NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của cấu TRÚC PENTABLOCK OS PLA PEG PLA OS lên KHẢ NĂNG SOL GEL và PHÂN hủy IN VITRO của HYDROGEL NHẠY NHIỆT ph

Tuy nhiên, lĩnh vực polymer đã được nghiên cứu tạo ra các polymerthông minh có khả năng đáp ứng với các kích thích từ môi trường như pH, nhiệt độ,điện, từ tường, các kích thích hóa học v

CỦA CẤU TRÚC PENTABLOCK PLA-PEG-PLA-OS LÊN KHẢ NĂNG SOL-GEL VÀ PHÂN HỦY IN VITRO CỦA HYDROGEL NHẠY NHIỆT/pH

OS-Mn The number average molecular mass

Mw The weight average molecular massPEG Poly ethyleneglycol

PLA Poly lactide

DCM Dicloromethane

PBS Phosphate Buffered Saline

GPC Gel Permeation Chromatoraphy

CL ε-capronlactone

PAA Poly amido amine

PAE Poly β-amino ester

PAU Poly amino urethane

PCL Poly ε-capronlactone

PCLA Poly ε-capronlactone-co-lactide

PLGA Poly D,L-lactide acid-co-glycolic acid

OSM Oligomer Sulfamethazine

Bảng 2.1: So sánh ưu nhược điểm của hydrogel [3], [26] 24

Bảng 2.2: Một số ứng dụng của hydrogel trong vận chuyển thuốc [4], [7] 25

Bảng 3.1: Nguyên liệu tổng hợp pentablock copolymer 38

Bảng 3.2: Tính chất của nguyên liệu 38

Bảng 3.3: Các dụng cụ - thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 41

Bảng 4.1: Kết quả đo GPC các hợp tổng hợp từ PEG 1800 g/mol 53

Hình 2.2: Phân loại liên kết trong hydrogel [7] 11

Hình 2.3: Cơ chế chuyển pha sol – gel của hydrogel nhạy nhiệt [2] 13

Hình 2.4: Quá trình chuyển pha sol – gel của triblock PEG – PLGA – PEG [10] 14

Hình 2.5: Sơ đồ cơ chế gel hóa thực hiện bởi proton hóa – deproton của hydrogel nhạy pH loại cation [9] 16

Hình 2.6: Sự chuyển pha sol – gel của copolymer cation (A) và copolymer anion (B) của hydrogel nhạy nhiệt/pH [5] 18

Hình 2.7: Cơ chế chuyển hóa sol – gel của triblock PCLA-PEG-PCLA (a) và pentablock OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM; nồng độ 15%; tỉ lệ PEG/PCLA 1/1.89 (), 1/2.08 () [4] 18

Hình 2.8: Sơ đồ cơ chế sol – gel của dung dịch copolymer nhạy nhiệt/pH [17] 19

Hình 2.9: Mạch polymer trước và sau khi nối mạng 21

Hình 2.10:Sự trương nở của hydrogel 21

Hình 2.11: Hình vẽ thể hiện sự tương thích sinh học trên cơ thể người 23

Hình 2.12:Quá trình phân hủy sinh học của hydrogel 24

Hình 2.13:Phương trình tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt/pH OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM [19] 26

Hình 2.14:Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM khi thay đổi nồng độ copolymer () nồng độ 10%, () nồng độ 15%, () nồng độ 20%, () nồng độ 25% [21] 27

Hình 2.15:Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM nồng độ 15% khi thay đổi khối lượng PEG và tỉ lệ PEG/PCLA 27

Hình 2.16:Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM nồng độ 15%, PEG 1500, tỉ lệ PEG/PCLA = 1/2,08 khi thay đổi khối lượng OSM [21] 28

PCGA-OSM [20] 30

Hình 2.19:Sự chuyển pha sol-gel của OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM với sự khác nhau giữa các khối lượng phân tử PEG và giữa các nồng độ tại điểm pH 7.4 [20] 31

Hình 2.20:Đồ thị biểu diễn sự phân hủy hydrogel copolymer [20] 32

Hình 2.21:Quá trình nhả thuốc của hydrogel copolymer OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM [20].33 Hình 2.22:Phương trình phản ứng tổng hợp hydrogel copolymer PAE-PCLA-PEG-PCLA-PAE [15] 34

Hình 2.23:Đồ thị chuyển pha sol-gel của hydrogel copolymer PAE-PCLA-PEG-PCLA-PAE [15] 35

Hình 3.1: Dụng cụ dùng để khuấy mẫu 40

Hình 3.2: Quy trình tổng hợp hydrogel copolymer OS-PLA-PEG-PLA-OS 43

Hình 3.3: Phương trình phản ứng tổng hợp pentablock copolymer 44

Hình 3.4: Hệ phản ứng tổng hợp hydrogel copolymer OS-PLA-PEG-PLA-OS 45

Hình 3.5: Sơ đồ khảo sát quá trình sol – gel của hydrogel copolymer 46

Hình 3.6: Các trạng thái sol – gel của phương pháp nghịch chuyển 48

Hình 3.7: Sơ đồ khảo sát quá trình phân hủy của hydrogel copolymer 49

Hình 3.8: Một số bước thực hiện 50

Hình 4.1: Sản phẩm pentablock copolymer tổng hợp khác nhau ở loại PEG 53

Hình 4.2: Đồ thị chuyển pha sol-gel của pentablock PEG (1800) – 2PLA – 6OS 55

Hình 4.3: Đồ thị chuyển pha sol-gel của pentablock PEG (2050) – 2PLA – 6OS 55

Hình 4.4: Đồ thị chuyển pha sol-gel của pentablock PEG – 2PLA – 6OS 56

Hình 4.5: Sản phẩm pentablock copolymer tổng hợp khác số block nhạy nhiệt PLA 57

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, nhờ khoa học công nghệ ngày càng phát triển mà đời sống xã hộicủa chúng ta được nâng cao hơn Nhu cầu sử dụng vật phẩm mang tính chất thânthiện với môi trường, không gây độc hại cho con người và môi trường ngày cànglớn Đặc biệt khi nói đến polymer, người ta thường nhớ đến là một loại vật liệu rấtkhó phân hủy Tuy nhiên, lĩnh vực polymer đã được nghiên cứu tạo ra các polymerthông minh có khả năng đáp ứng với các kích thích từ môi trường như pH, nhiệt độ,điện, từ tường, các kích thích hóa học và sinh học,…hoặc chúng có thể đáp ứngđồng thời với nhiều tác nhân kích thích Các polymer thông minh này đã mang đếnhướng đi mới vô cùng quan trọng cho ngành công nghệ vật liệu, được ứng dụngtrong lĩnh vực công nghệ sinh học, môi trường, nông – lâm – ngư nghiệp,…nhưngchủ yếu là trong lĩnh vực y học

