CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. Kết quả tổng hợp và khảo sát nanoliposome mPEG-Gel
3.4.2. Kết quả phủ mPEG-Gel lên bề mặt nanoliposome và đánh giá tính chất
vật liệu
3.4.2.1. Kết quả nang hóa thuốc
Tương tự hệ SLP@mPEG-CS, hệ SLP@mPEG-Gel nang hóa PTX (PTX/SLP@mPEG-Gel) và CAR (CAR/SLP@mPEG-Gel) thông qua tương tác kỵ nước. mPEG-Gel được phủ lên bề mặt liposome nhờ vào lực tương tác tĩnh điện (mPEG-Gel mang điện tích dương và liposome mang điện tích âm) tạo thành hệ SLP@mPEG-Gel. Trong đó, PTX sẽ nằm trong lớp đơi phospholipid khi hịa tan trong dung môi trong pha lipid và CAR sẽ nằm trong khoang nước của SLP@mPEG-Gel khi hòa tan trong môi trường hydrat.
CAR/SLP@mPEG-Gel
Kết quả phổ FT-IR của PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel cho thấy các dao động đặc trưng của cả SLP và mPEG-Gel: ở 1384 cm-1 là dao động liên kết của C-O và ở 2965 cm-1 là dao động liên kết C-H của chuỗi acid béo trên lecithin của SLP; ở 1502 cm-1 là dao động liên kết C=O của amide I và ở 1502 cm-1 là dao động liên kết N-H của amide II là những nhóm chức đặc trưng của gelatin.
Dao động đặc trưng của cả PTX và CAR đều xuất hiện tương ứng trên PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel: ở 1690 cm-1 là dao động liên kết của C-C và ở1278 cm-1 là dao động liên kết của C-N trên phân tử PTX; đặc trưng cho liên kết Pt-NH2 là các dao động xuất hiện ở 1399 và 1392 cm-1 trên phân tử CAR [79].
Dữ liệu phổ FT-IR của SLP, mPEG-Gel, PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel theo Hình 3.26 được thống kê qua Bảng 3.20.
Bảng 3.20. Kết quả phổ FT-IR của SLP, mPEG-Gel, PTX/SLP@mPEG-Gel và
CAR/SLP@mPEG-Gel Vị trí Nhóm chức Số sóng (cm-1) SLP mPEG -Gel SLP@ mPEG -Gel PTX CAR PTX/SLP @mPEG- Gel CAR/SLP @mPEG- Gel a -CH2 2977 2973 2972 2973 b C-O-C 1141 1142 1121 1145 d -C=O 1591 1594 1594 1594 g C-O- 1384 1373 1385 1313 1276 h C-H 2965 2976 2988 2957 i C-C 1690 1695 k C-N 1278 1282 l Pt-NH2 1399- 1445
m N-H 1421 1428 1472 1462
Qua bảng thống kê dữ liệu phổ của các chất (Bảng 3.20) cho thấy sự lặp lại các tín hiệu dao động đặc trưng trên phân tử mPEG-Gel ở vị trí a, b, d, m và trên phân tử SLP ở vị trí g, h ln xuất hiện trong phân tử PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG-Gel sau khi tổng hợp. Phổ đồ của PTX/SLP@mPEG-Gel xuất hiện các dao động ở vị trí i, k chứng tỏ đã nang hóa thành cơng PTX vào SLP@mPEG-Gel. Phổ đồ của CAR/SLP@mPEG-Gel xuất hiện tín hiệu dao động tại vị trí l chứng tỏ đã nang hóa thành cơng CAR vào SLP@mPEG-Gel.
b. Kết quả TEM và DLS PTX/SLP@mPEG-Gel
PTX/SLP@mPEG-Gel tổng hợp được cho kích thước hạt trung bình là 147,20 ± 3,24 nm với hệ số đa phân tán (PDI) là 0,322 ± 0,009 và mang điện tích âm (-77,10 ± 1,45 mV). Hình dạng và hình thái của PTX/SLP@mPEG-Gel được quan sát dưới kính hiển vi điện tử truyền qua được thể hiện trong Hình 3.27.c. Kết quả TEM cho thấy PTX/SLP@mPEG-Chol có dạng hình cầu đồng nhất.
