Tài liệu Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu tổng hợp hệ chất mang thuốc nano polyamidoamine (pamam) biến tính có khả năng hướng đích đến tế bào ung thư

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ BÍCH TRÂM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ CHẤT MANG THUỐC NANO POLYAMIDOAMINE (PAMAM) BIẾN TÍNH CÓ KHẢ NĂNG HƢỚNG ĐÍCH ĐẾN TẾ BÀO UNG THƢ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ BÍCH TRÂM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ CHẤT MANG THUỐC NANO POLYAMIDOAMINE (PAMAM) BIẾN TÍNH CÓ KHẢ NĂNG HƢỚNG ĐÍCH ĐẾN TẾ BÀO UNG THƢ Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ Mã số chuyên ngành: 62 44 01 14 Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS NGUYỄN CỬU KHOA 2. GS.TS NGUYỄN CÔNG HÀO LỜI CAM ĐOAN Công trình đƣợc thực hiện tại phòng Hóa dƣợc – Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Cửu Khoa và GS.TS Nguyễn Công Hào. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong luận án này là trung thực, đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả này chƣa đƣợc dùng cho bất kỳ luận văn cùng cấp nào. Tác giả luận án Nguyễn Thị Bích Trâm i LỜI CÁM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Cửu Khoa và GS.TS Nguyễn Công Hào đã định hƣớng khoa học, giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin gởi đến Thầy những lời biết ơn chân thành nhất. Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ của TS. Trần Ngọc Quyển và những anh chị trong Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Viện Công nghệ Hóa học trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án. Sau cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ cho tôi hoàn thành luận án này. ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN ..........................................................................................4 1.1 GIỚI THIỆU DENDRIMER .............................................................................4 1.1.1 Khái niệm về dendrimer ..............................................................................4 1.1.2 Tính chất của dendrimer..............................................................................6 1.1.3 Các phƣơng pháp tổng hợp .......................................................................11 1.1.4 Ứng dụng dendrimer PAMAM làm chất mang thuốc chống ung thƣ hƣớng đích .............................................................................................................15 1.2 BIẾN TÍNH BỀ MẶT DENDRIMER PAMAM .............................................19 1.2.1 Biến tính bề mặt dendrimer với tác nhân tƣơng hợp sinh học ..................20 1.2.2 Biến tính bề mặt dendrimer với tác nhân hƣớng đích ...............................20 1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƢỚC ĐÂY ........................................................22 1.3.1 Những nghiên cứu biến tính dendrimer PAMAM với các tác nhân alkyl hóa …………………………………………………………………………...22 1.3.2 Những nghiên cứu biến tính dendrimer PAMAM với các tác nhân hƣớng đích – acid folic .....................................................................................................25 1.4 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ CỦA DENDRIMER VÀ DẪN XUẤT ...............................................................................28 1.4.1 Xác định khối lƣợng phân tử dendrimer và dẫn xuất dựa vào phổ MALDI- TOF-MS (WtMALD) ................................................................................................ 28 1.4.2 Xác định khối lƣợng phân tử polymer dựa vào phổ 1H-NMR ..................30 1.4.3 Một số phƣơng pháp khác định khối lƣợng phân tử dendrimer và dẫn xuất .......30 CHƢƠNG 2 - NGHIÊN CỨU ......................................................................................32 2.1 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................32 iii 2.1.1 Nội dung nghiên cứu .................................................................................32 2.