MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ 17
Qua nhiều năm, ựã có sự quan tâm ựáng kể của các nhà khoa học ựến các 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. đồng thời kiểm soát ựược thời gian phóng thắch thuốc, nhằm mục tiêu giảm tác dụng phụ không mong muốn và tăng cường hiệu quả ựiều trị.
Theo truyền thống, polymer mạch thẳng, ưa nước ựã ựược nghiên cứu khảo sát thử nghiệm dùng cho các ứng dụng làm vật liệu mang thuốc. Nhưng với sự xuất hiện của polymer dendrimers, ựược các nhà khoa học ựánh giá cao vì phân tử phân nhánh, với kắch 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 tắnh chất ựặc biệt ựó ựã cung cấp một cơ hội tuyệt vời ựể thiết kế các vật liệu mang các loại thuốc mới. PAMAM dendrimers là loại polymer dendrimer hoàn chỉnh ựầu tiên ựược tổng hợp, xác ựịnh tắnh chất và ựược thương mại hóa. Trải qua nhiều nghiên cứu sinh học, có sử dụng PAMAM dendrimers ựều cho kết quả rất khả quan. Qua ựó ựã chứng minh ựược rằng PAMAM dendrimers thế hệ G2 ựến G4 không ựộc ựối với cơ thể người, do ựó có 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 ựộng chống ung thư, ựặc biệt nổi bậc là cisplatin, carboplatin và muối K2PtCl4ẦCác loại thuốc này ựược sử dụng rộng rãi trong ựiều trị ung thư tinh hoàn, ung thư buồng trứng, ung thư phổi, ung thư bàng quang, ung thư ựầu và cổ... Tuy nhiên, tác dụng phụ của chúng trên thận là nhược ựiểm chắnh của các hợp chất phức này ựối với các ứng dụng lâm sàng trong việc ựiều trị. Chắnh vì thế các nhà khoa học nghiên cứu dùng PAMAM dendrimer làm vật liệu mang các loại thuốc này. Các thắ nghiệm nghiên cứu mô phỏng phân tử cho rằng thế hệ cao PAMAM dendrimers ựược cấu trúc cầu dày ựặc không phù hợp cho việc dùng làm tác nhân mang thuốc. Những quan sát này cho thấy các PAMAM dendrimer G2 ựến G4 có kắch cỡ phù hợp ựược dùng làm vật mang thuốc platinum có tác dụng ựặc trị bệnh ung thư. Các phức phối hợp của platinum với các PAMAM dendrimer
tạo nên một tác nhân có hiệu quả trong ựặc trị bệnh ung thư. Sự kết hợp này tạo nên các hợp chất thuốc mới có tắnh hòa tan tốt trong nước, hạn chế liều dùng và có ựặc tắnh phản ứng tốt hơn so với những thuốc platinum cổ ựiển.
3.3 LÝ THUYẾT VỀ SỰ TỔNG HỢP PHỨC PAMAM
DENDRIMER-PLATINUM. 23
Trong khoảng mười năm gần ựây, PAMAM dendrimers ựã ựược sử dụng ựể làm chất trung gian trong sự tổng hợp kim loại chuyển tiếp nano. Nhìn chung sự lựa chọn thắch hợp các thế hệ của PAMAM dendrimers và tỷ lệ kim loại với dendrimer, và các biến ựổi tổng hợp khác có ảnh hưởng ựến sự hình thành tỉ lệ kim loại trong dendrimer. Nhiều nhóm nghiên cứu ựã ựi một bước xa hơn, sử dụng các hạt nano PAMAM dendrimers ổn ựịnh ựể làm chất xúc tác cho một loạt phản ứng hữu cơ. PAMAM dendrimers chứa các hạt nano Pt ựầu tiên ựược nghiên cứu bởi nhóm của Crooks cùng các cộng sự và chủ ựề này các năm gần ựây thu hút rất nhiều các nhóm nghiên cứu. Phương pháp tổng hợp ựược tiến hành gồm 2 bước:
Bước ựầu tiên là chúng 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 chúng tôi tạm thời chia thành hai giai ựoạn.
Giai ựoạn ựầu là sự thủy phân các muối platinum và cisplatin nhằm tạo ra các phối tử và các cation hoạt ựộng. để hiểu rõ cơ chế và quá trình ựộng học phản ứng, Crooks cùng các cộng sự tiến hành khảo sát và nhận ựịnh sau: Sự thủy phân muối platinum K2PtCl4 nhằm tạo ra các tác nhân phản ứng có phối tử hoạt ựộng hơn.