Trong lĩnh vực y học, polymer sử dụng gọi là polymer y sinh Các polymer ysinh được sử dụng với mục đích điều trị, thay thế các cơ quan hay chức năng vàtăng cường chức năng nào đó trong cơ thể người và động vật Điển hình củapolymer y sinh được nghiên cứu và ứng dụng là polymer hydrogel Các polymerhydrogel dùng để kiểm soát quá trình vận chuyển và giải phóng thuốc nhằm tăngcường hiệu quả sử dụng thuốc trong suốt quá trình điều trị Sau một khoảng thờigian hydrogel nằm trong điều kiện sinh lý thì các hydrogel này sẽ tự phân hủy vàtiêu biến, không hoặc ít gây tác dụng cho tế bào chủ Việc tạo ra các polymerhydrogel này là do mong muốn khắc phục tình trạng thuốc bị phân hủy khi đi quacác môi trường bất lợi trong cơ thể gây mất tác dụng khi chưa đến nơi điều trị [1]

Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, thị trường nghiên cứu vềlĩnh vực này rất tiềm năng Tuy nhiên chi phí nguyên liệu, máy móc khá đắt cũngảnh hưởng không nhỏ đến quá trình nghiên cứu vật liệu này ở nước ta

Hiện tại trên thế giới đã tổng hợp, nghiên cứu về tính nhạy nhiệt/pH, khảnăng phân hủy của hydrogel copolymer khi kết hợp triblock nhạy nhiệt PCL – PEG

– PCL, PCGA – PEG – PCGA, PCLA – PEG – PCLA,…với các gốc nhạy pH nhưPAE, OSM, OS,…Tuy nhiên việc tổng hợp và nghiên cứu về tính nhạy nhiệt/pH củapentablock copolymer OS – PLA – PEG – PLA – OS thì chưa được nghiên cứu Vìthế trong đề tài khóa luận tốt nghiệp này sẽ tập trung nghiên cứu về khả năng nhạynhiệt/pH của nhiều loại pentablock OS – PLA – PEG – PLA – OS có cấu trúc khácnhau và đánh giá mức độ phân hủy của chúng, từ đó đưa ra kết quả vùng ứng dụngcủa các hydrogel sử dụng cho phương pháp tiêm vào cơ thể

Một số công trình tổng hợp hydrogel trên thế giới đã được nghiên cứu nhưsau:

Bảng 1.1.1.1.1: Bảng tổng hợp một số đề tài nghiên cứu trên thế giới

ST

1

Tổng hợp hydrogel copolymer phân

hủy sinh học nhạy nhiệt/pH trên cơ

sở oligomer nhạy pH là Sulfoamide

[19]

Woo Sun Shim,Sung Wan Kim

và Doo SungLee

Đại họcSungkyunkwan,Suwon, HànQuốc2

Tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt/pH

trên cơ sở oligomer nhạy pH là Poly

(β – amino ester) (PAE) [21]

Giáo sư DooSung Lee và cáccộng sự3

Tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt/pH

trên cơ sở oligomer nhạy pH là Poly

(amido-amine) (PAA) [22]

Giáo sư DooSung Lee và cáccộng sự4

Tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt/pH

trên cơ sở oligomer nhạy pH là Poly

(amino urethane) (PAU) [23]

Giáo sư DooSung Lee và cáccộng sự

5 Sự phân hủy và tính tương thích sinh

học của hydrogel nhạy nhiệt/pH trên

cơ sở oligomer nhạy pH là

Sulfoamide khi thay đổi cấu trúc của

khối copolymer

poly(-caprolactone-co-lactide) – poly(ethylene glycol) –

Giáo sư DooSung Lee và cáccộng sự

Đề tải “D,L-Serine based pH-sensitive Oligoester” của tác giả Nguyễn TríĐăng, Huỳnh Đại Phú trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ, (2016) [12].

1.2 Mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

 Tổng hợp pentablock OS-PLA-PEG-PLA-OS có cấu trúc khác nhau

 Đánh giá khả năng chuyển pha sol – gel và khả năng phân hủy trong môitrường in vitro

1.2.2 Nội dung nghiên cứu

 Tổng hợp nhiều loại Pentablock copolymer OS-PLA-PEG-PLA-OS có cấu trúc khác nhau về:

- Loại Polyethylene Glycol (PEG)

- Tỷ lệ PLA/PEG

- Số OS gắn vào mạch Triblock copolymer PLA-PEG-PLA

 Khảo sát quá trình chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer PEG-PLA-OS

OS-PLA- Khảo sát thời gian, mức độ phân hủy trong môi trường in vitro của hydrogel copolymer OS-PLA-PEG-PLA-OS.

1.2.3 Đối tượng nghiên cứu

Pentablock copolymer OS-PLA-PEG-PLA-OS của hydrogel nhạy nhiệtđộ/pH có khả năng chuyển pha sol – gel của pentablock theo nhiệt độ và pH Từ đókhảo sát mức độ phân hủy in vitro của loại pentablock copolymer đó

1.2.4 Phương pháp nghiên cứu

lọ vial nghiêng 30 xác định trạng thái sol và nghiêng 180 xác định trạng thái gel

1.2.4.2 Các phương pháp phân tích, đánh giá cấu trúc copolymer

 GPC: Phương pháp dùng để đo khối lượng phân tử các mẫu pentablock OS –PLA – PEG – PLA – OS

 SEM: Phương pháp dùng để chụp ảnh cấu trúc bề mặt hydrogel Việc tạo ảnhcủa mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạphát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật

1.3 Tính mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Tính mới của đề tài

Trên thế giới các công trình nghiên cứu về hydrogel rất phong phú, đặc biệt

về lĩnh vực dẫn thuốc Mỗi công trình nghiên cứu đều mang lại giá trị mới, gópphần xây dựng hướng phát triển cho các đề tài nghiên cứu sau này Ở Việt Nam,

mong muốn phát triển lĩnh vực này gặp rất nhiều khó khăn do chi phí nguyên liệu,máy móc đắt đỏ, điều kiện thí nghiệm không tốt,…

