Tìm kiếm những “chiếc xe” vận chuyển thuốc mới“Các dạng bào chế dược phẩm phổ biến hiện nay như viên nén, viên nang, hỗn dịch, thuốc tiêm, kem bôi da… vẫn có một số bất cập như sinh khả dụng tương đối thấp, thời gian tác dụng tương đối ngắn, khả năng tác động đến nơi cần điều trị còn hạn chế dẫn đến việc chúng ta phải tăng liều lượng hoặc số lần sử dụng thuốc”, TS. Phạm Duy Toàn ở Khoa Khoa học Tự nhiên, trường ĐH Cần Thơ, đề cập trong hội thảo do trường Đại học Nam Cần Thơ tổ chức vào cuối tháng 11/2023.
Việc tăng liều sẽ kéo theo gia tăng chi phí và nguy cơ sốc thuốc cho bệnh nhân. Do vậy, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm những dạng bào chế hiện đại hơn, nổi bật trong số đó là các chất mang thuốc. “Hiểu một cách nôm na, các chất mang sẽ đóng vai trò như một chiếc xe vận chuyển và bảo vệ các hoạt chất đến nơi mong muốn. Các hệ nano, các dạng gel thân nước, các dạng film, những hệ thống vận chuyển thuốc có kiểm soát… chính là những ‘chiếc xe’ như vậy ”, TS. Phạm Duy Toàn giải thích.
Trong quá trình tìm hiểu về những chất mang thuốc mới, TS. Phạm Duy Toàn và các cộng sự đã chú ý đến tơ tằm. Nhắc đến tơ tằm, hầu hết mọi người đều nghĩ đến một loại vải dệt tự nhiên chất lượng tốt, song dưới con mắt của các nhà nghiên cứu, đây là một vật liệu mang thuốc đầy hứa hẹn. Khó khăn lớn nhất khi sử dụng các vật liệu mang thuốc không phải nằm ở chỗ tăng thời gian lưu giữ và giải phóng thuốc mà là tính tương thích sinh học để không gây ra tác dụng phụ và phân hủy sinh học. Tơ tằm hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu trên nhờ đặc tính tương thích với sinh học người, có khả năng tự phân hủy sinh học và độ tan trong nước cao.
Bí mật nằm ở lõi sợi tơ tằm. Trong cấu trúc hai lớp protein của tơ tằm, các nhà khoa học quan tâm đến phần lõi được tạo thành từ fibroin hơn là lớp vỏ sericin. “Fibroin là một loại protein rất linh hoạt và được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dược phẩm qua nhiều thập kỷ. Cấu trúc có nhiều liên kết hydro, bản chất lưỡng tính và mức độ kết tinh linh hoạt của fibroin góp phần vào sự ổn định của vật liệu tơ sinh học”, nhóm nghiên cứu viết trong bài báo đăng trên tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ. “Fibroin đã được ứng dụng phổ biến trong y dược học như hỗ trợ kỹ thuật mô và đặc biệt là chất mang và dẫn truyền các phân tử chống oxy hóa như resveratrol, curcumin, alpha mangostin và các hợp chất dễ bay hơi”.
Việc bóc tách từng thành phần giúp chúng ta hiểu rõ hơn tính chất đặc biệt của fibroin. “Đây là loại protein được cấu trúc bởi hai chuỗi, gồm một chuỗi nặng và một chuỗi nhẹ. Chuỗi nặng gồm 12 vùng kị nước được nối với nhau bởi những vùng thân nước xen kẽ. Có thể thấy, nó vừa thân nước, vừa thân dầu, rất thích hợp để tải những hoạt chất thân nước lẫn thân dầu”, TS. Phạm Duy Toàn cho biết. “Fibroin có hai dạng thù hình là dạng tinh thể (không tan trong nước) và vô định hình (tan trong nước), hai dạng này có thể chuyển đổi qua lại với nhau. Như vậy, chúng ta có thể thay đổi cấu trúc của nó để thiết kế những hệ thống [vận chuyển thuốc] theo ý muốn”.
Mở ra những phương pháp điều trị tiềm năngMặc dù nhận được nhiều sự quan tâm trên thế giới song ở Việt Nam, việc ứng dụng sợi tơ tằm làm vật liệu mang thuốc còn tương đối mới, hiện nay, tơ tằm chủ yếu vẫn làm nguyên liệu cho dệt may và mỹ phẩm. Việc dấn thân vào một địa hạt ít người khai phá như vậy đã mang lại cho TS. Phạm Duy Toàn và các cộng sự những kết quả nghiên cứu mới không chỉ có giá trị về mặt khoa học mà còn có tiềm năng ứng dụng cao. Nổi bật trong số đó là sản phẩm hydrogel fibroin từ tơ tằm chứa dịch chiết điên điển để trị bệnh viêm khớp dạng thấp do nhóm nghiên cứu công bố trên tạp chí Drug Delivery - được xếp hạng Q1 theo SCImago.
