Thuốc nano sẽ là một cách mạng y khoa trong thế kỷ 21?
Y khoa nano là những ứng dụng của công nghệ tiên tiến nano vào trong lãnh vực y tế. Trong đó, thuốc nano là một mũi nhọn quan trọng .
Thuốc nano là gì ? Những ưu điểm của thuốc nano so với thuốc thường thì ? Vì sao những nhà khoa học cho rằng thuốc nano là một cách mạng y khoa của thế kỷ 21 ?
Định danh kỹ thuật, y khoa và thuốc nano
Theo Hiệp hội và Học viện kỹ thuật Hoàng gia (Royal Society and Royal Academy of Engineering), khoa học nano (nanoscience) là khoa học nghiên cứu, ứng dụng các vật liệu ở kích thước nanomet – nguyên tử, phân tử và đại phân tử- và kỹ thuật nano (nanotechnologies) là những thiết kế, sản xuất và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị ở mức nano này.
Y khoa nano, nanomedicine, là những ứng dụng của công nghệ tiên tiến nano vào trong lãnh vực y tế để phòng ngừa và chẩn trị bệnh. Việc sử dụng những vật tư, thiết bị, dụng cụ, thuốc … kích cỡ nanomet như hạt nano hóa học, nano sinh học, những robot nano … ngành y đã được “ nối dài tay ” hơn để chẩn đoán đúng chuẩn, xác định rõ ràng hơn, cũng như cho thuốc điều trị đặc hiệu, đúng tiềm năng ( targeted ), đến mức tế bào cho nhiều căn bệnh, kể cả những căn bệnh khó như bệnh ung thư .
Thuốc nano, nano drugs, là ứng dụng công nghệ tiên tiến nano trong ngành dược phẩm, một ứng dụng quan trọng của nano medicine. Thuốc nano gồm có bản thân vị thuốc ( small molecule nanodrugs ), hay những vật mang thuốc ( drug nanocarrier ) đều có cấu trúc nano, nên có nhiều lợi điểm hơn những thuốc tiền thân của nó như thích hợp cao, hấp thụ nhanh, đến đúng cơ quan đích, tính năng lê dài, ít công dụng phụ .
Cấu trúc các dạng thuốc nano
Thuốc nano thường dẫn xuất từ những thuốc truyền thống cuội nguồn được sử dụng nhờ mạng lưới hệ thống luân chuyển nano. Có nhiều dạng cấu trúc thuốc nano sau :
* Giọt lipid ( liposome ) : hạt túi hình cầu, kích cỡ từ 400 nm đến 2,5 μm, túi được bao quanh bởi lớp lipid kép, thuốc được bên trong nang. Theo thống kê của Trung tâm Nghiên cứu thuốc, CDER, trên 350 thuốc nano được FDA phê chuẩn, dạng liposome này được sử dụng nhiều nhất hơn 33 % ,
* Hạt polymere nano ( polymeric nanoparticle ) : hạt polyme rắn, dạng keo, kích cở từ 10 đến 1000 nm ; Theo thống kê của CDER dạng thuốc này chiếm 23 % tổng số thuốc nano đang sử dụng lúc bấy giờ .
* Các dendrimers, micelle : những phân tử hình nan hoa, size trung bình khoảng chừng 10 nm. Thống kê CDER thấy dạng cấu trúc này chiếm 6 % tổng số những thuốc nano .
* Hạt lipid rắn : kích cỡ 50-1000 nm có những lipid không thay đổi mặt phẳng ; ( 5 ) Nang nano có size 50-300 nm, để mang những thuốc ưa dầu ;
* Nhũ dịch nano ( nanoemulsions ) : hạt nhũ tương đường kính từ 100 đến 500 nm. Thống kê của CDER, dạng nhũ dịch này chiếm 14 % .
* Hạt nano sắt kẽm kim loại như oxit sắt, vàng, bạc, niken ; và
* Carbon nano : gồm có ống carbon nano và fullerene gồm có từ 60 nguyên tử carbon trở lên với cấu trúc đa giác .
Những ưu điểm của thuốc nano
Nhờ có size rất nhỏ, mức nanomet, thuốc hay cấu trúc luân chuyển nano có nhiều ưu điểm hơn những thuốc tiền thân cùng loại :
* Tính thích hợp cao và không thay đổi hơn .
