Cấu trúc vật liệu MOFs ứng dụng trong dẫn truyền thuốc kháng viêm ibuprofen

LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, xã hội ngày phát triển, với tiến lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, giáo dục, y học Trong y học, người biết sử dụng máy móc, thiết bị đại, phương pháp điều trị ngắn nhất, hiệu gây tác dụng phụ trình điều trị Phương pháp dẫn truyền thuốc áp dụng ngày nhiều cho việc điều trị bệnh Đó ứng dụng quan trọng vật liệu xốp MOFs MOFs loại vật liệu tổng hợp từ muối kim loại ( Cu, Fe, Co, Ni ) acid hữu cơ, có cấu trúc mạng không gian đa chiều, tạo nên từ nút kim loại oxit kim loại kết nối phối tử hữu đa chức thành khung mạng, tạo khoảng trống lớn bên trong, với bề mặt riêng cực lớn, độ xốp cao, có khả lưu giữ tốt Tùy thuộc vào cấu trúc kim loại ligand hữu cơ, MOFs có nhiều ứng dụng rộng rãi như: hấp phụ lưu trữ khí, tách chất, trao đổi ion, xúc tác dược phẩm Đây coi bước phát triển lớn làm thay đổi diện mạo ngành khoa học vật liệu trạng thái rắn MOFs ứng dụng y học với khả dẫn truyền thuốc nhà khoa học nghiên cứu ngày phát triển Hệ thống vận chuyển thuốc ứng dụng có triển vọng cho việc chăm sóc sức khỏe người đại diện cho lĩnh vực ngày phát triển khoa học vật liệu y sinh Về bản, hệ thống vận chuyển thuốc mô tả công thức kiểm soát tốc độ thời gian phân phối thuốc (ví dụ: thời gian phát hành liều) mục tiêu lĩnh vực cụ thể thể[1] Bài báo cáo trình bày cấu vật liệu MOFs ứng dụng dẫn truyền thuốc kháng viêm ibuprofen cụ thể MOF-1, cấu trúc tinh thể, tính chất vật liệu, khả dẫn truyền thuốc, trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu giải phóng thuốc CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MOFs 1.1 Giới thiệu chung Trong năm trước đây, nhà khoa học viện nghiên cứu giới nghiên cứu loại vật liệu có cấu trúc xốp Bentonit, zeolit, than hoạt tính bề mặt riêng lớn có nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực lưu trữ khí, hấp thụ khí, phân tách khí, xúc tác [2] Các loại vật liệu có cấu trúc xốp bề mặt riêng lớn phát trước zeolit với bề mặt riêng 904m2/g, than hoạt tính có bề mặt riêng lớn 1030m2/g [3] Nhưng vật liệu MOFs có bề mặt riêng vượt mong đợi với bề mặt riêng lên tới 3000m2/g chưa có giới hạn bề mặt riêng vật liệu [3] Năm 1997, nhóm nghiên cứu GS Omar M.Yaghi tìm loại vật liệu có cấu trúc xốp bề mặt riêng lớn vật liệu xây dựng sở khung hữu – kim loại (Metal – Organic Frameworks) viết tắt MOFs[2] Các công trình nghiên cứu tập trung vào vấn đề thiết kế tổng hợp vật liệu MOFs có bề mặt riêng lớn ứng dụng để lưu trữ khí, hấp thụ khí, tách khí [2]… Năm 2004, nghiên cứu ứng dụng lưu trữ khí H2 IRMOF-1, IRMOF-8, IRMOF-18, IRMOF-11 MOF-177 [4] 1.2 Vật liệu khung hữu kim loại( MOFs) 1.2.1 Cấu trúc vật liệu MOFs Khung hữu - kim loại vật liệu có cấu trúc xốp mở rộng, có lỗ li ti giống tổ ong hình thành dựa liên kết cộng hóa trị cation kim loại chuyển tiếp ligand hữu tạo nên khung hữu –kim loại có bề mặt riêng lớn, có không gian ba chiều xốp vững giàn giáo xây dựng làm tăng diện tích bề mặt [5], bên khung lỗ trống tạo nên hệ thống xốp với vách ngăn