Nghiên cứu đột phá về hệ thống vận chuyển thuốc ung thư của hai nữ sinh trường ĐH Quốc tế giành giải Nhất Euréka 2024

Niềm đam mê từ phòng thí nghiệm

Nói về nguồn cảm hứng cho dự án “Preparation of metal-polyphenol modified zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles for cancer drug delivery”, Quỳnh Giao (trưởng nhóm) chia sẻ: “Trong thời gian học tại trường, mình có cơ hội làm việc tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật Dược, dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS Vòng Bính Long. Niềm đam mê với công nghệ nano và vật liệu phân phối thuốc bắt đầu từ đây và tiếp tục được nuôi dưỡng, khi mình thực tập tại Viện Công nghệ Hóa học, nơi mình học hỏi từ GS. TS Nguyễn Đại Hải. Chính sự thôi thúc tìm kiếm giải pháp tốt hơn trong điều trị ung thư đã đưa chúng mình đến với ý tưởng này”.

Kim Ngân, cộng sự của Giao cho biết, công nghệ nano thực sự mang lại tiềm năng lớn trong y học. “Với kiến thức và kinh nghiệm từ các thầy cô, chúng mình muốn tạo ra một hệ thống phân phối thuốc không chỉ hiệu quả mà còn an toàn, giúp người bệnh ung thư vượt qua những tác dụng phụ nặng nề của thuốc hiện nay”, Ngân chia sẻ.

Trong nghiên cứu, nhóm sử dụng zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) làm nền tảng để bao bọc thuốc Doxorubicin (DOX), một loại thuốc chống ung thư phổ biến. Phương pháp tổng hợp one-pot method giúp tích hợp thuốc vào ZIF-8 một cách nhanh chóng và hiệu quả. Sau đó, bề mặt của hạt ZIF-8 được phủ bằng metal-polyphenol networks (MPN), cụ thể là phức hợp đồng và axit gallic (Cu-GA), tạo nên hệ thống hoàn chỉnh Cu-GA/DOX@ZIF-8 (CGDZ).

Vũ Thụy Quỳnh Giao (phải) và Nguyễn Đỗ Kim Ngân.

Lớp phủ MPN không chỉ tăng cường tính tương thích sinh học mà còn bảo vệ tế bào khỏe mạnh khỏi độc tính của thuốc. Đặc biệt, hệ thống có khả năng giải phóng thuốc nhạy pH, đảm bảo thuốc chỉ được kích hoạt trong môi trường axit của tế bào ung thư. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu quả điều trị, đồng thời giảm thiểu tác động đến các tế bào bình thường.

Lý giải về việc chọn ZIF-8 và polyphenol, nhóm cho biết, ZIF-8 là một vật liệu có diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao, rất phù hợp để làm chất mang thuốc. Tuy nhiên, nhược điểm của ZIF-8 là điện tích dương, dễ gây độc tế bào và làm giảm khả năng lưu thông máu. Để khắc phục, nhóm đã phủ lớp MPN giúp tăng khả năng tương thích sinh học và giảm độc tính.

Quỳnh Giao cho biết thêm: “Polyphenol như axit gallic không chỉ bảo vệ bề mặt hạt mà còn có hoạt tính chống oxy hóa, hỗ trợ tiêu diệt tế bào ung thư. Sự kết hợp giữa ZIF-8 và MPN là một lựa chọn tối ưu, vừa cải thiện hiệu quả điều trị, vừa giảm thiểu rủi ro”.

Hành trình vượt qua thách thức

Trong quá trình nghiên cứu, tối ưu hóa kích thước hạt nano là một trong những khó khăn lớn nhất. Đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo hạt có thể lưu thông trong cơ thể và giải phóng thuốc đúng lúc: “Chúng mình đã gặp rất nhiều thất bại trong giai đoạn tổng hợp, nhưng nhờ sự hỗ trợ tận tình từ các thầy cô và anh chị tại Viện Công nghệ Hóa học, cũng như thầy cô khoa Kỹ thuật Y Sinh, mọi trở ngại dần được tháo gỡ. Sự giúp đỡ và chia sẻ kinh nghiệm từ mọi người chính là động lực lớn nhất giúp chúng mình hoàn thành dự án”, Quỳnh Giao nói.

Dự án của hai nữ sinh xuất sắc giành giải Nhất lĩnh vực Hóa học, tại cuộc thi Euréka 2024.

Nghiên cứu của nhóm ghi nhận nhiều kết quả ấn tượng, tăng cường hiệu quả điều trị ung thư: Hệ thống có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư đại trực tràng (C26) hiệu quả mà không gây hại cho tế bào bình thường; giảm độc tính: Lớp phủ MPN giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của thuốc đến các tế bào khỏe mạnh; tiết kiệm thời gian tổng hợp: Phương pháp one-pot method rút ngắn đáng kể thời gian sản xuất so với các phương pháp truyền thống.

“Chúng mình kỳ vọng, hệ thống này sẽ được ứng dụng không chỉ cho Doxorubicin mà còn nhiều loại thuốc khác, mở ra hướng điều trị mới cho các bệnh lý ung thư và các bệnh khác”, Kim Ngân bộc bạch.

Nhóm đặt mục tiêu tiếp tục phát triển dự án, tích hợp thêm các yếu tố như khả năng nhắm mục tiêu cụ thể hơn hoặc kết hợp với liệu pháp miễn dịch và gene. Quỳnh Giao chia sẻ: “Chúng mình tin rằng, công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y học. Mục tiêu của chúng mình không chỉ là cải thiện điều trị ung thư mà còn mở rộng sang các bệnh lý khác, mang lại lợi ích lớn hơn cho cộng đồng”.

Ngọc Ánh