Trong nỗ lực tìm kiếm những giải pháp đột phá cho cuộc chiến chống ung thư, việc kết hợp giữa các hợp chất tự nhiên và công nghệ nano đang trở thành hướng đi trọng tâm của y học hiện đại. Mặc dù Tagitinin C - một hợp chất chiết xuất từ lá Cúc quỳ - đã được chứng minh sở hữu hoạt tính sinh học đa dạng, đặc biệt là khả năng kháng u, song các dẫn xuất của nó vẫn còn là một "khoảng trống" chưa được nghiên cứu đầy đủ về tiềm năng dược lý. Thách thức lớn nhất hiện nay không chỉ dừng lại ở việc tối ưu hóa cấu trúc để cải thiện sinh khả dụng cho các hợp chất như Tagitinin C hay Vinblastine, mà còn phải giải quyết bài toán về độc tính lên các tế bào lành. Chính vì lý do đó, TS. Nguyễn Thị Phương Hòa và các cộng sự tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu - Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu điều chế vật liệu mang thuốc có đặc tính hiệp đồng trên cơ sở chấm lượng tử graphen ứng dụng trong điều trị ung thư”. Bằng cách gắn kết đồng thời các dược chất lên bề mặt graphene biến tính, đề tài hướng tới mục tiêu tạo ra một hệ dẫn thuốc thông minh, không chỉ nâng cao hiệu quả điều trị hiệp đồng mà còn đảm bảo tính an toàn tuyệt đối cho cơ thể người bệnh.

Sau một thời gian nỗ lực nghiên cứu, nhóm đề tài thu được những thành tựu cốt lõi sau:

1. Nghiên cứu đã làm chủ quy trình chế tạo chấm lượng tử graphen (GQDs) bằng phương pháp Hummer cải tiến, tạo ra vật liệu nano (5-20 nm) có khả năng phát huỳnh quang xanh lam đặc trưng và đạt tiêu chuẩn y sinh với đặc tính tiêu diệt tế bào ung thư (dạ dày, phổi) nhưng hoàn toàn lành tính với tế bào thường. Thông qua các kỹ thuật carboxyl hóa và chức hóa diamine, nhóm tác giả đã biến tính bề mặt GQDs thành công để tạo ra "vectơ dẫn thuốc" chuyên dụng, đồng thời tích hợp thêm tác nhân hướng đích RGD nhằm giúp hệ thống có khả năng nhận diện và tập trung chính xác vào khối u. Đây là bước đột phá trong việc xây dựng một hệ vận chuyển thuốc nano thông minh, vừa có khả năng chẩn đoán qua hình ảnh, vừa tối ưu hóa hiệu quả điều trị đích.

2. Nghiên cứu đã điều chế thành công tổ hợp dẫn thuốc GQDs-Vin và hệ hướng đích GQDsM-Vin với hiệu suất gắn kết cực cao (đạt từ 93,4% đến 95,26%). Thông qua các phương pháp phổ (UV-vis, huỳnh quang, hồng ngoại), nhóm tác giả đã xác nhận sự hiện diện của Vinblastine trên bề mặt vật liệu mang. Kết quả hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy kích thước hạt nano tỉ lệ thuận với hàm lượng thuốc: khi tăng tỉ lệ phối trộn từ 1:1 lên 1:5, đường kính hạt tăng đáng kể từ mức 50-70 nm lên tới 500 nm. Thành công này khẳng định khả năng tải thuốc vượt trội của hệ vận chuyển GQDs biến tính, đặc biệt là khi kết hợp với tác nhân hướng đích RGD.

3. Nghiên cứu đã chiết xuất thành công Tagitinin C từ lá Cúc quỳ đạt độ tinh khiết cao (97%) và lần đầu tiên tổng hợp được hơn 40 dẫn xuất mới thông qua phản ứng cộng Michael với độ chọn lọc vị trí và lập thể cao. Đề tài xác lập được cơ chế phản ứng đặc hiệu: amin bậc 1, photphonat và thiol ưu tiên tấn công nhóm keton α, β-không bão hoà không bão hòa, trong khi amin bậc 2 phản ứng tại nhóm alpha-metylen-gamma-lacton. Đặc biệt, nghiên cứu khẳng định Tagitinin C không thể gắn lên Graphen bằng phương pháp trộn đơn thuần mà bắt buộc phải qua bước biến tính bề mặt GQDs (carboxyl hóa hoặc chức hóa diamine) để tạo liên kết hóa học bền vững.