phân tử phân tử Hai tính chất quan trọng vật liệu MOFs có độ xốp cao cấu trúc mạng ổn định với độ xốp tối đa 1.2.1.1 Các tâm ion kim loại Các tâm ion kim loại thường cation kim loại chuyển tiếp: Zn 2+, Cu2+, Co2+, Pb2+, muối kim loại dùng để tổng hợp thường loại ngậm nước như: Zn(NO3).6H2O, Co(NO3).6H2O, Cu(NO3).3H2O 1.2.1.2 Các ligand hữu Các phân tử hữu sử dụng trình tổng hợp MOFs tạo liên kết hữu cacboxylate với tâm kim loại Các phân tử hữu thường diacid hữu chứa hai nhóm -COOH Ngoài có nhóm chức khác như: nitrile, sufate, amine, photphate Đối với vật liệu MOFs, cách bố trí mạng lưới liên kết đơn vị cấu trúc sản phẩm MOFs định chủ yếu đến tính chất MOFs Hình 1.1 (a) Cấu trúc kim loại - bipyridine mềm có dạng hình khối kim cương mở rộng (b) kim loại – carboxylic cứng liên kết benzene để hình thành khung cứng nối dài [6] 1.3 Phương pháp tổng hợp MOFs 1.3.1 Phương pháp nhiệt dung môi [7] Trang trí- mở rộng khung Phương pháp nhiệt dung môi phương pháp tổng hợp vật liệu cách kết tinh dung môi nhiệt độ áp suất cao Phương pháp cần có điều kiện thuận lợi dung môi phải bão hòa để hình thành tinh thể làm bay dung môi cách tăng nhiệt độ (tăng áp suất bình phản ứng) làm lạnh hỗn hợp tinh thể xuất Dung môi thường dùng DMF, H 2O, THF, DEF, Ethanol Tổng hợp phương pháp dung môi nhiệt luyện cho phép kiểm soát kích thước, hình dạng… vật liệu Đặc điểm phương pháp nhiệt độ tổng hợp từ 70-150°C, thời gian từ 6h – ngày 1.3.2 Phương pháp vi sóng [7] Đây phương pháp dùng tốc độ nhah đơn giản hiệu suất tương đối cao Lò vi sóng giúp trình tổng hợp MOFs diễn nhanh hơn, rút ngắn thời gian nhiều lần cải thiện hiệu suất 1.3.3 Phương pháp siêu âm Hỗn hợp phản ứng hòa tan dung môi DMF, phản ứng thực sóng siêu âm nhiệt độ phòng áp suất khí thời gian ngắn Phương pháp siêu âm rút ngắn thời gian tổng hợp so với phương pháp thông thường Có nhiều biện pháp để tạo vật liệu MOFs, với ưu điểm nhược điểm phương pháp khác nhau, có chung mục tiêu tạo sản phẩm MOFs có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn ứng dụng nhiều lĩnh vực khác 1.4 Ứng dụng MOFs triển vọng tương lai 1.4.1 Khả hấp phụ lưu trữ khí Khí hidrogen năm gần đậy xem nguồn nguyên liệu xanh Lượng khí thải CO2 phát sinh từ việc đốt nhiên liệu xe ô tô nhà máy điện vấn đề môi trường gây xúc toàn cầu Để hấp phụ lưu trữ khí khó khăn tốn Hấp phụ chọn lọc dựa hình dạng kích thước, hấp phụ dựa tương tác chất hấp phụ bề mặt [2] Nhờ cấu trúc trật tự, độ bền nhiệt cao, chức hóa học điều chỉnh được, tính xốp cao, vật liệu khung kim công nhận vật liệu tiềm lưu trữ khí diện tích bề mặt riêng lớn làm gia tăng đáng kể khả lưu trữ khí, chế hấp phụ chọn lọc cao hỗn hợp khí giải hấp phụ giúp khí dễ dàng giải phóng khỏi vật liệu cần sử dụng [2] 1.4.2 Khả phân tách MOF loại vật liệu có khả hấp phụ chọn lọc cao hỗn hợp khí nhóm chức khung sườn đa dạng kích thước lỗ xốp vật liệu Ứng dụng lớn đặc tính phân tách khí MOF tách ly CO 2, thành phần khí đốt thiên nhiên, làm giảm độ tinh khiết nhiên liệu, đồng thời khí gây hiệu ứng nhà kính 1.4.3 Xúc tác Với cấu trúc lỗ xốp tự nhiên, vật liệu MOFs ứng dung làm