Nghiên cứu khả năng hấp thụ thuốc omeprazole của màng cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường chuẩn

Vậy nên, dựa vào tiềm năng sử dụng của màng CVK có thể tạo ra hệ thống tăng cường khả năng hấp thụ thuốc Omeprazole, tăng hiệu quả điều trị bệnh của thuốc.. Đó là lí do chúng tôi chọn đề

TỪ MÔI TRƯỜNG CHUẨN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

HÀ NỘI - 2018

TỪ MÔI TRƯỜNG CHUẨN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

Người hướng dẫn khoa học

TS NGUYỄN XUÂN THÀNH

HÀ NỘI - 2018

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Nguyễn Xuân Thành, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh - KTNN cùng các thầy cô trong Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ cho em trong quá trình làm thực nghiệm để em hoàn thành khóa luận này Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này

Do lần đầu em tham gia nghiên cứu khoa học, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô

và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

của TS Nguyễn Xuân Thành Những trích dẫn trong khóa luận lấy từ các

công bố chính thức và có ghi chú rõ ràng Các số liệu và kết quả nghiên cứu

trong khóa luận này là trung thực, không trùng lặp với kết quả đã công bố

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, tháng 05 năm 2018

Sinh viên

Trần Duy Thị Phương

Trường hợp 2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 2

NỘI DUNG 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Cellulose vi khuẩn (CVK) và sinh vật tổng hợp cellulose 3

1.1.1 Cellulose vi khuẩn (CVK) 3

1.1.1.1 Đặc điểm của Cellulose vi khuẩn 3

1.1.1.2 Cấu trúc kết tinh của cellulose vi khuẩn 3

1.1.1.3 Tính chất của cellulose vi khuẩn 4

1.1.1.4 Đặc tính của màng CVK 5

1.1.1.5 Ứng dụng của màng CVK 5

1.1.2 Vi sinh vật tổng hợp cellulose 5

1.1.2.1 Vi khuẩn A xylinum 6

1.1.2.2 Đặc điểm hình thái của A xylinum 6

1.1.2.3 Đặc điểm sinh trưởng của A xylinum 7

1.1.3 Môi trường nuôi cấy A xylinum 7

1.2 Tổng quan về thuốc Omeprazole 10

1.2.1 Công thức cấu tạo 10

1.2.2 Loại thuốc và Dạng thuốc 10

1.2.3 Tính chất lý hóa của Omeprazole 10

1.2.3.1 Lý tính 10

1.2.3.2 Hoá tính 11

1.2.4 Dược lý và cơ chế tác dụng 11

1.2.6 Tác dụng và hạn chế của Omeprazole 11

1.2.6.1 Tác dụng của Omeprazole 12

1.2.6.2 Hạn chế của Omeprazole 12

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 12

1.3.1 Cellulose vi khuẩn (CVK) 12

1.3.2 Omeprazole 13

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 14

2.1 Vật liệu nghiên cứu 14

2.1.1 Hóa chất và dung môi sử dụng trong nghiên cứu 14

2.1.2 Thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu 14

2.1.3 Vật liệu làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật tạo màng CVK 14

2.2 Phương pháp nghiên cứu 14

2.2.1 Chuẩn bị màng CVK 14

2.2.1.1 Tạo màng CVK thô 14

2.2.1.2 Tạo màng CVK tinh khiết 16

2.2.2 Quét phổ hấp thụ của thuốc Omeprazole 17

2.2.3 Chế tạo màng CVK nạp thuốc Omeprazole 17

2.2.3.1 Xây dựng đường chuẩn thuốc Omeprazole 17

2.2.3.2 Nạp Omeprazole vào màng CVK 17

2.2.3.3 Phân tích thống kê 18

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19

3.1 Thu màng CVK thô và tạo CVK tinh khiết 19

3.1.1 Thu màng CVK thô 19

3.1.2 Tạo màng CVK tinh khiết 20

3.4 Khối lượng thuốc hấp thụ được vào màng CVK 23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28

1 Kết luận 28

2 Kiến nghị 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose 6

Bảng 1.2 Thành phần của các môi trường lên men thu màng CVK 8

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng của cao nấm men……… 9

Bảng 2.1 Thành phần môi trường chuẩn tạo màng CVK 15

Bảng 2.2 Các trường hợp hấp thụ thuốc Omeprazole 17

Bảng 3.1 Mật độ quang của dung dịch Omeprazole ở các nồng độ (n = 3) 22

Bảng 3.2 Giá trị OD trung bình của dung dịch Omeprazole khi ngâm màng CVK tại 2h (n = 3) 23

