3 XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ NANO TRONG NGHIÊN CỨU KIỂM SOÁT H. PYLORI

Helicobacter pylori (H. pylori) là một trong những vi khuẩn gây nhiễm phổ biến ở người và có khả năng tồn tại lâu dài trong môi trường dạ dày. Một phân tích tổng hợp đăng trên The Lancet Gastroenterology & Hepatology ước tính tỷ lệ nhiễm H. pylori trên toàn cầu trong giai đoạn 2011–2022 vào khoảng 43,1%, dù tỷ lệ này khác biệt đáng kể giữa các khu vực và nhóm dân số. 

H. pylori có liên quan đến viêm dạ dày mạn tính, loét dạ dày – tá tràng và một số bệnh lý ác tính của dạ dày. Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp H. pylori vào nhóm tác nhân gây ung thư ở người; mối liên hệ nổi bật nhất là với ung thư dạ dày không tâm vị và lymphoma MALT dạ dày. 

Tuy nhiên, câu chuyện kiểm soát H. pylori không đơn giản chỉ là tìm một hoạt chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Thuốc còn phải tồn tại được trong môi trường dạ dày, vượt qua lớp chất nhầy, tiếp cận vị trí H. pylori cư trú và đối mặt với những cơ chế giúp vi khuẩn tồn tại dai dẳng như khả năng tạo biofilm.

Đó cũng là lý do những năm gần đây, công nghệ nano ngày càng được nghiên cứu như một hệ vận chuyển hoạt chất nhằm giải quyết các rào cản này.

Vì sao H. pylori là một mục tiêu khó tiếp cận?

Dạ dày là một môi trường đặc biệt khắc nghiệt đối với cả vi khuẩn lẫn thuốc.

H. pylori lại sở hữu nhiều cơ chế thích nghi rất hiệu quả. Vi khuẩn có dạng xoắn và hệ thống roi giúp di chuyển xuyên qua lớp nhầy. Đồng thời, enzyme urease phân giải urê để tạo ra ammonia và carbon dioxide, góp phần làm tăng pH tại vùng vi môi trường xung quanh vi khuẩn, giúp H. pylori tồn tại trong môi trường acid. Các protein bám dính như BabA còn giúp vi khuẩn duy trì sự gắn kết với niêm mạc dạ dày. 

Vi khuẩn HP có thể sống sót ở môi trường khắc nghiệt của dạ dày

Về phía thuốc, ít nhất ba “hàng rào” cần được vượt qua.

Thứ nhất là môi trường acid và enzyme tiêu hóa, có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của một số hoạt chất.

Thứ hai là lớp chất nhầy dạ dày. H. pylori không đơn thuần nằm tự do trong lòng dạ dày mà thường cư trú sâu trong lớp nhầy, gần bề mặt biểu mô. Chính lớp nhầy bảo vệ niêm mạc này đồng thời có thể hạn chế khả năng khuếch tán của thuốc tới vị trí vi khuẩn.

Thứ ba là biofilm – cấu trúc gồm cộng đồng vi khuẩn nằm trong một mạng lưới chất ngoại bào. Biofilm có thể tạo thêm một hàng rào vật lý, hạn chế thuốc xâm nhập và góp phần làm H. pylori dung nạp tốt hơn với các tác nhân kháng khuẩn. 

Chính ba vấn đề này đang định hình nhiều hướng phát triển hệ nano dành cho H. pylori.

Nano ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm soát hoạt động của vi khuẩn HP

1. Nano bảo vệ và vận chuyển hoạt chất trong môi trường dạ dày

Một trong những hướng nghiên cứu cơ bản nhất là sử dụng hệ nano như một “phương tiện vận chuyển” cho hoạt chất.

Thay vì để phân tử thuốc tiếp xúc trực tiếp với môi trường dạ dày ngay sau khi sử dụng, hoạt chất có thể được đưa vào một cấu trúc nano nhằm hỗ trợ:

• bảo vệ hoạt chất trước điều kiện acid hoặc enzyme;
• cải thiện khả năng phân tán của những hoạt chất khó tan;
• kiểm soát quá trình giải phóng;
• tăng thời gian lưu tại dạ dày;
• tăng khả năng tiếp cận lớp nhầy và vị trí H. pylori cư trú.