PTX/SLP@mPEG-Gel CAR/SLP@mPEG-Gel
CAR/SLP@mPEG-Gel cho thấy kích thước trung bình là 172,10 ± 8,32 nm với hệ số đa phân tán là 0,336 ± 0,011 và kiểu phân bố 1 đỉnh. Hình TEM CAR/SLP@mPEG-Gel cho thấy các hạt tạo ra có dạng hình cầu.
CAR/SLP@mPEG-Gel
Kết quả DLS và TEM của hệ PTX/SLP@mPEG-Gel và CAR/SLP@mPEG- Gel tổng hợp được cho thấy tiềm năng ứng dụng làm hệ mang thuốc điều trị ung thư bởi kích thước hạt nhỏ, phân bố hẹp, kiểu phân bố 1 đỉnh và mang điện tích âm.
3.4.2.2 Kết quả đánh giá độ ổn định trong huyết thanh
Kết quả khảo sát độ ổn định trong huyết thanh cho thấy rằng độ hấp thu của PTX/SLP@mPEG-Chol và CAR/SLP@mPEG-Chol có sự thay đổi nhưng khơng đáng kể trong 8 giờ đầu và duy trì ổn định trong 16 giờ tiếp theo (Hình 3.29). Tuy nhiên, PTX/SLP và CAR/SLP cho thấy sự giảm độ hấp thu do hệ không ổn định dẫn đến hiện tượng lắng dưới đáy ống nghiệm. Kết quả khảo sát cho thấy nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Gel làm tăng tính ổn định của liposome trong huyết thanh.
PTX/SLP@mPEG-Gel (a, b) và CAR/SLP@mPEG-Gel (c, d) khi ủ với 50% FBS
3.4.2.3. Kết quả đánh giá khả năng phóng thích thuốc
a. Paclitaxel
Hình 3.30. Kết quả phóng thích thuốc PTX ngun liệu, PTX được nang hóa trong
PTX/SLP và PTX/SLP@mPEG-Gel cho thấy có sự khác biệt về tốc độ phóng thích thuốc giữa các hệ. Sau 48 giờ khảo sát, tốc độ phóng thích PTX của PTX nguyên liệu là 74,96% nhanh hơn rất nhiều so với PTX được nang hóa trong hệ liposome là 48,06% và PTX được nang hóa trong hệ liposome biến tính PEG bằng vật liệu mPEG-Gel là 42,11%. Kết quả này cho thấy rằng hệ nanoliposome được biến tính PEG cho khả năng phóng thích kéo dài hơn hệ nanoliposome chưa biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel.
Mơ hình động học phóng thích thuốc:
Kết quả phóng thích thuốc được đánh giá thơng qua bốn mơ hình động học khác nhau (mơ hình bậc khơng, mơ hình bậc một, mơ hình Higuchi và mơ hình Korsmeyer-Peppas) để xác định cơ chế phóng thích thuốc PTX của hệ nanoliposome và nanoliposome biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel. Trong đó, giá trị R2 là một trong những thơng số quan trọng để xác định mơ hình động học phù hợp với các hệ chất mang thuốc được khảo sát. Các tham số giải phóng động học và hệ số hồi quy của PTX nguyên liệu và PTX được nang hóa trong SLP và SLP@mPEG- Gel được trình bày trong Bảng 3.21.