Bảng 3.3 Lượng thuốc hấp thụ Omeprazole qua màng CVK ở TH1 (n = 3) 24

Bảng 3.4 Lượng thuốc hấp thụ Omeprazole qua màng CVK ở TH2 (n = 3) 25

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc của cellulose vi khuẩn 3

Hình 1.2 Cấu trúc sợi cellulose của màng CVK 4

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của Omeprazole 10

Hình 2.1 Quy trình tạo màng CVK tinh khiết 16

Hình 3.1 Màng CVK thô lên mên từ môi trường chuẩn 19

Hình 3.2 Màng CVK tinh khiết 20

Hình 3.3 Thí nghiệm kiểm tra độ tinh sạch của màng 21

Hình 3.4 Phổ hấp thụ tử ngoại của thuốc Omeprazole 22

Hình 3.5 Phương trình đường chuẩn Omeprazole dung môi NaOH 0,1M 23

Hình 3.6 Khối lượng thuốc Omeprazole hấp thụ ở 2 trường hợp 26

Hình 3.7 Hiệu suất hấp thụ thuốc Omeprazole ở 2 trường hợp 26

trong sự kiểm soát các hệ thống vận chuyển thuốc

Omeprazole là thuốc điều trị các bệnh liên quan đến dạ dày và thực quản như: trào ngược dịch dạ dày - thực quản, loét dạ dày - tá tràng, hội chứng Zollinger – Ellison,… Thuốc có tác dụng làm giảm lượng axit do dạ dày tiết ra, giảm các triệu chứng như ợ nóng, khó nuốt và ho dai dẳng Thuốc giúp chữa lành tổn thương dạ dày và thực quản do axit, giúp ngăn ngừa các vết loét và có thể giúp ngăn ngừa ung thư thực quản Omeprazole thuộc nhóm thuốc ức chế bơm proton (PPI) Omeprazole là thuốc có khả năng chống lại nhiều bệnh nhưng hiệu quả điều trị của nó được chứng minh là rất hạn chế Vậy nên, dựa vào tiềm năng sử dụng của màng CVK có thể tạo ra hệ thống tăng cường khả năng hấp thụ thuốc Omeprazole, tăng hiệu quả điều trị bệnh của thuốc Đó là lí do chúng

tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp thụ thuốc omeprazole của màng

Cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường chuẩn”

2

2 Mục đích nghiên cứu

- Tạo màng CVK từ môi trường chuẩn Hestrin – Schramm (HS)

- Thiết kế hệ thống hấp thụ thuốc Omeprazole vào màng CVK trong một

số trường hợp khác nhau về độ dày màng, nhiệt độ và chế độ lắc Đánh giá khả năng hấp thụ thuốc trong các trường hợp đó

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống hấp thụ thuốc omeprazole của màng CVK lên men từ môi trường chuẩn

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

* Ý nghĩa khoa học

- Tiếp tục nghiên cứu tiềm năng của màng CVK trong việc hấp thụ thuốc tại chỗ Việc nghiên cứu sự hấp thụ thuốc Omeprazole vào màng CVK có thể khắc phục hạn chế của thuốc Omeprazole, tăng hiệu quả cho việc điều trị các bệnh lý

- Đánh giá những tiềm năng của màng CVK hấp thụ Omeprazole để từ đó

có thể đề xuất hướng nghiên cứu trên các loại thuốc khác

* Ý nghĩa thực tiễn

- Sử dụng màng CV làm hệ thống hấp thụ thuốc omeprazole định hướng tạo ra hệ thống khắc phục những hạn chế trong việc điều trị của omeprazole dạng thương mại

- Định hướng nâng cao hiệu quả sử dụng omeprazole

- Từ kết quả nghiên cứu được có thể áp dụng vào thực tiễn

NỘI DUNG Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cellulose vi khuẩn (CVK) và sinh vật tổng hợp cellulose

1.1.1 Cellulose vi khuẩn (CVK)

1.1.1.1 Đặc điểm của Cellulose vi khuẩn

Cellulose vi khuẩn là một chuỗi polymer do các glucopyranose nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glucan Cấu trúc của CVK phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện nuôi cấy Trong nuôi cấy tĩnh, CVK có những tính chất rất đặc biệt như: độ tinh sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ bền cơ học cao, có thể bị phân hủy sinh học, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt tốt, đặc biệt là khả năng cản khuẩn [4] Cấu trúc của CVK được thể hiện ở hình 1.1