Hiện nay đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp thành công các khốicopolymer nhạy nhiệt, nhạy nhiệt/pH trên cơ sở PCL – PEG, PLGA – PEG,…gắnvới gốc nhạy pH như PAE, OSM,…nhưng chưa có nghiên cứu nào về tính nhạynhiệt/pH của copolymer trên cơ sở PLA – PEG Đề tài này sẽ kết hợp PLA – PEGvới gốc nhạy pH mới là Oligomer Serine (OS) nhằm ứng dụng trong vận chuyểnthuốc

Để đánh giá khả năng ứng dụng của loại pentablock copolymer trên thì luậnvăn này sẽ tập trung nghiên cứu khảo sát quá trình nhạy nhiệt/pH của cácpentablock copolymer có cấu trúc khác nhau, sau đó nghiên cứu thời gian phân hủycủa các pentablock copolymer này trong môi trường in vitro làm tiền đề cho việcnghiên cứu quá trình dẫn thuốc trên cơ sở PLA – PEG phân hủy sinh học

1.3.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đánh giá chính xác vùng ứng dụng được của các pentablock copolymer cócấu trúc khác nhau, khảo sát mức độ phân hủy của các pentablock copolymer nàytrong môi trường in vitro làm tiền đề khảo sát trong môi trường in vivo và tiến hànhthí nghiệm quá trình vận chuyển thuốc

1.3.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Thực phẩm, môi trường ô nhiễm ngày nay đã gây phát sinh nhiều bệnh tậtcho con người, vì vậy nhu cầu sử dụng thuốc chữa trị càng lớn Tuy nhiên nếu đưamột lượng lớn thuốc vào cơ thể sẽ gây ra lãng phí thuốc hoặc tình trạng kháng thuốcdẫn đến việc điều trị không hiệu quả Do vậy mà hydrogel đã ra đời để cải thiện tìnhtrạng đó Loại nguyên liệu thì đã phù hợp vì mang tính chất tương thích sinh học vàtính chất phân hủy sinh học, nhưng để lựa chọn được cấu trúc tối ưu cho việc dẫnthuốc thì rất cần sự đánh giá quá trình sol – gel và quá trình phân hủy được thực

hiện trong đề tài này sẽ góp phần mở ra chương mới, nâng cao khả năng ứng dụngtrong lĩnh vực vận chuyển thuốc.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Lý thuyết

2.1.1 Giới thiệu về Hydrogel

Hydrogel là mạng lưới polymer ưa nước có cấu trúc không gian ba chiều, cókhả năng chứa một lượng lớn nước hay một dạng chất lỏng sinh học Hydrogel sẽduy trì ở trạng thái nửa rắn (semisolid) trong khoảng thời gian nhất định [2] Sự hấpthụ một lượng nước đáng kể của hydrogel là do sự có mặt của một số lượng lớn cácnhóm ưa nước trên các chuỗi polymer như –NH2, –OH, –COOH, –SO3H,… theokèm với đó là nhờ hệ thống mao dẫn và áp suất thẩm thấu [7]

Các hydrogel phân hủy sinh học sử dụng theo phương thức tiêm được ứngdụng rộng rãi y sinh và dược học như vận chuyển thuốc đến các tế bào hay các kĩthuật mô nhờ tính chất ưa nước cao của chúng [4] Thuốc sẽ kết hợp với hydrogeltạo thành hệ phức gel (complex gel), sau đó được tiêm vào trong cơ thể sinh vật.Ngoài ra nhờ tính ưa nước này mà hydrogel còn trở nên có ích trong việc làm kính

áp tròng, tách protein, xúc tác [1]

2.1.2 Phân loại Hydrogel

Hydrogel được phân loại dựa trên các yếu tố khác nhau như khả năng phânhủy sinh học, cách thức liên kết ngang, nguồn gốc, điện tích ion, phương phápchuẩn bị, tính chất vật lý và khả năng phản ứng của hydrogel ảnh hưởng bởi cáckích thích từ bên ngoài [7]

Hình 2.1.2.1.1.1: Phân loại Hydrogel [7].

Một số đặc điểm phân loại có thể nêu một cách cụ thể như sau:

Trong tự nhiên, polymer rất phong phú, mang tính chất không độc hại, cókhả năng phân hủy sinh học, tương thích sinh học và có giá thành rẻ Tuy nhiên, độbền cơ học của hydrogel rất thấp Mặt khác ở các hydrogel từ polymer tổng hợp lại

có độ bền cơ học tốt hơn nhưng giá thành cao, không có khả năng phân hủy sinhhọc và dễ bị giảm cấp [7] Do đó người ta kết hợp hai loại polymer này để cải thiệntính chất, nhờ vậy có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của hydrogel

 Theo thành phần polymer

Homopolymer hydrogel: các hydrogel trong mạng lưới được cấu tạo từ mộtloại monomer duy nhất Các hydrogel này có cấu trúc liên kết chéo phụ thuộc vàođặc điểm của monomer tự nhiên và phương pháp trùng hợp hoặc phương pháp trùngngưng [8] Ví dụ: PEG là hydrogel có thể phản ứng với các điều kiện môi trường,được ứng dụng trong việc dẫn thuốc [6]

Copolymer hydrogel: các hydrogel cấu tạo từ hai hay nhiều loại monomerkhác nhau, trong đó có ít nhất một gốc ưa nước tự nhiên Ví dụ: Tổng hợp triblockPEG-PCL-PECE được phát triển để ứng dụng trong việc dẫn thuốc nhờ cơ chếtrùng hợp mở vòng của PCL [6]

Inter penetrating network (IPN) hay còn gọi là Multicopolymer Đây là loạihydrogel quan trọng, kết hợp từ hai loại polymer khác nhau Tuy nhiên trong cấu

tạo phải có ít nhất một nhóm là polymer tổng hợp hoặc liên kết với nhau, đồng thời

có sự hiện diện của nhóm còn lại [6] Ngoài ra còn một loại hydrogel mà khi đó mộtloại polymer có thể thâm nhập vào mạng lưới liên kết mà không có bất kì liên kếthóa học nào giữa chúng được gọi là semi-inter penetration network

 Theo bản chất khâu mạng (cross linking)

Trong hydrogel, các polymer liên kết với nhau được qua hai phương thức:liên kết vật lý và liên kết hóa học Việc tạo liên kết giúp ngăn chặn hydrogel bị hòatan khi hấp thụ một lượng nước hay chất lỏng sinh lý đáng kể

