Luận văn Nghiên cứu tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng dụng mang thuốc chống ung thư

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------------------

Trương Trần Hồng Du

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH
NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI PLURONIC,
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2020


BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
------------------------------------

Trương Trần Hồng Du

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH
NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI PLURONIC,
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ

Chun ngành: Hóa vơ cơ
Mã số: 8440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Nguyễn Đại Hải

Thành phố Hồ Chí Minh – 2020


Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn
khoa học của PGS.TS. Nguyễn Đại Hải. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong
đề tài này là trung thực, chưa được công bố ở các đề tài cùng cấp và các cơng
trình khoa học tương tự.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020
Học viên cao học

Trương Trần Hoàng Du


LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
PGS.TS. Nguyễn Đại Hải, Thầy đã động viên, hướng dẫn tận tình, định

hướng khoa học hiệu quả và tạo điều kiện cho tôi được làm việc để hoàn thành
tốt luận văn này.
NCS. Nguyễn Thị Ngọc Trăm đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình
thực nghiệm.
Học viện Khoa học và Cơng nghệ, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng
– Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tơi hồn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ, cũng như hoàn
thành luận văn này.
Các bạn lớp cao học Hóa Vơ cơ và Hóa Phân tích khóa 2017A và
2017B đã động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập.
Cha mẹ và gia đình đã luôn bên cạnh hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để
con hồn thành luận văn này.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020
Tác giả luận văn

Trương Trần Hoàng Du


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Từ viết đầy đủ

F127

Pluronic

NPC

p-nitrophenyl chloroformate

APTES

(3-aminopropyl)-triethoxysilane

1HNMR

Proton Nuclear Magnetic Resonance

FTIR

Fourier transform infrared spectroscopy

TGA

Thermal Gravimetry Analysis

Dox

Doxorubicin

SEM

Scanning Electron Microscopy

TEM

Tranmission Electron Microscopy

XRD

X-ray Diffraction

DLS

Dynamic Light Scattering

RSM

Response surface methodology

HMSN

Hollow mesoporous silica nanoparticles

TEOS

Tetraethoxysilane

BET

Brunauer-Emmet-Teller

PBS

Phosphate buffer solution


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Dụng cụ sử dụng trong thí nghiệm................................................. 32
Bảng 2.2. Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm ................................................ 32
Bảng 2.3. Danh sách các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm ........................... 33


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của Doxorubicin ................................................... 7
Hình 1.2. Tương tác của Doxorubicin với các cặp bazơ trong DNA ............... 8
Hình 1.3. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica...................................... 9
Hình 1.4. Mơ hình nano silica cấu trúc rỗng .................................................. 11
Hình 1.5. Phương pháp vật lý và phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano
......................................................................................................................... 12
Hình 1.6. Sơ đồ tạo thành hạt bởi phản ứng thủy phân TEOS trong ............. 13
Hình 1.7. Sản phẩm của quá trình sol-gel ...................................................... 14
Hình 1.8. Tetraethyl orthosilicate ................................................................... 15
Hình 1.9. Trạng thái chuyển tiếp của TEOS .................................................. 15
Hình 1.10. Quá trình hình thành liên kết –Si-OH .......................................... 16
Hình 1.11. Quá trình trùng ngưng nước ......................................................... 16
Hình 1.12. Quá trình trùng ngưng alcol ......................................................... 17
Hình 1.13. Cấu trúc của phân tử Pluronic ...................................................... 17
Hình 1.14. Sự tạo micell của Pluronic............................................................ 19
Hình 1.15. Cấu trúc lõi vỏ của Pluronic ......................................................... 19
Hình 1.16. Cơ chế nang hóa thuốc trong cấu trúc các loại chất mang nano
PAMAM-Pluronic ........................................................................................... 20
Hình 1.17. Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng với lõi rắn bằng vàng ........... 27
Hình 2.1. Phản ứng thủy phân và ngưng tụ của Si(OR)n ............................... 35

Hình 3.1. Ảnh TEM và thống kê kích thước hạt từ ảnh TEM của SiO2 (a, a’),
SiO2@SiO2/CTAB (b, b’), HMSN (c, c’) và ảnh FE-SEM của HMSN (c’’) . 51
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của HMSN ............................................................ 53
Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X góc rộng của HMSN ................................. 53
Hình 3.4. Ảnh TEM và sự phân bố kích thước hạt của HMSN-NH2............. 55
Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của NPC-F127-OH ............................................... 56
Hình 3.6. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân của F127-NPC .................................. 56


