C (mg/l) (Nồng độ) 1,25 2,50 5,00 10,00 20,00 40,00 60,00 Abs. (Độ hấp thu) 0,056 0,091 0,171 0,327 0,645 1,280 1,882
Hình 3.24. Đường chuẩn thuốc DOX3.3.1.3. Khảo sát tỉ lệ giữa thuốc DOX và chất mang 3.3.1.3. Khảo sát tỉ lệ giữa thuốc DOX và chất mang
Trước khi tiến hành mang thuốc, cần khảo sát tỉ lệ giữa thuốc DOX và chất mang từ đó sử dụng một tỷ lệ phù hợp cho tất cả những hệ mang thuốc [35].
Bảng 3.4. Số liệu khảo sát tỉ lệ giữa thuốc DOX và chất mang
Thí nghiệm Lượng chất mang (mg) Lượng thuốc DOX (mg) Hiệu suất mang thuốc (%)
1 10 1,0 20,96± 0.15
2 10 1,5 21,79± 0.04
3 10 2,0 22,93± 0.13
4 10 2,5 23,01± 0.03
Hình 3.25. Tỉ lệ giữa thuốc và chất mang
Qua kết quả khảo sát cho thấy tỉ lệ phù hợp giữa thuốc và chất mang là (1:4) nên chọn tỷ lệ mang thuốc này cho tất cả các hệ biến tính.
3.3.1.4. Kết quả mang thuốc 5-FU của PNS (nano silica xốp)
Sau khi thuốc được mang, đem hỗn hợp thuốc và chất mang cho vào màng thẩm tách, ngâm trong thuốc khử ion để loại thuốc tự do, đo HPLC lượng thuốc tự do được kết quả như sau:
Lượng thuốc tự do (mg): 12,66 (mg)
Lượng thuốc chứa trong mẫu (mg) = lượng thuốc ban đầu – thuốc tự do = 15-12,66 = 2,34 (mg)
Từ dữ liệu tính được hiệu suất mang thuốc và khả năng chứa thuốc 5-FU của hạt nano silica xốp (PNS) theo công thức:
Hiệu suất mang thuốc (DLE)
Lượng thuốc chứa trong mẫu 2,34
DLE (%)
= Tổng lượng thuốc ban đầu
x 100% =
15,00 x 100% = 15,60 ± 1,85 %
Khả năng chứa thuốc của chất mang (DLC)
Lượng thuốc chứa trong mẫu DLC (%) =
Tổng lượng chất mang và lượng thuốc
trong mẫ
2,34
x 100% =
u
3,75 ± 0,12%
Khả năng chứa thuốc 5-FU của chất mang PNS (DLC):3,75 ± 0,12%.
Từ kết quả tính tốn số liệu DLE và DLC, ta thấy rằng hạt nano silica có hiệu suất mang thuốc là 15,60 ± 1,85% và khả năng chứa thuốc là 3,75 ± 0,12%. So với các nghiên cứu đã thực hiện thì kết quả vẫn chưa cao [85], do đó chúng tơi biến tính chất mang nano silica xốp (PNS) với mong muốn nâng cao hiệu suất mang thuốc.
3.3.1.5. Kết quả giải phóng thuốc 5-FU của PNS (nano silica xốp)
Thuốc sau khi mang được khảo sát giải phóng trong thời gian 1giờ, 2 giờ, 3 giờ đến 48 giờ với 2 môi trường dung dịch đệm acetat (pH 4,5) và phosphat (PBS)(pH 7,4). Kết quả HPLC cho thấy lượng thuốc giải phóng ra bằng 0 (mg) trong mọi thời điểm (xem hình 3.28 a và b).