Trong quá trình gel vật lý, bản chất quá trình khâu mạng là liên kết vật lý.Quá trình này được thể hiện qua sự liên kết giữa các nhóm kị nước, liên kết giữa cácchuỗi phân tử, sự kết tinh, tính chất của các chuỗi polymer và liên kết hydro [6].Mặt khác ở quá trình gel hóa học, liên kết chéo được hình thành bởi liên kết cộnghóa trị từ các nhóm chức khác nhau trên chuỗi polymer (xảy ra đồng thời hoặc sauquá trình phản ứng) Đối với liên kết hóa học có các phương thức liên kết như sau:photocross-linking, phản ứng Click, phản ứng Michael Thiol-based, phản ứngSchiff’s base và phản ứng enzyme [9] Ngoài ra trong mạng lưới hydrogel có thể cómặt của liên kết vật lý và liên kết hóa học nhờ vào lực tương tác tĩnh điện

Hình 2.1.2.1.1.2: Phân loại liên kết trong hydrogel [7].

(a) Mạng lưới hydrogel; (b) Liên kết vật lý; (c) Liên kết hóa học

- Sau khi tiêm, trạng thái gel phải hình thành một cách nhanh chóng đểngăn chặn sự hòa tan của polymer và các phần tử kết hợp

- Gel phải có khả năng phân hủy sinh học Đặc tính phân hủy sinh họcrất cần thiết cho việc vận chuyển các tác nhân trị liệu, chất dinhdưỡng, các yếu tố tăng trưởng, di chuyển tế bào và hình thành các mômới

- Polymer và các sản phẩm phân hủy của chúng phải tương thích sinhhọc hoặc ít gây phản ứng đối với mô chủ

- Gel phải tạo thành chất nền phù hợp cho các tế bào Sự tương thíchcủa polymer với tế bào rất quan trọng trong việc điều khiển kết nốigiữa hydrogel với tế bào tại điểm cấy ghép.

- Gel phải thể hiện tính chất cơ lý và ứng dụng vật lý phù hợp Ví dụ,gel cứng mong muốn để tái tạo xương trong khi gel mềm phù hợp choứng

dụng mô mềm

Các hydrogel nhạy nhiệt đang được nghiên cứu hiện nay có tiềm năng ứngdụng lớn Tuy nhiên phạm vi ứng dụng của nó lại bị hạn chế bởi nhiều yếu tố môitrường Vì thế việc kết hợp nhiều yếu tố nhằm tăng khả năng ứng dụng luôn đượcđầu tư chú ý

Đối với lĩnh vực tiêm hydrogel vào cơ thể thì nhiệt độ và pH là hai đối tượngcần quan tâm Theo nhiệt độ sẽ có hydrogel nhạy nhiệt, theo pH sẽ có hydrogelnhạy pH Nếu kết hợp nhiệt độ và pH sẽ có hydrogel nhạy nhiệt/pH

2.2 Hydrogel nhạy nhiệt

Nhiệt độ là thông số cơ bản, được nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực Nhờ vàoviệc dễ dàng kiểm soát nhiệt độ mà hydrogel nhạy nhiệt được nghiên cứu trong môitrường in vitro và in vivo Các hydrogel này tồn tại ở dạng dung dịch ở nhiệt độthấp và chuyển từ trạng thái sol sang trạng thái gel ở nhiệt độ cao [10]

Trong các khối cầu copolymer (Amphiphilic) sẽ có gốc ưu nước, điển hình làpolyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO) và gốc kị nước nhưpolypropylene oxide (PPO), polyglycolide (PGA), poly lactide (PLA), poly ε-caprolactone (PCL),…Các hydrogel nhạy nhiệt được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnhvực vận chuyển thuốc và kĩ thuật mô tế bào [10]

Hình 2.2.1.1.1.1: Cơ chế chuyển pha sol – gel của hydrogel nhạy nhiệt [2].Hydrophilic block (A) là gốc ưa nước và hydrophobic block (B) là gốc kịnước

Hydrogel nhạy nhiệt có hai dạng: ABA và BAB Ở nhiệt độ thấp, gốc ưanước sẽ liên kết với các phân tử nước xung quanh, giúp polymer hòa tan, khi đó gọi

là trạng thái sol Hình 2.3A hydrogel có dạng ABA Khi tăng nhiệt độ, mạchpolymer dao động, các gốc kị nước trong mạch polymer kết hợp với nhau nhờtương tác kị nước mạnh lên, trong khi liên kết hidro trở nên yếu đi dẫn đến việc tạothành quả cầu micelle Tuy nhiên, do gốc kị nước ở giữa mạch polymer, hai đầumạch polymer là gốc ưa nước nên các quả cầu micelle không thể liên kết với nhau.Ngược lại ở hình 2.3B, hydrogel có dạng BAB Điều này có nghĩa hai đầu mạch làgốc kị nước, các gốc kị nước trong một mạch có thể kết hợp với nhau ở cùng mộtquả cầu micelle hoặc chúng sẽ kết hợp với gốc kị nước của mạch polymer khác và

hình thành hai quả cầu micelle khác nhau Nhờ gốc ưa nước ở giữa mạch mà tạo racầu nối micelle, nối các quả cầu micelle với nhau thành mạng lưới không gian dàyđặc, tăng độ bền và giúp duy trì ổn định trạng thái gel.

Hình 2.2.1.1.1.2: Quá trình chuyển pha sol – gel của triblock PEG – PLGA –

PEG [10]

Với nồng độ thấp, để dung dịch polymer chuyển từ sol sang gel thì chỉ cầncung cấp lượng nhiệt nhỏ cho dung dịch polymer Tuy nhiên, nếu tăng nhiệt độ lênquá cao sẽ gây nên sự phá vỡ cấu trúc hydrogel Mặt khác, ở nồng độ cao đòi hỏinhiệt độ cung cấp cho sự chuyển pha sol – gel cũng cần tăng cao nhằm giúp cho cácphân tử có thể dao động và liên kết với nhau dễ dàng Mật độ phân tử lớn sẽ tạomạng lưới không gian dày đặc và bền vững nên có thể thấy vùng gel ở nồng độ caorộng hơn so với nồng độ thấp

Quá trình gel hóa của hydrogel nhạy nhiệt phụ thuộc vào tỉ lệ gốc kịnước/gốc ưa nước, chiều dài của các gốc, khả năng kị nước và độ đồng đều của cáckhối kị nước Ngoài ra các nhóm cuối của copolmer nhạy nhiệt cũng ảnh hưởng lớnđến quá trình gel hóa (ví dụ tổng hợp PLGA – PEG – PLGA xuất hiện nhómhydroxyl, acetyl, propionyl và butanoyl) [4], [10]

Sản phẩm hydrogel nhạy nhiệt đã được ứng dụng là PEO – PPO – PEO,được biết đến là Pluronic (BASF) hay Poloxamer (ICI), sử dụng rộng rãi trong vậnchuyển thuốc Sự kết hợp nhiều copolymer (muliblock) PEO – PPO – PEO thànhkhối đa hợp đã được ứng dụng vận chuyển tế bào gốc lấy từ tủy sống [10] Tuynhiên một số yếu tố như độ bền cơ học kém, khối lượng phân tử thấp, không phânhủy sinh học, thời gian tồn tại ngắn và độ thẩm thấu cao đã gây cản trở khả năngứng dụng của pluronic [10] Hiện nay, nhằm cải thiện khả năng phân hủy sinh học,người ta nghiên cứu sử dụng PLA thay cho PPO [11].

2.3 Hydrogel nhạy pH

Hydrogel nhạy pH là dạng cấu trúc gel nhạy với sự thay đổi pH của môitrường Bản chất của hydrogel nhạy pH là quá trình trương lên hoặc co lại phụthuộc vào pH của môi trường xung quanh Tốc độ cảm ứng hydrogel phụ thuộc vàokích thước, hình dạng, mật độ liên kết ngang, số lượng nhóm ion và thành phần cấutạo, có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các yếu tố này [7]

Trong tất cả polymer nhạy pH đều có mặt của nhóm acid (acid cacboxylic vàacid sulfonic) hoặc các nhóm base (như muối ammonium) có khả năng cho hoặcnhận proton để thích ứng được với môi trường pH xung quanh [11]

Có hai dạng hydrogel nhạy pH:

- Hydrogel nhạy pH loại cation: Poly(N,N′-diethylaminoethylmethacrylate) (PDEAEM), Poly (-amino ester) (PAE),…nhóm này

sẽ xảy ra quá trình ion hóa ở pH thấp (ví dụ PDEAEM hình 2.7)

- Hydrogel nhạy pH loại anion có một số gốc nhạy được tổng hợp làPoly(acrylic acid) (PAA), oligomer sulfamethazine (OSM), oligomerserin (OS),…nhóm này sẽ xảy ra quá trình ion hóa ở pH cao (ví dụPAA hình 2.7)

Hình 2.3.1.1.1.1: Sơ đồ cơ chế gel hóa thực hiện bởi proton hóa – deproton của

hydrogel nhạy pH loại cation [9]

Hình 2.5 mô tả cơ chế hoạt động của hydrogel nhạy pH loại cation Đây làloại hydrogel chứa nhóm mang điện tích dương (+) Đối với pH môi trường thấp,khi đó sẽ làm tăng điện tích dương (+) trong môi trường, các gốc nhạy pH được ionhóa, tăng khả năng liên kết với nước nên hydrogel nhạy pH loại cation không gelhóa ở pH thấp Ngược lại, ở pH cao, trong môi trường sẽ chứa một lượng lớn điệntích âm (-), các nhóm mang điện tích âm này sẽ tác dụng với nhóm mang điện tíchdương của hydrogel làm cho hydrogel bị deion hóa, giảm khả năng liên kết vớinước, lúc này hydrogel đã bị gel

Chuỗi polymer có chứa lượng lớn các nhóm ion được gọi là chuỗi phân giảiđiện tích (polyelectrolyte) Các nhóm acid hay base có trên chuỗi phân giải điện tích

sẽ trải qua quá trình ion hóa giống như các monoacid và monobase Tuy nhiên, quátrình ion hóa trên chuỗi phân giải điện tích diễn ra khó khăn hơn do còn chịu sự tácđộng của lực tương tác tĩnh điện với các ion xung quanh Điều này gây nên sự khácbiệt về hằng số phân ly (Ka) so với các monoacid hay monobase tương ứng [11]

Hydrogel nhạy pH được ứng dụng rộng rãi trong việc điều khiển quá trìnhvận chuyển thuốc Ví dụ: Các hydrogel polycation ở dạng semi-IPN đã được sửdụng để vận chuyển thuốc đến dạ dạy (pH > 3) Semi-IPN nối mạng với chitosan vàPEO và trương lên trong môi trường acid (như dạ dày) Hydrogel trở thành vật liệudẫn thuốc lý tưởng cho việc phân phối thuốc kháng sinh, như là amoxicillin vàmetronidazole để điều trị Helicobacter pylori trong dạ dày Ngoài ra, hydrogel nhạy

pH còn được dùng tạo cảm biến sinh học, thường được ứng dụng để tải enzyme khi

có sự thay đổi pH môi trường Một loại enzyme sử dụng hydrogel nhạy pH làglucose oxide, chuyển glucose thành acid gluconic [11]

2.4 Hydrogel nhạy nhiệt/pH

Hydrogel nhạy nhiệt mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng, tuy nhiên lại bịgiới hạn bởi các nguyên nhân sau [4]:

- Polymer nhạy nhiệt tiêm vào trong cơ thể thông qua syringe, khi chạmđến nhiệt độ sinh lý (37C) thì các polymer bên trong kim sẽ lập tức

bị gel hóa gây khó khăn trong việc tiêm dung dịch polymer vào cơthể

- Một số nhóm chức cản trở ứng dụng của nguyên liệu, đặc biệt tronglĩnh vực vận chuyển các ion peptide/protein

- Phải mất thời gian hòa tan polymer nhạy nhiệt Trước khi sử dụng,polymer nhạy nhiệt sẽ được lưu trữ nhưng trong thời gian này,polymer phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy Do đó, sự hoàn nguyên lạidung dịch polymer đang là mối quan tâm đặc biệt

- Sự phân hủy các polyester tạo ra các sản phẩm mang tính acid đôi khi

sẽ làm thay đổi pH môi trường xung quanh

Do đó, sự kết hợp các khối copolymer nhạy nhiệt với các khối nhạy pH tạothành hydrogel nhạy nhiệt/pH đã giải quyết được các vấn đề nêu trên [4]

Hydrogel nhạy nhiệt/pH có đường cong sol – gel phụ thuộc vào nhóm mangđiện của gốc nhạy pH.