viii

Hình 3.7. Ảnh SEM (a) và TEM (b) và phân bố kích thước hạt (b’) ............. 57
Hình 3.8. Giản đồ nhiễu xạ tia X góc rộng của HMSN (a), HMSN-F127 (b)58
Hình 3.9. Phổ hồng ngoại của (a) HMSN, (b) F127 và (c) HMSN-F127 ...... 59
Hình 3.10. Tế bào HCC J5 được xử lý bởi HMSN và HMSN-F127 tại các nồng
độ khác nhau; Dox và HMSN-F127/Dox tại các nồng độ Dox khác nhau..... 64


ix

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Tổng hợp HMSN-PEG-Gelatin ..................................................... 21
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp HMSN ........................................................................... 21
Sơ đồ 1.3. Tổng hợp HMSN-W ...................................................................... 23
Sơ đồ 1.4. Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng dạng khối .............................. 24
Sơ đồ 1.5. Tổng hợp HMSS-NH2/Dox@Pd ................................................... 25
Sơ đồ 1.6. Tổng hợp HMSN-PEG .................................................................. 26
Sơ đồ 1.7. Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng với lõi rắn bằng vàng ............ 27
Sơ đồ 1.8. Tổng hợp DOX/HMSN-SS-CDPEI@HA ....................................... 28
Sơ đồ 1.9. Tổng hợp HMSN-Dye@Dox ........................................................ 28

Sơ đồ 1.10. Tổng hợp HMSN-acetylate CMC ............................................... 30
Sơ đồ 1.11. Tổng hợp 31
Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng ................... 34
Sơ đồ 2.2. Phản ứng chức hóa bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng .............. 36
Sơ đồ 2.3. Phương trình phản ứng tổng hợp NPC-F127-OH ......................... 37
Sơ đồ 2.4. Tổng hợp nano silica rắn ............................................................... 41
Sơ đồ 2.5. Phủ vỏ lên hạt nano silica rắn........................................................ 42
Sơ đồ 2.6. Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng ............................................... 43
Sơ đồ 2.7. Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng .............................. 44
Sơ đồ 2.8. Qui trình tổng hợp NPC-F127-OH ................................................ 45
Sơ đồ 2.9. Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic ............... 46
Sơ đồ 2.10. Mang thuốc và loại thuốc dư của hệ chất mang .......................... 48
Sơ đồ 2.11. Đánh giá khả năng phóng thích thuốc của hệ chất mang/Dox .... 49


x

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1. Thế zeta của SiO2, SiO2@SiO2/CTAB và HMSN ....................... 52
Đồ thị 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt của HMSN ............................................. 54
Đồ thị 3.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của HMSN............ 54
Đồ thị 3.4. Thế zeta của HMSN và HMSN-F127 .......................................... 59
Đồ thị 3.5. Giản đồ nhiệt khối lượng của F127 và HMSN-F127 ................... 60
Đồ thị 3.6. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của HMSN-F127 .. 60
Đồ thị 3.7. Biểu đồ phóng thích thuốc của Doxorubicin theo thời gian......... 62
Đồ thị 3.8. Biểu đồ phóng thích thuốc của các hệ chất mang/Dox gồm HMSNF127/Dox theo thời gian ................................................................................. 62
Đồ thị 3.9. Đường cong độ độc tế bào HCC J5 của các hệ chất mang .......... 63
Đồ thị 3.10. Đường cong độ độc tế bào HCC J5 của các hệ chất mang – thuốc
......................................................................................................................... 64

xi

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................4
1.1. THỰC TRẠNG BỆNH UNG THƯ HIỆN NAY.............................................4
1.1.1.

Phẫu thuật ............................................................................................4

1.1.2.

Xạ trị ....................................................................................................5

1.1.3.

Hóa trị ..................................................................................................6

1.1.4.

Một số phương pháp điều trị khác .......................................................6

1.2. THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ DOXORUBICIN ..........................................6
1.2.1.

Cơ chế tác dụng ...................................................................................7

1.2.2.

Chỉ định ...............................................................................................8

1.2.3.

Tác dụng phụ .......................................................................................8

1.3. NANO SILICA ................................................................................................9
1.3.1.

Nano silica ...........................................................................................9

1.3.2.

Tính chất của nano silica ...................................................................10

1.3.3.

Nano silica cấu trúc rỗng (HMSN) ...................................................10

1.3.4.

Phương pháp tổng hợp ......................................................................11

1.3.4.1. Phương pháp Stober ............................................................................12
1.3.4.2. Quá trình sol-gel ..................................................................................13
1.4. PLURONIC F127...........................................................................................17
1.4.1.

Tính chất của pluronic .......................................................................18

1.4.2.

Ứng dụng của pluronic ......................................................................20

1.5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 20
1.5.1.

Tình hình nghiên cứu ngồi nước .....................................................20

1.5.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................31

CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........32


xii
2.1. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ...................................................................32
2.1.1.

Dụng cụ .............................................................................................32

2.1.2.

Hóa chất .............................................................................................32

2.1.3.