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ...........................................................................34 2.2 THỰC NGHIỆM .............................................................................................48 2.2.1 Hóa chất.....................................................................................................48 2.2.2 Thiết bị và dụng cụ ....................................................................................49 2.2.3 Thực nghiệm .............................................................................................50 CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................72 3.1 TỔNG HỢP DENDRIMER PAMAM TỪ THẾ HỆ G-0.5 ĐẾN G3.0 ..........72 3.1.1 Xác định cấu trúc các dendrimer PAMAM dựa vào phổ 1H-MNR ..........72 3.1.2 Xác định khối lƣợng phân tử của dendrimer PAMAM dựa vào phổ khối lƣợng MS ...............................................................................................................79 3.1.3 Xác định khối lƣợng phân tử của dendrimer PAMAM dựa vào phổ 1H-NMR …………………………………………………………………………...80 3.2 BIẾN TÍNH DENDRIMER PAMAM VỚI TÁC NHÂN ALKYL ................84 3.2.1 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride .............................84 3.2.2 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid carboxylic ..........................91 3.2.3 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol ......................................95 3.2.4 Biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine ................................ 99 3.3 BIẾN TÍNH DENDRIMER PAMAM G3.0 VỚI TÁC NHÂN HƢỚNG ĐÍCH – ACID FOLIC ........................................................................................................105 3.4.1 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với tác nhân hƣớng đích - acid folic 105 3.4.2 Biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với hexanoyl chloride và tác nhân hƣớng đích - acid folic.........................................................................................108 3.4 KẾT QUẢ THỬ ĐỘC TÍNH TẾ BÀO .........................................................112 3.5 KẾT QUẢ THÂM NHẬP TẾ BÀO ..............................................................113 iv 3.6 XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC NANO CỦA DENDRIMER G3.0 VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT ............................................................................................................116 3.7 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG MANG VÀ NHẢ THUỐC .................................117 3.7.1 Khảo sát khả năng mang (nang hóa) thuốc chống ung thƣ 5-fluorouracil ………………………………………………………………………….117 3.7.2 Khảo sát khả năng nhả thuốc ..................................................................119 KẾT LUẬN .................................................................................................................120 KIẾN NGHỊ .................................................................................................................122 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ............123 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. PHỤ LỤC .......................................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Đánh giá khối lƣợng phân tử PAMAM và dẫn xuất dựa vào MALDI-TOF-MS [77] .......................................................................................................................................29 Bảng 1.2: Khối lƣợng phân tử tính toán theo lý thuyết (WtLT) của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 – G3.0 [1, 98] ................................................................................31 Bảng 2.1: Tỉ lệ proton ở 2 vị trí (e), (a) trên phân tử dendrimer (LT)của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 ..........................................................................................42 Bảng 2.2: Tỉ lệ proton ở 2 vị trí (j), (a) trên phân tử dẫn xuất alkyl-dendrimer PAMAM G3.0 (LT) .......................................................................................................................................44 Bảng 2.3 Một số thông số vật lý của hóa chất ..............................................................48 Bảng 3.1: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM từ thế hệ G-0.5 đến G3.0 .......................................................................................................................................78 Bảng 3.2: Khối lƣợng phân tử các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 trên cơ sở khối phổ MS ..................................................................................................................79 Bảng 3.3: Tỉ lệ diện tích các tín hiệu proton ở 2 vị trí (a), (e) thể hiện trên phổ 1HMNR (NMR) của các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 ..................................80 Bảng 3.4: Khối lƣợng phân tử các dendrimer PAMAM từ G-0.5 đến G3.0 trên cơ sở phổ 1H-NMR và MS ......................................................................................................82 Bảng 3.5: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm khảo sát biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride theo thời gian ....................................................................85 Bảng 3.6: Kết quả khảo sát biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride theo thời gian .................................................................................................................87 Bảng 3.7: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride .......................................................................................................................................89 Bảng 3.8: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với các tác nhân acyl chloride .......................................................................................................................................90 Bảng 3.9: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM G3.0- acid carboxylic .......................................................................................................................................92 Bảng 3.10: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với các acid carboxylic .......93 Bảng 3.11 Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol .......................................................................................................................................96 Bảng 3.12: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcoholhol .....................97 Bảng 3.13: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm khảo sát nhiệt độ phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với dodecylamine ..............................................................100 Bảng 3.14: Kết quả khảo sát nhiệt độ phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với dodecylamine.........................................................................................................101 Bảng 3.15: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine .............................................................................................................103 vi Bảng 3.16: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine ...................104 Bảng 3.17: Dữ liệu phổ 1H-NMR của sản phẩm G3.0-FA .........................................106 Bảng 3.18: Dữ liệu phổ 1H-NMR của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6-FA ...110 vii DANH MỤC CÔNG THỨC Công thức 2.1: Công thức tính khối lƣợng phân tử dendrimer PAMAM dựa trên phổ 1H-NMR .......................................................................................................................................41 Công thức 2.2: Công thức tính độ chuyển hóa của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0 thông qua phổ 1H-NMR .................................................................................................44 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu trúc phân tử dendrimer [2] ......................................................................4 Hình 1.2: Các thế hệ dendrimer [4] ................................................................................5 Hình 1.3: Cấu trúc dendrimer PAMAM với lõi là EDA thế hệ chẵn .............................5 Hình 1.4: Cấu trúc dendrimer PAMAM với lõi là hexane diamine thế hệ lẻ .................6 Hình 1.5: Các dạng phân bố dendrimer trong dung dịch [8] ..........................................7 Hình 1.6: Kích thƣớc của dendrimer và kích thƣớc các vật chất trong cơ thể [8] .........8 Hình 1.7: Các hình thức mang thuốc của dendrimer [9] ................................................9 Hình 1.8: Cấu trúc thành vách tế bào Eukaryotic [15] .................................................11 Hình 1.9: Phƣơng pháp tổng hợp từ trong ra ngoài [16] ..............................................12 Hình 1.10: Phƣơng pháp tổng hợp từ ngoài vào trong [16] .........................................12 Hình 1.11: Phƣơng pháp tổng hợp từ ngoài vào trong hai bƣớc ..................................13 Hình 1.12: Phƣơng pháp tổng hợp tăng lũy thừa hai [16] ............................................14 Hình 1.13: Phƣơng pháp tổng hợp trực giao [16].........................................................14 Hình 1.14: Phƣơng pháp tổng hợp với monomer siêu nhóm chức [16] .......................15 Hình 1.15: Nồng độ thuốc trong huyết tƣơng ứng với phƣơng pháp sử dụng thuốc: Tiêm qua tĩnh mạch (a); Uống trực tiếp (b); Thuốc nhả chậm từ chất mang (c) [33] .................16 Hình 1.16: Sự hƣớng đích thụ động theo cơ chế EPR [15] ..........................................17 Hình 1.17: Dendrimer mang thuốc đƣợc gắn các tác nhân hƣớng đích đến tế bào ung thƣ [37] .......................................................................................................................................18 