Tại sao họ lại nghĩ đến việc kết hợp hai nguyên liệu quen thuộc như tơ tằm và cây điên điển trong điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp? “Viêm khớp dạng thấp là bệnh tự miễn (xảy ra do sự rối loạn hoạt động của hệ miễn dịch trong cơ thể), các loại thuốc kháng viêm thường dùng hiện nay có rất nhiều tác dụng phụ. Do vậy, chúng tôi muốn chuyển qua dùng các loại dược liệu như các hoạt chất có tác dụng kháng viêm từ cây điên điển - một loại rau quen thuộc ở vùng đồng bằng sông Cửu Long”, TS. Phạm Duy Toàn giải thích. Nhưng chỉ dùng cao chiết điên điển thì không thể mang lại hiệu quả như mong muốn. Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tìm cách chế tạo hydrogel từ fibroin tơ tằm chứa dịch chiết điên điển. “Hydrogel đóng vai trò chất mang cao chiết đến vùng khớp xương bị viêm, ở đó nó sẽ giải phóng thuốc từ từ, giúp nâng cao hiệu quả điều trị”.
Từ ý tưởng ban đầu, nhóm nghiên cứu nhanh chóng mường tượng ra các bước cần thực hiện: chiết xuất fibroin từ tơ tằm, chiết cao từ cây điên điển, bào chế hydrogel từ fibroin rồi kết hợp với cao chiết điên điển. Những công đoạn này đều nằm trong tầm tay của các nhà nghiên cứu: “Việc chiết xuất fibroin từ tơ tằm khá đơn giản, sau khi mua kén tằm về, chúng tôi hòa vào dung dịch Na2CO3 rồi đun nóng để loại bỏ lớp áo sericin, sau đó đem phần lõi fibroin hòa tan với hỗn hợp với muối canxi rồi đông khô nó. Khi muốn bào chế hydrogel từ fibroin, chỉ cần hòa tan fibroin vào nước, vì cấu trúc của nó có hai phần thân dầu và thân nước, nên khi cho vào nước, nó sẽ tự động sắp xếp cấu trúc và hóa gel. Sau đó, chúng tôi sử dụng lá và hoa điên điển để chiết bằng nhiều phương pháp khác nhau. Dịch chiết thu được hòa vào dung dịch fibroin sẽ tự động tạo thành hydrogel chứa cao chiết điên điển”, TS. Phạm Duy Toàn mô tả.
Đằng sau mỗi công đoạn có vẻ đơn giản như vậy là hàng loạt thử nghiệm để tìm ra quy trình chế tạo tối ưu. Chẳng hạn, sau nhiều lần phân tích, nhóm nghiên cứu nhận thấy hydrogel từ fibroin tơ tằm ở nồng độ 1-2% sẽ cho hiệu quả tốt nhất. “Khi tăng nồng độ fibroin lên càng cao thì gel càng đục, thời gian tạo gel càng ngắn. Cụ thể, nồng độ 1%, gel sẽ trong suốt, 2% thì hơi đục hơn, còn tăng lên 5% thì nó bị quấn cục luôn, cho nên chúng tôi chọn nồng độ từ 1-2%”, TS. Phạm Duy Toàn giải thích. “Khi quan hình ảnh mặt cắt ngang của gel dưới kính hiển vi, chúng tôi nhận thấy nó có cấu trúc lỗ xốp, như vậy, sẽ có rất nhiều chỗ trống để chứa cao chiết điên điển”.
Kết quả đánh giá khả năng kháng viêm của chế phẩm không chỉ mở ra một hướng điều trị viêm khớp dạng thấp tiềm năng mà còn giúp nhóm nghiên cứu thêm tự tin trên con đường tìm kiếm các chất mang thuốc mới. Ngoài khả năng kháng viêm tương đương với dịch chiết ở dạng nguyên thủy (đánh giá bằng mô hình gây viêm trên tế bào), “chế phẩm còn có thời gian giải phóng rất lâu, hơn 20 ngày mới hết. Nếu dùng cho bệnh nhân, nó có thể giải phóng hoạt chất từ từ trong khoảng thời gian đó, bệnh nhân đỡ phải dùng thuốc nhiều lần”, TS. Phạm Duy Toàn nhận xét. “Những thành công bước đầu như thế này cho thấy, nghiên cứu về fibroin trong vận chuyển thuốc còn rất nhiều tiềm năng và ứng dụng”.