* Khả năng hấp thụ cao hơn. Với cùng một lượng thuốc, ở dạng nano, vì những mặt tiếp xúc tăng theo lũy thừa mũ ba, nên thuốc nano hấp thụ nhanh và cao hơn. Các hạt thuốc nano thuận tiện xuyên qua những niêm mạc tiêu hóa, ‘ hàng rào máu não ” ( blood brain barrier BBB ), hạch bạch huyết. v.v.. ,
* Tăng năng lực đưa thuốc đến cơ quan đích .
* Thời gian công dụng lê dài, nên hiệu suất cao lâm sàng của thuốc tăng lên
* Giảm công dụng phụ của thuốc. Vì dùng với liều lượng nano nên tính năng phụ của thuốc được hạn chế .
Các thuốc nano đã được sử dụng
Cũng như những loại thuốc thông dụng trước nay, thuốc nano được đưa vào khung hình qua những đường sử dụng như tiêm tĩnh mạch ( 59 % ), uống ( 21 % ), nhỏ mắt ( 5 % ) và vận dụng tại chỗ ( 4 % ) … .
Hiện tại, thuốc nano đã được sử dụng trong nhiều căn bệnh như ung thư ( 35 % ) ; chống viêm, giảm đau ( 18 % ) ; nhiễm trùng ( 12 % ) ; đái tháo đường, tăng huyết áp … .
* Thuốc ung thư
Thuốc trong hóa trị ung thư thường là những độc chất, sử dụng để hủy hoại những tế bào ác tính. Do đó, có những nan giải vì những nhu yếu : Thuốc phải tinh lọc hủy hoại toàn bộ những tế bào ung thư ; Không hay giảm độc tính với những tế bào khỏe mạnh ; Vượt được những rào cản sinh học ( biological barriers ) như gan, thận, hệ miễn dịch … Các mạng lưới hệ thống phân phối thuốc ( drug delivery systems, DDS ) nano gần cung ứng được những nhu yếu này .
Tuy nhiên, những DDS nano truyền thống cuội nguồn vẫn chịu 1 số ít điểm yếu kém cố hữu như tổng hợp phức tạp, cấu trúc không không thay đổi, năng lực tải thuốc thấp, bị mạng lưới hệ thống lưới nội mô cao bắt giữ nhiều, chuyển hóa không Dự kiến được, v.v. Gần đây, nhiều hãng dược phẩm cho sinh ra những thuốc nano phân tử nhỏ ( small molecule nanodrugs SMN ). Khác với những DDS nano truyền thống lịch sử, những SMN có những ưu điểm độc lạ như tổng hợp đơn thuần, cấu trúc xác lập, năng lực tải thuốc cao, tích góp vào khối u tuyệt vời và con đường chuyển hóa độc tính thấp. Vì thế, trong hóa trị ung thư, những SMN hoàn toàn có thể đạt được hiệu suất cao điều trị tuyệt vời, công dụng phụ cực thấp, và hứa hẹn sẽ được ứng dụng thoáng đãng .
*Thuốc đái tháo đường
Nhờ tăng trưởng những cấu trúc luân chuyển nano ( nanocarrier ), sự phân phối và công dụng của những thuốc đái tháo đường uống được cải tổ rõ ràng. Ngoài ra, nhờ nhiều link hóa học ( ligand ) những nanocarrier giúp thuốc được phân phối đúng đích, ít thoái hóa, tối ưu hóa hiệu suất cao và lê dài tính năng hơn. .
* Thuốc tim mạch
Tăng huyết áp và rối loạn mỡ máu là hai yếu tố chính gây nên những bệnh lý tim mạch như nhồi máu cơ tim, đột quỵ và huyết khối …
Vì thuốc tim mạch thường là hoạt chất tổng hợp nên có những hạn chế về độ hấp thụ, tập trung chuyên sâu, đặc hiệu … và có tính năng phụ, những nhà bào chế đang tạo ra những nanocarrier để vượt qua những điểm yếu kém, rào cản này .
* Thuốc chống nhiễm trùng
Trong nhiều bệnh nhiễm, mầm bệnh cư trú nội bào, nhất là những tế bào của mạng lưới hệ thống miễn dịch như đại thực bào. Thuốc nano tiến công mầm bệnh ở những vị trí này được phong cách thiết kế để tăng độ tập trung chuyên sâu vào tế bào, tăng hấp thu, dược động và dược lực học … để vô hiệu mầm bệnh .
Đặc biệt, những virut gây bệnh xâm nhập liên tục, tái phát và đột nên rất khó trấn áp bằng những chiêu thức thường thì. Các thuốc diệt virut phổ rộng sử dụng dưới dạng liposome hoàn toàn có thể tiến công hiệu suất cao những virut có vỏ bọc ( enveloped viruses ) như cúm, HIV, Ebola
*Thuốc Đông y
Cũng như Tây y, trong Đông y, nhiều hoạt chất của thảo dược cũng được micro hay nano hóa để tăng cường hiệu suất cao và giảm tính năng phụ .
