TS Đoàn Lê Hoàng Tân và cộng sự thuộc Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Cấu trúc Nano và Phân tử, Đại học Quốc gia TPHCM đã chế tạo thành công vật liệu nano xốp được ví như cỗ máy thông minh để hấp thụ tối đa hợp chất.
Tăng cường hấp thụ dược chất chống ung thư
Trong hướng ứng dụng y sinh, TS Đoàn Lê Hoàng Tân và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ dược chất kháng ung thư như cordycepin, doxorubicin, paclitaxel, curcumin trên các loại vật liệu nano xốp mới có phân hủy sinh học.
Trong đó, các vật liệu mới này có thể mang và dẫn truyền trúng đích nhóm dược chất kém tan trong nước là chìa khóa nhằm tăng hiệu quả sử dụng thuốc và tiết kiệm chi phí.
Vật liệu mang thuốc trúng đích và tự phân hủy sau khi giải phóng thuốc trên đối tượng thử nghiệm là trứng gà con, chuột và thỏ cho thấy độ an toàn của vật liệu xốp đã sử dụng và giúp giảm thiểu tác dụng phụ của việc sử dụng trực tiếp dược chất trên các mô lành.
Nhờ khả năng dẫn truyền dược chất kháng ung thư trúng đích đến khối u, giải phóng dược chất có kiểm soát, và tự phân hủy sau khi hoàn thành nhiệm vụ, các hạt nano phân hủy sinh học sẽ giúp tăng hiệu quả điều trị của dược chất, giảm đáng kể chi phí điều trị bệnh ung thư và hạn chế hoàn toàn các tác dụng phụ trong quá trình điều trị bằng phương pháp hóa trị và xạ trị.
Ngoài ra, Việt Nam có rất nhiều dược chất tự nhiên có hoạt tính kháng ung thư cao, nhưng hầu hết các dược chất này lại không tan tốt trong nước, là môi trường chính của cơ thể. Điều đó làm hạn chế khả năng hướng tới ứng dụng lâm sàng chữa trị cho bệnh nhân của các dược chất này.
Để khắc phục được điều đó và tăng hiệu quả của dược chất, nhóm nghiên cứu áp dụng vật liệu nano xốp phân huỷ sinh học làm chất mang và dẫn truyền các dược chất tự nhiên.
Trong nghiên cứu chuyển hóa năng lượng, nhóm kết hợp thành công khả năng xúc tác ưu việt của vật liệu MOF (vật liệu cơ khung) mới và các phương pháp kích hoạt “xanh” như chiếu xạ vi sóng và chiếu xạ vi sóng để làm giảm thời gian thực hiện phản ứng.
Điều này giúp tiết kiệm tối đa năng lượng sử dụng trong điều chế các hợp chất và tiền chất có hoạt tính sinh học cao như kháng ung thư, kháng khuẩn, và tăng hoạt tính xúc tác của vật liệu.
Vật liệu dễ thu hồi và tái sử dụng nhiều lần với hiệu quả xúc tác không giảm và cấu trúc vẫn giữ nguyên sau nhiều lần sử dụng nhằm góp phần phát triển các quy trình tổng hợp hóa chất bền vững và thân thiện cho môi trường.
Điều trị đích tế bào ung thư
TS Đoàn Lê Hoàng Tân cho biết, công trình tập trung nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng vật liệu nano xốp của nhóm là tâm huyết được thực hiện trong nhiều năm. Nhóm đã thiết kế và chế tạo vật liệu nano xốp mới có thể hoạt động như cỗ máy thông minh “smart machine” để hấp phụ tối đa được nhiều loại hợp chất, có tương tác hóa học và có khả năng phân hủy sinh học với quy trình sản xuất đơn giản, tiền chất sử dụng ở dạng cơ bản và chi phí thấp.
TS Tân kể, đầu năm 2019, anh về nước và xây dựng nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu vật liệu cấu trúc nano và phân tử (INOMAR), Đại học Quốc gia TPHCM.
Hướng đi của nhóm là nghiên cứu chế tạo hạt nano xốp phân hủy sinh học, làm vật mang và dẫn truyền chất kháng ung thư đến khối u một cách chính xác, có kiểm soát, hạn chế hoàn toàn tác dụng phụ và tăng hiệu quả dược chất.
Theo TS Đoàn Lê Hoàng Tân, trong điều trị ung thư, khi đưa dược chất kháng ung thư vào cơ thể, ngoài tế bào ung thư, các dược chất điều trị còn có thể ảnh hưởng đến những tế bào thường, khiến chúng bị yếu hoặc chết, dẫn đến các tác dụng phụ và ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe bệnh nhân. Ngoài ra, một số dược chất chống ung thư có tính kỵ nước nên không thể tiêm trực tiếp vào cơ thể bệnh nhân trong quá trình điều trị.
“Nghiên cứu của chúng tôi phát triển theo 4 bước: Tải dược chất trực tiếp lên hạt nano; dẫn truyền hạt nano mang dược chất đến đúng tế bào ung thư; giải phóng dược chất một cách có điều kiện; hoàn thành nhiệm vụ, hạt nano tự phân hủy” - TS Đoàn Lê Hoàng Tân chia sẻ.
Theo anh, hiện trên thế giới chỉ dừng ở bước thứ 3, còn nhóm nghiên cứu đã phát triển sang bước thứ 4 là sau khi hoàn thành giải phóng dược chất, hạt nano sẽ tự phân hủy, không còn tồn đọng trong cơ thể.
Đây là đặc tính quan trọng của thế hệ mang chất mới khi hạn chế khả năng tích tụ sinh học của chất mang thuốc trong cơ thể. Nhờ đó, các hạt nano giúp tăng hiệu quả điều trị của dược chất, giảm chi phí điều trị ung thư và hạn chế hoàn toàn các tác dụng phụ trong quá trình chữa bệnh bằng phương pháp hóa trị và xạ trị.
Kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực môi trường cho thấy các vật liệu nano này có tiềm năng lớn ứng dụng trong cảm biến khí độc với độ nhạy cao từ 1 - 10 ppm, độ chọn lọc cao và vùng nhiệt độ hoạt động rộng.
Các vật liệu nano MOF xốp có độ bền cao, độ xốp lớn, dễ dàng tổng hợp với lượng lớn, tiết kiệm và được thiết kế để làm xúc tác quang phân hủy các màu nhuộm hữu cơ trong nước thải. Các vật liệu này có khả năng hấp thu và phân hủy hoàn toàn toàn các màu nhuộm trong điều kiện chiếu xạ ánh sáng mặt trời trong thời gian ngắn ở nhiều điều kiện môi trường nhiệt độ, pH khác nhau phù hợp để ứng dụng trong thực tế. Đồng thời vật liệu cũng dễ dàng được thu hồi và tái sử dụng nhiều lần với độ bền và hoạt tính không thay đổi.
Ngoài ra, các vật liệu nano này được nghiên cứu ứng dụng liên quan đến cảm biến khí, và kết quả cho thấy các vật liệu này có tiềm năng lớn trong ứng dụng trong cảm biến khí độc (H2, CO, H2S, NH3 ethanol…) với độ nhạy cao có thể phát hiện khí ở nồng độ chỉ vài ppm, độ chọn lọc cao và vùng nhiệt độ hoạt động rộng, nhờ đó vật liệu có thể dò và quan trắc chính xác các khí độc trong môi trường ở khu dân cư cũng như khu công nghiệp.