4.1. Kết luận
- Tổng hợp được hạt nano silica cấu trúc xốp, được chứng minh qua các phương pháp TEM, XRD, FTIR. Khảo sát kích thước hạt bằng TEM kết quả cho thấy kích thước hạt nano silica (PNS) dao động trong khoảng 50-60 nm.
- Đã biến tính được vật liệu PNS bằng Hydrazine, Chitosan-mPEG, Gelatin-mPEG và thành phần cấu trúc được xác định bởi các phương pháp FTIR, TGA...
- Khảo sát kích thước hạt PNS sau biến tính bằng TEM kết quả cho thấy kích thước hạt dao động trong khoảng 60-70 nm đạt yêu cầu mang thuốc.
- Khảo sát khả năng mang và giải phóng DOX của hạt sau biến tính bằng phương pháp đo UV-VIS cho thấy hiệu suất mang thuốc khá cao và khả năng giải phóng thuốc ở mơi trường tế bào ung thư trong 96 khá tốt đặc biệt nhất là vật liệu nano silica biến tính bằng Ge-mPEG (hệ PNS-APTES-COOH-GEL-mPEG đạt khả năng mang 85,92%) và giải phóng rất ít ở pH 7,4 nhưng giải phóng từ từ và giải phóng lượng nhiều trong mơi trường pH 4,5.
- Cịn khi khảo sát khả năng mang thuốc 5-FU của hạt sau biến tính bằng phương pháp đo HPLC cho thấy hiệu suất mang thuốc trung bình là cao nhất chỉ có hệ PNS-GPTMS- CS-mPEG là 70,04% nhưng khơng giải phóng được trong cả 2 môi trường 7,4 và 4,5.
- Với hệ nano silicate biến tính Hydrazine, Chitosan-mPEG, Hydrazine, Gelatin-mPEG thích hợp mang thuốc DOX hơn mang thuốc 5FU.
- Đã đo được độc tính tế bào của hệ PNS-APTES-COOH-GE cho kết quả phù hợp.
Tính mới chúng tôi đạt được ở đây là:
- Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của vật liệu nano silicas xốp dựa trên kết quả của những nghiên cứu đối lập giữa các nhóm nhà khoa học trước kia (Stober và cộng sự, Bogush và công sự, Helden và cộng sự) [62-64].
- Tìm ra phương pháp mang thuốc hiệu quả cao đối với DOX, đó là biến vật liệu có chứa nhóm amino tạo liên kết imine giữa thuốc DOX và chất mang nhờ đó mà hiệu suất mang thuốc cao hơn so với những nghiên cứu trước đây [35, 101]. Bên cạnh đó, nhờ liên kết imine mà tất cả nhưng hệ biến tính mang thuốc DOX đều cho kết quả giải phóng thuốc hướng đích rất tốt. Cụ thể là liên kết imine sẽ bền trong mơi trường trung tính của tế bào cơ thể khỏe mạnh pH ~7,4 và giúp thuốc lưu thông trong máu
lâu dài. Khi đến gần tế bào ung thư (pH khoảng 4,5) thì liên kết imine trở nên kém bền sẽ bị phá vỡ, lúc này giải phóng đúng mục tiêu là tế bào ung thư. Tất cả những hệ biến tính đã thực hiện là hệ mang thuốc DOX nhạy pH khá tốt.
4.2. Kiến nghị
- Tiếp tục nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica từ nguồn nguyên liệu sinh khối. - Tiếp tục biến tính trên vật liệu nano silica được sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh
khối với tiêu chí an tồn dược liệu và thân thiện với mơi trường.
- Thử độc tính tế bào vật liệu nano silica sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh khối. - Hệ biến PNS-APTES-COOH-GE mang DOX vẫn chưa gây độc đối với tế bào ung
thư cổ tử cung (Hela), nên cần thay đổi tỷ lệ thuốc và chất mang hoặc tăng lượng gelatin khi biến tính.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Xie, M., et al., A multifunctional mesoporous silica nanocomposite for targeted
delivery, controlled release of doxorubicin and bioimaging. Colloids and Surfaces B:
Biointerfaces, 2013. 110: p. 138-147.
2. Zhang, Y., H.F. Chan, and K.W. Leong, Advanced materials and processing for drug
delivery: the past and the future. Advanced drug delivery reviews, 2013. 65(1): p.
