Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano từ trong chẩn đoán và điều trị khối u thực nghiệm

Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến cố PGS.TS Trần Công Yên Mặc dù thầy không lời khuyên, học mà thầy dạy dỗ mãi tâm trí em Em xin cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Quỳ, người tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm để giúp em hoàn thành luận văn Trong trình làm việc, em nhận lời nhận xét, góp ý quý báu từ cô để thực tốt nghiên cứu Không vậy, cô dạy em học làm người vô hữu ích Em xin cảm ơn TS Hoàng Thị Mỹ Nhung, cô luôn bận rộn quan tâm tới em, đưa lời dẫn thí nghiệm để giúp em đạt kết tốt Sự say mê công việc cô luôn gương sáng để em noi theo Em xin chân thành cảm ơn CN Bùi Thị Vân Khánh, ThS Phí Thị Xuyến, toàn em học viên cao học sinh viên nhóm Ung thư thực nghiệm luôn dành cho em quan tâm giúp đỡ đặc biệt để em hoàn thành công việc Em xin gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Xuân Phúc, TS Hà Thị Phương Thư, CN Phạm Hồng Nam, anh chị nhóm Nghiên cứu Vật liệu Nano Y sinh, viện Khoa học Vật liệu, trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia cung cấp vật liệu nano từ nhiệt tình tạo điều kiện giúp em thực thí nghiệm đốt nhiệt – từ Em xin gửi lời cảm ơn tới TS.BS Lâm Khánh, bệnh viện Quân đội Trung ương 108 không tiếc thời gian công sức giúp em hoàn thành thí nghiệm chụp cộng hưởng từ hạt nhân Em xin cảm ơn thầy cô, bạn sinh viên phòng thí nghiệm môn Thổ nhưỡng Môi trường Đất, khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự Phạm Thị Hà Giang 2010) Cao học 17 (2008- Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội quan tâm tạo điều kiện để em hoàn thành công việc Em xin chân thành cảm ơn nhóm Nghiên cứu Tế bào gốc, thuộc môn Tế bào – Mô – Phôi Lý sinh thuộc Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội cung cấp tế bào Fibroblast để em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô công tác môn Tế bào, Mô phôi Lý sinh thầy cô Khoa Sinh học truyền đạt cho em kiến thức sở để em thực luận văn thạc sỹ vận dụng công việc sau Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè người thân quan tâm, động viên tinh thần suốt trình học tập thực luận văn Để hoàn thành luận văn này, em nhận hỗ trợ phần kinh phí từ đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu công nghệ chế tạo hạt vô cơ, hữu bọc polymer tương thích sinh học dung y học”, mã số 4/2/472/2009 – HDD – ĐTĐL để tài cấp (VAST) “Nghiên cứu công nghệ chế tạo số vật liệu nano có từ tính Fe 3O4 theo định hướng ứng dụng Y sinh” thực năm 2009-2010 Nhân dịp em xin cảm ơn lãnh đạo cấp quản lý chủ nhiệm đề tài nêu Hà Nội, tháng 12 năm 2010 Phạm Thị Hà Giang Phạm Thị Hà Giang 2010) Cao học 17 (2008- Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Những khái niệm hạt nano từ ứng dụng 1.1.1 Vật liệu nano 1.1.2 Hạt nano từ 1.1.3 Ứng dụng hạt nano từ lĩnh vực sinh y học 1.1.3.1 Tách, phân lập tế bào thực thể sinh học khỏi môi trường hỗn hợp 1.1.3.2 Dẫn truyền thuốc, gen nuclide phóng xạ tới mô đích 1.1.3.3 Tăng độ tương phản ảnh phương pháp chẩn đoán chụp cộng hưởng từ 13 1.1.3.4 Liệu pháp nhiệt – từ điều trị ung thư 13 1.2.Chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) 20 1.2.1 Lịch sử phát triển kĩ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân 20 1.2.2 Nguyên lý kỹ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) .21 1.2.3 Ưu điểm chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) .25 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.1.1 Chuột nhắt trắng (Mus muscullus) dòng Swiss 26 2.1.2 Một số dòng tế bào ung thư tế bào lành 26 2.1.2.1 Các dòng tế bào ung thư .26 2.1.2.2 Tế bào lành Fibroblast 27 2.1.3 Vật liệu nano từ (hay chất lỏng từ) .27 2.2 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 28 2.2.1 Môi trường nuôi cấy 28 2.2.2 Hóa chất 28 2.2.3 Máy móc thiết bị 29 2.2.4 Vật tư tiêu hao 29 2.3 