệu, người ta phân chia thành 3 trạng thái: rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano
được tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và
khí. Về hình dáng vật liệu người ta phân ra làm các loại như sau:
- Vật liệu nano không chiều: có nghĩa là cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn
chiều tự do nào cho điện tử (ví dụ: đám nano, hạt nano)
- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó có kích thước nano, điện tử được tự do
trên một chiều (2 chiều cầm tù) (ví dụ: dây nano, ống nano)
- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự
do (ví dụ: màng mỏng)
Ngoài ra, còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocoposite trong đó chỉ có một phần
của vật liệu có kích thước nanomét, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một
chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau
1.1.3. Cơ sở khoa học của công nghệ nano
Có ba cơ sở khoa học để nghiên cứu công nghệ nano:
 Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử

Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử được trung bình
hóa với rất nhiều nguyên tử (1µm3 có khoảng 1012 nguyên tử) và có thể bỏ qua các thăng
giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có ít nguyên tử hơn thì các tính chất lượng tử
thể hiện rõ rang hơn. Ví dụ: Một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử,
nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử.
 Hiệu ứng bề mặt
Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so
với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu
ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet
khác biệt so với vật liệu ở dạng khối.
 Kích thước tới hạn
Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước. Nếu vật
liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Người ta gọi đó
là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so
sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu. Ví dụ: Điện trở của một
kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mô mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm
kích thước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong
kim loại, mà thường có giá trị từ vài đến vài tram nm, thì định luật Ohm không còn đúng
nữa. Lúc đó điện trở của vật có kích thướng nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử.
Không phải bất cứ vật liệu nào có kích thước nano đều có tính chất khác biẹt mà nó phụ
thuộc vào tính chất mà nó được nghiên cứu.
Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất hóa
học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm. Chính vì thế mà người ta gọi ngành
khoa học và không liên quan là khoa học nano và công nghệ nano.
1.1.4. Chế tạo vật liệu nano
Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp: Phương pháp từ trên xuống (topdown) và phương pháp từ dưới lên (bottom- up). Trong đó, phương pháp từ trên xuống là
phương pháp tạo kích thước nano từ các hạt có kích thước lớn hơn, còn phương pháp từ
dưới lên là phương pháp hình thành hạt nano từ các nguyên tử.

- Phương pháp từ trên xuống
Nguyên lý: Dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức hạt
thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất
hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn (ứng dụng làm
vật liệu kết cấu).
Trong phương pháp nghiền, vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi được làm
từ vật liệu rất cúng và đặt trong một cái cối. Máy nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung
hoặc nghiền quay (còn được gọi là kiểu nghiền hành tinh). Các viên bi cứng va chạm vào


nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều
(các hạt nano).
Phương pháp biến dạng được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự biến dạng
cực lớn (có thể > 10) mà không làm phá hủy vật liệu, đó là các phương pháp SPD điển
hình. Nhiệt độ có thể được điều chình tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ
gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại thì được gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thì
được gọi là biến dạng nguội.
 Kết quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai chiều (lớp có
chiều dày nm)
Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương pháp quang khắc để tạo ra các cấu
trúc nano phức tạp.
Phương pháp từ dưới lên
Nguyên lý: Hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp từ dưới lên
được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Phần lớn các vật liệu nano mà chúng ta dùng hiện nay được chế tạo từ phương pháp này.
Phương pháp từ dưới lên có thể là phương pháp vật lý, hóa học hoặc là được kết hợp bởi
hóa – lý.
+ Phương pháp vật lý: là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha.
Nguyên tử để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý: bốc, bay nhiệt
(đốt, phún, phóng điện hồ quang). Phương pháp chuyển pha: vật liệu được nung nóng rồi

cho nguội với tốc độ nhanh để thu được trạng thái vô định hình, xử lý nhiệt để xảy ra
chuyển pha vô định hình – tinh thể (kết tinh) (phương pháp nguội nhanh). Phương pháp
vật lý thường được dùng để tạo các hạt nano, màng nano (ví dụ: ổ cứng máy tính)
+ Phương pháp hóa học: là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion. Phương pháp hóa
học có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà người ta phải thay đổi
kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể phân loại các phương pháp
hóa học thành hai loại: hình thành vật liệu nano từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, sol-gel,
…) và từ pha khí (nhiệt phân,…). Phương pháp này có thể tạo các hạt nano, dây nano,
ống nano, màng nano, bột nano,…
+ Phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật lý
và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,... Phương pháp này có thể tạo các hạt
nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
1.1.5. Một số ứng dụng của công nghệ nano
1.1.5.1. Công nghệ nano trong điện tử
Những bộ vi xử lý được làm từ vật liệu nano khá phổ biến trên thị trường, một số sản
phẩm như chuột, bàn phím cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn. Pin nano trong


