Điều chế xanh hệ hydrogel composite trên cơ sở chitosan-pluronic nhạy cảm nhiệt kết hợp nanocurcumin ứng dụng chữa lành vết thương bỏng độ 3 - Mã số đề tài: VAST03.08/17-18

Chủ nhiệm đề tài Trần Ngọc Quyển
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng
Thời gian thực hiện 2017 - 2018
Tổng kinh phí 600.000.000
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Tổng hợp hydrogel nhạy nhiệt trên cơ sở chitosan và pluronic F127 thông qua phương pháp ghép mạch để tạo ra liên kết urethane bằng phản ứng thế giữa các nhóm p-nitrophenyl carbonate của F127 hoạt hóa và các nhóm amino của chitosan kết quả tạo ra chitosan-pluronic F127 nhạy cảm nhiệt. Vật liệu hydrogel composite từ vật liệu hydrogel nhạy nhiệt chitosan-Pluronic F127 và nanocurcumin được tổng hợp bằng hệ đơn dung môi thân thiện với môi trường như ethanol với sự hỗ trợ của sóng siêu âm. Loại vật liệu hydrogel composite này sẽ có sự chuyển đổi trạng thái vật lý từ lỏng sang gel, cụ thể, khi vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn 20oC vật liệu ở trạng thái lỏng và chuyển thành trạng thái gel- giống như màng sinh học khi nhiệt độ ở nhiệt độ cơ thể 37oC. Bên cạnh đó, vật liệu hydrogel composite này cần phải đạt được các yêu cầu cơ bản của màng băng vết thương như hấp thụ dịch tiết ra từ bề mặt vết thương, làm giá đỡ cho tế bào bám vào và phát triển, và nếu được, hỗ trợ quá trình tái tạo mô.
- Đánh giá xem hydrogel nano composite được tạo phía trên có tạo các hiệu ứng tăng cường quá trình chữa lành vết thương bỏng độ ba hay không thông qua đánh giá trên mô hình bỏng ở động vật (Musmusculus var.Albino mice)

Kết quả đạt được

- Về khoa học:
+ Thành công trong việc xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu nhạy nhiệt trên cơ sở chitosan và pluronic bằng phương pháp ghép mạch.
+ Thành công trong xây dựng phương pháp tổng hợp nanocurcumin sử dụng vật liệu nhạy nhiệt chitosan-pluronic f127 làm chất hoạt động bề mặ và dung môi thân thiện với môi trường cùng với sự hỗ trợ của phương pháp siêu âm.
+ Thành công trong việc thiết lập quy trình khảo sát bỏng độ ba trên mô hình chuột.

- Về ứng dụng:
Hệ hydrogel composite tồn tại dạng dung dịch kho ở nhiệt độ phòng (25oC) và chuyển đổi sang trái thái gel khi ở nhiệt độ cơ thể.Thêm vào đó, kết quả kiểm tra DLS và UV theo thời gian lưu trữ cho thấy hệ ổn định tốt trong thời gian 6 tháng. Ngoài ra, hệ cho thấy khả năng mang các hoạt chất hỗ trợ điều trị như curcumin (hàm lượng nang hóa curcumin dạng nano lên đến 14.45±0.2 mg/ml). Hệ gel thể hiện khả năng trương nở tốt, khả năng hấp thụ tốt, tốc độ phân hủy phù hợp, tính tương hợp sinh học và đặc biệt không ảnh hưởng hình thái học. Các đặc tính lý hóa không thay đổi khi có sự tham gia của của nanocurcumin. Thử nghiệm về khả năng kháng khuẩn của gel trên 4 chủng khuẩn đặc trưng có trên bề mặt vết thương, và hiện diện mạnh trên vết thương của bệnh nhân tiểu đường cho kết quả tốt không chỉ ở gram âm và còn ở gam dương. Kết quả thử nghiệm trên mô hình bỏng độ 2 và bỏng độ 3 với sự hợp tác của đại học Khoa học Tự nhiên biểu thị tốc độ làm lành nhanh chóng và tái cấu trúc (kết quả mô học H&E và nhuôm Tri) khi so sánh với các mẫu đối chứng và các mẫu điều trị thuốc thương mại