Thiết bị...............................................................................................33

2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU
...............................................................................................................................33
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................34
2.3.1.

Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng .............................................34

2.3.2.

Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amine ....36

2.3.3.

Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng Pluronic F127 đã

hoạt hóa 36
2.3.4.

Đánh giá khả năng mang thuốc của nano silica cấu trúc rỗng và mẫu

biến tính bề mặt .................................................................................................37
2.3.5.

Khảo sát tốc độ phóng thích thuốc Doxorubicin của hệ HMSN/Dox,

HMSN-F127/Dox ..............................................................................................38
2.3.6.

Nghiên cứu độc tính tế bào đối với các hệ chất mang nano HMSN,

HMSN-F127, HMSN/Dox, HMSN-F127/Dox .................................................39
2.4. QUY TRÌNH TỔNG HỢP .............................................................................41
2.4.1.

Tổng hợp hạt nano silica cấu trúc rỗng .............................................41

2.4.2.

Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng bằng nhóm amine ..........44

2.4.3.

Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic (F127) .......45

2.4.4.

Đánh giá giá khả năng mang thuốc Dox của hệ chất mang ..............48

2.4.5.

Đánh giá khả năng phóng thích thuốc Dox của hệ chất mang ..........49

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ................................................................51
3.1. KẾT QUẢ HÌNH THÁI VÀ ĐIỆN TÍCH BỀ MẶT CỦA LÕI, LỚP VỎ VÀ
HẠT NANO SILICA RỖNG ................................................................................51
3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG HẠT NANO SILICA
RỖNG (HMSN) ....................................................................................................52


xiii

3.3. KẾT QUẢ QUẢ BIẾN TÍNH BỀ MẶT HẠT NANO SILICA CẤU TRÚC
RỖNG BẰNG NHĨM AMINE ............................................................................55
3.4. BIẾN TÍNH BỀ MẶT HẠT NANO SILICA CẤU TRÚC RỖNG VỚI
PLURONIC (F127) ...............................................................................................55
3.4.1.

Hoạt hóa Pluronic bằng p-nitrophenyl chloroformate.......................55

3.4.2.

Biến tính bề mặt hạt nano silica cấu trúc rỗng bằng Pluronic ...........57

3.4.3.

Kết quả mang thuốc Dox của hệ chất mang HMSN-F127................61

3.4.4.

Kết quả khảo sát tốc độ phóng thích thuốc Doxorubicin của hệ chất

mang HMSN/Dox, HMSN-F127/Dox ..............................................................61
3.4.5.

Kết quả độc tính tế bào của chất mang nano dẫn truyền thuốc Dox .63

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ................................................................65
4.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................65
4.2. KIẾN NGHỊ ...................................................................................................65

1

MỞ ĐẦU

Ung thư là căn bệnh ám ảnh tâm trí của loài người hàng bao thế kỷ qua.
Trải qua chiều dài lịch sử, cuộc chiến chống ung thư đã có được những thành
tựu to lớn và đáng khích lệ, nhưng để ung thư khơng cịn là nỗi lo sợ của lồi
người vẫn là một thách thức khơng hề nhỏ.
Hiện nay, ung thư có thể được điều trị bằng phẫu thuật, hóa trị, xạ trị,
miễn dịch, cấy ghép tế bào gốc hoặc các phương pháp khác. Trong đó, hóa trị
liệu là phương pháp phổ biến được sử dụng trong các phác đồ điều trị hay hỗ
trợ trong việc điều trị bệnh ung thư. Hóa trị liệu là một phương pháp điều trị
bệnh ung thư sử dụng một hay nhiều thuốc điều trị bệnh ung thư có khả năng
gây ngộ độc tế bào. Đến nay đã có nhiều loại thuốc điều trị bệnh ung thư được
nghiên cứu thành cơng, có khả năng ức chế, đẩy lùi quá trình phát triển của tế
bào ung thư. Tuy nhiên, trong quá trình tiêu diệt tế bào ác tính, thuốc cũng ảnh
hưởng đến cả tế bào lành gây ra một số tác dụng phụ cho bệnh nhân như buồn
nơn, nơn, rụng tóc, ức chế tủy xương, viêm miệng, viêm thực quản có thể tiến
triển đến loét, độc tính trên tim…làm cho bệnh nhân e dè khi lựa chọn điều trị
hoặc bỏ ngang. Đây cũng chính là nhược điểm chung của phương pháp hóa trị
liệu [1].
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng về khoa học đã mở ra nhiều
phương pháp tiếp cận mới trong điều trị các căn bệnh nan y trong đó có bệnh
ung thư [2, 3]. Một trong những phương pháp đang thu hút sự chú ý sự quan
tâm của rất nhiều nhà khoa học đó là liệu pháp hướng đích bằng các hạt nano
làm “vật liệu” trong việc tải thuốc và nhả thuốc đúng mục tiêu [4-6]. Việc sử
dụng các loại thuốc này không những làm giảm các tác dụng phụ do thuốc gây
ra cho bệnh nhân mà còn kéo dài thời gian hoạt động của thuốc bên trong cơ
thể từ đó tăng sinh khả dụng của thuốc. Việc sử dụng hạt nano làm “vật tải”
trong việc tải thuốc và nhả thuốc đúng “mục tiêu” trở thành một đề tài nghiên

