Hạt thuốc nano dễ dàng nhắm đến mục tiêu

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một "khung" polymer giúp loại các thuốc thường gặp khó khăn khi đi vào máu, chẳng hạn như các thuốc chống ung thư, tạo thành các hạt nano rất ổn định và có độ sinh khả dụng được cải thiện.

Nhiều loại thuốc nhắm đến mục tiêu là các tế bào khối u được điều chế từ các phân tử hydrocarbon kỵ nước, do vậy cần xử lý thêm hoặc sử dụng với liều cao để có thể xâm nhập vào môi trường dịch sinh học. Một phương án lựa chọn an toàn hơn là “điều chế thuốc thành cỡ nano”, thành các hạt cỡ từ 10 đến 1.000 nano, sử dụng các kỹ thuật nghiền cơ học hoặc kết tinh đặc biệt. Các loại thuốc cỡ rất nhỏ này dễ dàng “lách” vào trong nước và có hiệu quả chống lại các khối u, nhưng rất khó để ngăn chặn chúng kết tụ thành các chất kết tủa lớn hơn với hiệu lực kém hơn.

Ulrike Wais và Alexander Jackson thuộc Viện Hóa học và Khoa học Kỹ thuật A*STAR và Haifei Zhang thuộc Đại học Liverpool đã phát triển một phương pháp giảm thiểu vấn đề kết tụ bằng cách sử dụng poly(ethylene glycol) và acrylamide (PEG-PNIPAM), là polyme tương thích sinh học có độ hòa tan cao trong nước và có thể ổn định các phân tử kỵ nước do chúng có mạch hydrocarbon tương tự như chất hoạt hóa bề mặt.

Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp PEG-PNIPAM thành các khối cầu “siêu nhánh” (hyperbranched) được gia cố bằng các phân tử liên kết ngang carbon ngắn. Sau đó họ trộn các khối cầu này với các hợp chất thuốc thử nghiệm như ibuprofen và hóa hợp chúng với nhau để tạo ra một nhũ tương giữa các thành phần kỵ nước và hút nước.

Bước tiếp theo cần làm đông khô nhũ tương để có thể nghiền thành bột các hạt nano, song yêu cầu này liên quan đến việc giải quyết vấn đề xử lý một cách khéo léo. Wais giải thích, nếu quá trình tách pha diễn ra trước khi mẫu vật liệu được đông lạnh hoàn toàn, các dạng tinh thể thuốc sẽ không phải là nano và cũng chẳng ổn định chống lại sự kết tụ bởi cấu trúc khung.

Các nhà nghiên cứu đã ngăn được sự tách pha trong quá trình đông khô bằng cách đảm bảo quá trình nhũ tương hóa cực kỳ đồng nhất trước khi phun nó ở dạng các giọt nhỏ xíu vào môi trường nitơ lỏng. Việc phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét và tán xạ ánh sáng động lực của quá trình nhũ tương hóa đóng rắn cho thấy thuốc và các khối cầu polymer đã được tích hợp với nhau thành cấu trúc giống như khung xốp.

Sau khi nghiền nhũ tương đông khô thành thuốc có cấu trúc nano, các nhà nghiên cứu nhận thấy khung cấu trúc mở này đã làm cho thuốc hòa tan vào nước dễ dàng. Ngoài ra, thuốc có thể được chuyển đổi thành các hạt nano với tỷ lệ 100 phần trăm bằng cách sử dụng lượng các khối cầu PEG-PNIPAM ít một cách đáng ngạc nhiên.

Jackson cho biết,cấu trúc polymer và mức độ phân nhánh ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình ổn định hạt thuốc nano. Phương pháp này giúp chúng ta có thể nghiên cứu nó một cách có hệ thống. Đây là quy trình tổng hợp đơn giản và có thể áp dụng cho nhiều loại dược phẩm.

Linh Trang (Theo Phys)