chất xúc tác để tăng nhanh phản ứng hóa học ứng dụng sản xuất vật liệu dược phẩm Những vị trí kim loại đóng vai trò tâm kim loại hoạt tính, xúc tác cho phản ứng Diện tích bề mặt lớn, với lỗ trống li ti, MOFs ứng dụng xúc tác 1.4.4 Dẫn truyền thuốc [8] Thành phần hữu vật liệu MOF (như cacboxylate, imidazolates…) tạo tương thích sinh học Ngoài đặc điểm phương pháp “tổng hợp mạng lưới”, nhóm chức khung sườn kích thước lỗ xốp vật liệu MOF biến tính theo mong muốn nên vật liệu MOF có tiềm ứng dụng chất mang phân phối thuốc có định vị với tốc độ phân phối kiểm soát Tính chất làm tăng hiệu điều trị hạn chế tác dụng phụ dược phẩm [8] Những ưu điểm độc đáo vật liệu MOFs ứng dụng dẫn truyền thuốc:  Một vật liệu thay đổi, cấu trúc xốp, bề mặt riêng lớn mà tính chất hóa học điều chỉnh qua thay đổi kim loại ligand hữu [8]  Với lượng lớn thành phần hóa học tùy chọn khác nhau, MOFs dễ dàng nhận bề mặt chức linh hoạt vật liệu khác, có nhiều khả để lựa chọn thành phần thích hợp tạo MOFs ứng dụng dẫn truyền thuốc [8]  Diện tích bề mặt lớn (BET bề mặt lên tới 6240 m 2.g-1 MOF-210) cho biết có tiềm lớn việc vận chuyển phận tử sinh học [8]  Kích thước lỗ rỗng lớn (lên đến 6nm) tạo điều kiện cho việc bao bọc thuốc [8] MIL-100 MIL-101 xây dựng từ trimer octahedra kim loại axit di- tricarboxylic Chúng ngậm nước lỗ rỗng khổng lồ (25-34 Ao) diện tích bề mặt chưa thấy (3100-5900m 2/g ) [9], MIL-53 sử dụng dẫn truyền thuốc, MIL-53 (Fe) chất mang có cấu trúc linh hoạt khả phân phối thuốc sử dụng mô hình thuốc [9], [10], khả hấp phụ dẫn truyền thuốc kháng viêm, thuốc giảm đau ibuprofen CHƯƠNG II : MOFs ỨNG DỤNG TRONG DẪN TRUYỀN THUỐC KHÁNG VIÊM IBUPROFEN 2.1 Giới thiệu vật liệu medi-MOF-1và thuốc kháng viêm Ibuprofen [11] Vật liệu MOFs học tổng hợp từ kim loại ligand hữu thân thiện với sinh học ứng dụng sinh học Các ligand hoạt tính sinh học MOFs ứng dụng y sinh nhà khoa học quan tâm, ligand có nguồn gốc sinh học dạng tự nhiên thường tốn so với ligand khác có nguồn gốc từ sản phẩm tái tạo Các ligand hữu bổ sung 4, 4'bipyridine biphenyldicarboxylate sử dụng để tăng chiều độ cứng khung có tạo khoảng hở tiếp cận, chẳng hạn bio-MOF-1, bio-MOF100và [Ni2 (L-Asp) (4,4'-bipyridine) Một dược phẩm hoạt tính sinh học, Curcumin (Cur), sử dụng khối kiến tạo để tạo MOFs y học với kim loại tương thích sinh học (Zn) 2.1.1 Cấu trúc vật liệu medi-MOF-1 [11] Curcumin (1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl) -1,6-heptadiene- 3,5-dione), với tên gọi chung diferuloyl metan, diketone polyphenolic tự nhiên kỵ nước mà có nguồn gốc từ củ nghệ Nó biết đến sắc tố màu tự nhiên phụ gia thực phẩm châu Á nhiều kỷ, an toàn cho người Chất Cur sở hữu nhiều tính phòng bệnh bao gồm hoạt động chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư, hoạt động chống HIV, vv Cấu trúc chất Cur với liên hợp cao phân 1,3-diketone tồn nhiều hình thức tautomeric , bao gồm 1,3-diketo dạng enol tương đương (hình 2.1) Dạng enol Dạng ketone Hình 2.1 Các dạng tồn Curcumin Toàn phân tử chất curcumin phẳng cứng rắn, mà lợi ích việc hình thành khuôn khổ xốp ổn định 2.1.2 Thuốc