tương lai sẽ có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc ống này sẽ khiến các cực
của pin có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều lần, giúp nó lưu trữ được nhiều điện năng
hơn. Trong khi kích thước của viên pin sẽ ngày càng được thu hẹp lại
1.1.5.2. Công nghệ nano trong may mặc
Một ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo có khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó
chịu trong quần áo đã trở thành hiện thực với việc áp dụng các hạt nano bạc. Các hạt nano
bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu diệt các tế bào của chúng. Ứng dụng hữu ích
này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao và đặc biệt hơn là được sử dụng
trong một loại quần lót khử mùi.
Không chỉ dừng lại ở công dụng khử mùi, công nghệ nano có thể biến chiếc áo bạn đang
mặc thành một trạm phát điện di động. Sử dụng các nguồn năng lượng như gió, năng
lượng mặt trời và với công nghệ nano bạn sẽ có thể sạc điện cho chiếc smartphone của

mình mọi lúc mọi nơi. Ứng dụng này còn được sử dụng rộng rãi hơn với ý tưởng chế tạo
những chiếc buồm bằng vật liệu nano, với khả năng chuyển hóa năng lượng tự nhiên
thành điện năng. Tuy nhiên ứng dụng này vẫn đang trong quá trình thử nghiệm
1.1.5.3. Công nghệ nano trong ngành nông nghiệp
Hiện nay tại Việt Nam đã có một số ứng dụng của công nghệ nano trong sản xuất các loại
phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây trồng.
Hai nguyên tố được tiếp cận đầu tiên ở dạng nano là nano bạc (Ag) và nano đồng (Cu).
Đây là hai nguyên tố có tính chất kháng khuẩn mạnh và càng mạnh hơn khi nó được chia
tách thành các hạt có kích thước nanomet. Nhưng trong hai nguyên tố này, có một nguyên
tố là thành phần dinh dưỡng của cây và của con người, đó là đồng, cái còn lại (bạc Ag) thì
không. Vì thế, đồng ở dạng nano được sử dụng như phân bón lẫn thuốc trừ nấm bệnh, vi
khuẩn trên cây trồng, trở thành một loại thuốc BVTV không những không độc hại cho
con người và môi trường mà còn giúp cung cấp dinh dưỡng vi lượng đồng cho cây với
một liều lượng cực nhỏ vừa đủ, giúp cây thoát khỏi tình trạng bị ngộ độc do tích lũy đồng
dư thừa trong đất
1.1.5.4. Công nghệ nano trong ngành y tế
Y tế là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano. Ví dụ như việc điều trị
bệnh ung thư, nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã được thử nghiệm để có thể hạn
chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào. Một nghiên cứu đã cho kết
quả rất khả quan khi sử dụng các hạt nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư. Các hạt
nano này sẽ được đưa đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó chúng được tăng nhiệt độ
bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài để có thể tiêu diệt các khối u.
Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án nanorobot vô cùng đặc
biệt. Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ, có thể đi vào bên trong cơ thể con


người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết. Việc cung cấp thuốc một cách
trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng cũng như hiệu quả điều trị.
Công nghệ nano trong tương lai không xa sẽ giúp con người chống lại căn bênh ung thư
quái ác. Ngay cả những căn bênh ung thư khó chữa nhất như ung thư não, các bác sĩ sẽ có

thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của bệnh nhân hay bất kỳ phương pháp hóa
trị độc hại nào
1.2. CÔNG NGHỆ NANO ĐƯỢC ỨNG DỤNG VÀO Y TẾ
1.2.1. Vật liệu siêu nhuận từ và ứng dụng sinh học
Khi kích thước các hạt của vật liệu từ tính giảm đến giá trị nào đó (khoảng vài chục
nanomet) sẽ trở thành vật liệu siêu nhuận từ, sẽ có những tính chất đặc biệt cho các ứng
dụng y sinh học.
Trong tự nhiên, sắt là vật liệu thường được dùng để nghiên cứu làm hạt nano từ tính.
Các hạt nano từ tính dùng trong y sinh học thường có dạng chất lỏng từ, còn gọi là
nước từ, gồm 3 phần: hạt nano từ tính, chất hoạt hóa bề mặt và dung môi. Trong đó hạt
nano từ tính là thành phần duy nhất quyết định tính chất từ các chất lỏng từ. Các chất
hoạt hóa bề mặt làm hạt nano phân tán trong dung môi, tránh kết tụ và có tác dụng che
phủ hạt nano khỏi sự phát hiện của hệ thống bảo vệ cơ thể, tạo các liên kết hóa học.
Hạt nano từ tính có các ứng dụng cả ngoài cơ thể và trong cơ thể. Phân tách và chọn
lọc tế bào bằng việc sử dụng hạt nano từ tính là một phương pháp tiên tiến. Các thực
thể sinh học cần nghiên cứu sẽ được đánh dấu thông qua các hạt nano từ tính. Các hạt
từ tính được bao phủ bởi các chất hoạt hóa, tương tự các phân tử trong hệ miễn dịch, có
thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế bào ung thư, vi khuẩn,… Một từ
trường bên ngoài sẽ tạo lục hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu và
giữ chúng lại, các tế bào không được đánh dấu sẽ thoát ra ngoài.
Dẫn truyền thuốc bằng các hạt từ tính đã phát triển từ những năm 1970. Đó việc sử
dụng hạt từ tính như các hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trong cơ thể, giúp thu hẹp
phạm vi phân bố của các thuốc trong cơ thể làm giảm tác dụng phụ của thuốc và giảm
lượng thuốc điều trị.
Hệ thuốc/ hạt từ tính tạo ra chất lỏng mang từ tính đưa vào cơ thể thông qua hệ tuần
hoàn. Khi các hạt này đi vào mạch máu, người ta dùng một từ tính mạnh để tập trung
các hạt vào một vị trí nào đó trên cơ thể. Phương pháp này rất thuận lợi trong điều trị u
não rất khó khăn. Nhờ sự trợ giúp của hạt nano, việc dẫn truyền thuốc hiệu quả hơn rất
nhiều.
Những hạt nano phát quang khi đi vào cơ thể và khu trú, tập trung tại các vùng bệnh,

kết hợp với kỹ thuật thu nhận tín hiệu phản xạ quang học giúp con người có thể phát
hiện các mầm bệnh và có biện pháp điều trị kịp thời.
1.2.2. Nano trong điều trị ung thư


Từ lâu có hóa trị liệu ung thư nhưng có nhược điểm: sau khi vào cơ thể, có chất bị giữ
lại ở gan không phát huy hiệu lực, có chất vào máu rồi vào cả tế bào ung thư lẫn tế bào
lành, diệt luôn cả hai loại tế bào đó, làm giảm hiệu lực điều trị, tăng tác dụng phụ.
PGS.Sangeeta Bhatia và cộng sự tạo hạt nano gồm: phân tử có nhân oxid sắt phủ một
lớp polymer (đóng vai trò nam châm cực nhỏ) nối đuôi DNA (phân tử vi sinh) bằng cầu
nối hydro và thuốc chống ung thư cũng nối với đuôi DNA bằng cầu nối hydro như vậy
và có thể nối một lúc nhiều thuốc phối hợp. Tế bào vách của mạch máu đi vào mô lành
có sự liên kết rât chặt chẽ, khác với tế bào vách của mạch máu đi vào khối ung thư
thường có những kẽ hở có kích thước lớn hơn và nhỏ hơn 400nm. Nhờ thế, khi hạt
nano có kích cỡ phù hợp này vào máu thì chúng “lách” vào khối ung thư, nhưng không
rẽ vào mô lành được. Dùng năng lượng xung bức xạ điện từ kích thích, làm cho phân
tử oxid sắt nóng lên, phá vỡ cầu hydro, giải phóng ra phân tử oxid sắt và phóng thích
thuốc vào khối ung thư. Theo dõi phân tử sắt oxid bằng máy cộng hưởng từ (MRI) sẽ
biết được tốc độ vận chuyển và điều chỉnh cường độ xung bức xạ điện từ sẽ hiệu chỉnh
được liều lượng thuốc. Lý thú của kỹ thuật trên là dùng hạt nano như “chiếc xe tải 3
trong 1” đưa một thuốc hay phối hợp nhiều thuốc tới đích, theo liều lượng vừa đủ,
không gây hại cho tế bào lành, khắc phục được trở ngại mà hóa trị liệu trước đó phải
bó tay.
1.2.3. Điều trị tổn thương tim
Khi cơ thể bị tổn thương thì theo phản xạ sẽ có một lượng lớn yếu tố tăng trưởng quy
tụ về, tạo ra thụ thể, đẩy mạnh việc phân bào (tổng hợp DNA) ở vùng tổn thương, giúp
cho tổn thương hồi phục. Chuyên gia hóa học Samuel Stupp Trường ĐH Northwestern
Evanston (Illinoi) tiêm vào cơ thể các phân tử peptide amphiphiles. Các phân tử này tự
kết lại với nhau thành các sợi thớ nano (kích thước nhỏ hơn 100nm),mỏng, dài trải ra
trên vùng bị tổn thương. Thêm vào 8 acid-amin cho phép sợ thớ nano kết thành protein.

