Mẫu Lượng thuốc tự do
(mg)
Lượng thuốc được mang (mg)
Từ dữ liệu bảng ta tính được hiệu suất tải thuốc, khả năng mang thuốc của chất mang dựa trên cơng thức tính DLE và DLC được trình bày ở 3.3.1.4.
Bảng 3.7. So sánh DLE và DLC của PNS và PNS-GPTMS-Hydrazine mang thuốc 5FU.
Mẫu DLE(%) DLC(%)
PNS mang 5-FU 15,60 ± 1,85 3,75 ± 0,12
PNS-GPTMS-Hydrazine mang 5-FU 22,60 ± 1,27 5,35± 0,16
3.3.2.2. Khảo sát giải phóng 5-FU của PNS-GPTMS-Hydrazine
Sau khi mang hệ thuốc PNS-GPTMS-Hydrazine mang 5-FU, ta tiến hành giải phóng trong thời gian 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 24 giờ và 48 giờ với 2 môi trường dung dịch đệm phosphat (PBS)(pH 7,4) và đệm acetat (pH 4,5). Kết quả HPLC cho thấy lượng thuốc giải phóng ra bằng 0 (mg). Vậy 5-FU đã bị giữ chặt trong PNS-GPTMS-Hydrazine, khơng thể giải phóng ra trong 2 mơi trường đệm.
So với hệ PNS thì hệ mang thuốc PNS-GPTMS-Hydrazine có hiệu quả mang thuốc cao hơn một chút nhờ tương tác tĩnh điện giữa nhóm giữa thuốc và chất mang đã biến tính nhưng hiệu quả vẫn chưa cao nên cần biến tính thêm nữa. Bên cạnh đó khi giải phóng 5-FU thì thuốc cũng bị giữ chặt trong chất mang PNS-GPTMS-Hydrazine, khơng thể giải phóng thuốc 5-FU trong 2 mơi trường trung tính và acid.
3.3.2.3. Kết quả mang thuốc DOX của PNS-GPTMS-Hydrazine
Bằng cách xác định lượng thuốc chưa mang, có thể phân tích được hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc của PNS-GPTMS-Hydrazine. Sau khi đo UV vis lượng thuốc thừa chưa mang được, dựa vào cơng thức tính DLE, DLC trong mục 3.3.1.4 ta có:
Hiệu suất tải thuốc (DLE): 61,60 ± 1,05%
Khả năng mang thuốc của hạt (DLC): 9,98 ± 0,39 (%)
Sau khi biến tính bằng hydrazine ta nhận thấy hiệu quả mang thuốc tăng lên đáng kể, đó là do sự hình thành liên kết hydrazone của chất mang và thuốc DOX [89]. Liên kết hydrazone có giá trị trong lĩnh vực hóa dược. Liên kết hydrazone này rất ổn định tại mơi trường pH trung tính (mơi trường tế bào khỏe mạnh) nhưng sẽ bị phá hủy ở môi trường pH thấp (môi trường tế bào ung thư) như vậy sẽ giải phóng đạt được mục tiêu là giải phóng tại tế bào ung thư. Với mong muốn trên, sau khi mang thuốc chúng tơi tiến hành thử nghiệm giải phóng tại hai mơi trường pH 7,4 và 4,5
3.3.2.4. Khảo sát khả năng giải phóng DOX của vật liệuPNS-GPTMS-Hydrazine
Chất mang PNS-GPTMS-Hydrazine được khảo sát giải phóng thuốc trong 96 giờ và trong mơi trường pH 7,4 . Nghiên cứu cũng tiến hành khảo sát tương tự như thí nghiệm ở pH 5,5.
Đối với môi trường pH 7,4:
Khảo sát thời gian 6 giờ đầu, hệ giải phóng thuốc với tốc độ chậm, lượng thuốc được hệ giải phóng khơng nhiều.
- Trong một giờ đầu tiến hành lấy mẫu 3 lần lượng thuốc trung bình giải phóng là 7,03 %.
- Tại 12 giờ tiếp theo, tổng lượng thuốc được hệ giải phóng là 16,88 % lượng thuốc được mang.
- Tại thời điểm 72 giờ, tổng lượng thuốc giải phóng là 25,72% lượng thuốc được mang. Nhận thấy rất rõ, thuốc giải phóng ra trong mơi trường pH 7,4 rất ít và chậm.