kháng viêm IBUPROFEN Là thuốc kháng viêm không steroid, dẫn xuất từ axit propionic Ibuprofen có tác dụng giảm đau, hạ sốt, kháng viêm Hình 2.2 Công thức cấu tạo Ibuprofen 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Tổng hợp vật liệu tính chất vật liệu 2.2.1.1 Tổng hợp vật liệu medi-MOF-1 [11] Thông thường, medi-MOF-1 tổng hợp cách thêm kẽm acetate (Zn (OAc)2.2H2O) bị nước chất curcumin dung môi hỗn hợp DMA ethanol Curcumin (C21H20O6 ) (60mg, 0.1629 mmol) Zn (OAc) 2.2H2O (20mg, 0.0911mmol) cho thêm vào hỗn hợp dung môi N,N–dimethylacetamide (C4H9NO :CH3-CO-N-(CH3)2 ) (4.0 ml) ethanol tuyệt đối (1.0ml) Sau khuấy nhiệt độ phòng khoảng tiếng, dung dịch nung nóng bình kín 75oC ngày để đạt tinh thể màu đỏ với kích thước khoảng 300μm Các tinh thể lấy rửa với DMF( 3x5 mL) sấy khô không khí ( hiệu suất: 85% ) 2.2.1.2 Tính chất medi-MOF-1 [11] 2.2.1.2.1 Độ bền nhiệt Phân tích nhiệt trọng lực (TGA) thực từ nhiệt độ phòng đến 800 oC với độ bền nhiệt độ 10oC.min-1, sử dụng Perkin- Elmer 2.2.1.2.2 Độ bền dung môi Cho 10mg medi-MOF-1 ngâm tương ứng ethanol, CH 2Cl2, n-hexane, PBS (dung dịch muối đệm phosphate) nước nhiệt độ phòng ngày 2.2.1.2.3 Tính chất xốp vật liệu Sự hấp thụ khí N2 giải hấp đẳng nhiệt đo máy đo hấp thụ Autosorb iQ2, Quantachrome Sự hấp thụ đẳng nhiệt đo 77K bồn nito lỏng Các mẫu chất rắn medi-MOF-1 ngâm CH 2Cl2 vòng 24h (3 lần) Sau chất rắn xử lí chân không 100oC tiếng cuối đem đo lường 2.2.2 Quá trình giải phóng ibuprofen [11] 2.2.2.1 Sự kết hợp ibuprofen vào medi-MOF-1 Các medi-MOF-1 mẫu ibuprofen cân chuyển đến tế bào đường kính 9mm Medi-MOF-1 hoạt hóa hoàn toàn 100 oC mẫu ibuprofen 65oC để tránh suy thoái phân tử thuốc Một quy trình điển hình để chuyển ibuprofen medi-MOF-1 miêu tả sau: ibuprofen đưa vào vật liệu cách cho 200mg vật liệu hoạt hóa 10mL dung dịch ibuprofen hexane 0,1M khuấy 12 tiếng để ngăn chặn bay hexane Các chất rắn ibuprofen thu hồi cách lọc, rửa hexane để loại bỏ ibuprofen sấy khô 100 oC để loại bỏ hexane lại Chất lọc thu đem hút pha loãng để tính toán lượng ibuprofen chuyển vào chất rắn xốp bẳng phổ UV-Vis Cấu trúc medi-MOF-1 giữ lại sau hấp phụ thuốc, chứng minh cách đo PXRD thực nghiệm 2.2.2.2 Thực nghiệm giải phóng Ibuprofen [11] Cho 10mg mẫu thuốc nạp phân tán 5mL chất mô (PBS, pH= 7.4, dung dịch đệm ) bịt kín túi lọc máu (khối lượng phân tử =8000) Sau túi lọc máu ngập 55mL dung dịch PBS tương ứng khuấy 30oC 80 tiếng, 3mL mẫu lấy khoảng thời gian xác định phân tích hàm lượng chất giải phóng ibuprofen phổ UV/Vis bước sóng 222nm Sau đó, dung dịch đệm PBS thêm vào để giữ khối lượng không đổi 2.2.3 Sự phân hủy medi-MOF-1 ống nghiệm [11] Sự phân hủy tinh thể medi-MOF-1 nghiên cứu cách tạo hệ keo 2mg vật liệu medi-MOF-1 mẫu có thuốc ibuprofen 5mL dung dịch muối đệm photphate (pH=7.4) 37oC Chuẩn bị hệ keo medi-MOF-1 PBS Khuấy dung dịch khoảng nhiệt độ xác định Sau đó, đem dung dịch ly tâm ( 10000 rpm, phút) rửa với nước lần Sau đem chất rắn thu hòa tan 5mL ethanol để phát nồng độ chất curcumin bị phân hủy từ vật liệu Hàm lượng chất curcumin liên kết hữu định lượng phổ UV/Vis với bước