Chương 3 GIỚI THIỆU VỀ PHỨC PAMAM DENDRIMER – PLATINUM
3.2 POLYAMIDOAMINE DENDRIMER LÀM TÁC NHÂN MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ 17
Qua nhiều năm, ủó cú sự quan tõm ủỏng kể của cỏc nhà khoa học ủến cỏc vật liệu polymer ưa nước, vật liệu polymer sinh học. Các vật liệu này có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong y học. đóng vai trò như là vật mang thuốc ựến các ựịa ựiểm cần ựiều trị trên cơ thể. ðồng thời kiểm soỏt ủược thời gian phúng thớch thuốc, nhằm mục tiờu giảm tỏc dụng phụ khụng mong muốn và tăng cường hiệu quả ủiều trị.
Theo truyền thống, polymer mạch thẳng, ưa nước ủó ủược nghiờn cứu khảo sỏt thử nghiệm dùng cho các ứng dụng làm vật liệu mang thuốc. Nhưng với sự xuất hiện của polymer dendrimers, ủược cỏc nhà khoa học ủỏnh giỏ cao vỡ phõn tử phõn nhỏnh, với kớch thước, cấu trúc hình dáng và các nhóm chức bề mặt, ta có thể kiểm soát trong quá trình tổng hợp, sao cho tương hợp với tế bào cơ thể. Những tớnh chất ủặc biệt ủú ủó cung cấp một cơ hội tuyệt vời ủể thiết kế cỏc vật liệu mang cỏc loại thuốc mới. PAMAM dendrimers là loại polymer dendrimer hoàn chỉnh ủầu tiờn ủược tổng hợp, xỏc ủịnh tớnh chất và ủược thương mại húa. Trải qua nhiều nghiờn cứu sinh học, cú sử dụng PAMAM dendrimers ủều cho kết quả rất khả quan. Qua ủú ủó chứng minh ủược rằng PAMAM dendrimers thế hệ G2 ủến G4 khụng ủộc ủối với cơ thể người, do ủú cú tiềm năng rất lớn trong ứng dụng làm vật mang thuốc.
Các loại thuốc chống ung thư, cụ thể là các phức chất platinum thể hiện mạnh hoạt ủộng chống ung thư, ủặc biệt nổi bậc là cisplatin, carboplatin và muối K2PtCl4…Cỏc loại thuốc này ủược sử dụng rộng rói trong ủiều trị ung thư tinh hoàn, ung thư buồng trứng, ung thư phổi, ung thư bàng quang, ung thư ủầu và cổ... Tuy nhiờn, tỏc dụng phụ của chỳng trờn thận là nhược ủiểm chớnh của cỏc hợp chất phức này ủối với cỏc ứng dụng lõm sàng trong việc ủiều trị. Chớnh vỡ thế cỏc nhà khoa học nghiờn cứu dựng PAMAM dendrimer làm vật liệu mang các loại thuốc này. Các thí nghiệm nghiên cứu mô phỏng phõn tử cho rằng thế hệ cao PAMAM dendrimers ủược cấu trỳc cầu dày ủặc khụng phự hợp cho việc dùng làm tác nhân mang thuốc. Những quan sát này cho thấy các PAMAM dendrimer G2 ủến G4 cú kớch cỡ phự hợp ủược dựng làm vật mang thuốc platinum cú tỏc dụng ủặc trị bệnh ung thư. Cỏc phức phối hợp của platinum với cỏc PAMAM dendrimer
tạo nờn một tỏc nhõn cú hiệu quả trong ủặc trị bệnh ung thư. Sự kết hợp này tạo nờn cỏc hợp chất thuốc mới cú tớnh hũa tan tốt trong nước, hạn chế liều dựng và cú ủặc tớnh phản ứng tốt hơn so với những thuốc platinum cổ ủiển.