Phương pháp nghiên cứu 30 Phạm Thị Hà Giang 2010) Cao học 17 (2008- Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm 2.3.1 Phương pháp tạo u rắn da đùi cho chuột nhắt trắng Swiss cấy ghép dòng tế bào Sarcoma 180 30 2.3.1.1 Tạo u rắn da 30 2.3.1.2 Tạo u đùi .30 2.3.2 Phương pháp khảo sát độc tính dung dịch nano từ H01 E6 dòng tế bào ung thư nguyên bào sợi 30 2.3.3 Phương pháp khảo sát khả tạo tương phản ảnh H01 kỹ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) 31 2.3.4 Kỹ thuật tiêm tĩnh mạch 32 2.3.5 Phương pháp khảo sát hiệu ứng đốt nhiệt – từ ex vivo .33 2.3.5.1 Khảo sát hiệu ứng đốt nhiệt - từ mẫu E6 33 2.3.5.2 Phương pháp khảo sát hiệu ứng đốt – nhiệt từ ex vivo 33 2.3.6 Phương pháp khảo sát phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) số quan khối u chuột Swiss 34 2.3.6.1 Bằng phương pháp đốt nhiệt từ 35 2.3.6.2 Bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 36 2.3.7 Liệu pháp gia nhiệt in vivo 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết gây tạo u rắn da u đùi chuột Swiss 40 3.1.1 Kết gây tạo u rắn da .40 3.1.2 Kết gây u đùi chuột Swiss 41 3.2 Kết khảo sát độc tính chất lỏng nano từ H01 E6 dòng tế bào ung thư nguyên bào sợi 42 3.2.1 Kết xác định độc tính H01 42 3.2.2 Kết xác định độc tính E6 45 3.3 Kết khảo sát khả tạo tương phản ảnh H01 kỹ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) 47 3.4 Kết khảo sát liệu pháp đốt nhiệt từ sử dụng mẫu E6 49 3.4.1 Kết hiệu ứng đốt nhiệt từ mẫu E6 49 3.4.2 Kết gia nhiệt ex vivo hạt từ E6 51 3.4.3 Kết khảo sát phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) số quan khối u .54 Phạm Thị Hà Giang 2010) Cao học 17 (2008- Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm 3.4.3.1 Kết khảo sát phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) số quan phương pháp đốt nhiệt từ .54 3.4.3.2 Kết khảo sát phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) số quan khối u máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 56 3.4.4 Kết khảo sát liệu pháp đốt – nhiệt từ in vivo .57 KẾT LUẬN .65 KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Phạm Thị Hà Giang 2010) Cao học 17 (2008- Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm DANH MỤC VIẾT TẮT VIẾT TẮT AAS AEH CHHBM CLT DIH DMEM FBS IH MRI PBS PEG PVA Phạm Thị Hà Giang VIẾT ĐẦY ĐỦ Atomic absorption spectrometry Arterial embolization hyperthermia Chất hoạt hoá bề mặt Chất lỏng tử Direct injection hyperthermia Dulbecco's modified Eagle's medium Fetal bovine serum Intracellular hyperthermia Magnetic resonance imaging Phosphate buffered saline Polyethylene glyco Polyvinyl acetate Cao học 17 (2008-2010) Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm DANH MỤC BẢNG Bảng Một số dòng tế bào ung thư sử dụng luận văn đặc điểm chúng 27 Bảng Nồng độ hạt từ E6 thí nghiệm khảo sát hiệu ứng đốt nhiệt từ in vitro 33 Bảng Bố trí thí nghiệm gia nhiệt ex vivo khối u rắn da chuột Swiss 33 Bảng Bố trí thí nghiệm gia nhiệt in vivo chuột thí nghiệm .38 Bảng Tỷ lệ sống (%) dòng tế bào ung thư tế bào lành sau ủ với hạt từ H01 nồng độ khác 44 Bảng Tỷ lệ sống (%) dòng tế bào ung thư gan HepG2 tế bào lành sau ủ với hạt từ E6 nồng độ (ng/1 tế bào) khác .46 Bảng Giá trị nhiệt độ bão hoà (Tbh) tốc độ tăng nhiệt độ ban đầu (dT/dt) 50 Bảng Nhiệt độ ban đầu nhiệt độ bão hòa khối u trình gia nhiệt 52 Bảng Nhiệt độ bão hòa nội quan chuột A B sau gia nhiệt 30 phút (oC), nhiệt độ ban đầu 30oC 55 Bảng 10 Hàm lượng sắt có 1g mẫu quan tách từ chuột A chuột B (ngFe/1g mẫu) 57 Hình Minh hoạ nguyên lý sử dụng hạt nano từ từ trường để tách thực thể sinh vật [29] Hình Minh hoạ nguyên lý vận chuyển tập trung thuốc [4] Hình Cấu trúc hệ nano – thuốc 10 Hình Minh hoạ trình đốt nhiệt sử dụng hạt nano từ 13 Hình Quá trình phát triển khổi u thể chuột thí nghiệm Yanase cộng [35] 17 Hình Thiết bị MFH-300F (công ty MagForce) dùng nhiệt – từ trị [21] 20 Hình Hình ảnh chụp cộng hưởng từ chẩn đoán ung thư 21 Hình Sự tạo thành vector từ hoá thực .23 Hình Vector từ hoá ngang vuông góc với Oz 23 Hình 10 Chuột nhắt trắng Swiss 26 Hình 11 Ảnh SEM mẫu E6 – dung dịch hạt nano từ Fe3O4 bọc Copolime poli (axit acrylic – styrene), hạt có kích thước khoảng 100nm 28 Hình 12 Máy chụp cộng hưởng từ 1.5T (MRI 1.5 Gyroscan Philips) 32 Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Hình 13.Hệ thống máy phát từ trường RDO, moel HFI (Mỹ) 34 Hình 14 Hình ảnh máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) (Shimadzu – Nhật Bản) 37 Hình 15 Hình ảnh khối u rắn da sau ngày (A), 10 ngày (B) 17 ngày (C) cấy truyền 40 Hình 16 Khối u đùi gây chuột Swiss .41 Hình 17 Ảnh hiển vi quang học tế bào MCF7 trước (a) sau bổ sung hạt từ H01 nồng độ 0.1ng/1 tế bào (b) (TK 10 x VK 40 x zoom 5.6) .43 Hình 18 Hình ảnh tế bào HepG2 bổ sung hạt từ H01 nồng độ khác (TK 10 x VK 20 x zoom 5.6) .43 Hình 19 Hình ảnh chuột mang u đùi tiêm tĩnh mạch 150µl hạt từ H01 sau 15 ngày .45 Hình 20 Hình ảnh tế bào HepG2 bổ sung hạt từ E6 với nồng độ khác ủ (TK10 x VK 20 x zoom 4x) .46 Hình 21 Ảnh chụp cộng hưởng từ chuột A, B C, (1) – hình ảnh cắt từ trước sau (2) - hình ảnh cắt từ phải sang trái 48 Hình 22 Hình ảnh khối u chuột B C 48 Hình 23 Các đường tăng nhiệt độ mẫu chất lỏng từ E6 nồng độ khác với cường độ từ trường 60Oe, tần số dòng xoay chiều 236 kHz 50 Hình 24 Các đường tăng nhiệt độ khối u ex vivo tách từ chuột TN với IB = 60 Oe, fx = 236 kHz 53 Hình 25 Các đường tăng nhiệt độ quan tách từ chuột thí nghiệm A – 60 phút B – 180 phút với IB = 60 Oe, fx = 236 kHz 55 Hình 26 Hình ảnh chuột A – Đối chứng sinh học 58 Hình 27 Ảnh chuột B - chuột đối chứng ung thư 59 Hình 28 Hình ảnh chuột đối chứng không tiêm hạt từ có chiếu từ trường (chuột C) 18 ngày theo dõi 60 Hình 29 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 400µg/lần x lần không dược chiếu từ trường (chuột D) 13 ngày theo dõi .61 Hình 30 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 300µg/lần x lần điều trị liệu pháp gia nhiệt (chuột E) 21 ngày theo dõi 62 Hình 31 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 400µg/lần x lần điều trị liệu pháp gia nhiệt (chuột F) 22 ngày theo dõi 63 Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm MỞ ĐẦU Ung thư mối đe dọa toàn cầu, thách thức hệ thống y tế quốc gia với hàng chục triệu ca mắc bệnh, khoảng triệu người chết năm Tổ chức Y tế giới (WHO) khuyến cáo bệnh có khả gây tử vong hàng đầu giới kỷ XXI Riêng Việt Nam, chuyên gia cho biết, ước tính, năm nước ta có thêm khoảng 200.000 người mắc bệnh khoảng 100.000 người tử vong Ung thư nguyên nhân hàng đầu gây tử vong giới Việt Nam nhiều thập kỉ tới Chính việc tìm phương pháp chẩn đoán sớm điều trị ung thư có hiệu cao yêu cầu cấp bách đặt cho toàn thể nhân loại Các phương pháp điều trị ung thư truyền thống phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, nội tiết điều trị hay miễn dịch điều trị mang lại nhiều kết tiêu diệt hạn chế phát triển khối u giết chết không mô lành gây nguy hại không nhỏ đến sức khỏe người bệnh Nguyên nhân tượng phần lớn phương thức điều trị không tác động cục lên khối u mà ảnh hưởng đến phận lớn mô quan lành thể Vì nhiệm vụ quan trọng hàng đầu nhà khoa học cần tìm phương pháp chữa trị ung thư cho vừa hiệu mà lại gây độc thể Ngày công nghệ vật liệu thay làm thay đổi sống nhờ vào khả can thiệp người kích thước nm Vật liệu nano thể nhiều tính chất đặc biệt lý thú Một nhánh quan trọng công nghệ nano, lý sinh y học nano, đó, vật liệu nano sử dụng để chẩn đoán điều trị bệnh Ở Việt Nam hạt nano có từ tính nhà khoa học thuộc viện Khoa học Vật liệu chế tạo để ứng dụng vào điều trị ung thư phương pháp gia nhiệt (hyperthermotherapy) Hạt nano từ làm từ Fe 3O4 thường bọc số vật liệu dextran, carboxydextran, tinh bột (starch), chitosan…để làm tăng phân bố đồng chất lỏng từ tăng tính tương hợp sinh học Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm đưa vào thể sống Khi hạt nano từ tập trung vùng thể, tác động từ trường xoay chiều tăng nhiệt độ vùng lên tới 50oC, sở liệu pháp nhiệt trị ung thư Tác dụng nhiệt chữa bệnh (nhiệt trị) người biết sử dụng từ cách lâu Nhiệt trị xem liệu pháp đầy triển vọng việc chữa trị ung thư, đặc biệt kết hợp với hoá trị xạ trị Liệu pháp dựa tác dụng ngăn chặn phát triển tế bào ung thư nhiệt độ cục khối u đẩy lên 42 oC, không ảnh hưởng tới tế bào lành xung quanh Hiện nay, nghiên cứu tập trung vào khắc phục hai khó khăn mà phương pháp nhiệt trị vấp phải để thu tác dụng triệt để khối u ung thư, (i) tập trung nhiệt lượng cục vị trí khối u (ii) điều khiển, khống chế nhiệt độ vùng có khối u cách xác Bên cạnh việc điều trị chẩn đoán sớm xuất ung thư coi mơ ước nhà khoa học Chẩn đoán ung thư giai đoạn sớm có khả cao điều trị dứt điểm bệnh quái ác mà không gây ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe ngăn cản kịp thời di tế bào ác tính Chụp cộng hưởng từ hay MRI (Magnetic Resonance Imaging) kỹ thuật chẩn đoán y khoa tạo hình ảnh giải phẫu thể nhờ sử dụng từ trường sóng radio Phương pháp không sử dụng tia X nên có độ an toàn cao cho bệnh nhân Máy chụp cộng hưởng từ thiết bị nhạy cảm đa giúp ta thấy hình ảnh lớp cắt phận thể từ nhiều góc độ khoảng thời gian ngắn Sự chi tiết làm cho MRI trở thành công cụ vô giá chẩn đoán thời kì đầu việc đánh giá khối u thể Nhất có xuất hạt nano từ vị trí khối u, ta có hình ảnh chẩn đoán rõ nét nhờ vào khả gây tương phản hình ảnh chúng Xuất phát từ yêu cầu để góp phần đưa hạt nano từ sản xuất Việt Nam vào ứng dụng điều trị ung thư, nhận để tài Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) Luận văn Thạc sỹ Khoa học Ngày Sinh học thực nghiệm Ngày 11 Ngày 14 Ngày 18 Hình 28 Hình ảnh chuột đối chứng không tiêm hạt từ có chiếu từ trường (chuột C) 18 ngày theo dõi Với kích thước khối u ban đầu tương tự chuột B, chuột C không tiêm hạt từ vào u chiếu từ trường lần với cường độ từ trường 60 Oe, tần số dòng xoay chiều 236 kHz, ngày 1, ngày chiếu lần 1, lần lần Song kích thước khối u không giảm không nhỏ kích thước khối u chuột đối chứng B Tới ngày thứ 18 khối u lớn, lõi hoại tử u lan rộng gần hết vùng bụng chuột Điều cho thấy không tiêm hạt từ gia nhiệt tác dụng làm tiêu giảm khối u Ngày Ngày Ngày Phạm Thị Hà Giang Ngày Cao học 17 (2008-2010) 60 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Ngày Sinh học thực nghiệm Ngày Ngày 11 Ngày 13 Hình 29 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 400µg/lần x lần không dược chiếu từ trường (chuột D) 13 ngày theo dõi Quan sát hình ảnh nhận thấy sau lần thứ tiêm trực tiếp 400µg hạt từ E6 vào khối u (ngày 1), bề mặt khối u xuất lớp vảy đen tương tự khối u tiêm trực tiếp hạt từ E6 có gia nhiệt Nhưng quan sát kỹ lớp vảy đen màu đen hoàn toàn, khô cứng, đặc biệt không lan rộng lớp vảy đen khối u tiêm trực tiếp hạt từ có gia nhiệt Sau tiêm thêm lần nữa, vào ngày thứ thứ lớp vảy đen giữ nguyên ban đầu, vành khối u tiếp tục mở rộng, kích thước khối u tăng lên nhanh Điều cho thấy có tiêm trực tiếp hạt từ E6 vào khối u mà không gia nhiệt tác dụng làm teo giảm khối u Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 61 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Ngày Ngày Ngày Ngày 11 Sinh học thực nghiệm Ngày Ngày 14 Ngày Ngày 18 Ngày Ngày 21 Hình 30 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 300µg/lần x lần điều trị liệu pháp gia nhiệt (chuột E) 21 ngày theo dõi Hình 30 hình ảnh chuột E - chuột tiêm trực tiếp hạt từ E6 vào khối u với lượng 300µg/lần x lần vào ngày 1, sau cấy truyền tế bào ung thư Ngay sau ngày gia nhiệt (ngày 1), bề mặt khối u xuất vảy đen khô cứng, khối u không gia tăng kích thước Sau gia nhiệt lần thứ (ngày 4) vảy đen lan rộng ra, khối u có dấu hiệu xẹp xuống không lan rộng thêm Đặc biệt sau lần gia nhiệt thứ (ngày 7), vảy đen lan rộng khắp khối u, khối u không lồi tròn ban đầu mà xẹp