Vật liệu siêu thuận từ
Nhiều nghiên cứu cho thấy, các hạt nano oxit sắt siêu thuận từ (SPIONs) có các tính chất hóa - lý độc đáo, giúp chúng trở thành một vật liệu hấp dẫn trong các ứng dụng y sinh khác nhau như: phân phối thuốc, tăng thân nhiệt từ tính, chụp cộng hưởng từ, thậm chí từ hóa gen. Các hạt nano oxit sắt siêu thuận từ thường trên cơ sở oxit sắt bao gồm magnetit (Fe3O4) và/hoặc maghemit (Fe2O3). Do tính chất siêu thuận từ của các hạt nano oxit sắt, SPIONs có thể tạo ra tính đa chức năng trong điều trị và chẩn đoán. SPIONs là tác nhân điều trị hiệu quả chuyển đổi năng lượng từ thành nhiệt khi được xử lý bằng từ trường xoay chiều. Các tế bào ung thư nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ so với các tế bào khỏe mạnh, do đó có thể sử dụng hiệu quả các hệ nhiệt cục bộ gây chết trong các tế bào ung thư (nhiệt tự trị) và bảo tồn những tế bào khỏe mạnh. Vì vậy, tăng thân nhiệt từ tính cho phép tăng nhiệt độ của SPIONs một cách có kiểm soát và được áp dụng đối với các tế bào ung thư.
Có nhiều phương pháp để tổng hợp SPIONs như kết tủa hóa học, siêu âm, chuyển pha ligand… Tuy nhiên, phương pháp kết tủa hóa học là hiệu quả nhất do tính đơn giản, giá thành rẻ, có thể tạo các hạt nhỏ khá đồng đều về kích thước, độ lặp lại cao.
Hydroxyapatit (HAp) là một chất được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh do các ưu điểm của nó về hoạt tính sinh học và khả năng tương thích sinh học. Hơn nữa, nó có thể dễ dàng tổng hợp được trên quy mô công nghiệp làm giảm chi phí sản xuất và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. HAp là một vật liệu xốp, vì vậy khi đưa vào trong composit, nó cung cấp khả năng phân hủy sinh học, một bề mặt hoạt động lớn và biến tính dễ dàng với các tác nhân kháng khuẩn. Khi một mình, HAp không thể hiện đặc tính chống ung thư hoặc thậm chí kháng khuẩn, nhưng khi được sử dụng như một thành phần của composit với các tác nhân hoạt tính sinh học khác, nó thể hiện khả năng vượt trội trên nhiều loại vi khuẩn, ức chế sự phát triển của nấm và ảnh hưởng đến các tế bào ung thư.
HAp đã được nghiên cứu dẫn nhiều loại thuốc khác nhau như: axit amin, steroid, hormone, protein, vaccine, phenolic, axit acetylsalicylic, gen, kháng nguyên, enzym, kháng sinh và thuốc chống ung thư. HAp có độ hòa tan thấp trong môi trường sinh lý và có thể dẫn thuốc bằng cả phương pháp tiêm và đặt thuốc. Có 3 dạng dẫn thuốc chính của HAp: dạng HAp cấy ghép mang thuốc, hạt HAp xốp và dạng polyme phủ các hạt HAp. Sử dụng HAp dẫn thuốc có một số ưu điểm như: các hạt nano HAp thường có thời gian phân hủy sinh học dài, đây là một tính chất quan trọng của động học giải phóng thuốc có kiểm soát sự khuếch tán. Sự phân hủy chậm, hoặc thậm chí không phân hủy, giúp HAp có thể giữ thuốc lâu hơn. Bằng cách pha tạp, HAp có thể được điều chỉnh các tính chất điện, tính chất cơ học, tính chất từ, tính chất quang (siêu thuận từ, độ cứng siêu cao, hiệu ứng quang nhiệt…). Một số thuốc đã được nghiên cứu dẫn thuốc bởi HAp như: terbinafine, thuốc chống nấm để điều bị bệnh đường ruột.
Tổng hợp vật liệu lai siêu thuận từ
Xu hướng hiện nay trong nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng chủ yếu tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới để điều trị ung thư chỉ ảnh hưởng đến các tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến các mô khỏe mạnh xung quanh.
GS.TS Đinh Thị Mai Thanh tiến hành các hoạt động thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nhằm nghiên cứu, tổng hợp loại vật liệu mới có khả năng dẫn thuốc hiệu quả, giúp diệt các tế bào ung thư, GS.TS. Đinh Thị Mai Thanh và các cộng sự thuộc Trường Đại học KH&CN Hà Nội đã đề xuất và được Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam phê duyệt thực hiện đề tài: "Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu lai siêu thuận từ SPION/HAp tương hợp sinh học ứng dụng trong dẫn thuốc điều trị ung thư bàng quang”, với mục tiêu tổng hợp hệ vật liệu lai tương hợp sinh học trên cơ sở SPION, HAp siêu thuận từ có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư bàng quang.
Sau 2 năm triển khai, các nhà khoa học của Trường Đại học KH&CN Hà Nội đã: 1) Tổng hợp thành công vật liệu lai SPION/HAp siêu thuận từ bằng phương pháp kết tủa 2 bước với các tỷ lệ SPION/HAp khác nhau từ 5/95, 10/90, 20/80, 30/70 thu được vật liệu có các pic đặc trưng cho dao động của PO43-, OH trong HAp và Fe-O trong Fe3O4, có cấu trúc pha của Fe3O4 và HAp, có chứa Fe trong phân tử, có hình trụ, hình kim hoặc hình cầu, có độ từ bão hòa tăng dần khi tăng hàm lượng Fe3O4; 2) Tổng hợp được vật liệu siêu thuận từ SPION/HAp/Cu mang thuốc chống ung thư bàng quang 5-FU với các tỷ lệ Cu và 5-FU khác nhau thu được vật liệu có các pic đặc trưng cho dao động của PO43-, OH trong HAp và Fe-O trong Fe3O4, C=C, C-F, C-N của 5-FU, có cấu trúc pha của Fe3O4 và HAp, có chứa Cu và N, C trong phân tử, có hình cầu và độ từ bão hòa cao; 3) Vật liệu composit SPION/HAp, SPION/HAp/Cu và SPION/HAp/Cu/5-FU đã được thử nghiệm khảo sát sự thay đổi nhiệt độ dưới từ trường xoay chiều, các mẫu đều có thể đạt đến nhiệt độ điều trị, thời gian để vật liệu đạt đến nhiệt độ điều trị phụ thuộc vào biên độ của từ trường xoay chiều (AMF) cũng như môi trường ngâm vật liệu; 4) Xác định nồng độ phù hợp của các mẫu vật liệu để thu được hiệu quả khi tiếp xúc với tế bào ung thư.
Đề tài đã xác định được hoạt tính và đánh giá khả năng gây độc tế bào của vật liệu SPION/HAp/Cu biến tính với 5-FU trên tế bào ung thư. Kết quả cho thấy, SPION/HAp/Cu/5-FU có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư bàng quang lên đến 75% và tăng hiệu quả hiệp đồng khi đặt trong từ trường ngoài với nhiệt độ tăng lên 45oC trong 2.000 giây. Những kết quả nghiên cứu này cho thấy, vật liệu nanocomposit SPION/HAp có khả năng mang thuốc chống ung thư bàng quang, mở ra triển vọng nghiên cứu tiềm năng khác trong việc ứng dụng làm chất mang trong điều trị ung thư buồng trứng, gan…
Chu Ngân - Phong Vũ