Nghiên cứu chế tạo hệ vận chuyển thuốc chữa bệnh tiểu đường từ hạt micro PCL chứa insulin và hydrogel nhạy nhiệt độ/ pH OS-PCL-PEG-PCL-OS - NCS. Nguyễn Vũ Việt Linh

Tên luận án: Nghiên cứu chế tạo hệ vận chuyển thuốc chữa bệnh tiểu đường từ hạt micro PCL chứa insulin và hydrogel nhạy nhiệt độ/ pH OS-PCL-PEG-PCL-OS
Chuyên ngành:    Kỹ thuật Vật Liệu
Mã số chuyên ngành:    62.52.03.09
Họ và tên NCS:    Nguyễn Vũ Việt Linh
Cán bộ hướng dẫn:    PGS. TS. Huỳnh Đại Phú
Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa- Đại Học Quốc gia Tp.HCM
1. Tóm tắt luận án
Hạt micro polycaprolactone (PCL) và hạt micro PCL chứa thuốc insulin (In-PCL) được chế tạo bằng phương pháp electrospray. Nghiên cứu sự ảnh hưởng các thông số chế gồm: loại dung môi, nồng độ polymer, loại PCL, điện thế áp vào, khoảng cách phun, lưu lượng phun, lên hình thái và kích thước của hạt micro. Bên cạnh đó, hình thái và kích thước hạt micro PCL ảnh hưởng đến khả năng phân hủy PCL trong môi trường in-vitro (dung dịch phosphate buffer saline (PBS)). Khả năng phân hủy của hạt micro PCL được nghiên cứu bằng phương pháp sắc ký gel (GPC), phổ hồng ngoại (FTIR) và SEM. Sau 70 ngày, khối lượng phân tử trung bình Mn của PCL giảm từ 45.000 g/mol xuống 6.432 g/mol. Độc tính của hạt micro PCL được đánh giá qua 2 phương pháp: sắc ký khí khối phổ (GC-MS); phương pháp MTT bằng chất 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromid. Kết quả GC-MS cho thấy không còn dung môi độc hại DCM trong hạt PCL. Phương pháp MTT thể hiện khả năng sống của dòng tế bào A549 cao hơn 80% (theo ISO 10993-5), kết quả thể hiện hạt micro PCL không gây độc hại với tế bào.
Ngoài ra, cấu trúc của pentablock OS-PCL-PEG-PCL-OS được đánh giá bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân H1NMR và GPC. Kết quả cho thấy đã tổng hợp thành công pentablock làm tăng được hiệu suất phản ứng lên 45%. Hydrogel (28 %kl pentablock) nhạy cảm nhiệt độ/pH có sự chuyển pha sol-gel trong môi trường in-vitro, hydrogel tồn tại dạng lỏng (sol) ở pH > 8,5, nhiệt độ phòng và chuyển sang gel tại pH 7,4, 37oC khi thay đổi nhiệt độ và pH. Hydrogel pentablock này được sử dụng nghiên cứu kết hợp với hạt micro In-PCL làm hệ vật liệu mang thuốc trị bệnh tiểu đường (hạt micro PCL/hydrogel). Hệ hạt micro PCL/hydrogel có sự chuyển pha sol-gel tương tự như hydrogel. Hydrogel 28%kl pentablock và hệ hạt micro/hydrogel chuyển thành khối gel dưới da chuột sau 1 giờ tiêm; khối gel phân hủy hoàn toàn sau hơn 30 ngày. 
Nghiên cứu khả năng mang thuốc và giải phóng thuốc insulin của hạt micro PCL và hệ vật liệu hạt micro In-PCL/hydrogel OS-PCL-PEG-PCL-OS trong môi trường in-vitro, với thông số chế tạo như sau: dung môi DCM, 9%kl PCL (Mn = 45.000 g/mol), điện thế 18 kV, lưu lượng 0,8 ml/h, khoảng cách phun 22,5-25 cm. Insulin được đưa vào hạt micro PCL ở 2 nồng độ % khối lượng: 25%kl (25In-PCL) và 20%kl (20In-PCL). Hiệu quả mang thuốc insulin của hạt micro PCL cao, hạt 25In-PCL là 80% và hạt 20In-PCL là 90%. Sau 8 giờ đầu tiên, hàm lượng thuốc giải phóng ra khỏi hạt micro 25In-PCL là 42,77% và hạt 20In-PCL là 32,45%. Sau đó hàm lượng thuốc giải phóng được duy trì đều đặn từ 2 - 4% sau 16 giờ. Trong khi đó, quá trình giải phóng thuốc insulin của hệ hạt micro In-PCL/hydrogel đã được hạn chế (giảm còn 25,83% lượng thuốc insulin giải phóng ra khỏi hệ hạt micro 25In-PCL/hydrogel và 18,14% đối với hạt micro 20In-PCL/hydrogel sau 8 giờ) và kéo dài thời gian giải phóng thuốc hơn so với hạt micro In-PCL. Lượng thuốc được duy trì ổn định sau 1 - 16 ngày.
2. Những đóng góp mới của luận án 
•    Nghiên cứu sự phân hủy của hạt micro electrosprayed PCL trong môi trường in-vitro, Mn của PCL ( loại 45,000 g/mol) giảm hơn 80% sau 70 ngày thử nghiệm. Hạt micro PCL không độc hại và tương thích sinh học với tế bào A549.
•    Chế tạo hạt micro In-PCL mang 20% - 25%kl insulin với hiệu quả mang thuốc cao, đạt 80-90%. 
•    Chế tạo thành công hệ vật liệu mang thuốc kết hợp hạt micro electrospray In-PCL và hydrogel nhạy nhiệt/pH OS-PCL-PEG-PCL-OS. Hệ vật liệu có sự chuyển pha sol - gel trong môi trường in-vitro và tiêm được trên chuột. Khối gel hình thành sau 1 giờ tiêm và phân hủy sinh học sau 30 ngày tiêm. Hệ vật liệu có khả năng mang thuốc insulin cao, khắc phục được hiện tượng bùng phát thuốc trong 8 giờ đầu tiên và duy trì được nồng độ giải phóng thuốc ổn định từ 1-16 ngày.