Bàn luận
Thuốc nano là ứng dụng công nghệ tiên tiến nano vào ngành dược phẩm trong nano medicine. Thuốc nano có nhiều ưu điểm hơn hẳn thuốc tiền thân của nó như tính thích hợp cao, hấp thụ nhanh, đến đúng cơ quan đích, tính năng lê dài, ít tính năng phụ … nên đang được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh .
Đặc biệt, trong hóa liệu điều trị ung thư, thuốc nano chứng tỏ bảo đảm an toàn và hiệu suất cao hơn hóa trị thường thì : đưa thuốc trị ung thư liều cao, trực tiếp đến khối u, giảm tính năng phụ nguy hại. Viện Ung thư vương quốc NCI, Mỹ, cho biết y khoa nano đã tăng theo cấp số nhân từ năm 2000 đến năm 2010 và Dự kiến lượng lao động của Hoa Kỳ trong nghành nano sẽ đạt 2 triệu vào năm năm ngoái. Ông Greg Berk, Giám đốc công ty y khoa nano BIND Therapeutics, Cambridge, Massachusetts, cho rằng “ Nhờ có tinh lọc tiềm năng, thuốc nano đáp ứng nồng độ thuốc cao đến đúng vị trí bệnh, là một văn minh lớn trong tăng trưởng thuốc điều trị ung thư ”, “ Thuốc nano hoàn toàn có thể đi vào mọi nơi trong khung hình, cả những tế bào thần kinh. Chúng ta hoàn toàn có thể đưa thẳng thuốc đến tế bào ung thư mà không tác động ảnh hưởng gì những tế bào khỏe mạnh ” .
Vì thế, nhiều nhà khoa học đánh giá và nhận định, thuốc nano là một cách mạng y khoa trong thế kỷ 21, hứa hẹn một cải tổ vượt bậc công tác làm việc chẩn đoán và điều trị trong tương lai .
TS.BS Trần Bá Thoại
Uỷ viên BCH Hội Nội tiết Nước Ta
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nanomedicine: Công nghệ nano trong y học
https://dantri.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/nanomedicine-cong-nghe-nano-trong-y-hoc-2018011006493397.htm
[2] Nano based drug delivery systems: developments and prospects
https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-018-0392-8
[3] Nano drugs: pharmacokinetics and safety
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3934594/
[4] Nano drugs: a critical review of their patents and market
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128140314000180
[5] Nano drugs: Are they safe? Their toxicity and regulatory aspects
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128140314000167
[6] Applications of targeted nano drugs and delivery systems
https://www.elsevier.com/books/applications-of-targeted-nano-drugs-and-delivery-systems/mohapatra/978-0-12-814029-1
[7] Advances in nano drugs for cancer chemotherapy
https://www.eurekaselect.com/68668/article/advances-nano-drugs-cancer-chemotherapy
[8] Nano drugs and their safety
https://www.scind.org/1392/Health/nano-drugs-and-their-safety.html
[9] ‘Nano-vehicle’ to deliver life-saving drugs
https://ec.europa.eu/research/infocentre/article_en.cfm?&artid=50035&caller=other
[10] Nanomedicine: Drugs can be made ‘smarter’
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180423085423.htm
[11] Guidelines for nano drugs
https://www.futuremedicineindia.com/guidelines-for-nano-drugs/
[12] Nano vehicles for cancer drugs
https://www.the-scientist.com/daily-news/nano-vehicles-for-cancer-drugs-39302
[13] Emergence of nano herbal drugs!
Emergence of nano herbal drugs!
[14] Applications of targeted nano drugs and delivery systems: nanoscience and nanotechnology in drug delivery
[15] A brief review of FDA approved nano-drugs
https://statnano.com/news/61107
[16] Nanotechnology based approaches for anti-diabetic drugs delivery.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29196152
[17] Stem cell nano drug delivery applications to treat diabetes
Stem cell nano drug delivery applications to treat diabetes
[18] Small molecule nanodrugs for cancer therapy
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S246851941630009X
[19] Cancer nanomedicine: a review of recent success in drug delivery
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29230567
[20] The use of nanotechnology in cardiovascular disease
https://link.springer.com/article/10.1007/s13204-018-0856-z
[21] Nanomedicine for infectious disease applications: Innovation towards broad-spectrum treatment of viral infections.