cứu nóng vì nó liên quan đến việc phát triển dược liệu chống ung thư và khả
năng đem lại doanh thu lớn cho các cơng ty dược.
Mặc dù đến nay có rất nhiều nghiên cứu về hệ mang thuốc có kích thước
nano ứng dụng trong trị bệnh ung thư nhưng silica là một trong những hệ mang


2

thuốc được nghiên cứu phổ biến. Từ năm 2000, nano slica cấu trúc xốp (MSN)
là vật liệu được nghiên cứu rộng rãi cho các ứng dụng y sinh do có nhiều ưu
điểm: Diện tích bề mặt lớn, bền nhiệt và bền hóa học, tính tương hợp sinh học
và khả năng phân hủy sinh học cao, dễ chức hóa bề mặt [7, 8].
Gần đây, nano silica cấu trúc rỗng HMSN (hollow mesoporous nano
silica particle) thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Cấu tạo của HMSN có
thể được chia thành hai phần. Đầu tiên là khoảng trống bên trong. Để tạo
khoảng trống bên trong, các nhà khoa học sử dụng các loại hạt như hạt nano
carbon, nano polystyren, nano sắt từ, nano silica,… để định hình trước khi sử
dụng các phương pháp hóa học hay vật lý để loại bỏ chúng [9]. Thứ hai là lớp
vỏ mao quản bên ngoài, lớp vỏ này được tạo thành từ hai thành phần là chất
tiền thân silica và chất hoạt động bề mặt [10, 11]. Như vậy, với lớp vỏ cấu trúc
mao quản tương tự như MSN nhưng lỗ rỗng bên trong lớn nên chứa được nhiều
phân tử thuốc do đó có khả năng mang thuốc cao hơn [7]. Và đặc biệt để cung
cấp cùng một lượng thuốc thì chỉ cần sử dụng một lượng HMSN thấp hơn MSN,
do đó sẽ giảm thiểu khả năng tích lũy vật liệu lạ trong cơ thể [12, 13].
Tuy nhiên, các hạt HMSN khi mang thuốc thì thuốc dễ rị rỉ trong q
trình vận chuyển do các lỗ rỗng khơng có nắp đậy. Do đó, các hạt nano silica
cấu trúc rỗng cần được biến tính bề mặt với các polymer. Trong các loại
polymer cho ứng dụng Y – Sinh thì Pluronic là polymer nhạy nhiệt và có tính
tương hợp sinh học được FDA (Food and Drug Administration) chứng nhận và
cho phép sử dụng rộng rãi.

Từ những phân tích trên, để nâng cao hiệu quả mang thuốc của hệ chất
mang này, tôi quyết định thực hiện Luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu
tổng hợp và biến tính nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic, định hướng ứng
dụng mang thuốc chống ung thư”.


3

Mục tiêu của luận văn
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica cấu trúc rỗng và kiểm sốt
kích thước hạt tạo thành.
- Khảo sát khả năng mang thuốc và kiểm sốt phóng thích của hệ chất
mang trên cơ sở biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic.
Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp nano silica cấu trúc rỗng.
- Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với nhóm -NH2 (amine).
- Biến tính bề mặt nano silica cấu trúc rỗng với Pluronic (F127).
- Đánh giá tính chất vật liệu.
- Khảo sát khả năng mang và phóng thích thuốc của vật liệu.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. THỰC TRẠNG BỆNH UNG THƯ HIỆN NAY
1.1.1. Tình hình bệnh ung thư hiện nay
Theo các báo cáo của Cơ quan Nghiên cứu Quốc tế về bệnh Ung thư
(IARC) thuộc Tổ chức Y tế thế giới (WHO) năm 2018, Việt Nam thuộc nhóm
có tỷ lệ tử vong vì ung thư cao thứ hai trên thế giới (ước tính khoảng 104,4
người trên 100.000 người, đứng thứ 56 trên trên 185 nước) và thuộc nhóm có