Một trong những hệ được nghiên cứu nhiều là nanoemulsion – nhũ tương nano. Đây là hệ phân tán gồm các giọt có kích thước nano, thường có khả năng mang cả những hoạt chất kém tan trong nước.

Review đăng trên Drug Delivery and Translational Research năm 2025, xuất bản trong số năm 2026, cho thấy nanoemulsion đang được nghiên cứu cho H. pylori nhờ một số đặc tính đáng chú ý như khả năng bám niêm mạc, vận chuyển có định hướng, kiểm soát giải phóng và đồng vận chuyển nhiều hoạt chất. 

Điểm đáng chú ý là nghiên cứu hiện nay không đơn thuần tìm cách làm kích thước hạt càng nhỏ càng tốt. Bề mặt của hệ nano có thể được điều chỉnh để thay đổi cách chúng tương tác với chất nhầy.

Ví dụ, chitosan mang điện tích dương có thể tương tác với các thành phần mang điện tích âm của lớp nhầy. Nhờ đó, một số hệ chứa chitosan được nghiên cứu với mục tiêu tăng khả năng bám niêm mạc và kéo dài thời gian lưu hoạt chất tại dạ dày. 

Ngược lại, với những hệ cần đi xuyên qua lớp nhầy, các nhà nghiên cứu có thể thiết kế bề mặt theo hướng giảm tương tác với mucin. Như vậy, cùng là “nano” nhưng thiết kế hệ mang có thể hoàn toàn khác nhau tùy mục tiêu: bám vào lớp nhầy, xuyên qua lớp nhầy hay giải phóng hoạt chất tại một vị trí cụ thể.

2. Đồng vận chuyển curcumin và kháng sinh: từ một hoạt chất đến hệ đa chức năng

Một xu hướng đáng chú ý khác là co-delivery – đồng vận chuyển nhiều hoạt chất trong cùng một hệ nano. Ý tưởng ở đây khá khác với việc đơn thuần nano hóa một chất.

Một hệ nano có thể được thiết kế để đưa hai hoặc nhiều thành phần tới cùng vị trí, ví dụ một kháng sinh kết hợp với một hoạt chất có đặc tính sinh học khác. Mục tiêu nghiên cứu là tạo ra những cơ chế bổ trợ thay vì chỉ tăng lượng của một thuốc đơn lẻ.

Một ví dụ đáng chú ý được công bố năm 2023 trên World Journal of Microbiology and Biotechnology. Các nhà nghiên cứu phát triển một hệ Curcumin–Clarithromycin Nanoemulsion (Cur-CLR-NE) chứa đồng thời curcumin và clarithromycin. Hệ có kích thước hạt trung bình khoảng 48 nm. 

Trong thí nghiệm, hệ nano được thiết kế nhằm bảo vệ hai hoạt chất trong điều kiện acid và cải thiện khả năng tác động lên H. pylori.

Kết quả cho thấy Cur-CLR-NE có khả năng ức chế H. pylori và biofilm tốt hơn so với curcumin hoặc clarithromycin tự do trong mô hình nghiên cứu. Trong mô hình động vật, nhóm sử dụng hệ nano cũng cho hiệu quả làm giảm H. pylori tốt hơn các hoạt chất riêng lẻ ở cùng chế độ liều mà nghiên cứu sử dụng. 

Hệ Curcumin - Clarithromycin Nanoemulsion

Một chi tiết thú vị khác là ở pH 1,5, hơn 90% curcumin và clarithromycin vẫn được giữ trong hệ nanoemulsion trong điều kiện thí nghiệm của nghiên cứu. Điều này gợi ý khả năng sử dụng hệ mang để bảo vệ hoạt chất trước môi trường acid.

Ý nghĩa quan trọng của nghiên cứu này là về lâu dài, cùng một nguyên lý có thể được nghiên cứu với nhiều tổ hợp khác như kháng sinh + chất ức chế urease, kháng sinh + tác nhân chống biofilm hoặc hoạt chất + tác nhân bảo vệ niêm mạc.

3. Nano nhắm vào biofilm và các yếu tố độc lực của H. pylori

Một thay đổi đáng chú ý trong nghiên cứu H. pylori là mục tiêu không còn chỉ là: “Làm thế nào để tiêu diệt vi khuẩn?” mà còn là: “Làm thế nào để phá những cơ chế giúp vi khuẩn tồn tại?”