Hình 1.1 Cấu trúc của cellulose vi khuẩn

1.1.1.2 Cấu trúc kết tinh của cellulose vi khuẩn

Nhờ kỹ thuật và công nghệ hiện đại ngày nay đã xác định được cấu trúc của cellulose vi khuẩn Các kỹ thuật ví dụ như phổ hồng ngoại, phổ Raman, và phổ cộng hưởng từ hạt nhân, giúp xác định dạng kết tinh của cellulose

CVK được tạo thành bởi hai loại cấu trúc tinh thể, cellulose Iα và Iβ Trong

vi sợi cellulose đều có sự tham gia của hai loại cấu trúc tinh thể này Trong khi hầu hết tinh thể Iβ tinh khiết thu được từ cellulose thực vật thì vẫn chưa có cách nào thu nhận được các tinh thể Iα tinh khiết từ nguồn này Cấu trúc CVK chứa nhiều tinh thể Iα hơn cellulose thực vật Tỉ lệ này dao động trong khoảng 64%

1.1.1.3 Tính chất của cellulose vi khuẩn

- Kích thước ổn định, sức căng và độ bền sinh học cao

1.2 [4]

Hình 1.2 Cấu trúc sợi cellulose của màng CVK

1.1.1.4 Đặc tính của màng CVK

Trong nuôi cấy tĩnh, CVK tích lũy trên bề mặt môi trường dinh dưỡng lỏng thành lớp màng mỏng như da, sau khi tinh chế và làm khô tạo thành sản phẩm tương tự như giấy da với độ dày 0,01 – 0,5 nm Sản phẩm này có những tính chất rất đặc biệt như: độ tinh sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và

độ bền cơ học cao, có thể bị phân hủy sinh học, bề mặt tiếp xúc lớn hơn gỗ thường, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt tốt, đặc biệt là khả năng cản khuẩn Với các tính chất này CVK được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau trong đó có y học [4], [6]

1.1.1.5 Ứng dụng của màng CVK

Màng CVK được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, y học, môi trường, mỹ phẩm, công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác [1], [2], [3], [4], [5], [8]

- Trong lĩnh vực thực phẩm: Làm thạch dừa, kem, nước uống siro không

có cholesterol, thuốc rượu Kombucha hay trà Manchurian,…

- Trong lĩnh vực y dược: Màng trị bỏng, màng nano bọc thuốc, da nhân tạo,…

- Trong lĩnh vực môi trường: Miếng xốp làm sạch vết dầu tràn, hấp thu chất độc, quần áo, giày dép tự phân hủy,…

1.1.2 Vi sinh vật tổng hợp cellulose

Cellulose vi khuẩn được nhiều loài vi sinh vật tổng hợp trong đó chủng

A xylinum được biết đến nhiều nhất Cấu trúc của cellulose được tổng hợp bởi

các vi sinh vật khác nhau là khác nhau Sau đây là bảng tổng quan về các loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose [3], [4]

6

Bảng 1.1 Các vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose

Trong đó, Acetobacter được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong việc sản xuất cellulose Đặc biệt chủng A xylinum là vi khuẩn sinh tổng hợp

cellulose hiệu quả nhất và được tập trung nghiên cứu nhiều nhất vì những đặc điểm ưu việt của nó như: năng suất tạo cellulose cao, cấu trúc cellulose phù hợp cho các mục đích sử dụng…

1.1.2.1 Vi khuẩn A xylinum

giống sau: Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconacetobacter, Gluconobacter

và Kozakia A xylinum có thể được phân lập từ các nguồn khác nhau như từ

nước quả, hay từ một số loài thực vật như lá của cây cọ, từ giấm, từ thạch dừa,

từ nấm Kombucha, trà, [4]

1.1.2.2 Đặc điểm hình thái của A xylinum

- A xylinum là vi khuẩn Gram âm dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có

thể di động hay không di động, không sinh bào tử, chúng có thể đứng riêng rẽ

Vi sinh vật Cấu trúc cellulose Vai trò sinh học

Dải cellulose

Để giữ vi khuẩn trong môi trường hiếu khí

hay xếp thành chuỗi

- Nếu môi trường thiếu chất dinh dưỡng, A xylinum biến đổi thành dạng

có hình thái đặc biệt như: dạng tế bào phình to, kéo dài, phân nhánh hoặc không phân nhánh và dần dần sẽ gây thoái hóa giống làm giảm hoạt tính một cách đáng

kể

- Khuẩn lạc của A xylinum có kích thước nhỏ, bề mặt nhầy và trơn, phần

giữa khuẩn lạc lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các phần xung quanh, rìa mép khuẩn lạc nhẵn [4], [6]