dần xuống đến ngày thứ khối u hoàn toàn xẹp xuống Điều chứng tỏ tiêm hạt từ gia nhiệt, nhiệt độ khối u tăng lên giết chết tế bào ung thư Vảy đen khô cứng tế bào ung thư chết tạo thành Khi theo dõi ngày khối u xẹp xuống, không tăng kích thước, vảy đen ngày thu hẹp đến ngày 21 Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 62 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm bong hoàn toàn, để lại vết sẹo nhỏ da bụng chuột Tiếp tục theo dõi đến ngày thứ 35 thấy chuột hoàn toàn khỏe mạnh, khối u không tái phát, lại vết sẹo nhỏ da Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày 11 Ngày 14 Ngày Ngày 18 Ngày Ngày 22 Hình 31 Hình ảnh chuột tiêm hạt từ E6 liều 400µg/lần x lần điều trị liệu pháp gia nhiệt (chuột F) 22 ngày theo dõi Hình 31 hình ảnh chuột F – tiêm trực tiếp 400µg hạt từ E6 vào khối u gia nhiệt lần Trước điều trị chuột F có khối u lồi tròn, kích thước 6.5x6.5 (mm), sau gia nhiệt lần (ngày 1), khối u xuất vảy đen nhỏ, khối u chưa có dấu hiệu xẹp xuống Nhưng sau gia nhiệt lần thứ (ngày 4) vảy đen đầu khối u lan rộng hơn, tới ngày thứ khối u xẹp xuống nhiều, không lồi tròn ban đầu Sau gia nhiệt lần thứ khối u xẹp hoàn toàn, ngày sau vảy đen ngày khô cứng thu nhỏ dần lại, đến ngày 22 bong hoàn toàn, để lại vết sẹo da bụng chuột Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 63 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Chúng theo dõi đến ngày thứ 35 mà chưa phát chuột D bị tái phát lại Chuột hoạt động ăn uống bình thường, khỏe mạnh da có vết sẹo nhỏ So sánh chuột E – tiêm trực tiếp với lượng 300µg chuột F – tiêm trực tiếp với lượng 400µg dung dịch hạt từ E6 thấy khác biệt nhiều Ở hai trường hợp, khối u tiêu giảm, xẹp hẳn để lại vết sẹo nhỏ da, không phát bị tái phát sau tuần kể từ lần điều trị gia nhiệt cuối Từ kết khả quan trên, lặp lại thí nghiệm gia nhiệt in vivo, để khẳng định chắn khối u chuột E, F tiêu giảm tác dụng hạt từ E6, tiêm trực tiếp vào khối u chiếu từ trường Kết thí nghiệm lặp lại tương tự thí nghiệm lần Từ đưa kết luận sau: • Hạt từ E6 tiêm trực tiếp vào khối u rắn Sarcoma da chuột nhắt trắng Swiss không gây ảnh hưởng đến hoạt động, trạng thái sinh lí chuột mang u • Hạt từ E6 tiêm liều 300-400μg trực tiếp vào khối u áp dụng liệu pháp gia nhiệt (60 Oe, 236kHz) có tác dụng làm teo hoàn toàn khối u thực nghiệm chuột Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 64 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm KẾT LUẬN Từ kết thu được, đưa số kết luận sau: Đã khảo sát độc tính in vitro H01 E6 số dòng tế bào ung thư tế bào lành Nồng độ độc ngưỡng H01 tế bào dòng H358 0.2ng/1 tế bào, H460 0.4 ng/1 tế bào, MCF7 0.2 ng/1 tế bào, HepG2 0.3 ng/1 tế bào Fibroblast 0.4 ng/1 tế bào Nồng độ độc ngưỡng E6 tế bào dòng HeG2 0.5 ng/1 tế bào, Fibroblast 1.0 ng/1 tế bào Sự có mặt H01 làm tăng độ tương phản ảnh khối u đùi chuột thực nghiệm chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) Mẫu hạt từ E6 chiếu từ trường (60 Oe, 236 kHz) có khả làm gia tăng nhiệt độ Nồng độ E6 cao, tốc độ gia tăng nhiệt độ ban đầu lớn nhiệt độ bão hoà cao Khi E6 có mặt khối u thực nghiệm cách tiêm trực tiếp 400µg, chiếu từ trường ex vivo 30 phút, nhiệt độ u tăng từ 31oC lên 42 oC Mẫu E6 tiêm tĩnh mạch cho chuột mang u rắn da liều 2000µg sau 60 phút phát có mặt quan sau (sắp xếp theo thứ tự nhiều đến nhất): gan, phổi, lách, u, thận phương pháp đốt – nhiệt từ kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử Mẫu E6 tiêm liều 300 – 400 µg trực tiếp vào khối u chiếu từ trường (60 Oe, 236 kHz) 30 phút, lặp lại lần có tác dụng teo hoàn toàn khối u rắn da chuột nhắt trắng dòng Swiss Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 65 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm KIẾN NGHỊ Khảo sát lại phân bố hạt từ E6 quan thể chuột tiêm tĩnh mạch, tìm biện pháp nhằm tập trung hạt từ khối u chủ yếu, nội quan khác không đáng kể Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 