104-120.
3. Manzano, M. and M. Vallet‐Regí, Mesoporous silica nanoparticles for drug delivery. Advanced functional materials, 2020. 30(2): p. 1902634.
4. Fernández, L.D., E. Lara, and E.A. Mitchell, Checklist, diversity and distribution of
testate amoebae in Chile. European Journal of Protistology, 2015. 51(5): p. 409-424.
5. Iler, K.R., The chemistry of silica. Solubility, polymerization, colloid and surface properties and biochemistry of silica, 1979.
6. Shelke, G., G. Deshmukh, and D. Patil, Structural Analysis”. International Journal of Current Research.
7. Tourne-Peteilh, C., et al., Sol–gel one-pot synthesis in soft conditions of mesoporous
silica materials ready for drug delivery system. Journal of sol-gel science and
technology, 2012. 61(3): p. 455-462.
8. Katiyar, A., et al., Synthesis of ordered large pore SBA-15 spherical particles for
adsorption of biomolecules. Journal of Chromatography A, 2006. 1122(1-2): p. 13-
20.
9. Trewyn, B.G., et al., Biocompatible mesoporous silica nanoparticles with different
morphologies for animal cell membrane penetration. Chemical Engineering Journal,
2008. 137(1): p. 23-29.
10. Angelos, S., et al., Mesoporous silicate materials as substrates for molecular
machines and drug delivery. Chemical Engineering Journal, 2008. 137(1): p. 4-13. 11. Singh, R. and J.W. Lillard Jr, Nanoparticle-based targeted drug delivery.
Experimental and molecular pathology, 2009. 86(3): p. 215-223.
12. Ibrahim, I.A., A. Zikry, and M.A. Sharaf, Preparation of spherical silica
nanoparticles: Stober silica. J. Am. Sci, 2010. 6(11): p. 985-989.
13. Svenson, S. and D.A. Tomalia, Dendrimers in biomedical applications—reflections
on the field. Advanced drug delivery reviews, 2012. 64: p. 102-115.
14. Malik, N., E.G. Evagorou, and R. Duncan, Dendrimer-platinate: a novel approach to
cancer chemotherapy. Anti-cancer drugs, 1999. 10(8): p. 767-776.
15. Lim, M.H. and A. Stein, Comparative studies of grafting and direct syntheses of
inorganic− organic hybrid mesoporous materials. Chemistry of Materials, 1999.
11(11): p. 3285-3295.
16. Slowing, I., B.G. Trewyn, and V.S.-Y. Lin, Effect of surface functionalization of
MCM-41-type mesoporous silica nanoparticles on the endocytosis by human cancer cells. Journal of the American Chemical Society, 2006. 128(46): p. 14792-14793.
17. Hench, L.L. and J.K. West, The sol-gel process. Chemical reviews, 1990. 90(1): p. 33-72.
18. RS Dubey, Y.R., MA More Synthesis and characterization of SiO2 nanoparticles via
19. Rao, K.S., et al., A novel method for synthesis of silica nanoparticles. Journal of colloid and interface science, 2005. 289(1): p. 125-131.
20. Jal, P., et al., Synthesis and characterization of nanosilica prepared by precipitation
method. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2004.
240(1-3): p. 173-178.
21. Silva, G.A., Introduction to nanotechnology and its applications to medicine. Surgical neurology, 2004. 61(3): p. 216-220.
22. Shi, J., et al., Schiff based injectable hydrogel for in situ pH-triggered delivery of
doxorubicin for breast tumor treatment. Polymer Chemistry, 2014. 5(21): p. 6180-
6189.
23. Karnati, S.R., et al., Application of surface-modified silica nanoparticles with dual
silane coupling agents in bitumen for performance enhancement. Construction and
Building Materials, 2020. 244: p. 118324.
24. Edrissi, M., M. Soleymani, and M. Adinehnia, Synthesis of Silica Nanoparticles by
Ultrasound‐Assisted Sol‐Gel Method: Optimized by Taguchi Robust Design.
Chemical engineering & technology, 2011. 34(11): p. 1813-1819.
25. Zohreh, N., S.H. Hosseini, and A. Pourjavadi, Hydrazine-modified starch coated
magnetic nanoparticles as an effective pH-responsive nanocarrier for doxorubicin delivery. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2016. 39: p. 203-209.