Hình 1.18: Quá trình nhập bào của chất mang-thuốc vào tế bào [15] .........................19 Hình 1.19: Thành phần cấu trúc của acid folic .............................................................21 Hình 1.20: Sơ đồ biến tính dendrimer PAMAM với nhóm alkyl bề mặt [25] .............24 Hình 1.21: Cấu trúc hóa học của các dẫn xuất: (a) amino/hexyl dendrimer PAMAM G4.0; (b) hydroxyl/hexyl dendrimer PAMAM G4.0; (c) glucosamine/hexyl dendrimer PAMAM G4.0 [73] .......................................................................................................................................25 Hình 1.22: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất dendrimer PAMAM (G5.0-FITC-Folate)Ac [76] .......................................................................................................................................25 Hình 1.23: Cấu trúc hóa học của dendrime PAMAM G4.0-FA-PEG4000 [47] ..........27 Hình 1.24: Sơ đồ phản ứng tổng hợp dendrimer PAMAM G5-Ac(96)-FA-PhiPhiLux G1D2 [78] 28 Hình 2.1: Phổ 1H-NMR của dendrimer PAMAM G3.0 ...............................................43 Hình 2. 2: Phổ 1H-NMR của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C10 .......................46 Hình 3.1: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G-0.5 ..............73 Hình 3.2: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G0.0 ...............73 Hình 3.3: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G0.5 ...............74 Hình 3.4: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G1.0 ...............75 Hình 3.5: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G1.5 ...............75 Hình 3.6: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G2.0 ...............76 Hình 3.7: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G2.5 ...............77 Hình 3.8: Phổ 1H-NMR và cấu trúc phân tử của dendrimer PAMAM G3.0 ...............78 ix Hình 3.9: Cấu trúc sản phẩm G3.0-(NH-CO-CH2(CH2)nCH3)z ...................................84 Hình 3.10: Phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM G3.0-C10-36h (G3.0-C10) .......................................................................................................................................87 Hình 3.11: Cấu trúc sản phẩm G3.0-(NH-CO-CH2(CH2)nCH3)z .................................91 Hình 3.12: Cấu trúc dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-alcohol ................................ 95 Hình 3.13: Cấu trúc dẫn xuất dendrimer PAMAM G2.5-alkylamine ..........................99 Hình 3.14: Cấu trúc sản phẩm dendrimer PAMAM G 3.0-FA ..................................105 Hình 3.15: Phổ 1H-NMR của sản phẩm dendrimer PAMAM G3.0-FA ....................106 Hình 3.16: Cấu trúc dẫn xuất dendrimer PAMAM G 3.0-C6-FA ..............................109 Hình 3.17: Phổ của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6-FA ................................109 Hình 3.18: Kết quả phân tích bằng kính hiển vi laser quét đồng tiêu ........................114 Hình 3.19: Kết quả TEM của Dendrimer PAMAM G3.0 và dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6 .......................................................................................................116 Hình 3.20: Kết quả TEM của dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-FA và G3.0-C6-FA .....................................................................................................................................116 Hình 3.21: Sắc kí đồ của 5-FU không nang hóa trong dendrimer PAMAM G3.0.....118 Hình 3.22: Sắc kí đồ của 5-FU không nang hóa trong dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-C6-FA .................................................................................................................118 x DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Kết quả khảo sát thời gian biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với decanoyl chloride .......................................................................................................................................88 Đồ thị 3. 