66 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 67 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Phan Hà Châu, Nguyên lý kĩ thuật chụp cộng hưởng từ, Khoa chẩn đoán hình ảnh – Đại học Y dược TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hoàng Hải, Chế tạo ứng dụng hạt nano từ tính Y sinh, Báo cáo hội nghị Vật lý toàn quốc (2007) Trần Đức Quang, Nguyên lý kĩ thuật chụp cộng hưởng từ (2007), NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh TÀI LIỆU TIẾNG ANH Alexiou C and Jurgons R (2007), “Magnetic drug targeting”, Magnetism in medicine: a handbook, second edition, edited by W Andra and H Howak, Willey, Berlin, pp 597-605 Alexiou C., Arnold W., Klein R J., Parak F G., Hulin P., Bergemann C., Erhardt W., Wagenpfeil S., and Lubbe A S (2000), “Locoregional cancer treatment with magnetic drug targeting”, Cancer Res., 60, pp 6641–6648 Allen L M., Kent J., Wolfe C., Ficco C., and Johnson J (1997), “MTC TM: a magnetically targetable drug carrier for paclitaxel”, Scientific and clinical applications of magnetic carriers, edited by Hafeli U., Schutt W., Teller J., and Zborowski M., Plenum Press, New York, London, pp 481-494 Chan D.C.F., Kirpotin D.B., Bunn P.A (1993), “Synthesis and evaluation of colloidal magnetic iron oxides for the site-specific radiofrequency-induced hyperthermia of cancer”, J Magn Magn Mater., 122, pp 374-378 Gilchrist R.K., Medal R., Shorey W.D., Hanselman R.C., Parrot J.C., and Talor C.B (1957), “Sellective inductive heating of lymph nodes”, Ann Surgery, 146, pp 596-606 Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 68 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Gneveckow U., Jordan A., Scholz R., Brub V., Waldofner N., Ricke J., Feussner A., Hildebrandt B., Rau B., and Wust P (2004), “Description and characterization of the novel hyperthermia- and thermoablation-system MFH300F for clinical magnetic fluid hyperthermia”, Med Phys., 31, pp 14441451 10 Gneveckow U., Jordan A., Scholz R., Eckelt L., Maier-Hauff K., Johannsen M., and Wust P (2005), “Magnetic force nanotherapy: with nanoparticles against cancer Experiences from three clinical trials”, Biomed Techn., 50, pp 92-93 11 Gordon R.T., Hines J.R., Gordon D (1979), “Intracellular hyperthermia: a biophysical approach to cancer treatment via intracellular temperature and biophysical alterations”, Medical Hypothesis 5, pp 83-102 12 Govind B Chavhan, MRI made easy, Hospital for Sick Children, Toronto, Canada 13 Hafeli U and Pauer G.J (1999), “In vitro and in vivo toxicity of magnetic microspheres”, J Magn Magn Mater 194, pp 76 14 Hai, N.H., R Lemoine, S Remboldt, M Strand, J.E Shield, D Schmitter, R.H Kraus Jr., M Espy, and D.L Leslie-Pelecky, J Magn Magn Mater., 293 (2005) 75 15 Handy E.S., Ivkov R., Ellis-Busby D., Foreman A., Braunhut S.J., Gwost D.U., and Ardman B (2003), “Thermo-therapy via targeted delivery of nanoscale magnetic particles”, US Patent Appl Publ US2003/0032995 16 Hergt R., Andra W., d’Ambly C.G., Hilger I., Kaiser W.A., Richter U., and Schmidt H (1998), “Physical limits of hyperthermia using magnetite fine particles”, IEEE Trans Magn., 34, pp 3745-3754 17 Johannsen M., Gneveckow U., Eckelt L., Feussner A., Waldofner N., Scholz R., Deger S., Wust P., Loening S.A., and Jordan A (2005), “Clinical hyperthermia of prostate cancer using magnetic nanoparticles: Presentation of a new interstitial technique”, Int J Hyperthermia, 21:7, pp 637-647 18 Johannsen M., Gneveckow U., Taymoorian K., Cho H.C., Thiesen B., Scholz Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 69 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm R., Waldofner N., Loening S.A., Wust P., and Jordan A (2007), “Thermal therapy of prostate cancer using magnetic nanoparticles”, Actas Urol Esp., 31, pp 660-667 19 Johannsen M., Gneveckow U., Taymoorian K., Thiesen B., Waldofner N., Scholz