sóng 425nm 2.2.4 Thí nghiệm độc tính tế bào in vitro [11] Nuôi cấy tế bào: Các độc tế bào tế bào diện mediMOF-1 nghiên cứu MTT (3-[ 4,5-dimethylthialzol-2-yl]-2,5dimethyltetrazolium bromide, Sigma) Trong khảo nghiệm MTT, tế bào ung thư tuyến tụy (BxPC-3) ủ lớp tế bào DMEM có 5% huyết bào thai (FBS, Gibco) penicillin/ streptomycin (100 U/mL 100μg/mL, Gibco) không khí 5% CO2 37oC Khả di động: tế bào BxPC-3 cấy vào 96 đĩa với mật độ đĩa 8x103 100μL dung dịch DMEM để phát triển qua đêm Sau đó, medi-MOF-1 (sau mài) tương ứng nồng độ Zn(OAc) 2.2H2O chất curcumin thêm vào tế bào với nồng độ khác từ đến 50μg/mL 72 tiếng Sau ủ, sau tiếng thêm vào đĩa 10mL dung dịch MTT (5 mg/mL phosphate nước muối đệm) Các tinh thể kết tủa màu tím formazan hòa tan 100 mL SDS 10%, 10 mmol dung dịch HCl 37 oC qua đêm Cường độ màu dung dịch formazan phản ánh tình trạng tăng trưởng tế bào, đo 570nm đầu đọc microplate 2.3 Kết biện luận [11] 2.3.1 Phân tích cấu trúc tinh thể 10 Hình 2.3 a)Hình ảnh kính hiển vi tinh thể medi-MOF-1; b) Hình ảnh đơn tinh thể medi-MOF-1[11] Phân tích đơn tinh thể tia X cho thấy medi-MOF-1 kết tinh nhóm tam giác không gian bất đối xứng Như hình 2.4a, ba nguyên tử Zn (II) tạo thành cluster trinuclear kim loạioxo đơn vị xây dựng thứ cấp (SBUs), liên kết bốn cặp nguyên tử O liền kề vòng thơm kiểu bidentate bắc cầu Các nguyên tử O bắc cầu nhóm hydroxyl liên kết mạnh mẽ với kim loại (Zn-O hy: 1,9552,014 Å) Tuy nhiên, gắn kết nguyên tử O nhóm methoxyl Zn (II) tương đối yếu (Zn-Ome: 2,230 2,422 Å) Các nhóm 1, 3-diketone curcumin hoạt động nhóm liên kết thứ ba mối liên kết, phổ biến phức chất curcumin kim loại (Hình 2.4b) Bằng cách phân tích phối hợp độ dài liên kết, xác nhận hình thức tautomeric 1,3-diketone MOF-1 dạng enol Nó phù hợp với dự đoán lý thuyết hình thức enol curcumin lượng ổn định diketone Như thể hình 2.4c, Zn (II) trimer tiếp tục liên kết với nguyên tử O vòng thơm curcumin để mang lại chuỗi Zn-curcumin, (Hình 2.4d) Khi hình thành khung mở 3D, chuỗi đồng hóa trị liên kết với nguyên tử O 1,3-diketone chuỗi hai vùng Zn2 Zn 11 (II) trimer ( hình 2.4e) Mỗi Zn (II) trimer kết nối với sáu trimer gần phân tử chất curcumin, tiếp tục kéo dài đến mạng khối nguyên thủy (PCU) lệch lạc (hình 2.5) Bằng cách phân tích Platon, khối lượng hiệu medi-MOF-1 mà không cần dung môi tính toán 67,3% (1,51 cm / g) khối lượng tinh thể Quá trình tổng hợp Fourier cho thấy mật độ electron hóa học không đáng kể Việc tính toán sử dụng SQUEEZE/PLATION cho thấy tổng lượng dung môi dễ tiếp cận lỗ rỗng khối lượng 4710,6 Å3( khỏi 7000,2 Å3 ) khoảng trống khối lượng tế bào đơn vị Hình 2.4 Cấu trúc tinh thể medi-MOF-1: a) cụm trinuclear Zn (II)-oxo; b) cấu trúc Curcumin; c) chuỗi Zn-Curcumin; d) khung gồm chuỗi ZnCurcumin (với số màu sắc mặt phẳng ab trục c; e) khung 3D hướng (Zn, màu xanh cây; C, xám; O, đỏ; H bỏ qua) [11] 12 Hình 2.5 (A) Phân tích Topology medi-MOF-1 (polyhedra: Zn clus-ters); (B) PCU lưới; (C) PCU tế bào lưới với bóng vàng lỗ rỗng [11] Hình 2.6 Các độ dài liên kết medi-MOF-1 [11] 13 2.3.2 Tính chất medi-MOF-1 [11] Vật liệu