Nhờ ứng dụng công nghệ này, người ta có thể bào chế ra nhiều loại thuốc trên cơ sở cấu trúc nano để có thể tập trung chính xác vào khu vực cơ thể cần dùng đến thuốc.
Thế nào là nanocapsule?
Vi nang nano (nanocapsule - NC) là một loại vi hạt có kích cỡ nanomet được bao bọc bên ngoài bởi những loại polymer không độc tính. Bên trong là một lõi chất lỏng chứa những thành phần quan trọng (như thuốc chẳng hạn).
NC có rất nhiều ứng dụng, trong đó triển vọng nhất là trong các hệ thống đưa thuốc đến đích tác động. Khi được nạp vào NC, các độc tính toàn thân có liên quan đến thuốc sẽ giảm đi rất nhiều, đồng thời sự tập trung thuốc ở vị trí trị liệu cũng tăng lên. Quá trình vi nang hoá sẽ làm tăng hiệu lực, tính đặc hiệu và khả năng hướng đích của thuốc. NC giúp bảo vệ phân tử thuốc khỏi bị phân huỷ quá sớm trong môi trường sinh học nên sẽ làm tăng sinh khả dụng và kéo dài sự hiện diện của thuốc trong máu nhằm tạo điều kiện cho thuốc được hấp thu hiệu quả vào bên trong tế bào. Các NC có thể sẽ nhanh chóng bị thanh thải ra khỏi cơ thể bởi hệ thống thực bào đơn nhân (mononuclear phagocytic system - MPS). MPS sẽ nhận diện NC là các cấu tử ngoại lai và nhanh chóng loại bỏ chúng ra khỏi hệ tuần hoàn. Tuy nhiên, bề mặt của các NC có thể được biến đổi để ngăn cản quá trình thực bào xảy ra. Ngoài ra, sự biến đổi bề mặt của các NC cũng làm tăng khả năng chọn lọc và phân phối thuốc đến đích tác động. Các bề mặt này có thể được gắn với những phân tử đánh dấu hoặc các polymer thân nước. Việc thiết kế nên các NC có xét đến đích tác động và đường dùng thuốc sẽ giải quyết được những vấn đề mà bản thân phân tử thuốc trị liệu gặp phải.
Có rất nhiều phương pháp tổng hợp NC. Những phương pháp được lựa chọn phụ thuộc vào cấu trúc hoá học của tác nhân trị liệu, loại ứng dụng và thời gian cần để lưu lại bên trong cơ thể.
Ống nano carbon với những ứng dụng tiềm năng trong bào chế dược phẩm.
Một số loại vi nang nano trong công nghệ bào chế dược phẩm
Liposome: Đây là những túi nhỏ hình cầu có lớp màng kép chứa phospholipid bao bọc bên ngoài. Dạng NC này được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống đưa thuốc cũng như phân phối gene trị liệu. Liposome giúp bảo vệ các tác nhân trị liệu tránh phân huỷ và đưa được chúng đến vị trí tác động. Ngoài ra, liposome còn dễ dàng được gắn với các phân tử đánh dấu để có thể phân phối thuốc hướng đích. Liposome được tổng hợp từ các lipid mang điện hoặc trung tính bằng một số phương pháp vi nang hoá như ép đùn màng polycarbonate, đồng hoá dưới áp suất cao, bốc hơi pha đảo, sử dụng siêu âm hay ép đùn thuỷ hoá màng lipid sử dụng sóng siêu âm. Hiện tại có rất nhiều loại thuốc khác nhau được vi nang hoá tạo ra dạng NC liposome bao gồm các thuốc kháng ung thư như methotrexate, doxorubicin, N-butyldeoxynojirimycin; ciproflaxacin, clotrimazole, tretinoin.
Micelle trùng hợp: Micelle trùng hợp hay micelle polymer (polymeric micelle) được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm tạo ra những chất mang thuốc có cấu trúc nano do chúng có kích thước nhỏ và độ ổn định cao. Các micelle được phân làm 3 loại gồm: thân nước, thân dầu và phức hợp polyion. Chúng được điều chế bằng một số kỹ thuật thông dụng như tách dung môi, thẩm phân, đúc khuôn dung dịch (solution casting). Một số tác nhân trị liệu đã được vi nang hoá bằng phương pháp này để làm tăng độ tan và tác dụng điều trị, bao gồm doxorubicin (micelle pluronic), paclitaxel, camptothecin, oxaliplatin, β-lapachone, amphotericin B, geldanamycin, andriamycin, cyclosporin A, rapamycin và một số dạng chế phẩm chứa gene vi khuẩn.
Ống nano carbon: Ống nano carbon (carbon nanotube - CNT) là một loại phiến graphite được cuộn lại thành khối hình trụ có các mạng lưới liên kết đặc trưng. CNT với kích thước cỡ nano được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ nano mà gần đây nhất là công nghệ bào chế dược phẩm. CNT được tổng hợp bởi nhiều phương pháp bao gồm: phóng điện hồ quang, cắt bằng laser, phản ứng tự oxy hoá khử carbon monoxide, ngưng tụ hơi và phương pháp thuỷ nhiệt. Hiện tại, có nhiều loại thuốc khác nhau có thể được vi nang hoá bên trong cấu trúc rỗng hoặc trong các khoang của CNT để làm tăng hiệu lực tác dụng và tăng độ tan như acid folic, doxorubicin, paclitaxel, 10-hydroxycamptothecin, carboplatin.
Dendrimer: Dendrimer là một loại đại phân tử polymer có nhiều nhánh, đối xứng và dạng cầu 3 chiều với các hạt có cùng kích cỡ và phân tử lượng được xác định rõ. Trong các hệ thống đưa thuốc, dendrimer có thể được sử dụng để vi nang hoá các tác nhân trị liệu vào bên trong cấu trúc hoặc liên hợp với chúng trên bề mặt. Dendrimer có chứa 3 thành phần cơ bản bao gồm lõi, nhánh và các thành phần bề mặt. Chúng được điều chế bằng hai phương pháp cơ bản là phân kỳ và hội tụ, ngoài ra, còn có thêm một phương pháp khác là phương pháp hội tụ giai đoạn kép. Những loại thuốc được vi nang hoá sử dụng dendrimer bao gồm doxorubicin, paclitaxel, 10-hydroxy camptothecin, 7-butyl-10-aminocamptothecin, flurbiprofen, ibuprofen.
Tiểu phân nano từ tính
Các tiểu phân nano từ tính (magnetic nanoparticles - MNP) đã được các nhà khoa học quan tâm rất nhiều trong 2 thập kỷ qua trong các lĩnh vực lưu trữ dữ liệu và y sinh học. Bề mặt từ tính của các MNP cho phép chúng có thể gắn kết và truyền từ tính cho các phân tử chức năng. Điều này có thể giúp lôi kéo và vận chuyển các phân tử này đến cơ quan đích mong muốn bằng cách điều chỉnh từ trường sinh ra. Mỗi MNP được cấu tạo gồm 3 phần: lõi từ, lớp phủ bề mặt và lớp chức năng bên ngoài. Những tác nhân trị liệu được áp dụng phương pháp này để tạo ra các dạng chế phẩm hướng đích bao gồm doxorubicin, 5-FU, curcumin và methotrexate.
DS. Trần Thái Sơn