R., Jung K., Jordan A., Wust P., and Loening S.A (2007), “Morbidity and quality of life during thermotherapy using magnetic nanoparticles in locally recurrent prostate cancer: Results of a prospective phase I trial”, Int J Hyperthermia, 23:3, pp 315-323 20 Johannsen M., Gneveckow U., Thiesen B., Taymoorian K., Cho C.H., Waldofner N., Scholz R., Jordan A., Loening S.A., and Wust P (2007), “Thermotherapy of prostate cancer using magnetic nanoparticles: feasibility, imaging, and three-dimensional temperature distribution”, European urology, 52, pp 653-662 21 Jordan A., Scholz R., Wust P., Fahling H., Krause J., Wlodarczyk W., Sander B., Vogl T., and Felix R (1997), “Effects of magnetic fluid hyperthermia on C3H mammary carcinoma in vivo”, Int J Hyperthermia, 13, pp 587 22 Jordan A., Wust P., Scholz R., Fahling H., Krause J., and Felix R (1997), “Magnetic fluid hyperthermia”, Scientific and clinical applications of magnetic carriers, edited by Hafeli U., Schutt W., Teller J., and Zborowski M., Plenum Press, New York, London, pp 569-595 23 Kuznietsov A., Harutyunyan A R., Dobrinski E K., Filipov V I., Malenkov A G., Vanin A F., and Kuznietsov O A (1997), “Ferro-carbon particles: preparation and clinical applications”, Scientific and clinical applications of magnetic carriers, edited by Hafeli U., Schutt W., Teller J., and Zborowski M., Plenum Press, New York, London, pp 379-389 24 Leslie-Pelecky, D.L., V Labhasetwar, and J Kraus, R.H., Nanobiomagnetics, in Advanced Magnetic Nanostructures, D.J Sellmyer and R.S Skomski, Editors 2005, Kluwer: New York 25 Lubbe A S., Bergemann C., Brock J., and McClure D G (1999), “Physiological aspects in magnetic drug-targeting”, J Magn Magn Mater., 194, Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 70 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm pp 149–55 26 Mornet S., Vasseur S., Grasset F., and Duguet E (2004), “Magnetic nanoparticle design for medical diagnosis and therapy”, J Mater Chem., 14, pp 2161-2175 27 Moroz P., Jones S K., Gray B N (2002), “Magnetically mediated hyperthermia: current status and future direction”, Int J Hyperthermia, 18, pp 267 28 Neuberger T., Schopf B., Hofmann H., Hofmann M., and Rechenberg B (2005), “Superparamagnetic nanoparticles for biomedical applications”, J Magn Magn Mater., 293, pp 483 29 Pankhurst Q A., Connolly J., Jones S K., and Dobson J (2003), “Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine”, J Phys D: Appl Phys., 36, pp 167181 30 Pitot H C (2002), Fundametal of oncology, Marcel Dekker Publisher, pp 770 31 Rabin Y (2002), “Is intracellular hyperthermia superior to extracellular hyperthermia in the thermal sense?”, Int J Hyperthermia, 18, pp 194-199 32 Rand R.W., Snow H.D., Elliott D.G., and Haskins G.M (1985), “Induction heating method for use in causing necrosis of neoplasm”, US Patent 4, 545, 368 33 Rosensweig, R.E., Ferrohydrodynamics 1985, Cambridge: Cambridge University Press 34 Widder K J., Morris R M., Poore G A., Howard D P., and Senyei A E (1983), “Selective targeting of magnetic albumin microspheres containing lowdose doxorubicin—total remission in Yoshida sarcoma-bearing rats”, Eur J Cancer Clin Oncol., 19, pp.135–139 35 Yanase M., Shinkai M., Honda H., Wakabayashi T., Yoshida J., and Kobayashi T (1998), “Intracellular hyperthermia for cancer using magnetite cationic liposomes: an in vivo study”, Jpn J Cancer Res., 89, pp 463-469 Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 71 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 72 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 73 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 74 [...]