Hình 2.4.1.1.1.1: Sự chuyển pha sol – gel của copolymer cation (A) và

copolymer anion (B) của hydrogel nhạy nhiệt/pH [5]

Gốc nhạy pH phân hủy sinh học được nghiên cứu là oligomer sulfamethazine(OSM), được gắn với khối nhạy nhiệt triblock poly(-CL-co-LA)-PEG-poly-(-CL-co-LA) để tạo thành khối pentablock OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM củahydrogel nhạy nhiệt/pH [4] Đầu tiên CL và LA tiến hành trùng hợp mở vòng, sửdụng PEG làm chất bắt đầu Sau đó, nhóm cacboxylic của OSM tiến đến gắn vớicác nhóm hydroxyl ở hai đầu của khối triblock PCLA-PEG-PCLA có sử dụngDMAP làm xúc tác [4]

Hình 2.4.1.1.1.2: Cơ chế chuyển hóa sol – gel của triblock PCLA-PEG-PCLA(a) và pentablock OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM; nồng độ 15%; tỉ lệ PEG/PCLA

8, nhiệt độ 15C

Hình 2.4.1.1.1.3: Sơ đồ cơ chế sol – gel của dung dịch copolymer nhạy nhiệt/pH

[17]

Hình 2.9 mô tả cơ chế tự thiết lập cấu trúc phân tử của khối copolymer Cáckhối copolymer không hình thành gel ở pH 8 khi khảo sát ở nhiệt độ từ 4 - 60C(hình 2.9B, 2.9D) do sự ion hóa của nhóm sulfoamide của OSM mà các liên kết kịnước giữa OSM-PCLA không xuất hiện Khi giảm pH xuống 7.4 ở nhiệt độ 15C,phần lớn OSM sẽ bị deion hóa và trở nên kị nước, nhưng gel không hình thành do

sự tương tác yếu với PCLA ở nhiệt độ thấp (hình 2.9D) Ngược lại, khi tăng nhiệt

độ từ 15C lên 37C tại pH 7.4, các khối PCLA càng trở nên kị nước nên liên kết kịnước giữa OSM-PCLA càng bền dẫn đến các cầu nối micelle xuất hiện ngày càngnhiều và hình thành gel Quá trình chuyển pha sol – gel có thể điều khiển bởi nồng

độ polymer, tỉ lệ giữa gốc ưa nước/gốc kị nước, chiều dài PEG và khối lượng phân

tử OSM [4], [17]

Gần đây, hydrogel nhạy nhiệt/pH từ PAE cũng đã được nghiên cứu, tổng hợpvới triblock nhạy nhiệt PCL-PEG-PCL có vùng nhạy pH trên 6 PAE-PCL-PEG-PCL-PAE được ứng dụng để kết hợp với insulin tạo thành phức gel (complex gel)vận chuyển thuốc đến nơi cần thiết trong cơ thể PAE bị phân hủy hoàn toàn trong

12 ngày, còn khi kết hợp với insulin, nó sẽ mất 18 ngày để phân hủy hoàn toàn

2.5 Tính chất của hydrogel

2.5.1 Tính chất chung

Những đặc tính kỹ thuật của hydrogel có thể liệt kê như sau [6]:

- Ổn định tối đa trong môi trường trương và trong quá trình lưu trữ

- Có khả năng hấp thụ tối đa (trương đạt mức cân bằng) trong môitrường nước muối

- Tỷ lệ hấp thụ, kích thước hạt và độ xốp luôn được ưu tiên

- pH trung tính, không màu, không mùi và không độc hại

- Độ hấp thụ đạt mức cao nhất khi tải.

- Ổn định ánh sáng, hàm lượng hòa tan và lượng monomer còn lại thấp,giá thành rẻ

- Hydrogel phải có khả năng ngậm lại dung dịch hoặc duy trì trạng thái(nếu cần)

- Phải có khả năng phân hủy sinh học tối đa mà không hình thành cácnhóm độc hại

2.5.2 Tính chất cơ học

Tính chất cơ học là yếu tố cơ bản để lựa chọn nguyên liệu Tính chất cơ học

có thể thay đổi phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu Tính chất cần thiết củahydrogel phục vụ cho vận chuyển thuốc là độ cứng, bền và độ mềm dẻo (elasticity)

Có thể tăng độ cứng của hydrogel bằng cách tăng mật độ liên kết ngang Liên kếtngang có thể là liên kết ngang đồng nhất (bulk crosslinking) hoặc liên kết ngangkhông đồng nhất (surface crosslinking) Thông thường, liên kết ngang đồng nhất rất

dễ bị phá vỡ, trong khi liên kết ngang không đồng nhất bền hơn Một trong hai cáchliên kết này giúp cải thiện tính ổn định của hydrogel Tuy nhiên khi hydrogel quácứng sẽ gây khó khăn cho việc ứng dụng để vận chuyển thuốc Gel càng cứng thì độmềm dẻo càng giảm Vì vậy cần có sự cân bằng giữa độ cứng vào độ mềm dẻo đểđảm bảo tính chất cơ học của hydrogel [3], [14]

Ngoài ra, quá trình nhả trương (deswelling) cũng ảnh hưởng đến tính chất cơhọc của hydrogel Nước hấp thụ vào một hydrogel yếu sẽ bị nhả hấp thụ đến mứccao hơn Một hydrogel yếu ở trạng thái trương hoàn toàn cũng có thể bị vỡ thànhcác hạt trương nhỏ hơn dưới tác dụng của áp lực nhỏ Sự xuất hiện của các hạttrương nhỏ làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hydrogel trương với môi trường khôxung quanh khiến cho quá trình nhả hấp thụ diễn ra nhanh hơn [14]

Hình 2.5.2.1.1.1: Mạch polymer trước và sau khi nối mạng.