Một số hình ảnh của đề tài:

T7.tnquyen1

T7.tnquyen2

T7.tnquyen3

Những đóng góp mới

Vật liệu sinh học tổng hợp thành công dựa trên hệ copolymer curcumin và pluronic nhạy nhiệt F127- chitosan . Vật liệu nano hydrogel sở hữu những tính chất vật lý thú vị, Loại hydrogel này có sự chuyển đổi trạng thái vật lý từ lỏng sang gel, cụ thể, khi vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn 30oC vật liệu ở trạng thái lỏng và chuyển thành trạng thái gel- giống như màng sinh học khi nhiệt độ ở nhiệt độ trên 30oC do đó làm tăng khả năng tiếp xúc của màng với bề mặt vết thương. Nhiễm trùng là mối quan ngại lớn trong điều trị vết thương. Các ca nhiễm trùng chiếm 41.9% trong tổng số ca điều trị vết thương bỏng và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình làm lành của vết thương, đặc biệt gây nên hiện tượng áp xe và thậm chí đe dọa tính mạng của bệnh nhân. Cùng với tỷ lệ bị bỏng và tử vong do bỏng nặng, nhiễm trùng vết thương tạo ra áp lực lớn cho việc chăm sóc vết thương sau điều trị. Vì hầu hết các màng băng vết thương trong y tế hiện giờ hầu hết không có tính kháng khuẩn do đó việc sử dụng liệu pháp kháng sinh trở nên thiết yêu. Tuy nhiên, liệu pháp sử dụng kháng sinh tại chỗ (trên bề mặt vết thương) vẫn hạn chế do thuốc không có hiệu quả ngấm vào các mô bị tổng thương do vết chai trên bề mặt, sự phát triển của các chủng kháng kháng sinh hay như độc tính của kháng sinh do sự dụng liều cao(vd: độc tính trên thận). Do đó, tổng hợp hydrogel với các đặc tính kháng khuẩn nhờ việc nang hóa với các hoạt chất có tính kháng khuẩn như kháng sinh hay nanokim loại vào mạng lưới hydrogel đã và đang được phát triển. Tuy nhiên, do hoạt tính kháng khuẩn dựa trên hoạt chất tải vào hệ, nên thiếu đi tác dụng kháng khuẩn lâu dài và có thể bị giải phóng mất kiểm soát theo liều lượng không mong muốn. Vì vậy, sự nhu cầu về vật liệu hydrogel có thành phần kháng khuẩn nội tại nghĩa là thành phần cấu trúc nên mạng lưới hydrogel có tính kháng khuẩn, và có tính chất kết dính mô mạnh cũng như có khả năng cầm máu hay hỗ trợ làm lành vết thương càng ngày càng phát triển. Chitosan là polyme dương điện có nhiều nhóm amin (NH2) và tan tốt trong nước tạo dung dịch dạng keo. Cùng với tính năng kết dính, nổi bật trong số các đặc tính tuyệt vời nhất của chitosan là hoạt tính kháng khuẩn nội tại, đặc biệt là với các vi khuẩn gram âm. Do bản chất dương điện, chitosan có thể trung hòa điện tích trên màng tế bào của vi khuẩn dẫn đến chết tế bào vi khuẩn. Hơn nữa, polymer chitosan tự nhiên đã được chứng minh là có tiềm năng cầm máu và chữa lành vết thương. Do đó, sự thành công trong tổng hợp CS-F127 tạo ra tiềm năng lớn để áp dụng sản phẩm như loại băng/gạc cho việc chữa lành vết thương. Hơn nữa, curcumin, một hoạt chất trong củ nghệ (Curcuma longa L.), đã cho thấy nhiều đặc tính dược lý như chống viêm, chống nhiễm trùng và chống oxy hóa và kích thích tăng sinh nguyên bào sợi mà không gây độc ngay cả khi dùng liều cao. Sự kết hợp dược lý của curcumin và chitosan trong nền tảng hydrogel composite tạo ra dược tính cao cho hỗ trợ điều trị vết thương bỏng. Hệ nano hydrohel dễ dàng chống lại nhiều loại vi khuẩn hơn (kể cả gram dương và gram âm) khi so sánh với dạng đơn khác (CP hydrogel và curcumin). Kết quả thu được chỉ ra rằng hệ nano hydrogel tạo ra được các phản ứng thích hợp cho việc tái cấu trúc da ở 2 mô hình bỏng cấp độ 2 và 3. Nó đại diện cho vật liệu lý tưởng của kỹ nghệ mô , dễ dàng xử lý, vận chuyển và ghép vào vết thương. Vật liệu nano nên được nghiên cứu nhiều hơn để sản xuất một sản phẩm có lợi ích cao phục vụ cho sức khỏe con người.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê)

  1. Dang, L. H., Nguyen, T. H., Tran, H. L. B., Doan, V. N., & Tran, N. Q. (2018). Injectable Nanocurcumin-Formulated Chitosan-g-Pluronic Hydrogel Exhibiting a Great Potential for Burn Treatment. Journal of healthcare engineering, 2018.
  2. Linh, N. V. V., Thinh, N. T., Kien, P. T., Quyen, T. N., & Dai Phu, H. (2018). Injectable Nanocomposite Hydrogels and Electrosprayed Nano (Micro) Particles for Biomedical Applications. In Novel Biomaterials for Regenerative Medicine (pp. 225-249). Springer, Singapore.
  3. Le, P. N., Huynh, C. K., & Tran, N. Q. (2018). Advances in thermosensitive polymer-grafted platforms for biomedical applications. Materials Science and Engineering: C, 92, 1016-1030.
  4. Đặng Thị Lệ Hằng, Huỳnh Nguyên Tuấn Anh, Nguyễn Đại Hải, Trần Lê Bảo Hà, Đoàn Nguyên Vũ, Trần Ngọc Quyển, Nguyễn Thị Bích Trâm (2017). Nghiên cứu điều chế hydrogel nanocomposite trên cơ sở chitosan và curcumin ứng dụng trong tái tạo mô. Tạp chí dược học, T.57, S.4.

- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê)
Quy trình điều chế vật liệu nanocomposite đa chức năng

- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)

  • 5g Chitosan-Pluronic
    - Chứa 3.03% chitosan và 96.9% Pluronic, khối lượng phân tử khoảng 5.96x105g/mol (GPC).
    - Ở nồng độ 15% theo khối lượng, vật liệu có sự chuyển đổi trạng thái vật lý từ lỏng sang gel, cụ thể, khi vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn 30oC vật liệu ở trạng thái lỏng và chuyển thành trạng thái gel khi ở trên 30oC.
    - Mẫu cần được bảo quản trong lọ có đóng kín và ở nhiệt độ lạnh dưới 20oC
  • 10g nanocomposit hydrogel
    - Chứa 3.03% chitosan và 96.9% Pluronic, khối lượng phân tử khoảng 5.96x105g/mol (GPC) và 50ppm curcumin
    - Ở nồng độ 15% theo khối lượng, vật liệu có sự chuyển đổi trạng thái vật lý từ lỏng sang gel, cụ thể, khi vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn 30oC vật liệu ở trạng thái lỏng và chuyển thành trạng thái gel khi ở trên 30oC
    - Mẫu cần được bảo quản trong lọ có đóng kín và ở nhiệt độ lạnh dưới 20oC và không được tiếp xúc với ánh sáng.

- Các sản phẩm khác (nếu có): 02 thạc sĩ và góp phần đào tạo 1 nghiên cứu sinh

Địa chỉ ứng dụng

Sản phẩm thích hợp làm vật liệu y tế hỗ trợ điều trị vết thương bỏng.

Kiến nghị

?? ti?n hành th??ng m?i hóa s?n ph?m, s?n ph?m c?n ???c xây d?ng h? s? d??c lý ?? ti?n hành ?ánh giá trên mô hình lâm sàng.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".