Mô tả sản phẩm

Giới thiệu sản phẩm:

Vật liệu xốp tinh thể khung hữu cơ kim loại (Metal-organic framework-MOF) gồm hai thành phần chính là cụm kim loại và cầu nối hữu cơ đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm nghiên cứu trong khoảng 20 năm gần đây. Một số đặc tính nổi bật như lỗ xốp lớn, độ bền nhiệt và độ bền hóa học cao do cấu trúc được thiết kế ban đầu hoặc được biến tính sau khi tổng hợp mà vật liệu MOF có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hấp phụ và tách lọc khí, xúc tác, cảm biến, vận chuyển thuốc, điện hóa và xử lý môi trường. Với tỉ trọng thấp, diện tích bề mặt riêng lớn và sự thông thoáng của cấu trúc, MOF cho phép các phân tử khách ở hai trạng thái lỏng hoặc khí có thể ra vào trong hệ thống lỗ xốp ở những điều kiện cụ thể mà không gây ảnh hưởng hay phá vỡ khung sườn của vật liệu và đó là cơ sở để vật liệu này thực hiện quá trình hấp phụ. So với những chất mang truyền thống như zeolite, than hoạt tính, nhôm phosphate thường có diện tích bề mặt thấp, cấu trúc không linh hoạt thì MOF là ứng viên trong nghiên cứu cảm biến sinh học do yếu tố ít độc, có tính chất đa dạng, diện tích bề mặt cao, tâm hoạt động và độ bền tốt. Curcumin (CUR) là một hợp chất tự nhiên với các đặc tính sinh học đa dạng và hấp dẫn, có thể ngăn ngừa hoặc cải thiện các quá trình bệnh lý về khối u, viêm nhiễm, huyết khối, đái tháo đường, bệnh Alzheimer, và kháng khuẩn. Tuy nhiên, nó có những hạn chế về khả năng phân tán sinh học hoặc sinh khả dụng. Các vật liệu nano chứa curcumin như chitosan, polymer và silica huyền phù đã được sử dụng để loại bỏ hoặc điều trị ung thư. Ngoài ra, curcumin là một polyphenol huỳnh quang có thể được sử dụng như một cảm biến quang học. Các phức hợp có thể được hình thành bằng cách tạo phức giữa 1,3-diketone của CUR với các loại ion khác nhau các cation và anion như đồng (Cu2+), sắt (Fe2+), thủy ngân (Hg2+), bạch kim (Pt2+), renium (Re3+), nhôm (Al3+), lưu huỳnh (S2-), fluor (F-) và cyanur (CN-) nhằm ứng dụng làm vật liệu cảm biến, vật liệu y sinh, và xử lý môi trường. Bệnh Alzheimer (AD) là một rối loạn thoái hóa thần kinh mãn tính được biết đến như một trong những căn bệnh đang gia tăng nhanh chóng, đặc biệt là ở người cao tuổi. Hơn nữa, là nguyên nhân nổi bật của chứng sa sút trí tuệ, đặt ra nhiều vấn đề cho gia đình, xã hội cũng như là gánh nặng lớn cho nền kinh tế. Sự hình thành mảng amyloid trong mô não của bệnh nhân AD là do sự tạo thành từ các peptide β-amyloid (Aβ) và các nguyên tố vi lượng bao gồm Zn2+, Cu2+ và Fe2+. Mặc dù curcumin và các dẫn xuất của nó đã cho thấy các đặc tính có thể được coi là hữu ích trong việc ức chế các dấu hiệu của AD, tuy nhiên, chúng có sinh khả dụng thấp. Hơn nữa, để chống lại những hạn chế trong chẩn đoán và điều trị, các công thức nano khác nhau cũng đã được công nhận là tác nhân trị liệu có thể tăng cường các đặc tính dược động học của curcumin và các hợp chất hoạt tính sinh học khác. Các chất mang nano đã cho thấy các đặc tính có lợi để cung cấp chất curcumin và các hợp chất dinh dưỡng khác chống lại hàng rào máu não để phân phối chúng một cách hiệu quả trong não. Đánh giá này làm nổi bật vai trò và hiệu quả của curcumin và các dẫn xuất của nó trong AD. Bên cạnh đó, quá trình chuyển hóa curcumin trong ruột và tác dụng của các hạt nano cũng như hoạt động có thể có của chúng như là tác nhân chẩn đoán và điều trị trong AD cũng được thảo luận. Curcumin có khả năng liên kết với Aβ và sắt trong các mảng bám thông qua các liên kết hydro liên phân tử mà không cần sự kết hợp của bất kỳ liên kết hoặc liên kết hóa học nào khác. Chuỗi phân tử curcumin có nhóm methoxyl và phenyl đối xứng dễ dàng liên kết các mảng amyloid thông qua các tương tác kỵ nước với các phần không phân cực của các mảng amyloid. Hơn nữa, chúng có thể được ổn định bởi các nhóm di-ketone và hydroxyl của curcumin với các phần cực của mảng Aβ bằng liên kết hydro. Do đó, chất curcumin có thể được coi là ứng cử viên tiềm năng để liên kết và định vị các mảng Aβ trong não bị AD. Bên cạnh đó, các nghiên cứu in vivo đã ghi nhận rằng chất curcumin ức chế sự tự lắp ráp Aβ và cũng làm giảm kích thước lắng đọng. Sự hình thành liêm kết chelat giữa sắt và nhóm methoxyphenol hay nhóm β di-ketone, giúp loại bỏ các gốc hydroxyl bảo vệ glutathione và superoxide, ngăn chặn quá trình oxy hóa. Nguyên tố vi lượng florua có thể có lợi cho sức khỏe răng miệng bằng cách ngăn ngừa sâu răng. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đưa ra giới hạn hướng dẫn về florua là 1,5 ppm trong nước uống. Tuy nhiên, florua cũng được biết đến như một chất gây ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm florua có thể dẫn đến việc tiêu thụ quá nhiều florua và có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe, bao gồm cả bệnh nhiễm florua ở răng. Phát hiện ion florua bằng dung dịch tương tự curcumin có thể dựa trên hiện tượng dập tắt huỳnh quang. Trong một nghiên cứu về ảnh hưởng của độc tố thần kinh gây ra bởi F (liều 120 ppm) trong não chuột xảy ra sự gia tăng quá trình peroxid hóa lipid (LPO) và cũng làm tăng các tế bào thoái hóa thần kinh ở tiểu vùng hồi hải mã. Tuy nhiên khi kêt hợp CUR (30 mg/1 kg thể trọng) và F (120 ppm) cho thấy việc cải thiện tác dụng thoái hóa của F trong não chuột. Trong hệ thống cảm biến, dung dịch curcumin thường ở dạng hạt nano tự do hoặc chất hấp phụ trên nhựa, màng zein, polyvinyl clorua (PVC) màng và cellulose acetate. Cho đến nay đã có một số nghiên cứu về hệ curcumin trên MOF cho ứng dụng phân phối thuốc có rất ít báo cáo về hợp chất curcumin trên vật liệu MOF cho ứng dụng quan sát hình ảnh sinh học trong hỗ trợ điều trị bệnh Alzheimer và độc tố thần kinh gây ra bởi fluoride.