2.5.3 Tính chất trương

Hình 2.5.3.1.1.1: Sự trương nở của hydrogel

Hydrogel là chất lỏng nhưng lại có tính chất của chất rắn Hydrogel có khảnăng hấp thu một lượng nước lớn Lượng nước hấp thu từ 20% đến hơn 1000% khốilượng gel khô [3]

Các hydrogel thường được xác định bởi mức độ trương của nó Trương làquá trình cấu trúc hydrogel được mở rộng nhờ vào sự hấp thu nước vào khoảngtrống bên trong hydrogel Bản chất của quá trình trương nở là sự tương tác giữapolymer và nước Nhờ tính ưa nước trong cấu trúc polymer mà liên kết polymer –nước càng bền hơn Nếu trong cấu trúc hydrogel có chứa các nhóm ion thì quá trìnhthẩm thấu sẽ xảy ra do sự khác biệt nồng độ ion giữa môi trường bên trong và bênngoài hydrogel Sự thẩm thấu càng lớn thì độ trương nở càng cao [14]

Độ hòa tan vô hạn của hydrogel được ngăn chặn bởi lực đàn hồi ở cấu trúcmạng, do các monome kết mạng với nhau tạo nên bởi các chất tạo nối ngang đa

chức Quá trình trương của hydrogel tương tự quá trình pha loãng dung dịchpolymer nhưng bị giới hạn bởi cấu trúc mạng của gel [3].

Ngoài khả năng trương, hydrogel cũng có khả năng co rút Quá trình trương

có nhiệt động học cân bằng với lực co rút của cấu trúc mạng Sự trương phụ thuốcchủ yếu vào mật độ nối ngang giữa các mạch polymer và thay đổi theo các yếu tốmôi trường như: pH, nhiệt độ, lực ion, chất gây trương, enzym, điện trường, từtrường,…[3]

2.5.4 Tính tương thích sinh học

Điều bắt buộc đối với hydrogel y sinh khi sử dụng là phải tương thích sinhhọc và không gây độc cho tế bào vật chủ Tính tương thích sinh học được hiểu làkhả năng polymer hoạt động phù hợp với khả năng đáp ứng của cơ thể vật chủ Cácpolymer sử dụng cho lĩnh vực này đều phải kiểm tra độc tính trên tế bào và trong cơthể trước để đảm bảo không gây phản ứng nguy hiểm cho mô chủ

Tính tương thích sinh học được xác định qua hai thông số [8]:

- An toàn sinh học: có nghĩa là polymer đáp ứng được với tế bào vậtchủ không chỉ trên khắp cơ thể mà còn tại các điểm cục bộ (vị trí xungquanh tế bào viêm), đảm bảo không độc hại, không gây đột biến haygây ung thư

- Chức năng sinh học: phụ thuộc vào nguyên liệu, nhằm để thực hiệncác nhiệm vụ đã được định sẵn

Tính không độc hại của polymer phải được duy trì trong suốt quá trình sửdụng Tuy nhiên một số yếu tố như: chất khơi màu, chất ổn định, dung môi hữu cơ,các chất nhũ hóa, các chất nối mạng hay các monomer không phản ứng hết trongquá trình tổng hợp không được loại bỏ hết sẽ dẫn đến việc tăng độc tính cho tế bàovật chủ Vì thế cần loại bỏ các chất độc hại, có thể dùng phương pháp lọc, rửa haysấy hút chân không để đuổi dung môi trước khi sử dụng [8]

Hình 2.5.4.1.1.1: Hình vẽ thể hiện sự tương thích sinh học trên cơ thể người.

2.5.5 Tính phân hủy sinh học

Vật liệu sử dụng trong lĩnh vực y sinh hay y học thường đòi hỏi phải có khảnăng phân hủy sinh học Phân hủy sinh học là quá trình vật liệu khi đưa vào bêntrong cơ thể bị phân rã theo thời gian Sản phẩm của quá trình phân rã sẽ tự tiêubiến hoặc bị đào thải ra ngoài mà không gây hại cho cơ thể vật chủ

Ứng dụng tính phân hủy sinh học trong y sinh, sử dụng hydrogel là quá trìnhdẫn thuốc và nhả thuốc Tùy thuộc vào tính chất của nguyên liệu mà thời gian phânhủy cũng khác nhau Sau khi nghiên cứu mức độ phân hủy của hydrogel, thuốc sẽgắn vào hydrogel mang đến các nơi cần thiết

Quá trình phân hủy của hydrogel mang thuốc diễn ra theo hai bước Đầu tiêncấu trúc của hydrogel bị phân hủy trước, sau đó thuốc ở bên trong sẽ từ từ được nhả

ra Muốn kiểm soát quá trình nhả thuốc, trước hết phải kiểm soát được thời gian vàmức độ phân hủy hydrogel Người ta sẽ tiến hành khảo sát trong môi trường in vitro

và in vivo (trên chuột) trước khi đưa vào ứng dụng rộng rãi [3]

Hình 2.5.5.1.1.1: Quá trình phân hủy sinh học của hydrogel.

2.5.6 Ưu và nhược điểm của hydrogel

Bảng 2.5.6.1.1: So sánh ưu nhược điểm của hydrogel [3], [26]

Ưu điểm

- Hydrogel có tính tương thích sinh học, tính phân hủy sinh học khi tiêm vào cơ thể

- Có khả năng linh hoạt tương tự như các mô tự nhiên

- Có chức năng vận chuyển tốt các chất đến tế bào trong cơ thể sống và đồng thời vận chuyển chất thải ra khỏi cơ thể

- Các hydrogel nhạy với điều kiện môi trường có khả năng nhạy đáp ứng sự thay đổi của môi trường như pH, nhiệt

độ, ánh sáng hay nồng độ chất trao đổi

Nhược điểm

- Hydrogel có tính chất cơ lý thấp nên khó xử lý

- Hydrogel có giá thành cao

- Khi nối mạng sẽ gây khó khăn cho việc đưa thuốc vào cơ thể

2.6 Ứng dụng của hydrogel

Ứng dụng điển hình của polymer hydrogel được dùng trong y sinh là vậnchuyển thuốc, giải phóng thuốc hoặc trong kĩ thuật mô nhờ khả năng thay đổi cấutrúc đáp ứng việc thay đổi nhiệt hay pH của môi trường xung quanh Khi tiêm vào

cơ thể, thuốc sẽ được bao bọc nhờ cấu trúc polymer ba chiều của hydrogel đượchình thành trong điều kiện cơ thể sinh lý Sau khoảng thời gian, thuốc được nhả từ

từ nhờ vào tính tự phân hủy sinh học của hydrogel

Bảng 2.6.1.1.1: Một số ứng dụng của hydrogel trong vận chuyển thuốc [4], [7]