... nghiên c u nhằm ứng dụng hạt nano từ và phương pháp chụp cộng hưởng từ hạt nhân vào việc chẩn đoán và đi u trị ung thư trên bệnh nhân Phạm Thị Hà Giang Cao học 17 (2008-2010) 3 Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LI U 1.1 Những khái niệm cơ bản về hạt nano từ và ứng dụng 1.1.1 Vật li u nano Vật li u nano là vật li u trong đó ít nhất một chi u có kích thước nm Dựa vào... hình dáng vật li u, người ta phân chia thành các loại sau: - Vật li u nano không chi u (cả ba chi u đ u có kích thước nano, không còn chi u tự do nào cho điện tử), ví dụ như đám nano, hạt nano - Vật li u nano một chi u là vật li u trong đó hai chi u có kích thước hạt nano, điện tử được tự do trên một chi u (hai chi u cầm tù), ví dụ như dây nano, ống nano - Vật li u nano hai chi u là vật li u trong đó... hệ, sau khi đạt trạng thái bão hoà từ, bị khử từ) … N u kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thường từ vài đến vài chục nanomet, phụ thuộc vào từng vật li u cụ thể), tính sắt từ biến mất, chuyển động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật li u trở thành vật li u si u thuận từ Đối với vật li u si u thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không Đi u đó có nghĩa là, khi ngừng tác động của từ trường... hưởng ứng với từ trường ngoài, thể hiện bằng độ từ hoá (từ độ, M) Tỷ số c = M/H được gọi là độ cảm từ, trong đó H là cường độ từ trường Tuỳ thuộc vào giá trị độ cảm từ có thể phân ra làm các loại vật li u từ khác nhau • Vật li u có c nhỏ hơn rất nhi u so với 0 (xấp xỉ -10 -6) được gọi là vật li u nghịch từ • Vật li u có c xấp xỉ 1 (chênh lệch khoảng 10 -6) được gọi là vật li u thuận từ • Vật li u có... đi u trị (ngày) Thể tích khối u (mm3) Thời gian đi u trị (ngày) Thời gian đi u trị (ngày) Thời gian đi u trị (ngày) Hình 5 Quá trình phát triển khổi u trên cơ thể chuột trong thí nghiệm của Yanase và các cộng sự [35] Mỗi đường cong tương ứng với một chuột thí nghiệm theo thời gian áp dụng đi u trị trong từ trường xoay chi u Sự tái phát triển của khối u không còn xuất hiện sau 3 tháng [35] Kết quả nghiên. ..Luận văn Thạc sỹ Khoa học Sinh học thực nghiệm Nghiên c u ứng dụng vật li u nano từ trong chẩn đoán và đi u trị khối u thực nghiệm làm đề tài luận văn cao học nhằm thực hiện một số nhiệm vụ cơ bản sau: 1 Xác định độc tính của chất lỏng từ lên một số dòng tế bào ung thư và Fibroblast 2 Khảo sát khả năng tạo tương phản ảnh của hạt nano từ bằng phương pháp chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI) 3 Thử li u. .. hi u và được đưa đến khối u qua đường động mạch hoặc tiêm trực tiếp Một số nghiên c u cho thấy các hạt từ này sau đó có thể chui vào tế bào ung thư nên người ta thường gọi đây là phương pháp nhiệt trị nội bào Ngoài ra các hạt từ vẫn được tập trung ở bên ngoài tế bào và đóng góp vào quá trình đốt nóng khối u [27] Một số kết quả nghiên c u về li u pháp nhiệt -từ trị chữa ung thư: Kết quả nghiên c u trên... đó một chi u có kích thước nano, hai chi u tự do, ví dụ như màng mỏng… - Ngoài ra còn có vật li u c u trúc nano hay nanocomposite, trong đó chỉ có một phần của vật li u có kích thước nano, hoặc c u trúc của nó có nano không chi u, một chi u, hai chi u đan xen lẫn nhau Ngoài cách phân loại vật li u nano dựa vào hình dáng vật li u, người ta còn có thể phân loại dựa vào độ cảm từ Bất cứ vật li u kim loại... (fibroblast) tách từ phôi thai chuột nhắt trắng (Mus muscullus) Nguyên bào sợi (Fibroblast) tách từ phôi của chuột được cung cấp bởi nhóm Nghiên c u về Tế bào gốc, thuộc bộ môn Tế bào – Mô – Phôi và Lý sinh thuộc Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 2.1.3 Vật li u nano từ (hay chất lỏng từ) 2 loại vật li u nano từ được sử dụng là H01 và E6 H01 – dung dịch hạt nano từ Fe 3O4... độ hạt nano ở các cơ quan là khác nhau dẫn đến sự nhi u loạn từ trường địa phương cũng khác nhau làm tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ [14] 1.1.3.4 Li u pháp nhiệt – từ trong đi u trị ung thư Phương pháp nhiệt -từ trị sử dụng trong chữa trị ung thư được Gilchrist và các cộng sự đề xuất lần đ u tiên cách đây khoảng 50 năm [8] Ý tưởng của ông là tập trung các hạt từ trong vùng khối u và sau đó