3.3 LÝ THUYẾT VỀ SỰ TỔNG HỢP PHỨC PAMAM DENDRIMER-PLATINUM. 23
Trong khoảng mười năm gần ủõy, PAMAM dendrimers ủó ủược sử dụng ủể làm chất trung gian trong sự tổng hợp kim loại chuyển tiếp nano. Nhìn chung sự lựa chọn thích hợp các thế hệ của PAMAM dendrimers và tỷ lệ kim loại với dendrimer, và các biến ủổi tổng hợp khỏc cú ảnh hưởng ủến sự hỡnh thành tỉ lệ kim loại trong dendrimer. Nhiều nhúm nghiờn cứu ủó ủi một bước xa hơn, sử dụng cỏc hạt nano PAMAM dendrimers ổn ủịnh ủể làm chất xỳc tỏc cho một loạt phản ứng hữu cơ. PAMAM dendrimers chứa cỏc hạt nano Pt ủầu tiờn ủược nghiờn cứu bởi nhúm của Crooks cựng cỏc cộng sự và chủ ủề này cỏc năm gần ủõy thu hỳt rất nhiều cỏc nhúm nghiờn cứu. Phương phỏp tổng hợp ủược tiến hành gồm 2 bước:
Bước ủầu tiờn là chỳng ta tạo phức giữa PAMAM dendrimer với ion Pt2+
Bước tiếp theo là ta khử ion Pt2+ thành kim loại Pt ở dạng nano.
Nhưng trong phần này chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu các quá trình xảy ra phản ứng ở bước một. Trong bước này chỳng tụi tạm thời chia thành hai giai ủoạn.
Giai ủoạn ủầu là sự thủy phõn cỏc muối platinum và cisplatin nhằm tạo ra cỏc phối tử và cỏc cation hoạt ủộng. ðể hiểu rừ cơ chế và quỏ trỡnh ủộng học phản ứng, Crooks cựng cỏc cộng sự tiến hành khảo sỏt và nhận ủịnh sau: Sự thủy phõn muối platinum K2PtCl4 nhằm tạo ra cỏc tỏc nhõn phản ứng cú phối tử hoạt ủộng hơn.
PtCl42- + H2O PtCl3(H2O)1- + Cl- PtCl3H2O1- + H2O PtCl2(H2O)2 + Cl- Cũn quỏ trỡnh thủy phõn cisplatin tạo ra cỏc cation hoạt ủộng.
cis – Pt(NH3)2Cl2 + H2O cis – Pt(NH3)2Cl(H2O)+ cis – Pt(NH3)2Cl(H2O)+ + H2O cis – Pt(NH3)2(H2O)22+
Sản phẩm của phản ứng thủy phõn phụ thuộc nhiều vào nồng ủộ của muối K2PtCl2 hay nồng ủộ của cisplatin. Họ nhận thấy rằng, ở nồng ủộ [K2PtCl4] <1,0 mM, hầu như tất cả cỏc PtCl42- bị thủy phõn ủể tạo ra một hỗn hợp của PtCl3(H2O)1- và PtCl2(H2O)2- cũn khoảng [K2PtCl4] <10.0 àM chưa bị thủy phõn. ðối với nồng ủộ [K2PtCl4] >1,0 mM, hơn 10% PtCl42- vẫn khụng bị thủy phõn, và tỷ lệ nồng ủộ [K2PtCl4] trong dung dịch tăng dần vì phản ứng thủy phân là thuận nghịch. Nhóm này cho rằng PtCl42- bị thủy phân hoàn tất trong khoảng 6 giờ và ủạt cõn bằng trong khoảng 1 ngày, thụng qua phương phỏp chuẩn ủộ axit và kết quả sắc ký trao ủổi ion. Do ủú, số lượng tương ủối của cỏc tiểu phõn PtCl42-, PtCl3(H2O)1-, và PtCl2(H2O)2 trong dung dịch khụng chỉ phụ thuộc vào nồng ủộ của [K2PtCl4] mà cũn phụ thuộc vào thời gian thủy phõn. Vấn ủề này ủược nhúm nghiờn cứu hiểu rằng phối tử clo trong muối khụng bền, dễ thay thế bởi cỏc phõn tử H2O ở ủiều kiện thủy phân.