26. Sonawane, S.J., R.S. Kalhapure, and T. Govender, Hydrazone linkages in pH
responsive drug delivery systems. European Journal of Pharmaceutical Sciences,
2017. 99: p. 45-65.
27. Narayan, R., et al., Mesoporous silica nanoparticles: A comprehensive review on
synthesis and recent advances. Pharmaceutics, 2018. 10(3): p. 118.
28. Tomalia, D.A., Birth of a new macromolecular architecture: dendrimers as quantized
building blocks for nanoscale synthetic polymer chemistry. Progress in Polymer
Science, 2005. 30(3-4): p. 294-324.
29. Garg, U., et al., Current advances in chitosan nanoparticles based drug delivery and
targeting. Advanced pharmaceutical bulletin, 2019. 9(2): p. 195.
30. Bernkop-Schnürch, A. and S. Dünnhaupt, Chitosan-based drug delivery systems. European journal of pharmaceutics and biopharmaceutics, 2012. 81(3): p. 463-469. 31. Wübbeler, J.H., et al., Biodegradation of the xenobiotic organic disulphide 4, 4′-
dithiodibutyric acid by Rhodococcus erythropolis strain MI2 and comparison with the microbial utilization of 3, 3′-dithiodipropionic acid and 3, 3′-thiodipropionic acid. Microbiology, 2010. 156(4): p. 1221-1233.
32. Qiu, L., C.-Y. Hong, and C.-Y. Pan, Doxorubicin-loaded aromatic imine-contained
amphiphilic branched star polymer micelles: synthesis, self-assembly, and drug delivery. International journal of nanomedicine, 2015. 10: p. 3623.
33. Wang, Y., et al., A charge-conversional intracellular-activated polymeric prodrug for
tumor therapy. Polymer Chemistry, 2016. 7(12): p. 2253-2263.
34. Ding, Y., et al., Polymerizable disulfide paclitaxel prodrug for controlled drug
delivery. Materials Science and Engineering: C, 2014. 44: p. 386-390.
35. Cuong, N.-V., Y.-L. Li, and M.-F. Hsieh, Targeted delivery of doxorubicin to human
breast cancers by folate-decorated star-shaped PEG–PCL micelle. Journal of
36. Li, H., et al., Reduction-responsive drug delivery based on mesoporous silica
nanoparticle core with crosslinked poly (acrylic acid) shell. Materials Science and
Engineering: C, 2013. 33(6): p. 3426-3431.
37. Su, K. and C. Wang, Recent advances in the use of gelatin in biomedical research.
Biotechnology letters, 2015. 37(11): p. 2139-2145.
38. Tran, S., et al., Cancer nanomedicine: a review of recent success in drug delivery.
Clinical and translational medicine, 2017. 6(1): p. 44.
39. Longley, D.B., D.P. Harkin, and P.G. Johnston, 5-fluorouracil: mechanisms of action
and clinical strategies. Nature reviews cancer, 2003. 3(5): p. 330-338.
40. Lung, N.T., Vai trị xét nghiệm đa hình gen đối với chỉnh liều 5-Fluorouracil (5-FU)
trong điều trị ung thư. 2017.
41. Khoa, N.C., Dendrimer: Tổng hợp và ứng dụng trong y-dược. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội, , 2015.
42. Sweetman, S.C., Martindale: the complete drug reference. Vol. 3709. 2009: Pharmaceutical press London.
43. Yeager, C.E. and E.A. Olsen, Treatment of chemotherapy‐induced alopecia. Dermatologic therapy, 2011. 24(4): p. 432-442.
44. Khoa, N.C., Vật liệu polyme thông minh và ứng dụng trong y khoa. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội, 2016. 64: p. 450-455.
45. Lâm, T.Đ., Vật liệu Nano sinh học. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội, 1993: p. 43-47.
46. van der Meel, R., Targeted inhibition of tumor growth and angiogenesis. 2013, University Utrecht.
47. Vallet-Regí, M., et al., Mesoporous silica nanoparticles for drug delivery: Current
insights. Molecules, 2018. 23(1): p. 47.
48. Vallet-Regi, M., et al., A new property of MCM-41: drug delivery system. Chemistry of Materials, 2001. 13(2): p. 308-311.