Đối với môi trường pH 4,5:
Khảo sát thời gian 6 giờ đầu, hệ giải phóng thuốc với tốc độ chậm, lượng thuốc được hệ pH 5,5 giải phóng khá nhiều so với hệ pH 7,4 chênh lệch 43,36 %.
- Tại thời điểm 6 giờ tiếp theo tức là từ 6 giờ đến 12 giờ, nghiên cứu cũng tiến hành lấy mẫu 3 lần với lượng thuốc được hệ giải phóng là 66,24 % lượng thuốc được mang. Tại thời điểm này lượng thuốc được hệ giải phóng khá tốt
- Tại thời điểm 72 giờ, tổng lượng thuốc giải phóng là 72,86 % lượng thuốc được mang. So với các thời điểm trước thì q trình giải phóng bắt đầu tăng chậm và cao nhất ở 96 giờ là 74,09.
- Kết quả phù hợp với tiêu chí hạn chế giải phóng thuốc trong mơi trường trung tính pH 7,4 (mơi trường tế bào lành). Bên cạnh đó hệ lại giải phóng khá cao trong mơi trường pH 4,5 (pH gần với tế bào ung thư).
Bảng 3.8. Kết quả giải phóng DOX của hệ PNS-GPTMS-Hydrazine
Thời gian giải phóng thuốc (giờ) Tỷ lệ giải phóng thuốc (%) pH = 7,4 pH = 4,5 0 0 0 1 7,03 34,09 2 11,11 43,17 3 13,86 53,53 6 15,51 60,52 12 16,89 66,24 24 20,71 67,15 48 22,23 69,73 72 25,71 72,86 84 27,15 73.36 96 27,69 74,09
Hình 3.29. Đồ thị mơ tả khả năng giải phóng thuốc DOX của hệ PNS-GPTMS-hydrazine ở pH 4,5 và pH 7,4
Hình 3.30. Q trình giải phóng DOX của hệ PNS-GPTMS-hydrazine ở pH 4,5 và pH 7,4
Nhận xét:
Kết quả bảng 3.8 và hình 3.29 cho thấy hiệu suất mang thuốc DOX của hạt nano silica xốp (PNS) sau khi được biến tính bằng hydrazine là 61,60 ± 1,05% cao hơn hệ PNS chưa biến tính (23,01 ± 2,16%). Tuy nhiên hiệu suất cũng chưa cao lắm nên tiếp tục biến tính nhằm đem lại hiệu suất cao hơn và khả năng giải phóng thuốc tốt hơn.
3.3.3. Kết quả mang và giải phóng thuốc của PNS-GPTMS-CS-mPEG (Chất mang thuốc 2) thuốc 2)
3.3.3.1. Kết quả mang 5-FUcủa hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG
Bằng cách xác định lượng thuốc chưa mang được, ta có thể dễ dàng phân tích được hiệu suất mang thuốc và khả năng mang thuốc của hạt. Sau khi đo HPLC lượng thuốc tự do được, ta có kết quả như sau:
Bảng 3.9. Lượng thuốc 5-FU tự do của chất mang PNS-GPTMS-CS-mPEG
STT Thời gian S Conc. [ppm] mg
1 1 giờ 5483,83 164,8280414 2,966905
2 3 giờ 1076,63 31,68402767 0,570312
3 6 giờ 129,991 3,085526117 0,055539
Từ bảng 3.9 có được tổng lượng thuốc tự do là 3,59 (mg), và lượng thuốc trong chất mang PNS-GPTMS-CS-mPEG là 11,99 (mg).Vậy theo cơng thức tính DLE, DLC ở mục
3.3.1.4 thì hiệu suất tải thuốc và khả năng mang thuốc của chất mang:
Hiệu suất mang thuốc 5-FU của chất mang PNS-GPTMS-CS-mPEG:DLE (%) = 70,04 ±
2,60%.
Khả năng chứa thuốc 5-FU của chất mang PNS-GPTMS-CS-mPEG:DLC (%) = 14,38 ±
0,50%.
3.3.3.2. Kết quả giải phóng 5-FU của hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG
Sau khi mang hệ thuốc PNS-GPTMS-CS-mPEG mang 5-FU, ta tiến hành giải phóng trong thời gian 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 24 giờ và 48 giờ với 2 môi trường dung dịch đệm phosphat (PBS)(pH 7,4) và đệm acetat (pH 4,5). Cũng tương tự như các hệ biến tính ở trên, kết quả HPLC cho thấy lượng thuốc 5-FU giải phóng ra bằng 0 (mg). Vậy 5-FU đã bị giữ chặt trong chất mang, khơng thể giải phóng ra trong 2 mơi trường đệm.