4. Nghiên cứu đã hoàn thiện và chứng minh được tính ổn định của các quy trình điều chế mẫu thử ở quy mô thực nghiệm, bao gồm: 3200 ml GQDs đạt chuẩn y sinh (kích thước < 20 nm, không độc với tế bào thường); 105g tổ hợp GQDsM-Vin hướng đích; 210g dẫn xuất Tagitinin C và 110g tổ hợp Tagitinin C/GQDs. Độ ổn định và cấu trúc của các chế phẩm này đều được kiểm chứng chặt chẽ thông qua hệ thống phổ UV-vis, huỳnh quang, hồng ngoại và NMR. Toàn bộ các sản phẩm tổng hợp được đã tạo ra nguồn mẫu thử dồi dào, sẵn sàng cho việc đánh giá hiệu quả kháng ung thư diện rộng trên nhiều dòng tế bào như Hela, A549, MCF-7, MIA PaCa-2 và CCF-STTG1.

5. Thử nghiệm in vitro khẳng định tổ hợp GQDs-Vin có tác dụng hiệp đồng vượt trội, tiêu diệt hơn 90% tế bào ung thư (Hela, A549, MCF-7, CCF-STTG1) với chỉ số IC50 thấp hơn đáng kể so với thuốc Vinblastine nguyên bản. Đặc biệt, hệ dẫn thuốc này giúp giảm độc tính trên tế bào thường (Vero) khi nâng giá trị IC50 từ 0,05 µg/ml lên 0,17 µg/ml, tăng độ an toàn cho mô lành. Trong đó, biến thể hướng đích GQDsM-Vin cho hiệu quả mạnh nhất trên tế bào ung thư phổi A549 với IC50 chỉ 1,57 ng/ml, độc tính mạnh gấp ít nhất 6,3 lần so với Vinblastine đơn thuần, trở thành ứng viên tối ưu được lựa chọn để tiến hành thử nghiệm in vivo trên chuột.

6. Các dẫn xuất mới và tổ hợp Tagitinin C/GQDs duy trì khả năng tiêu diệt tế bào ung thư tuyến tụy (MiaPaCa-2) vượt trội, đạt tỷ lệ từ 90,2% đến 99,5%. Đặc biệt, khi gắn lên bề mặt Graphene, tổ hợp này cho hoạt tính sinh học cao hơn cả thuốc thương mại Paclitaxel. Thông qua phản ứng Michael, các dẫn xuất alcohol-amin giúp tăng cường đáng kể khả năng hòa tan trong nước, từ đó tối ưu hóa sinh khả dụng và cấu hình dược lý của Tagitinin C. Thành công lớn nhất là việc giảm đáng kể độc tính đối với tế bào thường, giúp chế phẩm trở nên "lành tính" hơn. Thử nghiệm in vivo (độc tính cấp và bán trường diễn) xác nhận các chỉ số sinh hóa và huyết học của chuột nằm trong tầm kiểm soát, khẳng định tiềm năng ứng dụng y học an toàn.

7. Thử nghiệm in vivo trên chuột cấy u phổi người (A549) khẳng định chế phẩm GQDsM-Vin có hiệu quả điều trị vượt trội và ổn định hơn so với thuốc tham chiếu Vinblastine. Chỉ với một liều tiêm tĩnh mạch duy nhất, GQDsM-Vin đã ức chế sự phát triển khối u liên tục trong suốt 4 tuần, giúp giảm thể tích khối u xuống còn 440,96 mm³ (so với 1479,46 mm³ ở lô đối chứng), đạt hiệu suất ức chế 29,81%. Đặc biệt, chế phẩm này chứng minh tính an toàn sinh học cao khi không gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ miễn dịch tự nhiên của cơ thể (số lượng tế bào NK, Macrophage và tế bào DC).

Những kết quả nghiên cứu hứa hẹn mang lại một phương thức điều trị ung thư mới có hiệu quả hơn, an toàn hơn và nhân văn hơn.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21566/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)