tỷ lệ mới mắc ung thư cao thứ ba (ước tính khoảng 151,4 người trên 100.000
người, đứng thứ 100) [14]. Dự kiến đến năm 2040, số lượng người mắc bệnh
ung thư sẽ tăng lên 29,5 triệu người [15], trong đó bệnh nhân phần lớn ở các
nước đang phát triển.
Một vấn đề đáng chú ý là số ca mắc bệnh và tử vong được phát hiện ở
các nước nghèo và tỉ lệ này tiếp tục sẽ được gia tăng. Báo cáo cũng chỉ ra rằng
một trong những nguyên nhân làm tỉ lệ tử vong tăng lên ở các nước nghèo là
do sự hạn chế trong việc tiếp cận với các phương pháp chữa trị mới và đặc biệt
là các phương pháp chữa trị có giá thành thấp. Bệnh ung thư có nhiều cách điều
trị tùy thuộc vào loại ung thư bệnh nhân đó mắc phải, mức độ tiến triển của
bệnh và thể trạng của bệnh nhân. Các phương pháp điều trị có thể được sử dụng
đơn lẻ hoặc phối hợp theo nhiều cách khác nhau nhằm đạt được hiệu quả điều
trị tối ưu nhất.
1.1.1. Phẫu thuật
Mục đích của phẫu thuật là cắt bỏ một phần hay tồn bộ khối u để chuẩn
đốn hoặc điều trị bệnh. Phẫu thuật triệt để ngoài việc cắt bỏ khối u cịn lấy đi
một phần mơ bình thường xung quanh hoặc tồn bộ cơ quan đó.
1.1.1.1. Ưu điểm
Có thể loại bỏ tế bào ung thư, chữa khỏi hoặc cải thiện tình trạng bệnh.
Khi phát hiện ung thư ở giai đoạn 1 và 2, bệnh nhân điều trị ngay bằng phương
pháp phẫu thuật và có phương pháp phù hợp kiểm sốt sau điều trị có thể chữa
khỏi bệnh ung thư hồn toàn.


5

1.1.1.2. Nhược điểm
Phương pháp phẫu thuật chỉ sử dụng được cho những khối u tại chỗ, còn
nhỏ và chưa di căn đến các cơ quan khác trong cơ thể.
Phẫu thuật có thể cắt đi một phần tế bào khỏe mạnh gây ảnh hưởng trực

tiếp đến sức khỏe của bệnh nhân.
Nếu bệnh nhân đang ở giai đoạn cuối hoặc cơ thể q suy kiệt thì cũng
khơng thể sử dụng phương pháp này.
Phẫu thuật không thể cắt bỏ được những ổ bệnh nhỏ. Do đó nếu khơng
được loại bỏ, chúng sẽ tiếp tục phát triển và tái phát, di căn trở lại. Lúc này khó
điều trị và nguy hiểm hơn rất nhiều.
1.1.2. Xạ trị
Xạ trị là phương pháp sử dụng những tia bức xạ có năng lượng cao như
tia X, gamma, neutron, proton… để diệt tế bào ung thư, thu nhỏ khối u. Tia
phóng xạ đến từ nguồn năng lượng bên ngồi cơ thể gọi là “xạ trị ngoài”; nếu
đưa nguồn vào bên trong cơ thể, sát vị trí khối u gọi là “xạ trị trong”, “xạ trị áp
sát”; hoặc từ chất phóng xạ trong thuốc người bệnh uống vào (như iot phóng
xạ) gọi là “dược chất phóng xạ”.
1.1.2.1. Ưu điểm
Điều trị tập trung, ít gây ảnh hưởng đến những tế bào khỏe mạnh khác.
1.1.2.2. Nhược điểm
Không áp dụng được khi tế bào ung thư đã lây lan tồn thân.
Khơng áp dụng để điều trị ung thư không rắn như ung thư máu.
Gây ra một số tác dụng phụ cho cơ thể khá nghiêm trọng và ảnh hưởng
lâu dài đến sức khỏe của bệnh nhân: gây tổn thương một số tế bào lành khỏe
mạnh; gây lở loét, chảy máu, nhiễm trùng, nhiễm khuẩn tại cơ quan bị chiếu
xạ; biến chứng teo hẹp, khó nuốt, thay đổi giọng nói, khó tiểu tiện tại những bộ
phận rỗng như ruột, thực quản. Làm suy giảm hệ thống miễn dịch khiến bệnh
nhân dễ mắc bệnh nhiễm trùng, cơ thể suy kiệt,…