Protein này sau đó sẽ kết hợp với các chất khác tạo thành yếu tố tăng trưởng, kích thích
mạch máu phát triển, hồi phục các tổn thương, giống như sự hồi phục tự nhiên nhưng
nhanh hơn nhiều. Stupp kết hợp với nhà dược học Jon Lomasney Đại học Y Feinberg
(Chicago), gây cho 20 con chuột lên cơn đau tim để tạo ra tổn thương tim; sau đó lấy
10 con chữa bằng công nghệ nano gây cho 20 con chuột lên cơn đau tim để tạo ra tổn
thương tim; sau đó lấy 10 con chữa bằng công nghệ nano (nói trên), còn 10 con làm
chứng không chữa hoặc chỉ cho dùng yếu tố tăng trưởng tự nhiên. Kết quả: một tháng
sau đó, 10 con chuột chữa bằng công nghệ nano, tim hoạt động 100%, còn 10 con
chuột (đối chứng), tim chỉ hoạt động bằng 50% so với mức hoạt động của tim trước lúc
tổn thương. Lặp lại các kỹ thuật này trên tổn thương của thỏ, cũng thấy các thớ sợi
nano
giúp
hồi
phục
vết
thương
nhanh
chóng.
Điều kỳ diệu của kỹ thuật này là ở chỗ dùng sợi nano tạo ra “màng lưới” để các tế bào
mới “đan” vào đó thành “tấm thảm mới” thay cho “tấm thảm cũ” bị hư hỏng. Dĩ nhiên,
ứng dụng lâm sàng của nó không chỉ đóng khung trong tổn thương tim mà cho bất cứ
mọi tổn thương nào khác. Hội Hóa học Mỹ đã chấp nhận và Stupp cho thành lập công
ty Nanotope nhằm thương mại hóa nghiên cứu này (Theo Sciencemag).


1.2.4. Điều trị rối loạn cương
Các thuốc chữa rối loạn cương (RLC), thuộc nhóm ức chế PDE-5 (viagra, levitra,
cialis) hoạt động theo cơ chế: làm tăng NO, gây giãn nở cơ trơn tiểu động mạch thể
hang, làm cho máu tràn vào đó, đồng thời chẹn toàn hệ thống tĩnh mạch nằm dưới bao
trắng, không cho máu thoát đi, máu ứ lại tại đó, gây trạng thái cương. Tuy nhiên khi