Hình 3.31. Phổ HPLC của 5-FU (a) và HPLC của hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG mang 5- FU giải phóng (b)
Nhận xét chung
Qua đây ta thấy rằng hạt nano silica sau khi được biến tính Chitosan (PNS-GPTMS-CS- mPEG) có hiệu suất mang thuốc DOX là 71,75 ± 1,89 và 5-FU là 70,04± 2,60%, cao hơn so với hệ PNS chưa biến điều này góp phần khẳng định ý nghĩa việc biến tính nano silica xốp để tăng hiệu suất mang thuốc tốt hơn.
Trong q trình khảo sát sự giải phóng, thuốc DOX giải phóng tốt ở mơi trường pH 4,5 (mơi trường gần giống tế bào ung thư) và giải phóng ít trong môi trường pH 7,4 (môi trường tế bào lành). Tuy nhiên, đối với thuốc 5-FU thì thuốc khơng giải phóng ra khỏi vật liệu được. Vậy hệ biến tính này phù hợp với mang giải phóng DOX hơn là 5-FU.
3.3.3.3. Kết quả mang thuốc DOX của PNS-GPTMS-CS-mPEG
Bằng cách xác định lượng thuốc chưa mang được, ta có thể dễ dàng phân tích được hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc của hạt. Sau khi đo UV-Vis lượng thuốc thừa chưa mang được, ta có kết quả như sau:
Bảng 3.10. Kết quả đo thuốc DOX tự do của hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG
STT Thời gian Trung bình lượng thuốc tự do (mg)
1 6 giờ 0,33 ± 0,02
2 12 giờ 0,10 ± 0,03
3 24 giờ 0,05± 0,01
Lượng thuốc tự do là 0,48 (mg), vậy lượng thuốc được mang trong hệ PNS-GPTMS- CS-mPEG là 1,7 (mg). Từ đó ta tính được hiệu suất tải thuốc và khả năng mang thuốc của chất mang.
Bảng 3.11. So sánh số liệu DLE và DLC của PNS-GPTMS-CS-mPEG và PNS
Mẫu DLE(%) DLC(%)
PNS-GPTMS-CS-mPEG với thuốc DOX 71,75 ± 1,89 12,55 ± 0,27
PNS mang thuốc DOX 23,01 ± 2,16 2,09 ± 0,32
Nhận xét:
Qua đây ta thấy rằng hạt nano silica sau khi được biến tính với chitosan có hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc của vật liệu sau khi biến tính là 71,75 ± 1,89 % cao hơn so với các hệ vật liệu nano silica chưa biến tính và hệ đã biến tính trước đó. Kết quả tốt đó là nhờ dựa vào liên kết imine của thuốc DOX và chất mang PNS-GPTMS-CS- mPEG[22].
3.3.3.4. Khảo sát khả năng giải phóng thuốc DOX của hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG
Sau khi khảo sát khả năng giải phóng DOX của chất mang PNS-GPTMS-CS-mPEG trong hai mơi trường trung tính và acid ta có bảng số liệu như sau:
Bảng 3.12. Dữ liệu cho thấy khả năng giải phóng thuốc DOX của hệ PNS-GPTMS- CS- mPEG ở pH=7,4 và pH=4,5
Thời gian giải phóng (giờ) Tỷ lệ giải phóng (%)
pH = 7,4 pH = 4,5
0 0 0
1 5,18 21,47
2 9,38 35,65
6 14,30 47,43 12 16,00 62,12 24 18,55 66,62 48 23,86 67,91 72 29,21 69,26 84 30,30 70,04 96 30,22 70,65
- Trong 6 giờ đầu hạt giải phóng 47,43% lượng thuốc được mang trong hạt ở môi trường pH 4,5. Cũng trong 6 giờ đầu nhưng trong mơi trường pH 7,4 lượng thuốc phóng tích chỉ có 14,3%. Vậy bước đầu cho thấy thuốc giải phóng tốt trong môi trường pH 4,5 (gần giống với pH của tế bào ung thư).
- Trong khoảng từ 6 giờ đến 96 giờ hạt giải phóng được 70,65 % tại pH 4.5 trong khi tại pH 7,4 thì 30,22%. Ta thấy, thuốc giải phóng ít trong điều kiện pH 7,4 (môi trường gần giống pH của tế bào lành).