Bảng 3.21. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của PTX nguyên liệu, PTX được
nang hóa trong SLP và SLP@mPEG-Gel thu được thơng qua mơ hình động học bậc khơng, mơ hình động học bậc một, mơ hình Higuchi và mơ hình Korsmeyer-Peppas
Mơ hình bậc khơng Mơ hình bậc một Mơ hình Higuchi Mơ hình Korsmeyer- Peppas k0 R2 kf R2 kH R2 kK n R2 PTX 0,7715 0,6224 0,0030 0,5202 3,8331 0,6408 33,312 0,1750 0,7816 PTX/SLP 0,7300 0,8182 0,0048 0,8644 2,4678 0,6898 12,682 0,3773 0,9492 PTX/SLP@ mPEG-Gel 0,1178 0,6230 0,0006 0,6341 1,2381 0,7962 9,587 0,1761 0,9153
và PTX/SLP@mPEG-Gel thơng qua bốn mơ hình động học: (a) Mơ hình bậc khơng,
(b) Mơ hình bậc một, (c) Mơ hình Higuchi và (d) Mơ hình Korsmeyer-Peppas Kết quả phân tích động học phóng thích thuốc cho thấy mơ hình Korsmeyer- Peppas là mơ hình phù hợp nhất để giải thích cơ chế phóng thích thuốc của hệ nanoliposome và nanoliposome được biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel với giá trị R2 thu được cao hơn so với mơ hình cịn lại (mơ hình bậc khơng, mơ hình bậc một và mơ hình Higuchi). Theo mơ hình Korsmeyer-Peppas, cơ chế phóng thích thuốc được xác định dựa vào giá trị n. Giá trị n thu được đối với thuốc PTX được nang hóa trong nanoliposome là 0,3773 và nang hóa trong nanoliposome được biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel là 0,1761; hai giá trị này đều nhỏ hơn 0,45. Do đó, mơ hình Korsmeyer-Peppas cho thấy cơ chế phóng thích thuốc PTX của hệ nanoliposome và nanoliposome được biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel tuân theo khuếch tán Fickian [66]. Hằng số tốc độ (kk) cho thấy giảm khi thuốc được nang
PTX/SLP và kk = 9,587 đối với PTX/SLP@mPEG-Gel). Kết quả này cho thấy tương tự như hệ nanoliposome khi được biến tính bằng vật liệu mPEG-Chol, việc biến tính bề mặt liposome bằng vật liệu mPEG-Gel cho thấy việc kéo dài phóng thích thc PTX.
b. Carboplatin
Hình 3.32. Kết quả phóng thích thuốc CAR ngun liệu, CAR được nang hóa trong
SLP và SLP@mPEG-Gel trong mơi trường PBS (pH 7,4)
Kết quả phóng thích thuốc của CAR ngun liệu, CAR được nang hóa trong SLP và SLP@mPEG-Gel trong mơi trường PBS (pH 7,4) cho thấy có 84,37% CAR được phóng thích, 60,08% CAR được phóng thích từ CAR/SLP và 47,25% CAR được phóng thích từ CAR/SLP@mPEG-Gel sau 6 giờ khảo sát (Hình 3.32). Phần trăm CAR được phóng thích sau 48 giờ khảo sát từ CAR/SLP là 74,16% và từ CAR/SLP@mPEG-Gel 69,11% so với CAR nguyên liệu là 96,05%. Kết quả cho thấy sự phóng thích của thuốc CAR ngun liệu xảy ra trong 48 giờ gần như là hồn tồn. Trong khi đó, thuốc CAR được phóng thích từ hệ nanoliposome và nanoliposome được biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel cho thấy phóng thích nhanh vào giai đoạn đầu, phóng thích chậm vào giai đoạn hai. Dựa vào phần trăm thuốc
nanoliposome biến tính PEG bằng vật liệu mPEG-Gel giúp kéo dài phóng thích thuốc so với hệ nanoliposome chưa biến tính.
Mơ hình động học phóng thích thuốc:
Các tham số giải phóng động học và hệ số hồi quy được tính tốn từ bốn mơ hình động học các dạng phóng thuốc in vitro của CAR, CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-Gel được trình bày trong Bảng 3.22.