Trong đó, biofilm đang nhận được nhiều sự quan tâm. Đây giống như một lá chắn bảo vệ vi khuẩn khỏi môi trường dạ dày. Trong biofilm, các tế bào vi khuẩn nằm trong một mạng lưới ngoại bào gồm polysaccharide, protein và acid nucleic.

Cấu trúc này có thể làm giảm khả năng thuốc tiếp cận vi khuẩn và tạo điều kiện để một số quần thể H. pylori tồn tại dai dẳng hơn. Review về nanomedicine trong H. pylori vì thế xem xuyên lớp nhầy và phá biofilm là một trong những hướng quan trọng để tăng hiệu quả đưa thuốc tới đích.

Ngoài biofilm, các nhà khoa học còn nghiên cứu các yếu tố giúp H. pylori bám dính, tồn tại và gây bệnh, chẳng hạn BabA, HopQ hay urease. Năm 2024, nghiên cứu đăng trên tạp chí Helicobacter đánh giá nhiều dạng curcumin kết hợp với azithromycin.

Trong số các dạng được nghiên cứu, curcumin nanoemulsion thể hiện hoạt tính đáng chú ý đối với biofilm. Khi kết hợp với azithromycin, nghiên cứu ghi nhận hiệu ứng hiệp đồng trong các thử nghiệm của họ. 

Đặc biệt, sau xử lý bằng curcumin nanoemulsion, biểu hiện của một số gene liên quan tới biofilm và khả năng gây bệnh của H. pylori gồm babA, hopQ và ureA giảm trong mô hình nghiên cứu. 

Trong đó:

BabA liên quan đến khả năng H. pylori bám vào tế bào biểu mô dạ dày.

HopQ là một protein màng ngoài tham gia tương tác giữa H. pylori và tế bào chủ.

UreA liên quan đến hệ urease – một trong những cơ chế quan trọng giúp vi khuẩn thích nghi với môi trường acid.

Những kết quả này mở ra một cách tiếp cận rộng hơn: hệ nano không nhất thiết chỉ nhằm đưa nồng độ thuốc cao hơn tới vi khuẩn mà còn có thể được thiết kế để can thiệp vào biofilm, sự bám dính, độc lực hoặc khả năng thích nghi của H. pylori.

Công nghệ nano đang thay đổi cách nghiên cứu H. pylori như thế nào?

Nếu nhìn tổng thể, có thể thấy một sự chuyển dịch rõ rệt. Trước đây, câu hỏi chính thường là: “Hoạt chất nào có khả năng ức chế H. pylori?”

Hiện nay, nghiên cứu còn đặt thêm nhiều câu hỏi khác:

“Làm sao bảo vệ hoạt chất khi đi qua môi trường dạ dày?”

“Làm sao giữ hoạt chất đủ lâu tại niêm mạc?”

“Làm sao đưa thuốc xuyên qua lớp nhầy?”

“Có thể đưa nhiều hoạt chất tới cùng một vị trí hay không?”

“Có thể tác động đồng thời lên vi khuẩn, biofilm và yếu tố độc lực hay không?”

Đây chính là giá trị lớn của nanotechnology trong lĩnh vực drug delivery: không nhất thiết tạo ra một hoạt chất mới mà thay đổi cách hoạt chất được bảo vệ, vận chuyển, giải phóng và tiếp cận mục tiêu.

Tương lai của nano trong nghiên cứu H. pylori

Những bằng chứng hiện tại cho thấy hướng phát triển đáng chú ý có thể không nằm ở việc tạo ra một “hạt nano thần kỳ”, mà ở khả năng thiết kế một hệ mang phù hợp với từng mục tiêu.

Một hệ có thể cần bảo vệ thuốc trước acid. Hệ khác cần bám niêm mạc. Một hệ khác lại cần xuyên qua mucus hoặc biofilm. Những nền tảng phức tạp hơn có thể đồng vận chuyển nhiều hoạt chất và giải phóng chúng có kiểm soát tại vị trí H. pylori cư trú.

Vì thế, nghiên cứu nano dược liệu ngày càng dịch chuyển từ câu hỏi “hoạt chất có được nano hóa hay không?” sang câu hỏi quan trọng hơn: “Hệ nano được thiết kế như thế nào để đưa đúng hoạt chất tới đúng vị trí và phát huy đúng chức năng?”

Đó có thể là bước chuyển quan trọng nhất của công nghệ nano trong nghiên cứu kiểm soát H. pylori hiện nay.