4 Kiểm soát vị trí giải phóng thuốc theo cơ chế chủ động
4.4 Hệ dẫn tryền thuốc nhạy cảm môi trường
4.4.1 Hệ dẫn tryền thuốc nhạy cảm với nhiệt độ
Trong nghiên cứu dẫn truyền thuốc, polymer nhạy nhiệt độ có lẽ là loại được nghiên cứu nhiều nhất trong những hệ polymer nhạy cảm với môi trường. Polymer nhạy nhiệt độ được chia là 2 loại: Polymer thuận nhiệt (positively thermosensitive) và Polymer nghịch nhiệt (negatively thermosensitive). Các loại polymer thuận nhiệt tăng tính ái nước khi nhiệt độ tăng làm trương nở cấu trúc, trong khi đó các polymer nghịch nhiệt giảm tính ái nước khi nhiệt độ tăng khiến chúng co lại [22].
Để đạt được tính chất nghịch nhiệt này , các polymer phải có tỉ lệ phù hợp giữa các chuỗi ái nước và kị nước trong cấu trúc của nó, ví dụ như polymer trong nước ở nhiệt độ phòng tạo liên kết hydro ( tại các tâm ưa nước), nhưng khi nhiệt độ tăng lên các liên kết hydro này bị phá vỡ , tương tác kị nước lúc này chiếm ưu thế và cấu trúc polymer co lại. Nếu tỉ lệ nhóm kị nước trong cấu trúc polymer tăng lên thì nhiệt độ điểm chuyển pha từ trạng thái co sang trạng thái trương nở tăng lên. Như vậy, bằng cách kiểm soát tỉ lệ
giữa các chuỗi ái nước và chuỗi kị nước trong cấu trúc polymer , người ta có thể điều khiển được sự giải phóng thuốc ở các điều kiện khác nhau (hình 24) [23].
Hình 24: Một số loại polymer thuận nhiệt và nghịch nhiệt
4.4.2 Hệ dẫn tryền thuốc nhạy cảm với pH
Các loại polymer này được đặc trưng bởi sự hiện diện của nhóm có tính acid ,chẳng hạn như acid cacboxylic hoặc acid sulfonic, hoặc các nhóm có tính base, chẳng hạn như các amin, trong cấu trúc của chúng. Những nhóm này có thể nhận hoặc cho proton phụ thuộc vào sự thay đổi pH của môi trường, dẫn đến sự ion hóa trong cấu trúc của polymer. Những polyme có nhiều nhóm ion được gọi là polyelectrolyte [24].
Đối với các polyme có chứa nhóm mang tính acid , khi pH của tăng, mức độ ion hóa polymer tăng lên. Ngược lại, đối với polymer có chứa nhóm amino trong cấu trúc , khi pH của tăng lên, mức độ ion hóa polymer giảm . Sự thay đổi mức độ ion hóa gây ra sự thay đổi độ trương nở của polymer do lực đẩy tĩnh điện giữa các tâm ion trong cấu trúc và thuốc được giải phóng. Trong loại polymer này, việc kiểm soát quá trình giải phóng được thực hiện bằng việc điều chỉnh tính chất và số lượng các tâm ion (hình 25) [25].
Poly(axit acrylic) (PAA) bị ion hóa ở pH cao, trong khi poly(N,N’- diethylaminoethyl methacrylate) (PDEAEM) bị ion hóa ở pH thấp. Như vậy, hệ dẫn truyền polymer PAA giải phóng thuốc ở pH cao ( môi trường base) còn hệ dẫn truyền PDEAEM giải phóng thuốc ở pH thấp ( môi trường acid) [26].
Hình 25: Cơ chế ion hóa của các loại polymer nhạy cảm pH
4.4.2 Hệ dẫn tryền thuốc nhạy cảm với ánh sáng
Các loại polymer này được đặc trưng bởi sự hiện diện của nhóm có khả năng phân tách thành các cặp ion khi tương tác với ánh sáng UV (polymer nhạy cảm ánh sáng UV)hay trương nở khi bị kích thích bởi ánh sáng nhìn thấy (polymer nhạy cảm ánh sáng nhìn thấy). Hệ polymer nhạy cảm ánh sáng có những ưu điểm so với các loại polymer nhạy nhiệt độ (tính nhạy bị ảnh hưởng bởi sự khuếch tán nhiệt) và polymer nhạy pH (tính nhạy bị ảnh hưởng bởi sự khuếch tán ion hydro). Các loại polymer nhạy cảm với ánh sáng UV được tổnh hợp bằng cách đưa các dẫn xuất của leuco (bis(4-di- methylamino)phenylmethyl leucocyanide) vào trong cấu trúc polymer .Dẫn xuất của Triphenylmethane leuco bình thường trung tính nhưng khi tương tác với ánh sáng UV chúng phân tách thành ion triphenylmethyl cations, polymer lúc này trương nở do lực đẩy tĩnh điện giữa các tâm ion và thuốc được giải phóng (hình 26) [27].
Hình 26: Cơ chế ion hóa của dẫn xuất bis(4-di- methylamino)phenylmethyl leucocyanide
Thực tế, các loại polymer nhạy cảm với ánh sáng nhìn thấy được ưu tiên phát triển hơn do nguồn ánh sáng nhìn thấy an toàn hơn, phổ biến, không tốn kém. Loại polymer này được tổng hợp bằng cách đưa nhóm light-sensitive chromophore ( ví dụ như trisodium salt of chlorophyllin) vào cấu trúc polymer. Khi tương tác với ánh sáng nhìn thấy chromophore sẽ hấp thu năng lượng và tạo ra nhiệt cục bộ làm cấu trúc polymer trương nở và giải phóng thuốc [28].