Thành phần polymer Ứng dụng vận chuyển thuốc

Hydrogel nhạy nhiệt

PEG-PLLA-PEG FITC-labeled dextran

(PCL-PEG-PCL-PAU)n Paclitaxel

2.7 Một số công trình nghiên cứu tổng hợp, khảo sát quá trình sol – gel và quá trình phân hủy của hydrogel nhạy nhiệt/pH trên thế giới

2.7.1 Đề tài nghiên cứu hydrogel nhạy nhiệt/pH trên cơ sở oligomer nhạy pH là oligomer sulfamethazine (OSM) và triblock nhạy nhiệt PCLA-PEG-PCLA [17], [19], [21]

Nguyên liệu: PEG, D,L-lactide (LA), -caprolactone (CL), sulfamethazine,Sn(Oct)2, DMF, methylene chloride, methacryloyl chloride, MPA, DCC, DMAP,2,2’ – azobisisobutyronitrile (AIBN)

Phương trình phản ứng:

Hình 2.7.1.1.1.1: Phương trình tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt/pH

OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM [19]

Phương pháp thí nghiệm:

- Tổng hợp triblock nhạy nhiệt bằng phương pháp trùng hợp mở vòng

CL và LA khi có mặt của PEG, xúc tác Sn(Oct)2 trong môi trường N2

- Tổng hợp block nhạy pH là oligomer sulfamethazine (OSM) từsulfamethazine monomer (SMM) và methacryloyl chloride SMMđược trùng hợp gốc khi có mặt của AIBN và MPA trong môi trườngDMF.

- Kết hợp triblock nhạy nhiệt PCLA-PEG-PCLA và block nhạy pHOSM thành hydrogel nhạy nhiệt/pH OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM

- Khảo sát sự chuyển pha sol – gel của hydrogel nhạy nhiệt/pH

Hình 2.7.1.1.1.2: Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer PEG-PCLA-OSM khi thay đổi nồng độ copolymer () nồng độ 10%, () nồng độ

OSM-PCLA-15%,() nồng độ 20%, () nồng độ 25% [21]

Dựa vào hình 2.13, khi nồng độ càng lớn, số gốc kị nước sẽ càng lớn so vớigốc ưa nước, liên kết micelle sẽ hình thành nhiều hơn, làm cho khả năng tạo gel dễxảy ra ở nhiệt độ thấp Do đó vùng gel sẽ ngày rộng ra.

Hình 2.7.1.1.1.3: Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer PEG-PCLA-OSM nồng độ 15% khi thay đổi khối lượng PEG và tỉ lệ PEG/PCLA

OSM-PCLA-(a) tỉ lệ PEG/PCLA  1,9; (b) tỉ lệ PEG/PCLA  2,1 [21]

Ở hình 2.14a và 2.14b mô tả sự chuyển pha sol-gel ở cùng tỉ lệ PEG/PCLA,

số OSM gắn vào triblock nhưng khác nhau ở loại PEG Khối lượng PEG càng lớnthì khả năng tạo liên kết hidro với nước hay tương tác ưa nước càng dễ Ở nhiệt độthấp thì các tương kị nước không lớn hơn tương tác ưa nước, vì vậy phải nâng dầnnhiệt độ thì vùng gel sẽ xuất hiện tương ứng với độ lớn của khối lượng PEG

Ngoài ra khi nhìn chung hình 2.14 thì ta còn có sự so sánh giữa tỉ lệ gốc ưanước/gốc kị nước Đối với hình 2.14a, vùng gel kết thúc ở pH 7.6 nhỏ hơn ở hình2.14b có vùng gel kết thúc ở 7.8 Điều này là ở số gốc kị nước PCLA, PCLA nhiềutạo được nhiều liên kết kị nước nên vùng gel sẽ rộng ra

Hình 2.7.1.1.1.4: Sự chuyển pha sol – gel của hydrogel copolymer PEG-PCLA-OSM nồng độ 15%, PEG 1500, tỉ lệ PEG/PCLA = 1/2,08 khi thay đổi

OSM-PCLA-khối lượng OSM [21]

Gel hóa không chỉ do các gốc kị nước liên kết với nhau mà còn chịu sự ảnhhưởng của các block nhạy pH khi bị deion hóa bởi pH môi trường Điều này thểhiện rõ qua hình 2.15 khi mà () chỉ gắn 1 OSM, còn () gắn 2 OSM Nhờ chứa 2OSM mà hydrogel copolymer nhạy pH hơn nên vùng gel của loại gắn 2 OSM rộngra

- Đánh giá khả năng phân hủy in vitro

Hình 2.7.1.1.1.5: Khảo sát sự thay đổi độ nhớt của

OSM-PCLA-PEG-PCLA-OSM ở nhiệt độ 37C theo thời gian [19]

Quá trình khảo sát sự phân hủy in vitro (sự thay đổi độ nhớt) được thực hiện

ở 2 điểm pH (7.4 và 8) Ở điểm 7.4 () nhiệt độ 37C có thể tạo gel trong 5 phút,khảo sát trong thời gian 2 giờ Sự phân hủy xảy ra nhanh ở 20 phút đầu, sau đógiảm từ từ Trong khi ở điểm pH 8 () không tạo gel nên không thể khảo sát sựphân hủy của copolymer

2.7.2 Đề tài nghiên cứu hydrogel nhạy nhiệt/pH trên cơ sở oligomer nhạy pH là oligomer sulfamethazine (OSM) và triblock nhạy nhiệt PCGA-PEG-PCGA [20]

Nguyên liệu: PEG, glycolide (GA), -caprolactone (CL), Sn(Oct)2,methacryloyl chloride, 4-dimethylamino pyridine (4-DMAP), 3-mercapto propionicacid (MPA), 1,3-dicyclohexyl-carbodiimide (DCC) và N,N-dimethyl formamide(DMF)

Phương trình phản ứng:

Hình 2.7.2.1.1.1: Phương trình phản ứng tổng hợp hydrogel copolymer

OSM-PCGA-PEG-PCGA-OSM [20]

Phương pháp thí nghiệm:

- Tổng hợp triblock nhạy nhiệt bằng phương pháp trùng hợp mở vòng

CL và GA khi có mặt của PEG, xúc tác Sn(Oct)2 trong môi trường N2.Điều chỉnh tỉ lệ GA/CL và tỉ lệ PEG/PCGA

- Tổng hợp block nhạy pH là oligomer sulfamethazine (OSM) từsulfamethazine monomer (SMM) và methacryloyl chloride SMMđược trùng hợp gốc khi có mặt của AIBN và MPA trong môi trườngDMF