Tính năng cơ bản:

Hệ vật liệu CUR@MOF được ứng dụng trong nghiên cứu về bệnh Alzheimer thông qua quan sát hình ảnh huỳnh quang của vật liệu, sự tương tác giữa các tác nhân kim loại hay hoạt động chuyển hóa của curcumin với các mảng Aβ giúp cho quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh. Tương tự cho nghiên cứu tác động của hệ vật liệu trên độc tố thần kinh gây ra bởi fluoride.

Xuất xứ sản phẩm:

Vật liệu Hóa, Sinh và Môi trường

Mô tả cơ bản:

Vật liệu MOF được chế tạo từ các tâm kim loại như Fe, Zn, Zr, và Mn có độ an toàn với tế bào thường, có lỗ xốp lớn trên 10Å và diện tích bề mặt cao trên 700 m² g^-1, thuận lợi cho quá trình mang các phân tử curcumin (kích thước phân tử 15 Å). Ngoài ra, với kích thước nanomet, vât liệu nano MOF có khả năng tương thích sinh học, dễ dàng thẩm thấu đến tế bào, và phân hủy sinh học trong môi trường sinh lý. Sau quá trình tổng hợp, nano MOF được phân tích bởi một số phương pháp phân tích như nhiễu xạ tia X dạng bôt, quang phổ hồng ngoại, nhiệt trọng lượng vi sai, hấp phụ khí nitrogen, và kính hiển vi điện tử quét nhằm xác định cấu trúc vật liệu khung hữu cơ liên kết kim loại, tính chất xốp, hình thái và kích thước của vật liệu.

Curcumin được đưa vào vật liệu bằng phương pháp hấp phụ và phân tích bằng một số phương pháp như quang phổ hồng ngoại, quang phổ tử ngoại-khả kiến, hay sắc ký lỏng hiệu năng cao. Khối lượng curcumin hấp phụ vào vật liệu được kiểm soát dựa vào các yếu tố nồng độ, thời gian và khối lượng vật liệu nhằm điều chỉnh tính chất phát huỳnh quang của hệ vật liệu CUR@MOF.

Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai ứng dụng sản phẩm:

Phòng thí nghiệm tổng hợp vật liệu MOF
Phòng thí nghiệm sinh học
Thiết bị y tế chụp ảnh huỳnh quang, cộng hưởng từ (MRI), cắt lớp vi tính (CT) và đa chế độ

Sản phẩm được phát triển trong khoảng thời gian: 1-3 năm

Số người tham gia làm: 10

Sản phẩm có mặt trên thị trường hoặc đưa vào ứng dụng rộng rãi trong khoảng thời gian: Trên 3 năm

Phạm vi thị trường và ngành ứng dụng:

Y tế

Tiêu chí tự đánh giá sản phẩm ý tưởng dự thi

Tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ:

Vật liệu MOF rất tiềm năng cho làm chất mang ứng dụng y sinh học bởi một số tính chất quan trọng như độ an toàn sinh học, tương thích sinh học, đáp ứng pH,... Hiện nay, vật liệu MOF mang các hợp chất huỳnh quang đang thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật hình ảnh. Với số lượng công bố chưa nhiều và tập trung chủ yếu trên ba nhóm đối tượng vật liệu tâm Zn, Fe và Zr, hướng nghiên cứu còn có thể mở rộng dựa trên sự đa dạng cấu trúc của ba nhóm vật liệu này. Biến tính chức năng vật liệu MOF có thể được xem xét để gia tăng tương tác giữa vật liệu và chất huỳnh quang, tăng độ chính xác cao và ít độc với cơ thể. Hợp chất curcumin có nguồn gốc tự nhiên và đã được chứng minh có tính chất huỳnh quang và có tác dụng trong điều trị bệnh Alzheimer và độc tố thần kinh gây ra bởi fluoride. Hiện tại, chưa có bất kỳ công trình nào công bố về curcumin trên gắn trên vật liệu MOF cho kỹ thuật hình ảnh sinh hoc.

Tính ứng dụng:

Đối tượng vật liệu nano MOF tâm kim loại Zn, Fe, và Zr đã được nghiên cứu chứng minh về độ độc tính tế bào cho phép và có thể tổng hợp ở quy mô công nghiệp. Vật liệu Cur@MOF được chế tạo ở dạng bột giúp dễ dàng cho quá trình sử dụng và bảo quản. Với nguồn nguyên liệu đơn giản và giá thành thấp, vật liệu được sản xuất trong nước góp phần làm giảm gánh nặng chi phí điều trị cho bệnh nhân và xã hội.

Tính hiệu quả:

Công trình ứng dụng vật liệu nano CUR@MOF trong nghiên cứu chẩn đoán và điều trị bệnh Alzheimer và độc tố thần kinh gây ra bởi fluoride.

Tiềm năng phát triển:

Nhóm nghiên cứu đã có hơn 8 năm nghiên cứu về vật liệu khung hữu cơ kim loại (Metal-organic framework-MOF), với số lượng vật liệu đã tổng hợp trên 20 vật liệu thuộc năm nhóm (Zr-MOF, Hf-MOF, Zn-MOF, Fe-MOF và Cu-MOF). Thành viên nhóm nghiên cứu đã có kinh nghiệm làm chủ nhiệm đề tài các cấp (Cơ sở, năm 2015 và 2017), (Đại học Quốc gia loại C, năm 2018, 2021 và 2023) và là thành viên chính của một số đề tài cấp Nhà nước (2018), cấp Bộ Khoa học Công nghệ -Nafosted (2020). Trong 5 năm vừa qua, nhóm nghiên cứu đã phát triển nghiên cứu ứng dụng vật liệu xốp (MOF và nano silica) có khả năng phân hủy sinh học ứng dụng trong điều ung thư với với kết quả đạt được gồm: (i) Tạo được mạng lưới nghiên cứu liên ngành trong hệ thống ĐHQG-HCM (Khoa Y và ĐH Quốc tế); ii) Đã nghiệm thu 01 đề tài trọng điểm cấp ĐHQG-HCM và đang triển khai 03 đề tài, trong đó 01 đề tài cấp Nhà nước, 01 đề tài cấp ĐHQG-HCM và 01 đề tài Quỹ NAFOSTED; iii) Đã công bố 14 bài báo ISI-Q1 tiêu biểu như Materials Science and Engineering C (IF = 8.457), Microporous and Mesoporous Materials (IF = 6.0), Scientific Reports (IF = 4.8),... Nhóm nghiên cứu hợp tác với nhóm GS.TS. Lê Minh Trí (Bộ môn Dược học, Khoa Y, ĐHQG-HCM) trong nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano xốp ứng dụng làm chất dẫn truyền dược chất kháng ung thư trúng đích, kháng khuẩn, và một số đối tượng bệnh khác. Nhóm đối tác sẽ triển khai nghiên cứu liên quan đến hóa dược của vật liệu và hỗ trợ các phép phân tích định lượng trong nghiên cứu tải và giải phóng dược chất thông qua các phép đo phổ tử ngoại-khả kiến (UV-Vis) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Nhóm nghiên cứu hợp tác với nhóm PGS.TS. Vòng Bính Long (Khoa Kỹ thuật Y sinh, Trường ĐH Quốc tế, ĐHQG-HCM) trong nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano xốp ứng dụng làm chất dẫn truyền dược chất kháng ung thư trúng đích và một số đối tượng sinh học khác. Nhóm đối tác sẽ triển khai nghiên cứu liên quan đến nghiên cứu khả năng dẫn truyền dược chất trên các mô hình sinh học của hệ vật liệu nano mang thuốc và hỗ trợ các phép phân tích về kích thước và hình thái hạt nano như tán xạ ánh sáng động (DLS) và kính hiển vi điện tử quét.