Một nhược điểm của nano silica khi được chọn làm vật liệu mang thuốc là không thể bảo vệ thuốc trong quá trình vận chuyển dẫn đến thuốc dễ bị rị rỉ ra ngồi từ đó có thể gây hại cho các tế bào lành tính cũng như khiến hiệu quả điều trị giảm sút Vì vậy để đạt hiệu quả mang thuốc cao, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu các phương pháp biến tính bề mặt hạt nano silica bằng cách gắn thêm các polymer khác để bảo vệ lượng thuốc bên trong, tạo liên kết hóa học với thuốc nhằm nâng hiệu quả mang thuốc [22]
Việc biến tính bề mặt vật liệu trở nên tương đối dễ dàng vì bề mặt PNS có chứa các nhóm OH- có thể dễ dàng tạo liên kết cộng hóa trị với các tác nhân biến tính khác nhau [23]
Hạt nano được biến tính với các polymer sinh học có khả năng vượt qua những rào cản của hệ thống miễn dịch cơ thể, kiểm sốt duy trì q trình vận chuyển thuốc lưu thơng trong máu và giải phóng thuốc đúng mục tiêu xác định là tế bào bệnh Các chất dùng để biến tính bề mặt nano silica (PNS) thường là những polymer có tính tương thích sinh học, có độc tính thấp, giá thành thấp, sẵn có trong tự nhiên, an tồn cho con người và thân thiện với môi trường Trong số đó, gelatin (viết tắt là GEL hoặc GE) hoặc chitosan (CS) đang chiếm được rất nhiều sự quan tâm từ các nhà nghiên cứu do sự tương thích sinh học cao và ít mang độc tính hơn rất nhiều so với những loại vật liệu khác [24]
Ngoài ra, một số tác nhân khác như hydrazine, methoxy ethyleneglycol (mPEG), dithiodipropionic acid (DTDP) cũng được chọn biến tính lên vật liệu nano silica với những tính chất đặc trưng như sau:
1 3 1 Hydrazine
Hydrazine ( N2H4 là loại diamine đơn giản nhất và duy nhất trong nhóm vì có liên kết N - N Nó được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1887 bởi Curtius dưới dạng muối sunfat từ este diazoacetic Thiele (1893) cho rằng q trình oxy hóa amoniac với hypochlorite sẽ tạo ra hydrazine và vào năm 1906 Raschig đã chứng minh quá trình này, tạo thành phương pháp sản xuất thương mại chính trong những năm 1990 [14]
Ứng dụng trong y tế là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của hydrazine, như đã biết hydrazine tuy độc nhưng khi gắn nhóm amino trên vật liệu mang thuốc thì tính chất của hydrazine thay đổi chỉ cịn một gốc amin vì vậy làm tăng hoạt tính sinh học và khơng gây độc đối với cơ thể người [25]
Hydrazine được sử dụng nhiều trong dẫn truyền thuốc do tạo được liên kết hydrazone rất nhạy với pH Tại pH thấp của môi trường tế bào ung thư, liên kết hydrazone sẽ phá vỡ giải phóng thuốc đúng mục tiêu [26]
1 3 2 Polyethylene glycol (PEG)
Polyethylene glycol (PEG), là một loại polymer sinh học ưa nước, được sử dụng như một thành phần quan trọng đối với nhiều hệ thống dẫn thuốc khác nhau PEG có khả năng kéo dài thời gian lưu thơng trong máu để mang thuốc hướng đích
Sự kết hợp PEG và thuốc có một vài thuận lợi: -
-
Tăng thời gian tồn tại của thuốc trong cơ thể
Giảm khả năng đào thải các enzyme cũng như các protein bởi hệ thống miễn dịch Nhờ vào những thuận lợi đó, sự PEG hóa đóng vai trị quan trọng trong việc dẫn truyền thuốc
PEG được tổng hợp từ quá trình polymer hóa mở vịng bởi tương tác nucleophilic bằng ion OH- lên vịng epoxide Tuy nhiên, PEG có nhóm OH ở hai đầu mạch nên có độ đa phân tán và trọng lượng phân tử cao do phản ứng polymer hóa xảy ra ở cả hai đầu mạch Để giải quyết vấn đề đó, người ta đã tiến hành thay thế chúng bằng monomethoxy PEG hay mPEG
Về mặt dược học, gắn mPEG vào bề mặt giúp giảm một số q trình khơng mong muốn Cụ thể là mPEG gắn trên bề mặt gắn lên bề mặt thuốc giúp tránh đi sự đào thải của hệ miễn dịch [27]
Trong sinh học, mPEG phân tách giữa mơi trường nước và màng tế bào do đó mPEG có khả năng dung hợp tế bào [13]
1 3 3 Biến tính bằng chitosan (CS)
Chitosan là một polymer sinh học, là một polysaccharide và là dẫn xuất của chitin Chitin là một loại polymer tuyến tính của β (1→ 4) được liên kết N-acetyl-D-Glucosamine đơn vị gồm mucopolysaccharides (các polysaccharide chứa đường amine và acid uronic) và đường amino Chitin là polymer hữu cơ thứ hai phổ biến trong tự nhiên sau cellulose Chitin được tìm thấy trong các lớp biểu bì hoặc bộ khung xương ngồi của động vật giáp xác như tôm cua, côn trùng như châu chấu, chuồn chuồn
Chitosan được tạo thành bởi các phản ứng deacetyl hóa chitin Khi chitin được xử lý với các chất kiềm đặc ở nhiệt độ cao khoảng 120oC trong dung dịch, trong thời gian 1-3 giờ nó sẽ bị loại nhóm acetyl và bị phân hủy khác nhau để cho ra một sản phẩm là chitosan Mức độ deacetyl hóa của chitosan thay đổi theo nguồn gốc của chitin và phương pháp chế biến Vậy chitosan khơng phải là một đơn chất mà nó là một nhóm sản phẩm của chitin bị loại nhóm acetyl từng phần [28, 29]
Hình 1 4 Sự tạo thành chitosan từ chitin
Trong vịng 20 năm qua, nhiều cơng trình nghiên cứu đã được công bố về ứng dụng chitosan trong các lĩnh vực dẫn truyền thuốc Trái ngược với tất cả các polysaccharid khác trong dược điển, chitosan có đặc tính cation vì các nhóm amin của chính nó Nhờ vào các nhóm amin này giúp cho đặc tính giải phóng thuốc được kiểm sốt, tăng tính bám dính niêm mạc, tăng cường thẩm thấu của thuốc [30]