medi-MOF-1, xây dựng từ Zn thành phần dược phẩm Cur tổng hợp thành công Nó hiển thị độ xốp với diện tích bề mặt cao khoảng 3002m2/g, cung cấp tiềm to lớn ứng dụng sinh học Hoạt tính mediMOF-1 có cấu trúc xốp vĩnh viễn với diện tích bề mặt cao (Langmuir: 3002 m2/g) sinh học MOFs xây dựng hoàn toàn phân tử hoạt tính sinh học Medi-MOF-1với diện tích bề mặt cao nhiều lỗ rỗng, xây dựng từ kim loại ligand hữu thân thiện y học, phục vụ khung lưu trữ cho việc cung cấp phân tử ibuprofen mô hình thuốc mà xem hệ thống đồng dẫn truyền 2.3.2.1 Độ bền nhiệt [11] Các liệu cho thấy, phân tích nhiệt trọng lực cho thấy giảm trọng lượng liên tục 45,2% từ nhiệt độ phòng đến 200oC cho mát phân tử (khoảng 44.66%) Đây khoảng nhiệt độ từ 200-350 oC cho thấy tính ổn định khung xốp rỗng Sự phân hủy medi-MOF-1 xảy 350-450 oC với giảm trọng lượng 40.35% (khoảng 40,76%) dư lượng từ 450-800oC tương ứng với ZnO lại (Hình 2.7, hình 2.8) Nhiệt phân tích trọng lực (TGA) khẳng định ổn định khung xốp rỗng medi-MOF-1 14 Hình 2.7 Phân tích TGA medi-MOF-1 tổng hợp màu đen, kích hoạt CH2Cl2 màu đỏ [11] Hình 2.8 Phân tích TGA medi-MOF-1 tổng hợp màu đen, medi-MOF1 dẫn truyền thuốc màu đỏ [11] 15 Hình 2.9 Giản đồ PXRD medi-MOF-1 sau nung không khí: mẫu vừa tổng hợp (màu đen), 200oC (màu đỏ), 250oC (màu xanh), 300oC (màu xanh), 350oC (màu hồng) [11] Độ pha tinh khiết mẫu lượng lớn medi-MOF-1 xác nhận qua bột nhiễu xạ tia X (PXRD) Phân tích nhiễu xạ tia X thấy rằng, sau đun nóng nhiệt độ khác medi-MOF-1 cấu trúc không đổi, ổn định dù thay đổi nhiệt độ( hình 2.9) 2.3.2.2 Độ bền dung môi Bằng chứng mẫu PXRD, cho thấy medi-MOF-1 trì tinh thể sau ngâm dung môi hữu khác nhau, chẳng hạn ethanol, CH2Cl2 n-hexane Tuy nhiên, không ổn định nước nước muối đệm phosphat (PBS đệm) (hình 2.10) Hình 2.10 Giản đồ PXRD medi-MOF-1: tổng hợp (màu đen); ethanol (màu đỏ); CH2Cl2 (màu xanh); n-hexane (màu xanh); PBS (màu hồng); nước (màu tím) [11] 2.3.2.3 Tính chất xốp vật liệu 16 Để xác nhận khung xốp cố định medi-MOF-1, thí nghiệm hấp phụ N 77K thực Điều chứng minh mẫu PXRD hoạt tính tinh thể medi-MOF-1 không bị mát khung (hình 2.11) Các phân tử vật liệu tổng hợp hoàn toàn trao đổi từ lỗ rỗng Việc thu N2 hấp phụ đẳng nhiệt cho thấy đường cong hấp phụ Sự gia tăng nhanh chóng số lượng hấp phụ N chịu áp lực tương đối thấp (P / P 0,8) (hình 2.12b) Từ hàm lượng nạp thuốc thương đối thấp, thấy lỗ trống medi-MOF-1 không sử dụng hoàn toàn để nạp thuốc, cửa sổ bị chặn phân tử ibuprofen kích thước tương tự Hình 2.14 Phổ FTIR:Ibuprofen (màu đen); medi-MOF-1 nạp ibuprofen (màu đỏ); medi-MOF-1 tổng hợp (màu xanh) [11] 2.3.3.2 Giải phóng ibuprofen Thí nghiệm giải phóng thuốc ibuprofen PBS phát phổ UV/Vis Như thể hình 2.15a, việc giải phóng ibuprofen xảy vòng 80 97% thuốc tải giải phóng Hai giai đoạn riêng biệt quan sát thấy cấu hình trình giải phóng thuốc Về 52,5% số thuốc nạp giải phóng giai đoạn vòng thuốc lại giải phóng giai đoạn thứ hai Giải thích tính cấu trúc medi-MOF-1, việc giải phóng thuốc nhanh chóng giai đoạn 19 liên quan đến ibuprofen lỗ rỗng với tương tác yếu với khung gradient nồng độ thuốc toàn tinh thể Trong việc giải phóng thuốc giai đoạn thứ hai có lẽ từ phân tử thuốc có tương tác mạnh mẽ với phần hữu khung Hình 2.15 a) Giải phóng ibuprofen từ medi-MOF-1; b) Giải phóng Cur từ mẫu medi-MOF-1 nạp ibuprofen [11] 2.3.4 Sự phân hủy medi-MOF-1 ống nghiệm Medi-MOF-1 không ổn định PBS, suy thoái khung chủ mediMOF-1 với việc giải phóng thuốc Quá trình phân hủy medi-MOF-1 xảy nhanh chóng 30,5% tổng lượng mối liên kết vật liệu bị phân hủy Như thể hình 2.15b, 10 tới, 21% phân hủy đạt Sự suy thoái medi-MOF-1 tương tự MIL-88A (72%) MIL-100 (58%) Điều chứng minh trình giải phóng ibuprofen liên quan đến phân hủy medi-MOF-1 (hình 2.15b), giải thích cho việc giải phóng ibuprofen nhanh giai đoạn Nhìn chung ,hàm lượng vận chuyển thuốc nhờ chiều rộng lỗ 20 rỗng medi-MOF-1, nhiên, việc đồng giải phóng curcumin ibuprofen vật liệu thuốc nạp định nghĩa chặt chẽ hệ thống đồng vận chuyển 2.3.5 Khả ức chế độc tính tế bào in vitro Thí nghiệm độc tế bào ống nghiệm (Hình 2.17) thực đặc trưng cho khả tăng trưởng BxPC-3 diện kẽm acetate bị nước (Zn (OAC) • 2H 2O), curcumin medi-MOF-1 Trong thí nghiệm MTT, nồng độ tương ứng Zn(II), Cur medi-MOF-1 Như hình 2.17, ta thấy độc tế bào BxPC-3 diện medi-MOF-1 Curcumin nhau, độc tế bào bị ức chế tăng trưởng nồng độ khác Điều khẳng định rằng, medi-MOF-1 có khả ức chế tình tăng trưởng độc tế bào tương tự Curcumin Hình 2.16 Khả phát triển BxPC-3 diện Zn[Zn2+]; Cur[Curcumin]; medi-MOF-1 [11] 21 KẾT LUẬN Vật liệu sinh học MOFs độ xốp cao, medi-MOF-1, xây dựng từ kim loại Zn (II) dược phẩm hoạt tính sinh học curcumin Đáng ý, medi-MOF-1 sở hữu diện tích bề mặt cao so với MOFs sinh học xây dựng từ phân tử sinh học Chất xốp cao cấp cung cấp tiềm lớn medi-MOF-1 ứng dụng sinh học không chất mang mà thành phần hoạt tính sinh học Nghiên cứu trình suy thoái medi-MOF-1 lưu trữ giải phóng ibuprofen để xác nhận khả phân phối thuốc Kết khảo nghiệm MTT cho thấy, medi-MOF-1 có khả ức chế tăng trưởng độc tế bào BxPC-3 Medi-MOF-1 đánh giá cao ứng dụng dẫn truyền thuốc 22 [...]... Như thể hiện trong hình 2.15a, việc giải phóng ibuprofen xảy ra trong vòng 80 giờ và 97% thuốc được tải đã được giải phóng Hai giai đoạn riêng biệt có thể được quan sát thấy cấu hình của quá trình giải phóng thuốc Về 52,5% số thuốc nạp đã được giải phóng trong giai đoạn đầu tiên trong vòng 2 giờ và thuốc còn lại đã dần dần giải phóng trong giai đoạn thứ hai Giải thích bởi tính năng cấu trúc của medi-MOF-1,... một cách dễ dàng Kết quả ước tính rằng có ~ 1.1 phân tử ibuprofen cư trú trong mỗi tế bào PCU lưới Khả năng ibuprofen nạp được so với MIL-53 (Cr, Fe) (0.22, 0.21 g / g vật chất, tương ứng) , ít 18 hơn MIL-100 (Cr, Fe) (cả hai đều là 0,35 g / g vật liệu) và MIL-101 (Cr) (1,38 g / g vật liệu) Dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ N2 cho thấy vật liệu nạp ibuprofen, hấp phụ khoảng 200 cm3 (STP) / g N2 ở vùng... 9,2 Å (hình 2.13) phù hợp với việc phân tích cấu trúc đơn tinh thể Hình 2.11 Giản đồ PXRD của medi-MOF-1 được tổng hợp (màu đen); hoạt hóa (màu đỏ) [11] 17 Hình 2.12 a) PXRD của medi-MOF-1( tổng hợp