2: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acetyl chloride (G3.0-C2), hexanoyl chloride (G3.0-C6), decanoyl chloride (G3.0-C10), myristoyl chloride (G3.0-C14) .......................................................................................................................................91 Đồ thị 3.3 Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid acetic (G3.0-C2-EDC), acid hexanoic (G3.0-C6-EDC), acid decanoic (G3.0-C10-EDC), acid myristic (G3.0-C14-EDC)..95 Đồ thị 3.4: Kết quả biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với etanol (G3.0-C2-NPC), hexanol (G3.0-C6-NPC), octanol (G3.0-C8-NPC), dodecanol (G3.0-C12-NPC) ........98 Đồ thị 3.5: Kết quả khảo sát biến tính PAMAM G2.5 với dodecylamine theo nhiệt độ .....................................................................................................................................102 Đồ thị 3.6: Kết quả biến tính PAMAM G2.5 với alkylamine ....................................104 Đồ thị 3.7: Kết quả thử độc tế bào của PAMAM G3.0; PAMAM G3.0-C2 và PAMAM G3.0-C14 trên tế bào MCF-7 ......................................................................112 Đồ thị 3.8: Đồ thị biểu hiện lƣợng thuốc đƣợc giải phóng của G3-C6-FA/5FU và 5-FU tự do .....................................................................................................................................119 xi DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Sơ đồ tổng hợp dendrimer PAMAM lõi etylendiamin từ thế hệ G-0.5 đến G3.0 .......................................................................................................................................35 Sơ đồ 2.2: Sơ đồ biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride ......................37 Sơ đồ 2.3: Sơ đồ biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid carboxylic ..................37 Sơ đồ 2.4: Sơ đồ biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol ...............................38 Sơ đồ 2.5: Các biến đổi không mong muốn của chất hoạt hóa NPC [34] ....................38 Sơ đồ 2.6: Sơ đồ biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với alkylamine .........................39 Sơ đồ 2.7: Sơ đồ tổng hợp dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0-FA .............................39 Sơ đồ 2.8: Các sản phẩm không mong muốn của phản ứng biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid folic .........................................................................................40 Sơ đồ 2.9: Quy trình tổng hợp dendrimer PAMAM G-0.5...........................................51 Sơ đồ 2.10: Quy trình tổng hợp dendrimer PAMAM G0.0 ..........................................52 Sơ đồ 2.11: Quy trình tổng hợp dendrimer PAMAM G0.5 ..........................................53 Sơ đồ 2.12: Quy trình tổng hợp dendrimer PAMAM G2.5 ..........................................55 Sơ đồ 2.13: Quy trình tổng hợp dendrimer PAMAM G3.0 ..........................................56 Sơ đồ 2.14: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acyl chloride ..............57 Sơ đồ 2.15: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với acid carboxylic ..........60 Sơ đồ 2.16: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với alcohol .......................62 Sơ đồ 2.17: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G2.5 với amine .........................64 Sơ đồ 2.18: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với FA ..............................66 Sơ đồ 2.19: Quy trình biến tính dendrimer PAMAM G3.0 với hecxanoyl chloride và FA .......................................................................................................................................67 Sơ đồ 2.20: Quy trình nang hóa thuốc 5-FU của dendrimer PAMAM ........................69 Sơ đồ 2.21: Quy trình nhả thuốc 5-FU của dendrimer-5FU .........................................70 xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ac Acetyl ADN Acid Deoxyribonucleic BDA Butylene Diamine PBS Phosphate buffer saline DAPI 4',6-diamidino-2-phenylindole DCC Dicyclohexylcarbodiimide DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium DMF Dimethyleformamide DMSO Dimethyl Sulfoxide EDA Ethylendiamine EDC 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide EGFR Epidermal Growth Factor Receptor EPR Enhanced Permeability And Retention Effect 5-FU 5-Flurouracil FA Acid folic FAR Folate Receptor FITC Fluorescein Isothiocyanate FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer G Thế hệ (Generation) GPC Gel Permeation Chromatography 1 Proton Nuclear Magnetic Resonance H-NMR H Hiệu suất phản ứng HER-2 Human Epidermal Growth Factor Receptor HPLC High-Performance Liquid Chromatography LC-MS Liquid chromatography-mass spectrometry MA Methyl acrylate MPEG Methoxy polyethylen glycol MS Mass Spectroscopy MRI Magnetic Resonance Imaging xiii NHS N-Hydroxysuccinimide NMR Nuclear Magnetic Resonance NPC p-Nitrophenyl chloroformate PAMAM Polyamidoamine PEG Polyethylene Glycol PEG 4000 Polyethylene glycol 4000 TEA Triethylamine RGD Arg-Gly-Asp xiv MỞ ĐẦU Ung thƣ là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Sự