49. HuhandY, A. and J. Kwon, Nanoantibiotics’: anewparadigmfortreatinginfectiousdis‐
easesusingnanomaterialsintheantibioticsresistantera. JournalofControlledRelease,
2011. 156: p. 128-145.
50. Dvir, T., et al., Nanowired three-dimensional cardiac patches. Nature nanotechnology, 2011. 6(11): p. 720-725.
51. Tang, H., et al., Facile synthesis of pH sensitive polymer-coated mesoporous silica
nanoparticles and their application in drug delivery. International journal of
pharmaceutics, 2011. 421(2): p. 388-396.
52. Nguyen, M.-N.T. and T.-D. Ho-Huynh, Selective cytotoxicity of a Vietnamese
traditional formula, Nam Dia long, against MCF-7 cells by synergistic effects. BMC
complementary and alternative medicine, 2016. 16(1): p. 1-10.
53. Vien, T.A., et al., Antifungal, antibacterial and cytotoxic activities of some Ardisia
species from Vietnam. Academia Journal of Biology, 2016. 38(1): p. 75-80.
54. Rahman, I.A. and V. Padavettan, Synthesis of silica nanoparticles by sol-gel: size-
dependent properties, surface modification, and applications in silica-polymer nanocomposites—a review. Journal of Nanomaterials, 2012. 2012.
55. Tuấn, N.T., et al., Tổng hợp hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu bằng phương pháp kết tủa. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 2014. 32: p. 120-124.
56. Sun, L., et al., Preparation of 5-fluorouracil-loaded chitosan nanoparticles and study
of the sustained release in vitro and in vivo. Asian journal of pharmaceutical
sciences, 2017. 12(5): p. 418-423.
57. Wang, X., et al., Increasing the cytotoxicity of doxorubicin in breast cancer MCF-7
cells with multidrug resistance using a mesoporous silica nanoparticle drug delivery system. International journal of clinical and experimental pathology, 2014. 7(4): p.
1337.
58. Cuong, N.-V., et al., Doxorubicin-loaded PEG-PCL-PEG micelle using xenograft
model of nude mice: Effect of multiple administration of micelle on the suppression of human breast cancer. Cancers, 2010. 3(1): p. 61-78.
59. Danaei, M., et al., Impact of particle size and polydispersity index on the clinical
applications of lipidic nanocarrier systems. Pharmaceutics, 2018. 10(2): p. 57.
60. Bogush, G. and C. Zukoski Iv, Studies of the kinetics of the precipitation of uniform
silica particles through the hydrolysis and condensation of silicon alkoxides. Journal
of Colloid and Interface Science, 1991. 142(1): p. 1-18.
61. IA Rahman, V.P., Synthesis of silica nanoparticles by sol-gel: size-dependent
properties, surface modification, and applications in silica-polymer nanocomposites —a review. Journal of Nanomaterials, 2012: p. 2-3.
62. Stöber, W., A. Fink, and E. Bohn, Controlled growth of monodisperse silica spheres
in the micron size range. Journal of colloid and interface science, 1968. 26(1): p. 62-
69.
63. Bogush, G., M. Tracy, and C. Zukoski Iv, Preparation of monodisperse silica
particles: control of size and mass fraction. Journal of non-crystalline solids, 1988.
104(1): p. 95-106.
64. Van Helden, A., J. Jansen, and A. Vrij, Preparation and characterization of spherical
monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents. Journal of colloid and
interface science, 1981. 81(2): p. 354-368.
65. Matsoukas, T. and E. Gulari, Dynamics of growth of silica particles from ammonia-
catalyzed hydrolysis of tetra-ethyl-orthosilicate. Journal of colloid and interface
science, 1988. 124(1): p. 252-261.
66. Biricik, H. and N. Sarier, Comparative study of the characteristics of nano silica-,
silica fume-and fly ash-incorporated cement mortars. Materials Research, 2014.
17(3): p. 570-582.
67. Liou, T.-H. and C.-C. Yang, Synthesis and surface characteristics of nanosilica
produced from alkali-extracted rice husk ash. Materials science and engineering: B,
2011. 176(7): p. 521-529.
68. Lehman, S.E., Spectroscopic studies of silica nanoparticles: magnetic resonance and
nanomaterial-biological interactions. 2016.
