Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẶT VẤN ĐỀ Siêu âm là phương pháp chẩn đoán hình ảnh quan trọng trong y học. Đây là phương pháp thăm khám không gây chảu máu, không nguy hiểm và rất kinh tế nên được ứng dụng rộng rãi tại các cơ sở y tế từ trung ương đến địa phương. Siêu âm được sử dụng phổ biến nhất trong các kỹ thuật chẩn đoán bằng hình ảnh trên thế giới. Ví dụ ở Hoa Kỳ có khoảng 75000 dụng cụ cho siêu âm, trong khi đó chỉ có 7000 dụng cụ cho chụp cắt lớp vi tính và 5000 dụng cụ cho hình ảnh cộng hưởng từ 22. Ở Việt Nam, siêu âm đã được sử dụng rộng rãi từ những năm 1970. Tuy nhiên không giống các phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác, như X quang hay chụp cộng hưởng từ, siêu âm đã bị hạn chế nhiều trong chẩn đoán do thiếu tác nhân tăng cường độ tương phản. Ví dụ trong siêu âm tim có đến 20% các trường hợp không cung cấp chất lượng hình ảnh đầy đủ cho phép quan sát trực quan bên trong tim để chẩn đoán chính xác về rối loạn chức năng tâm thất. Do đó bắt buộc phải bổ sung thêm các quy trình kiểm tra khác mà những phương pháp đó thường xâm lấn, đắt tiền hơn và đôi khi rủi ro cao hơn 22. Tác nhân tương phản siêu âm được định nghĩa là tác nhân có thể làm thay đổi độ tương phản của hình ảnh siêu âm một cách có ý nghĩa giúp các chẩn đoán có thể phân biệt được điều kiện bình thường và bất thường 22. Trên thế giới, vi bọt đã được sử dụng phổ biến làm tác nhân tương phản lí tưởng cho siêu âm. Tuy vậy, ở Việt Nam, bào chế và ứng dụng vi bọt trong siêu âm tương phản là một vấn đề rất mới mẻ. Do vậy, đề tài: “Bước đầu nghiên cứu bào chế vi bọt dùng làm chất tương phản trong siêu âm chẩn đoán” được thực hiện nhằm mục đích: 1. Khảo sát lựa chọn nguyên liệu và thông số bào chế vi bọt 2. Đánh giá một số đặc tính hoá lý và độ bền của vi bọt
BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI HOÀNG PHƯƠNG HẢO BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI BỌT DÙNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN TRONG SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI HOÀNG PHƯƠNG HẢO BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI BỌT DÙNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN TRONG SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phúc Nghĩa Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp Dược HÀ NỘI- 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Phúc Nghĩa Là người đã dành rất nhiều thời gian và công sức trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thực hiện khoá luận tốt nghiệp này. Để có được những kết quả đúng thời hạn, có độ chính xác trong phạm vi khoá luận này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của: Các cán bộ thuộc Viện công nghệ dược phẩm quốc gia. Các thầy cô giáo, cán bộ kỹ thuật viên của bộ môn Tổng hợp Hoá Dược, bộ môn Vật lý- Hoá lý- Trường Đại học Dược Hà Nội. Và toàn thể các thầy cô giáo trong trường, các phòng ban, thư viện- Trường Đại học Dược Hà Nội. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình vừa qua. Hà Nội ngày 14 tháng 5 năm 2015 Sinh viên Hoàng Phương Hảo MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chương 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Sự cần thiết của tác nhân siêu âm tương phản 2 1.2. Cơ chế tăng cường tương phản của vi bọt 2 1.3. Những vi bọt lý tưởng cho siêu âm tương phản 3 1.4. Cấu tạo vi bọt 4 1.4.1. Lõi khí 5 1.4.2. Vỏ ngoài 6 1.5. Phương pháp bào chế vi bọt bằng siêu âm 9 1.6. Cơ chế hoà tan vi bọt 10 1.6.1. Vi bọt với lõi không khí 10 1.6.2. Vi bọt với lõi không khí kết hợp với khí ổn định 11 1.6.3. Cơ chế hoà tan vi bọt có vỏ được ổn định bằng các chất diện hoạt 11 1.7. Ứng dụng khác của vi bọt trong y học 12 Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị 13 2.1.1. Nguyên vật liệu 13 2.1.2. Thiết bị 13 2.2. Nội dung nghiên cứu 14 2.3. Phương pháp nghiên cứu 14 2.3.1. Phương pháp bào chế vi bọt 14 2.3.2. Phương pháp đánh giá đặc tính hoá lý của vi bọt 16 2.3.3. Phương pháp đánh giá độ bền vi bọt 16 Chương 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 18 3.1. Thực nghiệm và kết quả 18 3.1.1. Khảo sát khả năng tạo bọt từ dịch tạo bọt một thành phần 18 3.1.2. Khảo sát khả năng tạo bọt từ dịch tạo bọt nhiều thành phần 20 3.1.3. Khảo sát thông số siêu âm tạo vi bọt từ nguyên liệu vỏ thích hợp 24 3.1.4. Đánh giá độ bền vi bọt 31 3.2. Bàn luận 32 3.2.1. Về phương pháp bào chế 32 3.2.2. Về nguyên liệu bào chế 33 3.2.3. Về thông số bào chế 33 3.2.4. Về phương pháp đánh giá đặc tính hoá lý của vi bọt 34 3.2.5. Về đặc tính hoá lý của vi bọt 34 3.2.6. Về độ bền vi bọt 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 1. KẾT LUẬN 36 2. KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT GMS Glycerol monostearate PVA Poly vinyl ancol PLGA Copolyme poly (D, L-lactide-co-glycolide) DNA Axit deoxyribo nucleic PFC Perfluorocarbon CT Công thức DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Âm trở một số môi trường 2 2 2.1 Các nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu 13 3 2.2 Các thiết bị dùng trong nghiên cứu 14 4 2.3 Công thức các dịch nhiều thành phần 15 5 3.1 Thời gian phân lớp vi bọt của các dịch tạo bọt một thành phần 19 6 3.2 Kết quả khảo sát một số đặc tính hoá lý của vi bọt thay đổi theo nguyên liệu tạo vỏ 22 7 3.3 Kết quả khảo sát một số đặc tính hoá lý của vi bọt thay đổi theo cường độ siêu âm I 25 8 3.4 Kết quả khảo sát một số đặc tính hoá lý của vi bọt thay đổi theo xung siêu âm d 27 9 3.5 Kết quả khảo sát một số đặc tính hoá lý của vi bọt thay đổi theo thời gian siêu âm t 29 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Hình/ Đồ thị Tên hình/ đồ thị Trang 1 Hình 1.1 Cấu trúc một vi bọt điển hình với các loại vỏ khác nhau 5 2 Hình 3.1 Cột bọt tạo từ poloxamer 188 1% (kl/tt) thời điểm phân 3 lớp (trái) và phân 2 lớp (phải) 18 3 Hình 3.2 Vi bọt tạo từ poloxamer 188 1% (kl/tt) quan sát ở vật kính 10x 19 4 Hình 3.3 Cột bọt tạo từ CT 3 thời điểm phân 3 lớp (trái) và phân 2 lớp (phải) 20 5 Hình 3.4 Vi bọt tạo từ CT 3 quan sát ở vật kính 40x 21 6 Hình 3.5 Phân bố kích thước vi bọt tạo từ các nguyên liệu khác nhau 23 7 Hình 3.6 Phân bố kích thước vi bọt khi thay đổi cường độ siêu âm 26 8 Hình 3.7 Phân bố kích thước vi bọt khi thay đổi xung siêu âm 28 9 Hình 3.8 Phân bố kích thước vi bọt khi thay đổi thời gian siêu âm 30 10 Hình 3.9 Độ bền vi bọt trên một vi trường 31 11 Hình 3.10 Độ bền vi bọt trong ống nghiệm 32 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Siêu âm là phương pháp chẩn đoán hình ảnh quan trọng trong y học. Đây là phương pháp thăm khám không gây chảu máu, không nguy hiểm và rất kinh tế nên được ứng dụng rộng rãi tại các cơ sở y tế từ trung ương đến địa phương. Siêu âm được sử dụng phổ biến nhất trong các kỹ thuật chẩn đoán bằng hình ảnh trên thế giới. Ví dụ ở Hoa Kỳ có khoảng 75000 dụng cụ cho siêu âm, trong khi đó chỉ có 7000 dụng cụ cho chụp cắt lớp vi tính và 5000 dụng cụ cho hình ảnh cộng hưởng từ [22]. Ở Việt Nam, siêu âm đã được sử dụng rộng rãi từ những năm 1970. Tuy nhiên không giống các phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác, như X- quang hay chụp cộng hưởng từ, siêu âm đã bị hạn chế nhiều trong chẩn đoán do thiếu tác nhân tăng cường độ tương phản. Ví dụ trong siêu âm tim có đến 20% các trường hợp không cung cấp chất lượng hình ảnh đầy đủ cho phép quan sát trực quan bên trong tim để chẩn đoán chính xác về rối loạn chức năng tâm thất. Do đó bắt buộc phải bổ sung thêm các quy trình kiểm tra khác mà những phương pháp đó thường xâm lấn, đắt tiền hơn và đôi khi rủi ro cao hơn [22]. Tác nhân tương phản siêu âm được định nghĩa là tác nhân có thể làm thay đổi độ tương phản của hình ảnh siêu âm một cách có ý nghĩa giúp các chẩn đoán có thể phân biệt được điều kiện bình thường và bất thường [22]. Trên thế giới, vi bọt đã được sử dụng phổ biến làm tác nhân tương phản lí tưởng cho siêu âm. Tuy vậy, ở Việt Nam, bào chế và ứng dụng vi bọt trong siêu âm tương phản là một vấn đề rất mới mẻ. Do vậy, đề tài: “Bước đầu nghiên cứu bào chế vi bọt dùng làm chất tương phản trong siêu âm chẩn đoán” được thực hiện nhằm mục đích: 1. Khảo sát lựa chọn nguyên liệu và thông số bào chế vi bọt 2. Đánh giá một số đặc tính hoá lý và độ bền của vi bọt 2 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Sự cần thiết của tác nhân siêu âm tương phản Vi bọt được sử dụng làm tác nhân tăng cường tương phản trong siêu âm vì: - Phần lớn cơ thể người là nước (73%) nên cơ thể đồng nhất về âm. Máu và mô xung quanh có cùng mức độ phản xạ âm nên khó phân biệt rõ ràng dòng máu, tưới máu hoặc mặt phân cách giữa mô và máu trong siêu âm [15]. - Siêu âm với tác nhân vi bọt có thể đánh giá dòng máu trong thời gian thực. - Siêu âm với tác nhân vi bọt an toàn hơn các hình ảnh học phân tử khác (ví dụ như hình ảnh học đồng vị phóng xạ sử dụng chất phóng xạ ảnh hưởng không tốt đến sức khoẻ bệnh nhân trong khi đó vi bọt khá an toàn) [16]. - Các hình ảnh học phân tử khác như chụp cộng hưởng từ, chụp cắt lớp bằng bức xạ positron và chụp cắt lớp đơn photon rất đắt tiền. Trong khi đó siêu âm là phương pháp chẩn đoán kinh tế và phổ biến [14]. - Vì vi bọt tạo phản xạ âm rất mạnh nên chỉ cần liều tiêm tĩnh mạch nhỏ khoảng microgram vi bọt. Trong khi đó các phương pháp hình ảnh học phân tử khác (như chất tương phản của cộng hưởng từ) cần tới vài milligram tác nhân tương phản [14]. 1.2. Cơ chế tăng cường tương phản của vi bọt Âm trở (Z): Mỗi một môi trường có đặc điểm cấu trúc, tính chất và mật độ khác nhau gây ra những cản trở vận tốc siêu âm khác nhau. Sự cản trở đó là âm trở của môi trường. Âm trở của môi trường tỉ lệ với mật độ của môi trường và tốc độ lan truyền siêu âm. Bảng 1.1. Âm trở một số môi trường Môi trường Âm trở (g/cm 2 .s) Nước 37 o C 1,49 x 10 5 Không khí 0,0004 x 10 5 Cơ 1,60 x 10 5 [...]... chênh lệch âm trở lớn giữa vi bọt và các bộ phận cơ thể, vi bọt cũng cộng hưởng với sóng siêu âm, làm tăng mức phản xạ tại vị trí có vi bọt lên rất nhiều, điều này cho phép thiết bị siêu âm nhận được duy nhất tín hiệu phản xạ siêu âm từ vi bọt [17] Đặc biệt, vi bọt với kích thước micromet thường cộng hưởng trong dải tần số siêu âm chẩn đoán thông thường (1-3 MHz) Các vỏ bao quanh các vi bọt có thể... tương phản quan trọng đối với siêu âm chẩn đoán Đường kính của một vi bọt xấp xỉ bằng kích thước của một tế bào hồng cầu (dưới 10µm) [17] Lõi khí chiếm phần lớn khối lượng vi bọt, phân bố đồng đều trong vi bọt và quyết định cơ chế phản xạ siêu âm Do chứa lõi khí với mức độ phản xạ âm cao hơn hẳn mức độ phản xạ âm của mô mềm cơ thể nên khi sử dụng tác nhân tương phản là vi bọt, mức độ phản xạ âm được... cản trở này phụ thuộc vào bản chất của vỏ Tuy nhiên, quá nhiều vi bọt lại tạo ra một phản xạ âm quá lớn có thể cản trở sự xâm nhập của chùm siêu âm vào sâu các mô tạo ra hình ảnh quá sáng gây khó khăn trong chẩn đoán [22] 1.3 Những vi bọt lý tưởng cho siêu âm tương phản 4 Vi bọt khi sử dụng làm tác nhân tương phản siêu âm thì đầu tiên, kích thước cần phải được kiểm soát trong giới hạn quy định (1- 10μm)... phòng đến 4°C Vi bọt PVA có hạn sử dụng trong vài tháng và có khả năng vận chuyển thuốc kỵ nước, chất mang polyme (ví dụ DNA), phân phối thuốc tới đích 1.5 Phương pháp bào chế vi bọt bằng siêu âm Siêu âm là phương pháp phổ biến nhất để bào chế vi bọt Khi sóng siêu âm đi qua một chất lỏng, sự giãn nở do siêu âm sẽ gây ra áp suất âm trong chất lỏng và kéo các phân tử ra xa nhau Khi áp suất âm này lớn hơn... xung siêu âm Phân bố kích thước này tương đối rộng nên cần phải kiểm soát chặt chẽ [20] Trong đề tài này, máy siêu âm sử dụng bào chế vi bọt có các thông số sau: Cường độ, xung và thời gian siêu âm Các thông số này đều ảnh hưởng đến chất lượng vi bọt bào chế được: - Cường độ siêu âm: Ảnh hưởng đến khả năng tạo lỗ hổng để hình thành nên vi bọt và ảnh hưởng đến độ ổn định vi bọt tạo ra - Xung siêu âm: ... thước vi bọt quá nhỏ sẽ phản xạ âm kém và vi bọt không bền, kích thước quá lớn vi bọt sẽ không đi qua được lòng mao mạch và có thể gây tắc mạch Kích thước vi bọt cần phải được kiểm soát tại cả hai thời điểm trước khi tiêm và trong suốt thời gian lưu thông trong cơ thể, cần phải hạn chế vi c tăng kích thước do hợp nhất các vi bọt Thứ hai, vi bọt cần phải ổn định trong thời gian một cuộc siêu âm chẩn đoán. .. dưới lớp vỏ vi bọt hoặc thuốc được nạp vào trong chất mang và sau đó liên kết với bề mặt vi bọt Thuốc có thể được giải phóng bằng cách siêu âm phá vỡ bọt [24] Vận chuyển thuốc thông qua vi bọt thường ứng dụng trong điều trị ung thư, khi vi bọt tiêm vào máu bệnh nhân và tiến tới vị trí khối u, sự có mặt của vi bọt tại khối u có thể được theo dõi bằng hình ảnh siêu âm, và khi siêu âm làm vỡ vi bọt, các... khỏi vi bọt hơn và tồn tại lâu hơn trong tuần hoàn máu [18] Các dẫn chất PFC được dùng rất phổ biến trong bào chế vi bọt do tính tan trong nước thấp và áp suất hơi cao, các khí này giúp vi bọt đạt được sự ổn định cần thiết khi làm tác nhân siêu âm tương phản Độ tan trong nước thấp sẽ làm giảm sự thoát khí vào máu (một nguyên nhân gây co nhỏ vi bọt) Áp suất hơi cao sẽ làm khí chậm hoá lỏng hơn khi mà... Kính hiển vi gắn camera Nikon Eclipse Ci-L 4 Cân kỹ thuật Ohaus 2.2 - Nội dung nghiên cứu Khảo sát khả năng tạo bọt từ một số chất diên hoạt thường dùng trong phòng thí nghiệm - Khảo sát ảnh hưởng của các thông số máy siêu âm đến khả năng tạo vi bọt - Đánh giá một số đặc tính hoá lý và độ bền vi bọt 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp bào chế vi bọt Bước 1: Chuẩn bị các dịch tạo bọt: Dịch... khuếch tán khí của màng vi bọt 1.7 Ứng dụng khác của vi bọt trong y học Ngoài vai trò là tác nhân tương phản trong siêu âm, vi bọt còn nhiều ứng dụng quan trọng trong y học như hình ảnh phân tử, liệu pháp gen và vận chuyển thuốc tới đích Để ứng dụng trong hình ảnh phân tử, những vi bọt được thiết kế có khả năng chọn lọc các receptor đích và tại đó, vi bọt sẽ tăng cường mức độ phản xạ âm Nhờ vậy mà các tín . đề tài: Bước đầu nghiên cứu bào chế vi bọt dùng làm chất tương phản trong siêu âm chẩn đoán được thực hiện nhằm mục đích: 1. Khảo sát lựa chọn nguyên liệu và thông số bào chế vi bọt 2. Đánh. TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI HOÀNG PHƯƠNG HẢO BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI BỌT DÙNG LÀM CHẤT TƯƠNG PHẢN TRONG SIÊU ÂM CHẨN ĐOÁN KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: . Những vi bọt lý tưởng cho siêu âm tương phản 3 1.4. Cấu tạo vi bọt 4 1.4.1. Lõi khí 5 1.4.2. Vỏ ngoài 6 1.5. Phương pháp bào chế vi bọt bằng siêu âm 9 1.6. Cơ chế hoà tan vi bọt 10 1.6.1. Vi