Giai ủoạn tiếp theo là sự tạo phức PAMAM dendrimer-Pt2+. Việc xỏc ủịnh sự trao ủổi phối tử hoạt ủộng PtCl42-, PtCl3(H2O)1-, và PtCl2(H2O)2 với dung dịch phản ứng PAMAM dendrimer thế hệ nguyờn ủó ủược nhúm nghiờn cứu theo dừi thường xuyờn bằng phổ UV. Gần ủõy với sự tiến bộ của khoa học thỡ sự tạo thành liờn kết giữa PtCl42- ủược theo dừi bằng phổ NMR 195Pt và Extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS). Dấu hiệu của các phản ứng thể hiện trong quang phổ hấp thụ UV- vis là một tớnh hiệu phổ ủặc trưng cho phối tử của kim loại chuyển tiếp ligand-to-metal charge-transfer (LMCT) tại ủiểm hấp thụ 200-250 nm. Cú nhiều nghiờn cứu trước ủõy cho rằng chiều cao ủỉnh LMCT là tỷ lệ thuận với số lượng ion Pt2+ tạo liờn kết với PAMAM dendrimer. Sự khảo sỏt về thời gian cho thấy cỏc phản ứng tạo phức ủạt trạng thỏi ổn ủịnh ớt nhất từ 4 giờ ủến nhiều nhất là 2 ngày. Họ núi rằng cỏc phổ NMR và EXAFS cho kết quả thấy phức của muối Pt cú thể thay ủổi ủến ba phối tử clo hoặc phối tử H2O với các nguyên tử N của PAMAM. Phần lớn xảy ra sự tạo phối trí qua nguyên tử N bậc 1, ngoài ra cũn tạo ủược liờn kết phối trớ qua nguyờn tử N của nhúm amide trong phõn tử PAMAM dendrimer. Liên kết cộng hóa trị của Pt với nguyên tử N của PAMAM dendrimer tương ủối bền. ðiều ủú cho thấy liờn kết phối trớ giữa Pt-N mạnh hơn rất nhiều so với liờn kết phối trớ Pt-Cl và phối tử amine ủược xem như trơ hơn so với cỏc phối tử Cl– và phối tử H2O. Sự tạo thành liên kết phối trí giữa ion Pt2+ với PAMAM dendrimer
phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm: tỉ lệ phản ứng giữa phức Pt: PAMAM, thế hệ PAMAM dendrimer, nồng ủộ PAMAM, pH và nồng ủộ cỏc ion khỏc.
Cũn phản ứng thủy phõn của cỏc phõn tử cisplatin tạo ra cỏc cation hoạt ủộng Pt(NH3)2Cl(H2O)+, Pt(NH3)2(H2O)22+. Các cation này phản ứng với các PAMAM denddrimer thế hệ bán nguyên có nhóm bề mặt là các este. Các nhóm bề mặt của các PAMAM dendrimer phải ủược chuyển húa thành cỏc ion cacboxylat, khi ủú cỏc ion này dễ tham gia phản ứng với các cation của cisplatin. Bản chất của phản ứng gần giống như phản ứng của axit – bazơ Lewis. Ngoài ra các cation của cisplatin cũng có thể tạo liên kết phối trí với các nguyên tử N trong các nhóm amide của phân tử PAMAM dendrimer.
Nhưng phản ứng này tương ủối khú xảy ra ủối với cỏc thệ hệ cao của PAMAM vỡ yếu tố không gian.
Túm lại, 100% liờn kết cộng húa trị của Pt sẽ khụng thể ủạt ủược nếu tỷ lệ Pt2+ và PAMAM là như nhau. Các liên kết cộng hóa trị của nguyên tử trung tâm Pt2+ với PAMAM dendrimer ủược qui cho liờn kết giữa Pt:N ớt hơn so với sự hiện diện của nguyờn tử N trong PAMAM dendrimer. Chỳng tụi hy vọng rằng trong ủiều kiện tương lai, việc tạo phức giữa nguyờn tử trung tõm Pt2+ và PAMAM dendrimer sẽ ủược nghiờn cứu nhiều hơn ủể tỡm ủiều kiện tối ưu nhằm nõng cao hiệu suất của phản ứng.
3.4 THUẬN LỢI CỦA VIỆC SỬ DỤNG