PtCl42- + H2O PtCl3(H2O)1- + Cl- PtCl3H2O1- + H2O PtCl2(H2O)2 + Cl- Còn quá trình thủy phân cisplatin tạo ra các cation hoạt ựộng.
cis Ờ Pt(NH3)2Cl2 + H2O cis Ờ Pt(NH3)2Cl(H2O)+ cis Ờ Pt(NH3)2Cl(H2O)+ + H2O cis Ờ Pt(NH3)2(H2O)22+
Sản phẩm của phản ứng thủy phân phụ thuộc nhiều vào nồng ựộ của muối K2PtCl2 hay nồng ựộ của cisplatin. Họ nhận thấy rằng, ở nồng ựộ [K2PtCl4] <1,0 mM, hầu như tất cả các PtCl42- bị thủy phân ựể tạo ra một hỗn hợp của PtCl3(H2O)1- và PtCl2(H2O)2- còn khoảng [K2PtCl4] <10.0 ộM chưa bị thủy phân. đối với nồng ựộ [K2PtCl4] >1,0 mM, hơn 10% PtCl42- vẫn không bị thủy phân, và tỷ lệ nồng ựộ [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 ựạt cân bằng trong khoảng 1 ngày, thông qua phương pháp chuẩn ựộ axit và kết quả sắc ký trao ựổi ion. Do ựó, số lượng tương ựối của các tiểu phân PtCl42-, PtCl3(H2O)1-, và PtCl2(H2O)2 trong dung dịch không chỉ phụ thuộc vào nồng ựộ của [K2PtCl4] mà còn phụ thuộc vào thời gian thủy phân. Vấn ựề này ựược nhóm nghiên cứu hiểu rằng phối tử clo trong muối không bền, dễ thay thế bởi các phân tử H2O ở ựiều kiện thủy phân.
Giai ựoạn tiếp theo là sự tạo phức PAMAM dendrimer-Pt2+. Việc xác ựịnh sự trao ựổi phối tử hoạt ựộng PtCl42-, PtCl3(H2O)1-, và PtCl2(H2O)2 với dung dịch phản ứng PAMAM dendrimer thế hệ nguyên ựã ựược nhóm nghiên cứu theo dõi thường xuyên bằng phổ UV. Gần ựây với sự tiến bộ của khoa học thì sự tạo thành liên kết giữa PtCl42- ựược theo dõi 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 tắnh hiệu phổ ựặc trưng cho phối tử của kim loại chuyển tiếp ligand-to-metal charge-transfer (LMCT) tại ựiểm hấp thụ 200-250 nm. Có nhiều nghiên cứu trước ựây cho rằng chiều cao ựỉnh LMCT là tỷ lệ thuận với số lượng ion Pt2+ tạo liên kết với PAMAM dendrimer. Sự khảo sát về thời gian cho thấy các phản ứng tạo phức ựạt trạng thái ổn ựịnh ắt nhất từ 4 giờ ựến nhiều nhất là 2 ngày. Họ nói rằng các phổ NMR và EXAFS cho kết quả thấy phức của muối Pt có thể thay ựổi ựến ba phối tử clo hoặc phối tử H2O với các nguyên tử N của PAMAM. Phần lớn xảy ra sự tạo phối trắ qua nguyên tử N bậc 1, ngoài ra còn tạo ựược liên kết phối trắ qua nguyên tử N của nhóm amide trong phân tử PAMAM dendrimer. Liên kết cộng hóa trị của Pt với nguyên tử N của PAMAM dendrimer tương ựối bền. điều ựó cho thấy liên kết phối trắ giữa Pt-N mạnh hơn rất nhiều so với liên kết phối trắ Pt-Cl và phối tử amine ựược xem như trơ hơn so với các phối tử ClỜ và phối tử H2O. Sự tạo thành liên kết phối trắ 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 ựộ PAMAM, pH và nồng ựộ các ion khác.
Còn phản ứng thủy phân của các phân tử cisplatin tạo ra các cation hoạt ựộng 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 ựược chuyển hóa thành các ion cacboxylat, khi ựó các ion này dễ tham gia phản ứng với các cation của cisplatin. Bản chất của phản ứng gần giống như phản ứng của axit Ờ bazơ Lewis. Ngoài ra các cation của cisplatin cũng có thể tạo liên kết phối trắ với các nguyên tử N trong các nhóm amide của phân tử PAMAM dendrimer. Nhưng phản ứng này tương ựối khó xảy ra ựối với các thệ hệ cao của PAMAM vì yếu tố không gian.
Tóm lại, 100% liên kết cộng hóa trị của Pt sẽ không thể ựạt ựược nếu tỷ lệ Pt2+ và PAMAM là như nhau. Các liên kết cộng hóa trị của nguyên tử trung tâm Pt2+ với PAMAM dendrimer ựược qui cho liên kết giữa Pt:N ắt hơn so với sự hiện diện của nguyên tử N trong PAMAM dendrimer. Chúng tôi hy vọng rằng trong ựiều kiện tương lai, việc tạo phức giữa nguyên tử trung tâm Pt2+ và PAMAM dendrimer sẽ ựược nghiên cứu nhiều hơn ựể tìm ựiều kiện tối ưu nhằm nâng cao hiệu suất của phản ứng.