được: màu đen; vật liệu hoạt tính: đỏ; vật liệu dẫn truyền ibuprofen, màu xanh); b) Đường đẳng nhiệt hấp phụ N2 của medi-MOF-1 ở 77K (màu đỏ) và vật liệu nạp ibuprofen ( màu xanh) (điền: hấp phụ; rỗng: giải... medi-MOF-1, việc giải phóng thuốc nhanh chóng trong giai đoạn đầu tiên đã có thể 19 liên quan đến các ibuprofen trong lỗ rỗng và với các tương tác yếu với bộ khung hoặc gradient nồng độ thuốc trong toàn bộ tinh thể Trong khi việc giải phóng thuốc trong giai đoạn thứ hai có lẽ là từ những phân tử thuốc có tương tác mạnh mẽ với phần hữu cơ của khung này Hình 2.15 a) Giải phóng ibuprofen từ medi-MOF-1; b)... trình giải phóng ibuprofen 2.3.3.1 Kết hợp ibuprofen vào medi-MOF-1 Sau khi thí nghiệm tải, sự hiện diện của ibuprofen trong khung đã được xác nhận bởi quang phổ IR (hình 2.14 ) Trong quang phổ FTIR của mẫu Ibuprofen có thể quan sát thấy số sóng Ar(CH) khoảng 2956 cm -1 và 2870cm-1 tương ứng với nhóm C-H trong nhân thơm Bên cạnh đó, sự thay đổi số sóng từ 1725 cm -1 đến 1656 cm-1 trong mẫu ibuprofen, cho... 2.12b) Từ các hàm lượng nạp thuốc thương đối thấp, thấy rằng các lỗ trống của medi-MOF-1 không sử dụng hoàn toàn để nạp thuốc, các cửa sổ đã bị chặn bởi các phân tử ibuprofen kích thước tương tự Hình 2.14 Phổ FTIR :Ibuprofen (màu đen); medi-MOF-1 nạp ibuprofen (màu đỏ); medi-MOF-1 được tổng hợp (màu xanh) [11] 2.3.3.2 Giải phóng ibuprofen Thí nghiệm giải phóng thuốc ibuprofen trong PBS được phát hiện bằng... Cur từ mẫu medi-MOF-1 nạp ibuprofen [11] 2.3.4 Sự phân hủy medi-MOF-1 trong ống nghiệm Medi-MOF-1 không ổn định trong PBS, do sự suy thoái của các khung chủ mediMOF-1 đi cùng với việc giải phóng thuốc Quá trình phân hủy của medi-MOF-1 xảy ra nhanh chóng trong những giờ đầu tiên và 30,5% tổng lượng của các mối liên kết trong vật liệu đã bị phân hủy Như thể hiện trong hình 2.15b, trong 10 giờ tới, 21% của... đen); trong ethanol (màu đỏ); trong CH2Cl2 (màu xanh); trong n-hexane (màu xanh); trong PBS (màu hồng); trong nước (màu tím) [11] 2.3.2.3 Tính chất xốp của vật liệu 16 Để xác nhận các khung xốp cố định của medi-MOF-1, các thí nghiệm hấp phụ N 2 ở 77K được thực hiện Điều đó được chứng minh bằng mẫu PXRD rằng hoạt tính của tinh thể medi-MOF-1 là hầu như không bị mất mát khung (hình 2.11) Các phân tử trong. .. bào lưới với quả bóng vàng trong lỗ rỗng [11] Hình 2.6 Các độ dài liên kết trong medi-MOF-1 [11] 13 2.3.2 Tính chất medi-MOF-1 [11] Vật liệu medi-MOF-1, được xây dựng từ Zn và các thành phần dược phẩm Cur đã được tổng hợp thành công Nó hiển thị độ xốp với diện tích bề mặt cao khoảng 3002m2/g, cung cấp tiềm năng to lớn trong ứng dụng sinh học Hoạt tính mediMOF-1 có một cấu trúc xốp vĩnh viễn với diện... (58%) Điều đó đã được chứng minh rằng quá trình giải phóng ibuprofen cũng liên quan đến sự phân hủy của medi-MOF-1 (hình 2.15b), có thể giải thích cho việc giải phóng ibuprofen nhanh trong giai đoạn đầu tiên Nhìn chung ,hàm lượng vận chuyển thuốc không phải là nhờ chiều rộng lỗ 20 rỗng medi-MOF-1, tuy nhiên, việc đồng giải phóng curcumin và ibuprofen chỉ ra rằng các vật liệu thuốc nạp có thể được định