tăng cao, NO còn làm giãn mạch máu nhiều nơi khác gây tác dụng phụ cục bộ hay toàn
thân: đau đầu, đỏ bừng mặt, sung huyết mũi, rối loạn dạ dày, rối loạn thị giác và một số
ít trường hợp mất thị lực, thính lực. Đối với người vốn có sẵn bệnh tim mạch (mới có
cơn nhồi máu cơ tim hay đột qụy có bệnh tim nặng) có thể bị trụy mạch, tử vong. RLC
thường gặp ở người tuổi cao và thường có bệnh tim mạch đi kèm nên tác dụng phụ gây
trở ngại cho người muốn dùng thuốc. Thêm nữa thời gian bắt đầu có hiệu lực chậm
khoảng 30 phút đến 1 giờ, sự chờ đợi đó làm mất đi hứng thú tình dục.
Trường Y khoa Einstein, thuộc Đại học Y khoa Yeshiva phát triển một dạng thuốc nano
dùng ngoài gồm nano bao bọc lấy chất NO (dạng 1); hoặc nano bao bọc chất NO +
thuốc RLC cialis (dạng 2) hoặc nano bọc lấy chất NO + thuốc RLC sialopin (dạng 3):
cho chuột già bị RLC dùng 3 dạng thuốc này thấy: có 71,4% nhóm chuột dùng dạng 1
và 100% nhóm chuột dùng dạng 2 và 3 đều cải thiện tình trạng RLC rõ rệt, trong khi cả
ba nhóm chứng dùng hạt nano rỗng đều không thấy cải thiện RLC. Thời gian bắt đầu
có hiệu lực của cả 3 dạng thuốc chỉ là ít phút thỏa mãn kịp thời hứng thú tình dục.
1.2.5. Góp phần chống siêu vi khuẩn
TS. McKendry, Joseph Ndieyira, Moyu Watari thuộc Trung tâm Công nghệ nano
London (LCN) tại UCL dùng chuỗi cantilever, chỉ nhỏ như sợi tóc bao phủ bởi
mucopeptides để kiểm tra quá trình xảy ra khi kháng sinh vancomycin tiếp xúc với bề
mặt vi khuẩn. Qua theo dõi, các nhà khoa học phát hiện ra rằng khi kháng sinh gắn với
vi khuẩn sẽ tạo ra một áp lực đè lên bề mặt vi khuẩn, phá vỡ vách tế bào do thế đánh
bại vi khuẩn. Ngược lại, cũng có những vi khuẩn đột biến, xóa hết cầu nối hydro khỏi
cấu trúc vách tế bào, làm cho kháng sinh rất khó thâm nhập được và việc phá vỡ vách
tế bào là khó xảy ra nên chúng trở thành siêu vi khuẩn kháng thuốc mà kháng sinh
không
thể
nào
đánh
bại.
Nghiên cứu này chứng minh hiệu quả của cantilevers silicon trong việc dò tìm cơ chế
tác dụng và cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn, từ đó mở ra hướng tìm các kháng sinh

mới chống siêu vi khuẩn.
1.2.6. Một vài ứng dụng mới khác
Trong phẫu thuật thẩm mỹ, đang hình thành ngành Cosmetic Nano Surgery (tạm dịch
Nano phẫu thuật thẩm mỹ). Các ứng dụng công nghệ nano đang phát triển trong vi
phẫu thuật thẩm mỹ để bóc mỡ thừa, căng da, xóa nếp nhăn, đổi màu tóc... Các loại
kem bôi da chứa hạt nano giúp thay đổi màu da hay ngăn chặn tia tử ngoại dễ gây ung
thư
da.


Ngành công nghệ mới có tên Nano-bio (tạm dịch là Sinh học nano) đang hình thành, sẽ
tạo ra những vật liệu mới tạo mô xương, các bộ phận thay thế y sinh học dùng cho con
người
như
da,
băng
thông
minh...
Ngành phỏng sinh học nano hướng đến việc chế tạo những vật liệu mô phỏng các khả
năng đặc biệt của các loài động thực vật trong tự nhiên. Ví dụ hiện tượng lá sen luôn
sạch sẽ và không bao giờ ướt là do cấu trúc bề mặt có các cột nhỏ cỡ nanomet, cách
nhau khoảng vài micromet tạo nên bề mặt không thấm nước. Từ đó các nhà khoa học
đã sản xuất ra vật liệu polyme mô phỏng cấu trúc của lá sen, có khả năng không thấm
nước, mang lại nhiều ứng dụng trong y tế và đời sống.
1.3. DƯỢC PHẨM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NANO PHỔ BIẾN: NANO
CURCUMIN
1.3.1. Tổng quan về Nano Curcumin
1.3.1.1. Khái niệm Curcumin
Curcumin (CUR) là hoạt chất được chiết từ cây nghệ vàng (Curcuma longa L.), họ
Gừng (Zingiberaceae), chiếm 0,3% khối lượng khô của cây nghệ vàng [3]. Thành phần

chính của cây nghệ gồm: nhóm chất màu curcuminoxid (2-6%), tinh dầu và các hợp chất
khác.
Thành phần chính của cây nghệ gồm: nhóm chất màu curcuminoxid (2-6%), tinh
dầu và các hợp chất khác
1.3.1.2. Cấu trúc
- Công thức phân tử: C21H12O6
- Tên khoa học: (1E, 6E) - 1,7 - bis (4 – hydroxy - 3 - methoxyphenyl) - 1,6 - heptadien 3,5 - dion.
- Công thức cấu tạo:

Dạng enol
1.3.1.3. Tính chất lý hóa
 Tính chất vật lý:

Dạng cetol


- Curcumin tồn tại ở trạng thái tinh thể hình kim hoặc dạng bột màu vàng sáng đến da
cam,
- nóng chảy ở 183o C
- Độ tan: không tan trong nước ở pH acid và trung tính, ether xăng, benzen. Tan tốt
ethanol, methanol, acid acetic băng, propylen glycol, kiềm, aceton và ethyl ether…
- Độ hấp thụ: hấp thụ cực đại ở bước sóng 427 nm trong môi trường methanol
 Tính chất hóa học:
- Tan trong dung dịch kiềm.
- Dễ bị oxy hóa
- Tác dụng với các dung dịch muối kim loại tạo phức có màu: với Fe3+ tạo muối xanh
đen, với thiếc (Sn2+), Calci (Ca2+), đồng (Cu2+)…
- Trong môi trường acid acetic với tác nhân hydroxylamin, curcumin tạo sản phẩm có
tính kháng nấm và chống oxy hóa
 Ảnh hưởng của pH tới dung dịch curcumin trong nước

- pH < 1: dung dịch curcumin có màu đỏ.
- pH 1-7: curcumin ít tan tạo dung dịch màu vàng.
- pH > 7,5: dung dịch curcumin có màu đỏ.
 Độ ổn định
Curcumin ổn định trong môi trường pH acid, nhưng nhanh chóng phân hủy trong môi
trường pH từ 7-10 tạo ra sản phẩm là acid ferulic và feruloylmethan nhanh chóng bị
chuyển màu (từ vàng đến nâu). Đặc biệt, curcumin không bền dưới tác dụng của ánh sáng
nhất là khi tồn tại trong dung dịch. Sau khi chiếu bức xạ quang, thì xác định thấy
curcumin bị phân hủy và thoái hóa thành anilin, acid vanilic, aldehyd ferulic và acid
ferulic
1.3.1.4. Tác dụng dược lí
Các nghiên cứu trên lâm sàng cho thấy curcumin có tác dụng kháng khuẩn, kháng
virus, chống viêm và tăng cường miễn dịch. Bên cạnh đó, curcumin còn có khả năng hỗ
trợ điều trị các bệnh như ung thư, thần kinh, tim mạch, đái tháo đường, thận, hô hấp, tiêu
hóa… Ngoài các tác dụng trên, curcumin còn có tác dụng điều trị tiêu chảy, đau bụng,
kích thích ruột, làm lành vết thương ở liều thấp và kích thích ở liều cao.
1.3.1.5. Dược động học
- Rất khó hấp thu qua dạ dày và sinh khả dụng kém


- Chuyển hóa qua gan thành nhiều chất như: curcumin glucuronid, curcumin sulfat,
hexahydrocurcumin, tetrahydrocurcumin và dihydrocurcumin. Các sản phẩm tạo thành
không có tác dụng dược lý hoặc tác dụng kém hơn nhiều so với các curcumin, làm giảm
đáng kể sinh khả dụng của curcumin đường uống .
- Thải trừ: một nghiên cứu lâm sàng cho thấy khi dùng curcumin qua đường uống với liều
36-180 mg mỗi ngày cho tới 4 tháng thì không tìm thấy curcumin và chất chuyển hóa của
nó trong nước tiểu nhưng một lượng lớn curcumin so với liều dùng được phát hiện ở
phân. Do đó, curcumin đào thải chủ yếu qua phân . Như vậy, curcumin thể hiện hoạt tính
dược lý hạn chế trong thử nghiệm lâm sàng một phần là do khả năng hòa tan kém, kém
hấp thu và bị đào thải nhanh chóng bởi các tổ chức trong cơ thể

1.3.2. Một số thuốc có Nano Curcumin
Được chiết xuất từ củ Nghệ, Curcumin được biết đến là hoạt chất kì diệu trong trị bệnh
cũng như làm đẹp, hàm lượng curcumin càng cao thì tác dụng càng hiệu quả.
Để tăng tính hấp thu người ta đã sử dụng các giải pháp như: phối hợp với một chất khác
để tăng cường hấp thu; giảm kích thước phân tử thành nano curcumin, novasol curcumin;
hoặc tạo phức với phospholipid thành phytosome curcumin.
 Nano Curcumin