Hình 3.26. Phổ HPLC của 5-FU (a) và HPLC của hệ PNS chứa 5-FU giải phóng (b)
Nhận xét và giải thích
Với cách mang thuốc thơng thường là hịa tan thuốc và chất mang vào nước khử ion, trộn lẫn 2 hỗn hợp trên, khuấy ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ. Cách mang này chỉ hiệu quả với DOX nhưng khơng hiệu quả với 5-FU vì DOX tạo liên kết hóa học với chất mang cịn 5-FU thì khơng.
Để mang được thuốc 5-FU vào vật liệu, cho chất mang vào một ống nhỏ giọt, đổ dung dịch thuốc hòa tan trong nước khử ion và cho chảy qua ống giống như hình thức của sắc ký cột. Với cách đó, 5-FU được mang vào hạt nhưng giữ chặt luôn trong hạt nano silica xốp (PNS) và khơng giải phóng được thuốc.
3.3.1.6. Kết quả mang thuốc DOX của PNS (nano silica xốp)
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 hệ PNS.
Từ kết quả tính tốn số liệu DLE và DLC, ta thấy rằng hạt nano silica có hiệu suất mang thuốc (DLE) là 23,01 ± 2,16% và khả năng chứa thuốc (DLC) là 2,09 ± 0,32%. So với các nghiên cứu đã thực hiện thì kết quả vẫn chưa cao [58, 86], đó là do các hạt nano silica mang thuốc có thể chứa nhiều khơng khí trong các lỗ xốp mặc dù đã được hút chân khơng, điều đó cản trở thuốc nạp vào. Bên cạnh đó thuốc vào các lỗ xốp dễ thì khi loại thuốc tự do cũng trơi ra khá nhiều làm cho hiệu suất mang thuốc (DLE) của hệ PNS thấp.
Để khắc phục nhược điểm trên chúng tơi biến tính chất mang nano silica xốp (PNS) với mong muốn cải thiện hiệu suất mang thuốc DOX cao hơn. Việc biến tính phải dựa trên cơ sở chọn những polymer sinh học có tính tương thích với tế bào tốt, khơng độc hại, không ô nhiễm môi trường và đặt biệt phải tạo liên kết hóa học với thuốc [22].
3.3.1.7. Kết quả giải phóng thuốc DOX của PNS (nano silica xốp)
Chất mang PNS được khảo sát khả năng 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 4,5. Số liệu giải phóng thuốc được trình bày trong bảng 3.4 và hình 3.29.
Bảng 3.5. Kết quả giải phóng thuốc DOX của hệ PNS
Thời gian giải phóng thuốc (giờ) Tỷ lệ giải phóng thuốc (%) pH = 7,4 pH = 4,5 0 0 0 1 8,97 34,08 2 9,09 43,16 3 42,77 53,53 6 58,72 60,62 12 66,50 76,24 24 74,06 82,15 48 80,30 69,73
72 89,02 72,86
84 89,59 94,37
96 90,00 95,09
Hình 3.27. Đồ thị mơ tả khả năng giải phóng thuốc DOX của hệ PNS ở pH 4,5 và pH 7,4 Nhận xét
Vì các chất mang thuốc PNS chưa được biến tính có nhiều lỗ xốp, nên khi giải phóng thuốc thì lượng DOX ra rất nhiều trong cả 2 môi trường pH 7,4 và 4,5 [87, 88]. Việc giải phóng thuốc khá cao ở mơi trường pH 7,4 (mơi trường tế bào bình thường) sẽ khơng đạt hiệu quả mong muốn. Mục tiêu biến tính PNS để đạt hiệu quả mang và giải phóng thuốc là rất cần thiết.
3.3.2. Kết quả mang và giải phóng của PNS-GPTMS-Hydrazine (chất mang thuốc 1)
3.3.2.1. Khảo sát mang và giải phóng 5-FU của PNS-GPTMS-Hydrazine
Bằng cách xác định lượng thuốc chưa mang được, ta có thể 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 3.6.Số liệu biểu thị khối lượng thuốc được mang trong 60 mg hạt.
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, không 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 (mơi 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