6

1.1.3. Hóa trị
Hóa trị là phương pháp sử dụng các thuốc gây độc tế bào nhằm tiêu diệt

các tế bào ung thư hoặc làm chúng ngừng phân chia, phát triển. Ngồi tác dụng
lên tế bào ung thư, thuốc hóa trị cịn có tác dụng lên các tế bào khỏe mạnh, gây
ra một số tác dụng phụ như thiếu máu, rụng tóc, lở miệng, buồn nơn…
1.1.4. Một số phương pháp điều trị khác
1.1.4.1. Liệu pháp miễn dịch
Sử dụng các hợp chất, kháng thể, vắc – xin hoặc tế bào có khả năng kích
thích, hỗ trợ miễn dịch cơ thể, xác định và tiêu diệt các tế bào ung thư.
1.1.4.2. Liệu pháp nội tiết
Sử dụng các thuốc nội tiết tố nhằm hạn chế hay ngưng sự phát triển của
tế bào ung thư, điển hình như ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt.
1.1.4.3. Điều trị nhắm trúng đích
Sử dụng các loại thuốc chuyên biệt để ức chế sự phát triển và lây lan của
tế bào ung thư, can thiệp vào các phân tử đặc hiệu (các phân tử đích) trong cơ
chế sinh ung và sự phát triển của khối u.
1.1.4.4. Cấy ghép tế bào gốc
Thay thế tế bào gốc tạo máu ở bệnh nhân ung thư đã bị phá hủy bởi hóa
trị hoặc xạ trị ở liều lượng rất cao. Trong đó, ghép tủy xương là thay thế toàn
bộ tế bào tủy xương (tế bào có khả năng sản sinh ra các tế bào máu và các loại
tế bào khác) bất thường của người bệnh trong một số loại ung thư máu.
1.1.4.5. Điều trị cá thể hóa
Điều trị bệnh dựa trên đặc điểm di truyền của từng bệnh nhân cũng như
của từng loại ung thư khác nhau. Đây là hướng phát triển giúp việc điều trị ung
thư ngày càng hiệu quả hơn.
1.2. THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ DOXORUBICIN
Doxorubicin (Tên khoa học: (8S, 10S)-10-((3-amino-2, 3, 6-trideoxy-αL-lyxo-hexopyranosyl) oxy) -7, 8, 9, 10-tetrahydro-6, 8, 11- tri hydroxyl-8-(2-


7

hydroxy acetyl)-1-methoxy-5, 12-napthacenedion) được bán dưới tên thương

mại Adriamycin cùng với một số những tên khác, là một loại thuốc hóa trị liệu
được sử dụng để điều trị ung thư. Doxorubicin được tiêm vào tĩnh mạch. Đây
là một loại kháng sinh gây độc tế bào thuộc nhóm anthracycline và kháng khối
u, bao gồm một đơn vị đường amino là daunosamine liên kết với một aglycone
bốn vịng là doxorubicinone thơng qua liên kết glycoside. Cấu trúc hóa học của
Doxorubicin được thể hiện trong Hình 1.1 [16, 17].

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của Doxorubicin
Doxorubicin được chấp thuận cho sử dụng y tế tại Hoa Kỳ vào năm 1974.
Nó nằm trong danh sách các thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới, tức là
nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong một hệ thống y tế
[18].
1.2.1. Cơ chế tác dụng
Doxorubicin hoạt động một phần bằng cách can thiệp vào chức năng của
DNA. Nó gắn vào DNA xen kẽ giữa các cặp bazơ trong chuỗi xoắn DNA làm
ức chế các enzym cần thiết để sao chép và phiên mã DNA, đặc biệt Doxorubicin
gây gián đoạn mạnh chu kỳ phát triển tế bào ở giai đoạn phân bào S và giai
đoạn gián phân, nhưng thuốc cũng tác dụng trên các giai đoạn khác của chu kỳ
phát triển tế bào (Hình 1.2).


8

Hình 1.2. Tương tác của Doxorubicin với các cặp bazơ trong DNA
1.2.2. Chỉ định
Chỉ định chính: Doxorubicin được dùng phổ biến trong điều trị nhiều loại
ung thư, bao gồm ung thư vú, u xương ác tính (sarcom xương) và u xương
Ewing, u mơ mềm, u khí phế quản, u lympho ác tính cả hai dạng Hodgkin và
khơng Hodgkin, ung thư biểu mô tuyến giáp (carcinoma tuyến giáp). Ung thư
đường tiết niệu và sinh dục: ung thư tử cung, ung thư bàng quang, ung thư tinh