tiến bộ của khoa học đã mang đến kết quả ngày một tốt hơn đối với căn bệnh ung thƣ. Với mục đích điều trị hiệu quả, các nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc điều trị ngay tại các tế bào ung thƣ và giảm thiểu sự nguy hại đối với các tế bào lành của cơ thể, y học gọi phƣơng pháp này là điều trị hƣớng đích (Targeted Therapy). Phƣơng pháp điều trị hƣớng đích mở ra một hƣớng mới trong quá trình điều trị ung thƣ. Phƣơng pháp này liên quan đến việc sử dụng những loại dƣợc phẩm có khả năng tấn công một cách đặc biệt đối với các tế bào ung thƣ [1-4]. Khả năng phân biệt tế bào ung thƣ và tế bào bình thƣờng giúp cho phƣơng pháp điều trị hƣớng đích trở thành một phƣơng pháp điều trị đƣợc lựa chọn ngày nay. Các dendrimer đƣợc quan tâm sử dụng nhƣ chất mang thuốc hƣớng đích trong điều trị ung thƣ. Dendrimer là một loại nano polymer có nhiều đặc điểm nổi bật phù hợp với vai trò một chất mang với cấu trúc phân tử dạng hình cầu, nhánh bên trong có nhiều không gian trống, có nhiều nhóm thế hoạt động ở bề mặt. Tuy nhiên, những nhóm chức hoạt động ở bề mặt dendrimer lại tƣơng tác hóa - sinh học với các tế bào trong cơ thể do đó chúng gây độc cho tế bào. Nhằm khắc phục những hạn chế trên và để cải thiện một số tính chất hỗ trợ cho việc mang thuốc đúng nơi và hiệu quả thì bề mặt dendrimer đƣợc biến tính bằng một trong các tác nhân tƣơng hợp sinh học nhƣ ankyl, PEG (Polyethylene Glycol), … kết hợp tác nhân hƣớng đích nhƣ acid folic, peptide RGD (Arg-Gly-Asp), Anti-EGFR (epidermal growth factor receptor) và kháng thể Anti-HER-2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor), biotin, ... thông qua các liên kết hóa học [3, 5-12]. Chính vì những lý do trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp hệ chất mang thuốc nano polyamidoamine (PAMAM) biến tính có khả năng hướng đích đến tế bào ung thư”. 1 Mục tiêu của luận án Tổng hợp các thế hệ dendrimer PAMAM và biến tính bề mặt dendrimer PAMAM bằng các tác nhân alkyl hóa và tác nhân hƣớng đích (acid folic) nhằm mục đích xây dựng hệ chất nano mang thuốc chống ung thƣ có tính tƣơng hợp sinh học và phân phối thuốc đến đúng vị trí tế bào ung thƣ. Để đạt đƣợc những mục tiêu trên, luận án đã thực hiện các nội dung sau 1. Tổng hợp dendrimer PAMAM (từ thế hệ G-0.5 đến G3.0). 2. Xác định thành phần cấu trúc và khối lƣợng phân tử của dendrimer PAMAM tổng hợp đƣợc. 3. Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM G3.0 với tác nhân alkyl (acyl chloride, alcohol, acid carboxylic, alkylamine). 4. Biến tính bề mặt dendrimer PAMAM G3.0 hay dendrimer PAMAM G3.0-alkyl với tác nhân hƣớng đích (acid folic). 5. Xác định thành phần cấu trúc, độ chuyển hóa, khối lƣợng phân tử, số nhóm alkyl chuyển hóa dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0 biến tính. 6. Khảo sát độc tính tế bào của dendrimer PAMAM G3.0 và một số dẫn xuất của dendrimer PAMAM G3.0. 7. Khảo sát kích thƣớc nano của dendrimer PAMAM G3.0 và một số dẫn xuất dendrimer PAMAM G3.0. 8. Khảo sát khả năng hƣớng đích của hệ chất mang thuốc chống ung thƣ. 9. Khảo sát khả năng mang và nhả thuốc của hệ dendrimer PAMAM G3.0-thuốc. 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả nghiên cứu của luận án cho thấy một số kết luận có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sau: - Đề tài có giá trị trong việc nghiên cứu các hợp chất mang thuốc chống ung thƣ hƣớng đích, đó là những hợp chất chuyển thuốc chống ung thƣ đến đúng vị trí tế bào ung thƣ. Đây là vấn đề đang đƣợc xã hội quan tâm hiện nay. - Phát hiện mới về phổ 1H-NMR trong việc đánh giá khối lƣợng phân tử dendrimer có ý nghĩa quan trọng trong việc vận dụng, đánh giá quá trình tổng hợp chuyển hóa các hợp chất, thuốc, ... 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU DENDRIMER 1.1.1 Khái niệm về dendrimer Khái niệm dendrimer đƣợc Donald A. Tomalia và cộng sự [13] đƣa ra đầu tiên vào năm 1985. Dendrimer bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “Dendron”, có nghĩa là nhánh cây. Dendrimer là một nanopolymer có dạng hình cầu, cấu trúc nhánh, có nhiều tính chất ƣu việt hơn so với polymer mạch thẳng. Hình 1.1: Cấu trúc phân tử dendrimer [14] Phân tử dendrimer đƣợc cấu tạo ba phần gồm: lõi (còn gọi là nhân hoặc core), các nhánh bên trong và các nhóm bề mặt bên ngoài. Các nhánh bên trong đƣợc lặp đi lặp lại có nhiệm vụ liên kết các nhóm bên ngoài với lõi. Các nhóm bên ngoài còn đƣợc gọi là các nhóm bề mặt hoạt động (hình 1.1)[14-16]. Dendrimer có các đơn vị nhánh liên tiếp lặp đi lặp lại hƣớng ra ngoài từ điểm nút khởi đầu. Một dendrimer có hai điểm nút khi đi từ trung tâm đến ngoại vi đƣợc gọi là dendrimer thế hệ thứ 2 (ký hiệu là G2.0) [14]. 4