1.1.2.3 Đặc điểm sinh trưởng của A xylinum

A xylinum có thể sử dụng nhiều nguồn cacbon khác nhau và tùy vào

chủng vi khuẩn mà nguồn đường được sử dụng tốt nhất cũng khác nhau Ví dụ

chủng A xylinum BPR 2001 sử dụng fructose tốt nhất, chủng A xylinum IFO

13693 sử dụng glucose hiệu quả hơn… A xylinum có thể chuyển hóa glucose

thành acid gluconic, đây là nguyên nhân làm pH của môi trường nuôi cấy giảm

từ 1 đến 2 đơn vị trong quá trình nuôi cấy

Nhiệt độ tối ưu để A xylinum phát triển từ 250C đến 300

C và pH từ 5,4

đến 6,3 Theo Hestrin (1947) thì pH tối ưu để A xylinum phát triển là 5,5 và

không phát triển ở nhiệt độ 370C ngay cả trong môi trường dinh dưỡng tối ưu

Theo Maccormide et al (1996) cho rằng A xylinum có thể phát triển trong phạm

A xylinum có khả năng chịu được pH thấp, vì thế người ta thường bổ

sung thêm acid acetic hay acid citric vào môi trường nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn lạ và tăng hiệu suất tổng hợp cellulose [5]

1.1.3 Môi trường nuôi cấy A xylinum

8

Môi trường nuôi cấy A xylinum là môi trường tổng hợp từ các nguồn dinh

dưỡng cần thiết như nguồn cacbon, nito, nguồn sulfur và phospho, các yếu tố

tăng trưởng và các yếu tố vi lượng Nhu cầu sử dụng đường của A xylinum là rất

lớn và giữ vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp CVK nên có rất nhiều nghiên cứu và đề nghị sử dụng các sản phẩm thứ cấp trong các ngành công nghiệp khác như: rỉ đường, nước dừa già, nước mía, làm nguyên liệu nuôi cấy

Môi trường chuẩn (HS) là môi trường nuôi cấy thường được sử dụng để sản xuất CVK, dù là nuôi cấy tĩnh hoặc động, được mô tả lần đầu tiên vào năm 1954 bởi Schramm và Hestrin [9]

Cao nấm men là một sản phẩm đã qua chế biến, bao gồm các thành phần hòa tan của tế bào nấm men và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như là hương liệu thực phẩm, chất phụ gia và vitamin bổ sung cũng như nguồn dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi khuẩn sử dụng trong vi sinh học và công nghệ sinh học [5]

Thành phần dinh dưỡng của cao nấm men [17], được thể hiện ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng của cao nấm men

10

1.2 Tổng quan về thuốc Omeprazole

Công thức cấu tạo, tính chất lý hóa, dược động học,… của thuốc Omeprazole được nêu chi tiết trong các tài liệu [1], [7], [8]

1.2.1 Công thức cấu tạo

- Công thức phân tử: C17H19N3O3S

- Phân tử khối: 345,4

- Tên IUPAC: 5 - methoxy- 2-[[(4 - methoxy - 3,5 - dimethyl – 2 - pyridinyl) methyl] sulfinyl] - 1H - benzimidazole

- Công thức cấu tạo của thuốc Omeprazole được thể hiện ở hình 1.3

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của Omeprazole

1.2.2 Loại thuốc và Dạng thuốc

* Loại thuốc: Thuốc chống loét dạ dày, tá tràng, ức chế bom proton

* Dạng thuốc:

- Viên nang đến ruột mới tan 1mg – 20mg

- Lọ bột tiêm 40mg kèm ống dung môi 10ml

- Viên bao phim 10 – 20mg

1.2.3 Tính chất lý hóa của Omeprazole

1.2.3.1 Lý tính

Bột trắng hoặc gần như trắng Rất khó tan trong nước, tan trong dicloromethan, hơi tan trong ethanol 96 % và methanol Tan trong dung dịch kiềm loãng Nóng chảy ở khoảng 1550C kèm theo sự phân huỷ [7]