- Kết quả bảng 3.12 cho thấy, ở môi trường pH = 4,5 hệ silica được biến tính bằng chitosan giải phóng DOX tốt, đặc biệt là thời điểm từ 3 giờ đến 24 giờ. Điều này mang ý nghĩa thực tiễn rất cao trong việc giải phóng thuốc tại tế bào ung thư.
- Kết quả 3.12 và hình 3.35 thấy rõ ở mơi trường pH 7,4 hệ silica được biến tính giải phóng tương đối ít, có 30,22% lượng thuốc, ít hơn lượng thuốc mà hệ giải phóng ở mơi trường pH 4,5. Số liệu này góp phần chứng minh hệ mang thuốc sẽ ít gây độc đối với mơi trường tế bào khỏe mạnh.
Hình 3.32. Đồ thị mơ tả khả năng giải phóng thuốc DOX của hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG
Với các kết quả nghiên cứu được, ta nhận thấy ở môi trường pH 7,4 sau 96 giờ giải phóng thì lượng thuốc được giải phóng ít hơn so với ở mơi trường pH 4,5 tới 44,43%. Và so với tất cả các hệ thì hệ PNS-GPTMS-CS-mPEG được xem là hệ giữ thuốc tốt nhất khi lưu thông trong môi trường pH 7,4 (môi trường của tế bào lành)
3.3.4. Kết quả mang và giải phóng của PNS-APTES (chất mang thuốc 3)
3.3.4.1. Kết quả mang 5-FU của PNS-APTES
Tương tự với cách mang thuốc 5-FU đã thực hiện với vật liệu nano silica xốp chưa biến tính, ta có kết quả như sau:
Bảng 3.13. Khối lượng thuốc tự do và được mang trong 60mg chất mang PNS-APTES
Mẫu Lượng thuốc tự do (mg) Lượng thuốc được mang (mg)
PNS-APTES 12,07 2,93
Từ dữ liệu tính được hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc của chất mang
Bảng 3.14. Hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc 5-FU của hạt nano silica xốp đã biến tính (PNS-APTES) so sánh với PNS chưa biến tính
Mẫu DLE(%) DLC(%)
PNS-APTES mang 5-FU 19.53 ± 1.20 4,65 ± 0,19
PNS mang 5-FU 15.60 ± 1.85 3.75 ± 0.12
Mặc dù hiệu quả mang thuốc có tăng thêm một ít đó là do tương tác tĩnh điện giữa nhóm giữa thuốc và chất mang đã biến tính nhưng hiệu quả vẫn chưa cao nên cần biến tính thêm nữa. Bên cạnh đó khi giải phóng 5-FU đã bị giữ chặt trong chất mang PNS-APTES, khơng thể giải phóng ra trong 2 mơi trường đệm.
3.3.4.2. Kết quả giải phóng 5-FU của PNS-APTES
Sau khi mang thuốc xong, ta cũng tiến hành giải phóng 5-FU trong thời gian 48 giờ với 2 mơi trường dung dịch đệm phosphat (PBS)(pH 7,4) và đệm acetat (pH 4,5). Kết quả HPLC (hình 3.36 b) cho thấy lượng thuốc giải phóng ra bằng 0 (mg).
Hình 3.33. Phổ HPLC của 5-FU (a) và HPLC của hệ PNS-APTES mang 5-FU giải phóng (b)
Giải thích
Với cách mang thuốc nén chặt 5-FU vào vật liệu như phần trình bày trong mục 3.3.1.5 ,
hiệu suất mang thuốc sẽ tăng lên nhưng thuốc bị giữ chặt trong vật liệu nên khơng giải phóng được.
3.3.4.3. Kết quả mang DOX của PNS-APTES
Tính tốn hiệu suất và khả năng mang thuốc của PNS-APTES thơng qua cách trình bày ở ở mục 3.3.1.4 ta được kết quả như sau: DLE = 54,03 ± 2,41 (%) và DLC = 7,40 ± 0,43 (%). Qua đây ta thấy rằng hạt nano silica sau khi được biến tính PNS-APTES thì hiệu suất và khả năng mang thuốc có phần cải thiện hơn một chút so với vật liệu nano xốp chưa biến tính (PNS), đó là do thuốc DOX tạo liên kết hóa học với chất mang, điều này góp phần khẳng định ý nghĩa việc biến tính nano silica [90].Tuy nhiên, để tăng thêm hiệu quả mang thuốc chúng tối vẫn tiếp tục biến tính hệ nano silica xốp với những nhóm chức năng cao hơn.