Bảng 3.22. Hằng số tốc độ và hệ số tương quan của CAR, CAR/SLP và
CAR/SLP@mPEG-Gel thu được thơng qua mơ hình động học bậc khơng, mơ hình động học bậc một, mơ hình Higuchi và mơ hình Korsmeyer-Peppas
Mơ hình bậc khơng Mơ hình bậc một Mơ hình Higuchi Mơ hình Korsmeyer- Peppas k0 R2 kf R2 kH R2 kK n R2 CAR 0,6228 0,6635 0,0192 0,9129 8,2091 0,4366 62,560 0,1198 0,9015 CAR/SLP 0,6381 0,6678 0,0071 0,7733 4,1583 0,3450 40,383 0,1738 0,8997 CAR/SLP@ mPEG-Gel 0,7543 0,8368 0,0071 0,9036 2,5845 0,3742 30,910 0,2153 0,9895
Hệ số tương quan của CAR nguyên liệu trong Bảng 3.22 cho thấy giá trị R2 là 0,6635, 0,9129, 0,4366 và 0,9015 đối với các mơ hình lần lượt là mơ hình động học bậc khơng, mơ hình động học bậc một, mơ hình Higuchi và mơ hình Korsmeyer-Peppas. Dạng phóng thích của CAR cho thấy mối tương quan cao nhất với mơ hình bậc một (R2 = 0,9129). Theo mơ hình này, CAR phóng thích theo cơ chế khuếch tán và nồng độ phóng thích thuốc phụ thuộc vào thời gian [73].
Thuốc CAR được nang hóa trong nanoliposome và nanoliposome được biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel đều cho thấy mối tương quan cao nhất với mơ hình Korsmeyer-Peppas (R2 = 0,8997 đối với CAR/SLP và R2 = 0,9895 đối với CAR/SLP@mPEG-Gel). Theo mơ hình Korsmeyer-Peppas, CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-Gel đều cho sự phóng thích thuốc tn theo khuếch tán Fickian với giá trị n < 0,45 (n = 0,1738 đối với CAR/SLP và n = 0,2153 đối với
hóa vào SLP và SLP@mPEG-Gel (kk = 62,560 đối với CAR, kk = 40,383 đối với CAR/SLP và kk = 30,910 đối với CAR/SLP@mPEG-Gel) cho thấy việc kéo dài phóng thích thuốc khi thuốc CAR được nang hóa vào hệ nanoliposome và nanoliposome biến tính bằng vật liệu mPEG-Gel.
Hình 3.33. Mơ hình động học giải phóng thuốc CAR nguyên liệu, CAR từ
CAR/SLP và CAR/SLP@mPEG-Gel thơng qua bốn mơ hình động học: (a) Mơ hình bậc khơng,
(b) Mơ hình bậc một, (c) Mơ hình Higuchi và (d) Mơ hình Korsmeyer-Peppas
Kết luận:
- Vật liệu mPEG-Gel được tổng hợp thành công và được minh chứng qua phổ FT-IR và phổ 1H-NMR.
- Kết quả khảo sát nồng độ mPEG-Gel cho thấy 4% mPEG-Gel cho hiệu suất mang thuốc PTX (80,40%) và CAR (83,40%) là cao nhất.
Gel là 124,33 nm. Hệ nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Gel mang thuốc PTX có kích thước hạt trung bình là 147,20 nm và mang thuốc CAR có kích thước hạt trung bình là 172,10 nm.
- Kết quả đánh giá độ ổn định trong huyết thanh của nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Gel cho kết quả ổn định lên đến 24 giờ.
- Kết quả khảo sát khả năng phóng thích thuốc của hệ nanoliposome biến tính PEG bằng mPEG-Gel mang thuốc PTX/CAR đều cho thấy khả năng phóng thích thuốc kéo dài và động học phóng thích thuốc thể hiện mối tương quan cao nhất với mơ hình Korsmeyer-Peppas.