hoàn. Khối u đặc ở trẻ em: Sarcom cơ vân, u nguyên bào thần kinh, u Wilm,
bệnh leucemi cấp…
Chỉ định tương đối: ung thư tuyến tiền liệt, cổ tử cung, âm đạo, dạ dày.
Có tác dụng tốt trên một số ung thư hiếm gặp như đa uy tủy xương, u màng
hoạt dịch, u nguyên bào võng mạc.
1.2.3. Tác dụng phụ
Đường truyền tĩnh mạch: Chèn ép tủy và độc tính lên tim là 2 tác dụng
phụ chủ yếu. Rụng tóc là tác dụng phụ thường gặp xuất hiện vào khoảng 85%.
Viêm miệng xuất hiện vào khoảng 5 – 10 ngày sau khi điều trị. Rối loạn tiêu
hóa như buồn nơn, nơn và tiêu chảy cũng có thể xảy ra. Những tổn thương mô,
bao gồm hoại tử, xuất hiện khi thuốc bị thoát mạch trong lúc truyền, đặc biệt ở
các tĩnh mạch nhỏ, hay cùng một tĩnh mạch được sử dụng lặp lại, xơ vữa tĩnh
mạch cũng đã được báo cáo trong quá trình điều trị.
Để tăng hiệu quả điều trị và giảm các tác dụng phụ của thuốc doxorubicin
như đã nêu trên, phương pháp đưa thuốc vào hệ chất mang nano để tạo thành
hệ phân phối thuốc hướng đích được lựa chọn trong luận văn này.


9

1.3. NANO SILICA
1.3.1. Nano silica
Silica (hoặc silicon dioxide) là một oxide của silicon có cơng thức hóa
học là SiO2. Chúng tồn tại ở cả cấu trúc vơ định hình và kết tinh. Người ta
thường tìm thấy silica ở cấu trúc tứ diện ba chiều, trong đó hai nguyên tử oxy
của một phân tử SiO2 gắn với một nguyên tử silicon của phân tử SiO2 khác
[19].

Hình 1.3. Cấu trúc thường được tìm thấy trong silica
Hạt silica có các dạng nano hình cầu chính: dạng rắn (hay dạng đặc),

dạng xốp (dạng có các lỗ xốp hoặc mao quản bên trong cấu trúc hạt) và dạng
rỗng (có lỗ rỗng lớn bên trong).
Ngược lại với các hạt nano silica rắn, các hạt nano silica như silica cấu
trúc xốp (Mesoporous Nano Silica) họ MCM-41 (Mobil Composition of
Matter No. 41) và SBA (Santa Barbara) cung cấp nhiều tính năng thuận lợi
chẳng hạn như diện tích bề mặt lớn, có nhiều lỗ xốp với kích thước nhỏ, tính
chất hóa lý ổn định. Những vật liệu này đã thu hút nhiều sự chú ý trên toàn thế
giới do tiềm năng ứng dụng của chúng trong sắc ký, vận chuyển và phân phối
thuốc, cảm biến, và vật liệu bán dẫn với cấu trúc nano. Tuy nhiên, không giống
như các hạt nano đơn phân tán khác, hầu hết các vật liệu silica cấu trúc xốp là
vơ định hình. Do đó, rất khó để kiểm sốt kích thước và điều chỉnh bề mặt cũng
như tính chất của vật liệu này. Để sử dụng cấu trúc xốp độc đáo của nó, điều
quan trọng kiểm sốt được kích thước và hình dạng vật liệu [20].
Những đột phá trong tổng hợp gần đây đã giúp tạo ra các hạt nano silica
xốp với hình dạng, kích thước và cấu trúc có thể thay đổi được, các hạt này


10

không chỉ giữ lại các ưu điểm của cấu trúc xốp trong vật liệu MCM-41, mà cịn
có hình thái, tính chất hóa học ổn định và tốt hơn nhiều. PNS khi ở kích cỡ từ
vài nano đến vài trăm nano, chúng mang lại tính năng độc đáo và một vai trị
khơng thể thay thế trong nhiều ngành và lĩnh vực [21].
1.3.2. Tính chất của nano silica
Diện tích bề mặt: hạt nano silica có diện tích bề mặt lớn.
Kích thước hạt: nano silica thường có kích thước 20 – 200 nm, đủ hiệu
quả trong việc phân phối thuốc và đủ nhỏ để tránh sự hấp thu bởi hệ thống lưới
nội chất. Khả năng thẩm thấu tốt vì kích thước hạt cực nhỏ.
Kích thước lỗ rỗng lớn và có khả năng điều chỉnh được: kích thước lỗ
rỗng lớn cho phép mang thuốc. Các lỗ rỗng này có thể thay đổi kích thước trong

giới hạn hẹp (2-10 nm).
Khả năng vận chuyển: do nano silica có các lỗ rỗng bên trong nên nó
được sử dụng như một chất mang. Các chất mà nano silica có thể mang được
là thuốc, ADN, các hormone… Nano silica thích hợp cho việc mang thuốc vì
chúng có độ chọn lọc và tính bền vững cao khi kết hợp với thuốc.
Phân hủy sinh học và an toàn của nano silica: Tính phân hủy sinh học
của nano silica là quan trọng đối với việc sử dụng trong việc phân phối thuốc,
nano silica có trọng lượng phân tử thích hợp có thể được đào thải qua thận.
Tương thích sinh học: nano silica đã được chứng minh là tương thích
sinh học với nhiều chất hữu cơ khác nhau.
Dễ biến tính: nhờ vào các dẫn xuất của silane như (3-aminopropyl)
trimethoxysilane…mà các hạt nano silica có thể gắn được hầu hết các vật liệu
lên bề mặt một cách dễ dàng [22, 23].
1.3.3. Nano silica cấu trúc rỗng (HMSN)
Cấu tạo của HMSN có thể được chia thành hai phần:
Đầu tiên là khoảng trống bên trong, nhờ vào khoảng trống này HMSN
có thể mang một lượng thuốc lớn hơn nhiều so với MSN (Hình 1.4). Để tạo
khoảng trống bên trong, các nhà khoa học sử dụng các loại hạt như hạt nano