69. Sun, J., et al., Effect of nano-SiO2 on the early hydration of alite-sulphoaluminate
cement. Nanomaterials, 2017. 7(5): p. 102.
70. Ghosh, R. and S. Bhattacherjee, A review study on precipitated silica and activated
carbon from rice husk. J Chem Eng Process Technol, 2013. 4(4): p. 1-7.
71. Rafi, A.A., et al., A Smart pH-responsive Nano-Carrier as a Drug Delivery System:
A hybrid system comprised of mesoporous nanosilica MCM-41 (as a nano-container) & a pH-sensitive polymer (as smart reversible gatekeepers): Preparation, characterization and in vitro release studies of an anti-cancer drug. European
72. Phương, H.T. and N.K.D. Hồng, Study on the surface functionalization of nanosilica
for oil adsorption. Vietnam Journal of Science and Technology, 2016. 54(6): p. 755.
73. Stojanovic, D., et al., Preparation of MEMO silane-coated SiO2 nanoparticles under
high pressure of carbon dioxide and ethanol. The Journal of Supercritical Fluids,
2010. 52(3): p. 276-284.
74. Kalapathy, U., A. Proctor, and J. Shultz, A simple method for production of pure
silica from rice hull ash. Bioresource technology, 2000. 73(3): p. 257-262.
75. Jafari, V., A. Allahverdi, and M. Vafaei, Ultrasound-assisted synthesis of colloidal
nanosilica from silica fume: Effect of sonication time on the properties of product.
Advanced Powder Technology, 2014. 25(5): p. 1571-1577.
76. Jafari, V. and A. Allahverdi, Synthesis of nanosilica from silica fume using an acid-
base precipitation technique and PVA as a nonionic surfactant. Journal of Ultrafine
Grained and Nanostructured Materials, 2014. 47(2): p. 105-112.
77. González, M.G., J.C. Cabanelas, and J. Baselga, Applications of FTIR on epoxy
resins-identification, monitoring the curing process, phase separation and water uptake. Infrared Spectroscopy-Materials Science, Engineering and Technology, 2012.
2: p. 261-284.
78. Meza-Arroyo, J., et al., Low temperature processing of Al2O3-GPTMS-PMMA
hybrid films with applications to high-performance ZnO thin-film transistors.
Applied Surface Science, 2019. 467: p. 456-461.
79. Rafigh, S.M. and A. Heydarinasab, Mesoporous chitosan–SiO2 nanoparticles:
synthesis, characterization, and CO2 adsorption capacity. ACS Sustainable
Chemistry & Engineering, 2017. 5(11): p. 10379-10386.
80. Liu, Y., et al., A self-monitored fluorescence DNA anti-counterfeiting system based
on silica coated SYBR Green I/DNA gelatin nanoparticles. Journal of Materials
Chemistry C, 2017. 5(24): p. 5939-5948.
81. Zhang, J., et al., Mesoporous silica nanoparticles with redox-responsive surface
linkers for charge-reversible loading and release of short oligonucleotides. Dalton
Transactions, 2014. 43(10): p. 4115-4126.
82. Feng, X., et al., Schiff base bond-linked polysaccharide–doxorubicin conjugate for
upregulated cancer therapy. Materials Science and Engineering: C, 2017. 76: p.
1121-1128.
83. Sharma, M.V.P., et al., An efficient and novel porous nanosilica supported TiO2
photocatalyst for pesticide degradation using solar light. Journal of Hazardous
Materials, 2009. 171(1-3): p. 626-633.
84. Ek, S., et al., Determination of the hydroxyl group content in silica by
thermogravimetry and a comparison with 1H MAS NMR results. Thermochimica
acta, 2001. 379(1-2): p. 201-212.
85. She, X., et al., Functionalization of hollow mesoporous silica nanoparticles for
improved 5-FU loading. Journal of Nanomaterials, 2015. 2015.
86. Kamba, S.A., et al., In vitro delivery and controlled release of doxorubicin for
targeting osteosarcoma bone cancer. Molecules, 2013. 18(9): p. 10580-10598.
87. Manocha, B. and A. Margaritis, Controlled release of doxorubicin from doxorubicin/-
polyglutamic acid ionic complex. Journal of Nanomaterials, 2010. 2010.
88. Llinas, M.C., et al., Preparation of a mesoporous silica-based nano-vehicle for dual