3.3.4.4. Kết quả giải phóng DOX của PNS-APTES
Chất mang PNS-APTES được khảo sát giải phóng thuốc trong 96 giờ tại mơi trường pH 7,4 và 4,5 (bảng 3.15 và hình 3.37).
Bảng 3.15. Số liệu giải phóng DOX của PNS-APTES tại pH 7,4 và 4,5
Thời gian giải phóng (giờ) Tỷ lệ giải phóng (%)
pH = 7,4 pH = 4,5 0 0 0 1 7,69 32,79 2 13,06 43,11 3 18,03 53,80 6 26,95 61,37 12 31,31 71,20 24 37,43 77,08 48 48,69 79,20 72 54,15 80,09 84 54,85 80,28 96 54,86 80,32
Hình 3.34. Đồ thị mơ tả khả năng giải phóng của PNS-APTES Đối với môi trường pH 7,4: APTES Đối với môi trường pH 7,4:
Khảo sát thời gian 6 giờ đầu, hệ giải phóng thuốc với tốc độ chậm, lượng thuốc được hệ giải phóng khơng nhiều.
- Trong một giờ đầu tiên nghiên cứu tiến hành lấy mẫu 3 lần lượng thuốc trung bình giải phóng ra là 7,69 %.
- Tại thời điểm 6 giờ đến 12 giờ, nghiên cứu cũng tiến hành lấy mẫu 3 lần đo được lượng thuốc giải phóng là 31,31% thuốc được mang.
- Tại thời điểm 72 giờ, thì tổng lượng thuốc giải phóng là 54,15% lượng thuốc được mang. Nhận thấy rất rõ, so với các thời điểm trước thì q trình giải phóng thuốc bắt đầu yếu dần đi, thỏa mãn điều kiện mong muốn là giải phóng chậm.
Đối với mơi trường pH 4,5:
Khảo sát thời gian 6 giờ đầu, hệ giải giải phóng với tốc độ chậm, lượng thuốc được hệ giải phóng khá nhiều so với hệ 7,4.
- Trong một giờ đầu tiên nghiên cứu tiến hành lấy mẫu 3 lần lượng thuốc trung bình giải phóng là 32,79 %.
- Tại thời điểm từ 6 giờ đến 12 giờ, nghiên cứu cũng tiến hành lấy mẫu 3 lần với lượng thuốc được hệ giải phóng là 71,20% lượng thuốc được mang. Tại thời điểm này lượng thuốc được hệ giải phóng ra khá tốt
- Tại thời điểm 72 giờ, thì tổng lượng thuốc giải phóng là 80,10% lượng thuốc được mang. Nhận thấy rất rõ, so với các thời điểm trước thì quá trình giải phóng bắt đầu tăng chậm và cao nhất ở 96 giờ là 80,32.
Sau khi khảo sát giải phóng DOX của hệ PNS-APTES, từ số liệu cho thấy, ở môi trường pH 7,4 hệ silica được biến tính APTES giải phóng thuốc rất yếu, chỉ có 54,85% sau 96 giờ, ít hơn lượng thuốc mà hệ giải phóng ở mơi trường pH 4,5 là 80,32% tại thời điểm 96 giờ. Vậy thỏa điều kiện là giải phóng tốt trong điều kiện pH kém pH 4,5 (gần giống pH của tế bào ung thư) và giải phóng ít trong mơi trường pH 7,4 (gần giống pH của tế bào lành).
3.3.5. Kết quả mang và giải phóng PNS-APTES-Anhydrid Succinic-Gelatin(PNS- APTES-COOH-GE là chất mang thuốc 4) (PNS- APTES-COOH-GE là chất mang thuốc 4)
3.3.5.1. Kết quả mang 5-FU của PNS-APTES-COOH-GE
Để xác định khối lượng thuốc trong mẫu cần dùng phương pháp đo HPLC và đường chuẩn đã lập để xác định hàm lượng thuốc trong hai dung dịch A (dung dịch trước mang thuốc) và dung dịch B (dung dịch sau mang thuốc). Sau khi có được nồng độ thuốc 5-FU trong hai dung dịch ta có thể tính được khối lượng thuốc, gọi là mA và mB. Qua đó, khối lượng thuốc chứa trong hạt được tính như sau mA - mB. Khối lượng thuốc ban đầu là mA và
tổng khối lượng mẫu và thuốc trong mẫu sẽ bao gồm khối lượng thuốc trong mẫu và 50mg mẫu ban đầu. Kết quả đo như sau: