Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................................................4
1.1.Những khái niệm cơ bản về hạt nano từ và ứng dụng............................................................4
1.1.1. Vật liệu nano ..................................................................................................................4
1.1.2. Hạt nano từ.....................................................................................................................5
1.1.3. Ứng dụng của hạt nano từ trong lĩnh vực sinh y học......................................................6
1.1.3.1. Tách, phân lập các tế bào và thực thể sinh học ra khỏi một môi trường hỗn hợp. . .7
1.1.3.2. Dẫn truyền thuốc, gen và các nuclide phóng xạ tới mô đích....................................8
1.1.3.3. Tăng độ tương phản ảnh trong phương pháp chẩn đoán bằng chụp cộng hưởng
từ.........................................................................................................................................12
1.1.3.4. Liệu pháp nhiệt – từ trong điều trị ung thư...........................................................13
1.2.Chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI).....................................................................................20
1.2.1. Lịch sử phát triển của kĩ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân......................................20
1.2.2. Nguyên lý và kỹ thuật chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI).........................................21
1.2.3. Ưu điểm của chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI).......................................................25
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................26
2.1. Đối tượng nghiên cứu...........................................................................................................26
2.1.1. Chuột nhắt trắng (Mus muscullus) dòng Swiss.............................................................26
2.1.2. Một số dòng tế bào ung thư và tế bào lành..................................................................26
2.1.2.1. Các dòng tế bào ung thư.........................................................................................26
2.1.2.2. Tế bào lành Fibroblast...........................................................................................27
2.1.3. Vật liệu nano từ (hay chất lỏng từ)...............................................................................27
2.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm...........................................................................................28
2.2.1. Môi trường nuôi cấy.....................................................................................................28
2.2.2. Hóa chất........................................................................................................................28
2.2.3. Máy móc thiết bị...........................................................................................................28

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................................................39
3.1. Kết quả gây tạo u rắn dưới da và u đùi trên chuột Swiss......................................................39
3.1.1. Kết quả gây tạo u rắn dưới da.......................................................................................39
3.1.2. Kết quả gây u đùi ở chuột Swiss...................................................................................39
3.2. Kết quả khảo sát độc tính của chất lỏng nano từ H01 và E6 trên các dòng tế bào ung thư và
nguyên bào sợi ...........................................................................................................................40
3.2.1. Kết quả xác định độc tính của H01................................................................................41
3.2.2. Kết quả xác định độc tính của E6..................................................................................43
3.3. Kết quả khảo sát khả năng tạo tương phản ảnh của H01 bằng kỹ thuật chụp cộng hưởng từ
hạt nhân (MRI) ............................................................................................................................46
3.4. Kết quả khảo sát liệu pháp đốt nhiệt từ sử dụng mẫu E6.....................................................47
3.4.1. Kết quả hiệu ứng đốt nhiệt từ mẫu E6..........................................................................47
3.4.2. Kết quả gia nhiệt ex vivo bằng hạt từ E6........................................................................49
3.4.3. Kết quả khảo sát sự phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) trong một số cơ
quan và khối u ........................................................................................................................52
3.4.3.1. Kết quả khảo sát sự phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) trong một số cơ
quan bằng phương pháp đốt nhiệt từ.................................................................................53
3.4.3.2. Kết quả khảo sát sự phân bố nguyên tố sắt (nguồn gốc vật liệu từ) trong một số cơ

Phạm Thị Hà Giang
2010)

Cao học 17 (2008-


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

quan và khối u bằng máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)...........................54


Phạm Thị Hà Giang

VIẾT ĐẦY ĐỦ
Atomic absorption spectrometry
Arterial embolization hyperthermia
Chất hoạt hoá bề mặt
Chất lỏng tử
Direct injection hyperthermia
Dulbecco's modified Eagle's medium
Fetal bovine serum
Intracellular hyperthermia
Magnetic resonance imaging
Phosphate buffered saline
Polyethylene glyco
Polyvinyl acetate

Cao học 17 (2008-2010)


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Một số dòng tế bào ung thư sử dụng trong luận văn và đặc điểm của chúng....................26
Bảng 2. Nồng độ hạt từ E6 trong thí nghiệm khảo sát hiệu ứng đốt nhiệt từ in vitro.....................33
Bảng 3. Bố trí thí nghiệm gia nhiệt ex vivo khối u rắn dưới da trên chuột Swiss.............................33
Bảng 4. Bố trí thí nghiệm gia nhiệt in vivo trên 6 chuột thí nghiệm.................................................37
Bảng 5. Tỷ lệ sống (%) của các dòng tế bào ung thư và tế bào lành sau khi ủ với hạt từ H01 tại các


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

Hình 13.Hệ thống máy phát từ trường RDO, moel HFI (Mỹ)...........................................................34
Hình 14. Hình ảnh máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) (Shimadzu – Nhật Bản).....................36
Hình 15. Hình ảnh khối u rắn dưới da sau 6 ngày (A), 10 ngày (B) và 17 ngày (C) cấy truyền..........39
Hình 16. Khối u đùi gây trên chuột Swiss.........................................................................................40
Hình 17. Ảnh hiển vi quang học tế bào MCF7 trước (a) và sau khi bổ sung hạt từ H01 nồng độ
0.1ng/1 tế bào (b) (TK 10 x VK 40 x zoom 5.6).................................................................................41
Hình 18. Hình ảnh tế bào HepG2 khi bổ sung hạt từ H01 ở các nồng độ khác nhau (TK 10 x VK 20 x
zoom 5.6).........................................................................................................................................42
Hình 19. Hình ảnh chuột mang u đùi tiêm tĩnh mạch 150µl hạt từ H01 sau 15 ngày......................43
Hình 20. Hình ảnh tế bào HepG2 khi bổ sung hạt từ E6 với các nồng độ khác nhau và ủ trong 2 giờ
(TK10 x VK 20 x zoom 4x).................................................................................................................44
Hình 21. Ảnh chụp cộng hưởng từ 3 chuột A, B và C, (1) – hình ảnh cắt từ trước ra sau và (2) hình ảnh cắt từ phải sang trái .........................................................................................................46
Hình 22. Hình ảnh khối u của chuột B và C ..............................................................................47
Hình 23. Các đường tăng nhiệt độ của mẫu chất lỏng từ E6 ở các nồng độ khác nhau với cường độ
từ trường 60Oe, tần số dòng xoay chiều 236 kHz...........................................................................48
Hình 24. Các đường tăng nhiệt độ trong các khối u ex vivo tách từ chuột TN với IB = 60 Oe, fx =
236 kHz............................................................................................................................................51
Hình 25. Các đường tăng nhiệt độ trong các cơ quan tách từ 2 chuột thí nghiệm A – 60 phút
và B – 180 phút với IB = 60 Oe, fx = 236 kHz....................................................................................53
Hình 26. Hình ảnh chuột A – Đối chứng sinh học............................................................................56
Hình 27. Ảnh chuột B - chuột đối chứng ung thư............................................................................56
Hình 28. Hình ảnh chuột đối chứng không tiêm hạt từ nhưng có chiếu từ trường (chuột C) trong
18 ngày theo dõi..............................................................................................................................56
Hình 29. Hình ảnh chuột được tiêm hạt từ E6 liều 400µg/lần x 3 lần nhưng không dược chiếu từ
trường (chuột D) trong 13 ngày theo dõi........................................................................................57

quan trọng hàng đầu của các nhà khoa học hiện nay là cần tìm ra một phương pháp
chữa trị ung thư sao cho vừa hiệu quả mà lại ít gây độc đối với cơ thể.
Ngày nay công nghệ vật liệu đang thay làm thay đổi cuộc sống của chúng ta
nhờ vào khả năng can thiệp của con người tại kích thước nm. Vật liệu nano thể hiện
rất nhiều tính chất đặc biệt và lý thú. Một nhánh quan trọng của công nghệ nano, đó
là lý sinh y học nano, trong đó, vật liệu nano được sử dụng để chẩn đoán và điều trị
bệnh.
Ở Việt Nam hạt nano có từ tính đang được các nhà khoa học thuộc viện
Khoa học Vật liệu chế tạo để ứng dụng vào điều trị ung thư bằng phương pháp gia
nhiệt (hyperthermotherapy). Hạt nano từ được làm từ Fe 3O4 và thường được bọc
bằng một số vật liệu như dextran, carboxydextran, tinh bột (starch), chitosan…để
làm tăng sự phân bố đồng đều trong chất lỏng từ và tăng tính tương hợp sinh học

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
1


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

khi đưa vào cơ thể sống. Khi hạt nano từ được tập trung tại một vùng nào đó trong
cơ thể, dưới tác động của từ trường xoay chiều có thể tăng nhiệt độ của vùng đó lên
tới 50oC, đó chính là cơ sở của liệu pháp nhiệt trị ung thư.
Tác dụng của nhiệt trong chữa bệnh (nhiệt trị) đã được con người biết và sử
dụng từ cách đây rất lâu. Nhiệt trị đã được xem như một liệu pháp đầy triển vọng
trong việc chữa trị ung thư, đặc biệt khi được kết hợp cùng với hoá trị hoặc xạ trị.
Liệu pháp này dựa trên tác dụng ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư khi


Sinh học thực nghiệm

nghiệm” làm đề tài luận văn cao học nhằm thực hiện một số nhiệm vụ cơ bản sau:
1. Xác định độc tính của chất lỏng từ lên một số dòng tế bào ung thư và
Fibroblast.
2. Khảo sát khả năng tạo tương phản ảnh của hạt nano từ bằng phương pháp
chụp cộng hưởng từ hạt nhân (MRI).
3. Thử liệu pháp nhiệt trị trên mô hình ung thư thực nghiệm.
Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Tế bào – Mô – Phôi và Lý sinh, khoa Sinh
học, bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường Đất, khoa Môi trường, trường Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, phòng Nano Y sinh, viện Khoa học
Vật liệu, trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia và Bệnh viện Quân
đội Trung ương 108. Kết quả của đề tài là cơ sở để đẩy mạnh thêm những nghiên
cứu nhằm ứng dụng hạt nano từ và phương pháp chụp cộng hưởng từ hạt nhân vào
việc chẩn đoán và điều trị ung thư trên bệnh nhân.

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
3


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Những khái niệm cơ bản về hạt nano từ và ứng dụng
1.1.1. Vật liệu nano

Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

lớn), từ dư (từ độ còn dư sau khi ngừng tác động của từ trường ngoài), lực kháng từ
(từ trường ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái bão hoà từ, bị khử từ)…
Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thường từ vài đến vài
chục nanomet, phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể), tính sắt từ biến mất, chuyển
động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ. Đối với
vật liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không. Điều đó có nghĩa là, khi
ngừng tác động của từ trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa. Đây là một
đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học [2, 24].
1.1.2. Hạt nano từ
Hạt nano từ là vật liệu nano không chiều tức là cả ba chiều của nó đều có
kích thước nano (
hạt đã có khả năng tương hợp sinh học tốt và tồn tại lâu trong cơ thể mà chúng còn
có thể được gắn một cách có điều khiển vào các vùng mô mong muốn. Đặc biệt
trong trường hợp của các hạt nano từ, khả năng tương tác của chúng đối với từ
trường là lợi thế lớn nhất và quan trọng trong một loạt các ứng dụng y – sinh học
như:
- Tách, phân lập các tế bào và các thực thể sinh học ra khỏi một môi trường
hỗn hợp.
- Dẫn truyền thuốc, gen và các nuclide phóng xạ tới mô đích.
- Liệu pháp nhiệt – từ trong điều trị ung thư.
- Tăng độ tương phản ảnh trong phương pháp chẩn đoán bằng chụp cộng
hưởng từ.

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
6


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

1.1.3.1. Tách, phân lập các tế bào và thực thể sinh học ra khỏi một môi trường
hỗn hợp
Trong y – sinh học, việc tách riêng các thực thể sinh học ra khỏi môi trường
tồn tại tự nhiên của chúng là rất cần thiết để thu được các mẫu tinh khiết dùng trong
phân tích hoặc một số mục đích khác. Quá trình sử dụng các hạt từ tương hợp sinh
học để tách chiết thông thường bao gồm hai bước: (i) gắn hoặc đánh dấu các thực
thể sinh học bằng vật liệu từ và (ii) tách các thực thể này bằng một thiết bị tuyển từ.
Khi đó các thực thể sinh học đã được gắn hạt từ sẽ được từ trường giữ lại hoặc lôi ra


Sinh học thực nghiệm

đơn giản về nguyên lý tách các thực thể sinh vật ra khỏi một hỗn hợp sử dụng từ
trường. Các thực thể sinh vật có từ tính (được gắn với hạt nano từ màu đen) được
tách ra khỏi dung dịch mang khi chúng chảy qua vùng tác dụng của một gradient từ
trường.
Cho đến nay tách chiết bằng từ trường đã được sử dụng thành công trong các
lĩnh vực nghiên cứu y học và sinh học. Phương pháp này cho hiệu quả cao khi dùng
để tách các tế bào của một số loại ung thư ra khỏi máu. Ngoài ra người ta đã tăng
cường khả năng phát hiện vi rút sốt rét kí sinh trong các mẫu máu bằng việc tối ưu
hoá tính chất từ của các vi rút kí sinh hoặc bằng cách đánh dấu các tế bào hồng cầu
với các hạt từ được gắn kháng nguyên. Bên cạnh đó còn có các ứng dụng khác như
khuếch đại và phát hiện DNA, đếm tế bào (đo mômen từ của các hạt từ) và một số
cảm biến xác định vị trí cũng như định vị các tế bào chức năng trong cơ thể [29].
1.1.3.2. Dẫn truyền thuốc, gen và các nuclide phóng xạ tới mô đích
Khoảng 20 năm trở lại đây, đã có nhiều nghiên cứu về cách vận chuyển và
dẫn truyền thuốc nhằm mục đích làm tăng nồng độ thuốc chống ung thư trong khối
u mà không bị phân tán ở những vùng mô tế bào khoẻ mạnh. Bằng cách này không
những người ta có thể hạn chế các tác dụng phụ nguy hiểm nảy sinh trong quá trình
điều trị mà còn có thể giảm thiểu tối đa liều lượng thuốc đưa vào cơ thể. Hầu hết
các nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật sử dụng từ trường để giữ các hạt từ “mang
thuốc” ở vị trí các mô tế bào xác định, tránh không cho chúng trôi theo dòng máu.

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
8



Có
coi

thể

phương

pháp sử dụng
hạt từ để dẫn
Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
9


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

truyền thuốc là một dạng hoá trị cục bộ. Cho đến nay có khoảng gần 50 loại hoá
chất đang được sử dụng thường xuyên trong điều trị ung thư [4]. Các thuốc này tác
động đến hệ gen của tế bào, can thiệp vào quá trình trao đổi chất hoặc phá huỷ cấu
trúc và ngăn cản sự phát triển của tế bào. Chúng được phân loại thành nhiều nhóm
dựa theo cơ chế hoạt động như:
- Các hợp chất alkyl hoá (cyclophosphamide, busulfan, mitoxantrone) có tác
dụng với ADN. Phản ứng với thuốc alkyl hoá làm quá trình nhân đôi của ADN
trong giai đoạn phân chia tế bào bị sai hỏng và do vậy giết chết tế bào.
- Các chất chống chuyển hoá như 5-fluorouracil, methotrexate kiềm chế pha
S trong chu trình tế bào bằng cách ngăn lại quá trình tiền tổng hợp axít nucleic.
- Các chất ngăn chặn sự phân bào (vincrictin, vinblastin) kiềm chế quá trình

các hạt mang. Sau đó Lubbe đã thử nghiệm tác dụng của chất lỏng từ này trên cơ
thể chuột và thấy rằng độc tính của chúng đối với cơ thể là rất thấp. Vào năm 1997,
Kuznetsov sử dụng các hạt đơn phân tán có lõi sắt hoặc sắt oxít, được gắn với một
cấu trúc cácbon hoặc được bọc cácbon phía ngoài. Kích thước hạt từ 0,01 đến 1
micromet và hạt được kết hợp với dung dịch thuốc kháng ung thư. Sau khi thử
nghiệm điều trị trên hơn 100 bệnh nhân với nhiều loại ung thư khác nhau, kết quả
cho thấy hầu hết các trường hợp đều khỏi hoặc tình trạng bệnh thoái lui đáng kể
[23]. Cũng vào năm này, Allen công bố chế tạo được các hạt tải từ tính có khả năng
dẫn truyền thuốc (magnetically targetable carrier, MTC TM) với thành phần là hợp
kim của sắt và than hoạt tính (kích thước 0,5 ÷ 2 μm) được gắn với paclitaxel, một
tác nhân tiềm năng trong chữa trị ung thư đầu và cổ [6]. Các hạt tải này có thể giải
phóng 38% lượng thuốc hấp phụ được vào huyết thanh trong vòng 24 h. Chúng có
thể bị giữ bởi từ trường trong mạch máu nhỏ (tốc độ chảy 0.2 cm/s) và trong động
mạch chính (tốc độ chảy 28 cm/s). Một số kết quả thử nghiệm điều trị trên cơ thể
người cho đến nay cũng rất khả quan [4]. Từ tháng 4 năm 2001 đến tháng 6 năm
2002, sử dụng một từ trường được chiếu vào vùng khối u, bốn bệnh nhân đã được
tiêm vào động mạch một dung dịch gồm các hạt sắt được bọc cácbon, có gắn các
phân tử dauxorubicine. Một trong số đó có kích thước khối u thu nhỏ đáng kể, trong
thời gian quan sát từ 5 đến 17 tháng. Nhóm của Alexiou đã thực hiện một số nghiên
cứu tiền điều trị, trong đó các hạt nano từ (đường kính 100nm) gắn các
mitoxantrone (của Wyeth-Pharma, Đức) được tiêm vào mạch máu của thỏ mang
khối u ung thư. Một từ trường rất mạnh (1,7 T) đã được sử dụng để chiếu lên vùng
khối u. Trong thí nghiệm dẫn thuốc này, toàn bộ khối u đã giảm hẳn chỉ cần sử
dụng 20 ÷ 50% liều thuốc hoá trị thông thường và không gây phản ứng phụ có hại
nào [4].
Một số nhà khoa học cũng đưa ra ý tưởng khảo sát khả năng gắn các nuclon
phóng xạ thay vì các tác nhân hoá trị vào các hạt từ. Ưu thế của hệ này so với hệ
thuốc/hạt từ là các khối u không cần “bắt” các tác nhân mà vẫn chịu tác dụng của

Phạm Thị Hà Giang

liên kết giữa thuốc và hạt từ cùng với thể tích của khối u [25].
1.1.3.3. Tăng độ tương phản ảnh trong phương pháp chẩn đoán bằng chụp cộng
hưởng từ.
Các hạt nano siêu thuận từ được tạo thành từ oxit sắt thường được sử dụng
như tác nhân làm tăng độ tương phản ảnh trong chụp cộng hưởng từ. Sự có mặt của
chúng làm nhiễu loạn từ trường địa phương nên làm thay đổi giá trị từ trường đi rất
nhiều. Dựa trên đặc tính của từng mô trong cơ thể mà độ hấp thụ hạt nano mạnh hay
yếu. Ví dụ, hạt nano có kích thước 30nm được bọc dextran có thể nhanh chóng đi
Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
12


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

vào gan và lách trong khi ở các cơ quan khác thì chậm hơn. Như vậy, mật độ hạt
nano ở các cơ quan là khác nhau dẫn đến sự nhiễu loạn từ trường địa phương cũng
khác nhau làm tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ [14].
1.1.3.4. Liệu pháp nhiệt – từ trong điều trị ung thư
Phương pháp nhiệt-từ trị sử dụng trong chữa trị ung thư được Gilchrist và
các cộng sự đề xuất lần đầu tiên cách đây khoảng 50 năm [8]. Ý tưởng của ông là
tập trung các hạt từ trong vùng khối u và sau đó đốt nóng chúng dưới tác dụng của
một từ trường xoay chiều, do vậy chỉ những vùng mô tế bào nào có chứa hạt từ mới
chịu tác dụng của nhiệt (hình 4).

Hình 4. Minh hoạ về quá
trình đốt nhiệt sử dụng hạt

nuôi bởi hệ động mạch gan, trong khi các mô tế bào gan bình thường lại nhận được
nguồn cung cấp máu từ hệ tĩnh mạch chủ. Khi tiêm các hạt từ vào đường động
mạch gan, người ta thấy rằng chúng tập trung ở vùng khối u với nồng độ cao hơn
hẳn những vùng khác. Phương pháp này rất phù hợp với việc chữa trị ung thư gan
ác tính và cũng là cơ sở của một số phương pháp được sử dụng hiện nay như xạ trị
chọn lọc (selective internal radiation therapy), hoá trị động mạch gan (hepatic
arterial chemotherapy) và hoá trị liên động mạch (transaterial chemoembolization).
Cho đến nay chưa có thí nghiệm nhiệt trị động mạch nào được thực hiện trên cơ thể
bệnh nhân nhưng đã có một số thí nghiệm thực hiện trên cơ thể thỏ và lợn [26]. Thí
nghiệm đầu tiên sử dụng các hạt magnemite (Fe 3O4) đường kính 150 nm phân tán
trong lipiodol (một hỗn hợp của iốt với dầu thực vật). Trong từ trường xoay chiều
(53 kHz; 30 kA/m), nhiệt độ đốt các tế bào đã tăng lên đến 48 oC trong 5 phút. Do
lipiodol gây ra một số tác dụng phụ với tế bào và mô nên sau đó các hạt Fe 3O4 này
được bọc trong một hạt polymer nền (SIR-Sphere của công ty Sirtex Medical Ltd –
Úc, đường kính hạt nền vào khoảng 32 μm) và phân tán trong dung dịch Tween 1%.
Các hạt nền này là an toàn và tồn tại lâu, gây ảnh hưởng không đáng kể cũng như
không mất tính sắt từ sau 28 ngày được tiêm vào cơ thể cũng như làm thay đổi mức
ion serium hoặc ferritin, cho thấy các hạt không mất trạng thái sắt từ.
- Nhiệt trị tiêm trực tiếp (DIH – direct injection hyperthermia): đây là
phương pháp tiêm trực tiếp dung dịch của các hạt sắt từ có kích thước tương đối lớn
vào vùng khối u và sau đó sử dụng từ trường xoay chiều để đốt nóng chúng, vì vậy
nhiệt tạo ra từ các hạt bên ngoài tế bào. Ngược lại với nhiệt trị động mạch là nhiệt
toả ra từ các hạt sắt từ trong mạch máu.
- Nhiệt trị nội bào (IH – intracellular hyperthermia): đây là phương pháp
nhiệt-từ trị sử dụng các hạt từ phức tạp hơn. Các hạt có thể được bọc với các kháng
thể đặc hiệu và được đưa đến khối u qua đường động mạch hoặc tiêm trực tiếp. Một
số nghiên cứu cho thấy các hạt từ này sau đó có thể chui vào tế bào ung thư nên
người ta thường gọi đây là phương pháp nhiệt trị nội bào. Ngoài ra các hạt từ vẫn

Phạm Thị Hà Giang

về phương pháp “nhiệt trị nội tế bào” với nguyên lý đốt nóng từng tế bào ung thư
đơn lẻ bằng việc đưa các hạt từ vào bên trong chúng, sau đó tác dụng từ trường
xoay chiều [11].
Sau đó vào những năm 1986-1989, Lerrch và Pizzarello đã cố gắng lặp lại và
tìm hiểu kĩ hơn thí nghiệm của Gordon trong các điều kiện thí nghiệm tương tự,
nhưng kết quả thu được lại rất khác biệt [22]. Khả năng bắt các hạt magnetite của
các tế bào trong gan, lách và phổi lớn hơn rất nhiều so với các tế bào trong khối u.
Các nghiên cứu cho thấy thể tích khối u đã phát triển gấp đôi theo thời gian. 60

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
15


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

ngày sau thí nghiệm, chỉ có một số khối u không thay đổi, tuỳ theo số lần chiếu từ
trường xoay chiều. Các phép đo nhiệt độ ngay sau mỗi lần chữa trị cũng cho thấy
nhiệt độ trong vùng khối u không tăng lên, mặc dù cường độ từ trường là rất cao (40
kA/m).
Một số thí nghiệm khác cũng cho thấy những kết quả khả quan của liệu pháp
nhiệt – từ trị chữa ung thư trên động vật. Năm 1983, Luderer và các cộng sự đã điều
trị các khối u sarcoma Meth-A trên chuột bằng các hạt sắt gốm - thuỷ tinh kích
thước 1,5 µm trong từ trường 10 kHz và 40 kA/m. 50% động vật đã hoàn toàn
không còn khối u sau 5 ngày chữa trị [22]. Sau đó vào năm 1997, nhóm của Jordan
tiến hành thí nghiệm trên chuột được cấy khối u vú C3H và đã công bố kết quả với
tỉ lệ 44 % sống sót và có khối u nhỏ đi hoặc biến mất sau 2 tháng kể từ khi điều trị