11

carbon, nano polystyren, nano sắt từ, nano silica,… để định hình trước khi sử
dụng các phương pháp hóa học hay vật lý để loại bỏ chúng [9].
Thứ hai là lớp vỏ mao quản bên ngoài, lớp vỏ này được tạo thành từ hai
thành phần là chất tiền thân silica và chất hoạt động bề mặt. Chất tiền thân silica
thường được sử dụng là Tetraethyl orthosilicate (TEOS) trong khi đó có hai
chất hoạt động bề mặt là Cetyltrimethylamnonium bromide (CTAB) và
Octadecyltrimethoxysilane (C18TMS) được sử dụng [10, 11].
Nhìn chung hạt được tạo thành từ CTAB hay C18TMS không khác nhau

nhiều, điểm khác biệt lớn nhất giữa CTAB và C18TMS đó chính là bản chất của
chúng. Trong khi CTAB là chất rắn màu trắng dạng bột thì C18TMS là dung
dịch trong suốt, tùy vào quy trình tổng hợp mà các nhà khoa học chọn sử dụng
CTAB hay C18TMS.
Sau khi phủ lớp vỏ bằng chất hoạt động bề mặt và chất tiền thân silica,
sẽ tiến hành nung tại 5500C hoặc thẩm tách bằng ethanol/acid acetic để loại bỏ
chất hoạt động bề mặt tạo thành lớp vỏ mao quản. Lớp vỏ mao quản giúp cho
HMSN nạp cũng như là phóng thích thuốc. Ngồi ra, các nhóm –OH bên ngồi
của lớp vỏ mao quản thường được biến tính để gắn các loại polymer giúp đóng
gói thuốc và tăng khả năng tương thích sinh học cho HMSN [24, 25].

Hình 1.4. Mơ hình nano silica cấu trúc rỗng
1.3.4. Phương pháp tổng hợp
Các phương pháp khác nhau đã được sử dụng để tổng hợp các hạt nano
silica, có thể được phân loại thành hai phương pháp chính: từ trên xuống và từ
dưới lên [26, 27]. Từ trên xuống được đặc trưng bằng cách giảm kích thước của
kích thước ban đầu bằng cách sử dụng các kỹ thuật giảm kích thước đặc biệt
(phương pháp vật lý). Cách tiếp cận từ dưới lên (hay gọi là phương pháp hóa


12

học) là phương pháp phổ biến được sử dụng để tổng hợp hạt nano silica do có
thể kiểm sốt kích thước hạt, phân bố kích thước và hình thái thơng qua kiểm
sốt có hệ thống các thơng số phản ứng. Một số phương pháp được sử dụng
rộng rãi để tổng hợp hạt nano silica là quá trình sol-gel trên cơ sở phương pháp
Stober, vi nhũ tương đảo...[28].

Hình 1.5. Phương pháp vật lý và phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano
1.3.4.1. Phương pháp Stober

Phương pháp Stober được chính nhà khoa học cùng tên Werner Stober
và Arthur Fink công bố vào năm 1968. Phương pháp này nhằm tạo ra các hạt
nano silica hình cầu với kích thước từ 50 nm đến 1 µm và có sự phân bố kích
thước hạt khá hẹp. Phương pháp này gồm ba chất phản ứng chính: alkoxide kim
loại, alcohol, ammonia hydroxide. Cơ chế của phương pháp liên quan đến hai
phản ứng chính đó là phản ứng thủy phân và phản ứng ngưng tụ [29, 30].
Có hai mơ hình chính giải thích qt trình tạo thành hạt SiO2 theo phương
pháp Stober. Thứ nhất: mơ hình phát triển các monomer, liên quan đến sự tạo
mầm và phát triển mầm từ các monomer dẫn đến sự hình thành cấu trúc bên
trong của các hạt. Thứ hai, mơ hình này liên quan đến cơ chế kiểm soát sự
ngưng tụ của các hạt phụ (các hạt ban đầu này có kích thước vài nano). Cơ chế
tạo thành hạt của hai mơ hình này được thể hiện trong Hình 1.6 [30].