Hình 3.1
Thành phần:
Nano curcumin 250mg – piperin 2mg
Phụ liệu: lactose, talc vừa đủ


 Nano curcumin Tam Thất Xạ Đen

Hình 3.2
Thành phần:
Nano curcumin: 200 mg Vitamin E………………..………….. 6 IU
Cao Xạ đen…………………….. 50 mg
Cao Tam thất ……………..……..50 mg
Collagen peptide ………………..50 mg
Bioperine…………………..…… 0,5 mg
Một số thành phần khác như: (gelatin, magnesi stearate) vừa đủ 01 viên


 Cumar-Gold

Hình 3.3

Thành phần:
Nano Curcumin 150 mg
Piperi 0.3 mg


 Phytosome curcumin italy: kukumin ip

Hình 3.4
Thành phần:
Curcuma phospholipid: 350mg
ImmunePath – IP: 110mg


CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tổng quan các phương pháp kiểm nghiệm thuốc nano trên những tài liệu có
sẵn.
2.1.1. Kiểm nghiệm hình dạng và kích thước nano bằng SEM
2.1.2. Định tính và định lượng nano bằng AAS
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2.1. Kiểm nghiệm hình dạng và kích thước nano bằng SEM
- Tiến hành kiểm nghiệm với kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope,
SEM), loại kính hiển vi tạo ảnh với độ phân giải cao nhờ chùm điện tử hẹp quét trên bề
mặt mẫu.Việc tạo ảnh mẫu vật được thực hiện bằng ghi nhận và phân tích bức xạ phát ra
từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.
- Lựa chọn tốc độ quét ảnh, điều kiện xử lý mẫu, độ phóng đại nhằm thu được hình ảnh rõ
nét của các tiểu phân bạc, để có thể xác định kích thước của các tiểu phân nhỏ nhất, lớn
nhất và tỷ lệ các tiểu phân hình cầu trên tổng số tiểu phân trên vi trường.
3.2.2. Định tính, định lượng nano bằng AAS
3.2.2.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho định tính, định lượng nano bằng AAS

3.2.2.2. Đánh giá phương pháp định tính, định lượng nano bằng AAS
- Tính thích hợp của hệ thống
- Độ đặc hiệu của phương pháp
- Khoảng tuyến tính
- Độ lặp lại
- Độ đúng


Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. KIỂM NGHIỆM HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC NANO BẠC BẰNG SEM
- Tiến hành kiểm nghiệm với kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope,
SEM), loại kính hiển vi tạo ảnh với độ phân giải cao nhờ chùm điện tử hẹp quét trên bề
mặt mẫu.Việc tạo ảnh mẫu vật được thực hiện bằng ghi nhận và phân tích bức xạ phát ra
từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.
- Lựa chọn tốc độ quét ảnh, điều kiện xử lý mẫu, độ phóng đại nhằm thu được hình ảnh rõ
nét của các tiểu phân bạc, để có thể xác định kích thước của các tiểu phân nhỏ nhất, lớn
nhất và tỷ lệ các tiểu phân hình cầu trên tổng số tiểu phân trên vi trường.
4.2. ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG NANO BẰNG AAS
4.2.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho định tính, định lượng nano bằng AAS
4.2.1.1. Khảo sát lựa chọn nồng độ acid
Nồng độ axid trong mẫu luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ của vạch phổ của nguyên
tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năn hóa hơi và nguyên tử hóa của mẫu. Ảnh
hưởng này thường gắn liền với loại Anion của axid. Nói chung, các axid càng khó bay hơi
và bền nhiệt, càng làm giảm nhiều cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích.
Các axid dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ. Các axid làm giảm cường độ vạch phổ theo thứ
tự HClO4ảnh hưởng nhỏ nhất trong vùng nồng độ nhỏ. Chính vì thế trong thực tế phân tích của
phep đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) người ta thường dùng môi trường là axid HCl hay
HNO3 1 hay 2%. Vì ở nồng độ như thế ảnh hưởng của hai axid này là không đáng kể
(nhỏ hơn 5%).