Thời gian điều trị (ngày)

Thể tích khối u (mm3)

Thời gian điều trị (ngày)

Thời gian điều trị (ngày)

Thời gian điều trị (ngày)

Hình 5. Quá trình phát triển khổi u trên cơ thể chuột trong thí nghiệm của Yanase và các
cộng sự [35]
Mỗi đường cong tương ứng với một chuột thí nghiệm theo thời gian áp dụng điều trị trong
từ trường xoay chiều. Sự tái phát triển của khối u không còn xuất hiện sau 3 tháng [35].

Phạm Thị Hà Giang

Cao học 17 (2008-2010)
17


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

Kết quả nghiên cứu trong nuôi cấy tế bào in vitro
Nhiều nghiên cứu về nhiệt - từ trị cũng được thực hiện với các thí nghiệm
trên các dòng tế bào ung thư nuôi cấy in vitro. Mục đích chính của các thí nghiệm
này là thử nghiệm tính tương hợp sinh học của các hạt Fe 3O4 đã được bọc các



Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Sinh học thực nghiệm

có lý do gì để phân biệt giữa “nhiệt trị nội bào” với “nhiệt trị ngoại bào”. Điều quan
trọng trong việc điều trị là phải đạt được nồng độ hạt từ trong khối u đủ cao, bất
chấp vị trí của hạt từ ở trong hay ở ngoài tế bào ung thư.
Một số thí nghiệm in vitro cũng được tiến hành với mục đích nghiên cứu khả
năng các hạt từ được gắn hướng đích lên tế bào ung thư. Năm 1995, Suzuki đã đạt
được hiệu quả khi gắn các kháng thể đơn dòng đặc hiệu với tế bào ung thư dòng
BM314 lên hạt nano từ bọc PEG. Sau thời gian ủ, trên mỗi tế bào BM314 tác giả đã
phát hiện thấy có 90pg sắt từ, cao gấp bốn lần so với trên các tế bào không được
gắn. Tuy nhiên hiệu suất gắn hạt từ này vẫn là thấp để có thể tạo được tác dụng điều
trị bằng nhiệt độ đối với các tế bào ung thư.
Kết quả nghiên cứu áp dụng với bệnh nhân
Mặc dù đã thu được một số kết quả khả quan nhưng việc tiến đến áp dụng
thử nghiệm trên cơ thể người vẫn gặp nhiều khó khăn, chủ yếu do kích thước các
thiết bị thường tương đối nhỏ và chỉ phù hợp với cơ thể động vật. Vào giữa những
năm 1990, nhóm nghiên cứu của Jordan đã đẩy mạnh phát triển phương thức nhiệttừ trị để bước đầu thử nghiệm trên cơ thể người [21, 22]. Mục tiêu của nghiên cứu
là cố gắng đạt được lượng hạt từ có nồng độ đủ cao ở vùng khối u, và sau đó điều
khiển chính xác nhiệt độ đốt bằng việc tính toán chính xác công suất toả nhiệt và
phân bố hạt từ trong khối u. Trước tiên, các phân bố của các hạt từ phải được quan
sát bằng các thiết bị như siêu âm, chụp xạ hoặc MRI sau khi tiêm vào trong cơ thể.
Sau đó, sử dụng phân bố không gian và công suất toả nhiệt (SLP) của các hạt từ để
tính chính xác khoảng tăng nhiệt độ trong vùng khối u. Nhiệt độ được đo với việc
sử dụng các đầu dò quang học được đưa vào cơ thể. Quá trình đốt nóng có thể được
điều khiển bởi các thông số như cường độ từ trường và thời gian chiếu. Tuy nhiên
ngay cả với khối u có dạng hình cầu, đạt được sự phân bố đồng nhất các hạt từ cũng