- Khảo sát lựa chọn độ rộng khe
Độ rộng khe có ảnh hưởng đến độ nhạy và vùng tuyến tính của phép đo. Nói chung nhiều
máy quang phổ hấp thụ thường có khe đo thay đổi được theo các giá trị từ 0,2 đến 10nm
theo 5 hay 4 bậc. Ví dụ: 0,2; 0,4;…; 10nm. Nhưng đối với nhiều vạch phổ thì khe đo phù
hợp nằm trong vùng từ 0,2 đến 1nm. Do đó cần phải chọn chỉ một giá trị phù hợp nhất
cho phép đo định lượng một nguyên tố theo vạch phổ đã được chọn, làm sao chỉ cho vừa
đủ vạch phổ cần đo là tốt nhất.
- Khảo sát lựa chọn tốc độ khí
Thành phần và tốc độ khí đốt ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa, vì vậy cần lựa chọn thành
phần và tốc độ khí thích hợp để tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ phù hợp. Thành phần khí được
lựa chọn là: Acetylen- không khí nén. Để khảo sát được tốc độ dẫn khí tối ưu, tiến hành
xác định độ hấp thụ của dd bạc chuẩn có nồng độ 2ppm tại các tốc độ khí khác nhau.
- Khảo sát chiều cao đầu đốt.


Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu, nếu chọn không đúng ra sẽ không những thu được độ
nhạy kém và tín hiệu đo không ổn định, mà đồng thời lại bị nhiều yếu tố ảnh hưởng.
* Đánh giá phương pháp định tính, định lượng nano bằng AAS
- Tính thích hợp của hệ thống
Xác định tính thích hợp của hệ thống bằng cách đo lặp lại nhiều lần dung dịch chuẩn có
nồng độ nằm trong khoảng khuyến tính. Ghi lại đáp ứng qua các lần đo.
Yêu cầu: Chênh lệch đáp ứng giữa các lần đo của cùng một dung dịch (biểu thị bằng độ
lệch chuẩn tương đối RSD) không lớn hơn 2%.
- Độ đặc hiệu của phương pháp
Tạo mẫy placebo với các thành phần tá dược tương tự như trong chế phẩm, nhưng không
có hoạt chất. Tiến hành đo so sánh các mẫu: mẫu placebo, mẫu thử, mẫu chuẩn.
Yêu cầu: Mẫu thử phải có vạch hấp thụ ở bước sóng 328,1 nm tương ứng với vạch hấp
thụ của bạc trong dung dịch bạc chuẩn. Đồng thời, mẫu placebo phải không có vạch hấp
thụ ở bước sóng 328,1 nm.
- Khoảng tuyến tính

Chuẩn bị dãy 5-7 dung dịch chuẩn bạc trong dung dịch acid nitric. Tiến hành đo độ hấp
thụ theo các thông số đo đã khảo sát. Mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ dung
dịch chuẩn được biểu diễn bằng phương trình và hệ số tương quan hồi quy.
Yêu cầu: Đường hồi quy thu được phải có dạng đường thẳng và giá trị hệ số tương quan
phải không nhỏ hơn 0,995.
- Độ lặp lại
Tiến hành phân tích ở mức nồng độ 100% với mức 6 mẫu thử độc lập của cùng một chế
phẩm, tính toán hàm lượng Ag tìm lại được. Đánh giá độ phân tán của số liệu dựa vào giá
trị RSD (%)
Yêu cầu: RSD không lớn hơn 3%
- Độ đúng
Xác định trên mẫu tự tạo. Khảo sát với 3 nồng độ của mẫu tự tạo: thêm chuẩn ở các mức
80%, 100% và 120% so với hàm lượng trên nhãn vào hỗn hợp tá dược như trong công
thức của thành phẩm. Ở mỗi mức nồng độ của mẫu tự tạo, tiến hành thực nghiệm 3 phép
thử riêng biệt.
Yêu cầu: Độ thu hồi (được phản ánh qua tỷ lệ phần tram giữa kết quả định lượng so với
hoạt chất cho vào) phải đạt từ 95% đến 105% (đối với hỗn dịch nano bạc 1000 ppm) và từ
80% đến 110%


CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu ta đã rút ra được kết luận:
- Đã biết được phương pháp kiểm nghiệm với kính hiển vi điện tử quét (Scanning
Electron Microscope, SEM), loại kính hiển vi tạo ảnh với độ phân giải cao nhờ chùm điện
tử hẹp quét trên bề mặt mẫu.
- Đã xác định được phương pháp đánh giá kích thước và hình dạng tiểu phân nano bằng
kính hiển vi điện tử quét qua các thông só: kích thước tiểu phân lớn nhất và nhỏ nhất, tỷ lệ
các phân.
5.2. ĐỀ NGHỊ