Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat chitosan mang thuốc lovastatin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ------ NGÔ PHƯƠNG THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TƯƠNG HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC - -

NGÔ PHƯƠNG THÚY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TƯƠNG HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN

MANG THUỐC LOVASTATIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

- -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TƯƠNG HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN

MANG THUỐC LOVASTATIN

Sinh viên thực hiện: NGÔ PHƯƠNG THÚY

NGÔ PHƯƠNG THÚY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TƯƠNG HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN

MANG THUỐC LOVASTATIN

KHÓA LUẬN TỐT NHGIỆP Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Cán bộ hướng dẫn

GS TS Thái Hoàng

Hà Nội, 2018

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cám ơn

GS TS Thái Hoàng - Viện trưởng Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã giao đề tài và

tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Thúy Chinh và các anh chị đang công tác tại Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình làm thực nghiệm tại Viện Em xin cảm ơn đề tài NCCB

mã số 104.02 - 2017.17 (giai đoạn 2017 - 2020) đã hỗ trợ kinh phí cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Cuối cùng, em xin được gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian qua

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, em không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự góp ý từ thầy cô để bài khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Ngô Phương Thúy

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC HÌNH VẼ 8

DANH MỤC BẢNG 11

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 ALGINAT 4

1.1.1 Giới thiệu về alginat 4

1.1.2 Đặc trưng của alginat 5

1.1.3 Tính chất của alginat 6

1.1.4 Ứng dụng của alginat 7

1.2 CHITIN, CHITOSAN 8

1.2.1 Giới thiệu về chitin, chitosan 8

1.2.2 Cấu trúc của chitin, chitosan 8

1.2.3 Tính chất của chitin, chitosan 10

1.2.4 Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất 12

1.3 LOVASTATIN 14

1.3.1 Cấu trúc 14

1.3.2 Tính chất v t í của ovastatin 15

1.3.3 Dược lực 15

1.3.4 Tác dụng dược í 16

1.3.5 Dược động học 16

1.4 VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SƠ POLYME ALGINAT VA CHITOSAN MANG THUỐC 17

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 21

2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 21

2.1.1 Hóa chất 21

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 21

2.2 CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN 21

2.2.1 Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin h ng có chất tương hợp 21

2.2.2 Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin có chất tương hợp 22

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.3.1 Phương pháp ph hồng ngo i biến đ i Fourier (FTIR) 24

2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 25

2.3.3 Phương pháp quang ph hấp thụ tử ngo i và hả kiến (UV-VIS) 26

2.3.4 Phân tích nhiệt ượng quét vi sai (DSC) 27

2.4 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THUỐC LS GIẢI PHÓNG TỪ VẬT LIỆU TỔ HỢP 28

2.4.1 Chuẩn bị dung dịch đệm 28

2.4.2 Xây dựng đường chuẩn của ovastatin trong các dung dịch pH hác nhau 28

2.4.3 Đánh giá hả năng giải phóng thuốc lovastatin từ các màng v t liệu t hợp ACL có và h ng có chất tương hợp 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 PHỔ HỐNG NGOẠI BIẾN ĐỔI (FTIR) CỦA ALGINAT,

ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN CÓ VÀ KHÔNG CÓ CHẤT

3.2 HÌNH THÁI, CẤU TRÚC CỦA CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL CÓ CÁC CHẤT TƯƠNG HỢP 35

3.2.1 Hình thái, cấu trúc của màng v t liệu t hợp ACL_PEO 35 3.2.2 Hình thái, cấu trúc của màng v t liệu t hợp ACL_PCL 37

3.3 TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL CÓ CÁC CHẤT TƯƠNG HỢP 38

3.3.1 Tính chất nhiệt của màng v t liệu t hợp ACL_PEO 38 3.3.2 Tính chất nhiệt của màng v t liệu t hợp ACL_PCL 40

3.4 NGHIÊN CỨU SỰ GIẢI PHÓNG THUỐC LOVASTATIN TỪ CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL 41

3.4.1 Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn của lovastatin trong các dung dịch pH hác nhau 41 3.4.2 Ảnh hưởng của chất tương hợp đến khả năng giải phóng thuốc lovastatin 43 3.4.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng giải phóng thuốc lovastatin 44 3.4.4 Ảnh hưởng của hàm ượng chất tương hợp đến khả năng giải phóng thuốc lovastatin 46

KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

phát xạ trường

ACL

Alginat/chitosan/lovastatin FTIR Phổ hồng ngoại biến

đổi chuỗi Fourrier

DSC Nhiệt lượng quét vi sai UV-Vis Phổ tử ngoại khả kiến

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cây rong nâu 4

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của 2 axit cấu tạo nên axit alginic 5

Hình 1.3 Cấu trúc đặc biệt của axit alginic theo các đơn vị monome 5

Hình 1.4 Chitosan được tách ra từ vỏ cua, ốc 8

Hình 1.5 Cấu trúc của chitin 9

Hình 1.6 Cấu tạo của chitosan 9

Hình 1.7 Chitosan thương phẩm 10

Hình 1.8 Ứng dụng của chitosan trong bảo quản hoa quả 13

Hình 1.9 Cấu tạo của lovastatin 15

Hình 1.10 Lovastatin thương phẩm 15

Hình 1.11 Các đường cong giải phóng nifedipin từ các hạt nano CS/AL ở pH khác nhau (37 ± 0,5°C) 19

Hình 1.12 Đường cong giải phóng thuốc saponin từ tổ hợp chitosan/saponin theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch đệm photphat (pH = 7,4) ở 37 o C 20

Hình 2.1 Thiết bị ghi phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ) 25

Hình 2.2 Thiết bị hiển vi điện tử quét (SEM) 26

Hình 2.3 Thiết bị quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-VIS) 27

Hình 2.4 Thiết bị phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) 28

Hình 3.1 Phổ hồng ngoại của alginat 30

Hình 3.2 Phổ hồng ngoại của chitosan 31

Hình 3.3 Phổ hồng ngoại của lovastatin 31

Hình 3.4 Phổ hồng ngoại của các màng vật liệu tổ hợp P0, PEO3, PEO5,

PEO10 32 Hình 3.5 Phổ hồng ngoại của các màng tổ hợp P0, PCL3, PCL5, PCL10 33 Hình 3.6 Mô hình giả thuyết liên kết hiđro hình thành giữa các nhóm

chức của AG, CS, PEO, LS trong trong màng vật liệu tổ hợp 34 Hình 3.7 Mô hình giả thuyết liên kết hiđro hình thành giữa các nhóm

chức của AG, CS, PCL, LS trong màng vật liệu tổ hợp 35 Hình 3.8 Ảnh FESEM của lovastatin 36

Hình 3.9 Ảnh FESEM của các màng vật liệu tổ hợp P0 (a), PEO3 (b),

độ lovastatin trong dung dịch pH = 2 ở λmax = 229,97 nm 42 Hình 3.14 Phầm trăm thuốc lovastatin đƣợc giải phóng từ màng vật liệu

tổ hợp P0, PEO3, PCL3 trong dung dịch đệm pH=2 43 Hình 3.15 Phầm trăm thuốc lovastatin đƣợc giải phóng từ màng vật liệu

tổ hợp P0, PEO3, PCL3 trong dung dịch đệm pH=7,4 44 Hình 3.16 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp P0 trong

các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4 44 Hình 3.17 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PEO3

trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4 45 Hình 3.18 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PCL3

trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4 45

Hình 3.19 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp

ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=2 46 Hình 3.20 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp

ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=7,4 47 Hình 3.21 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp

ACL_PCL trong dung dịch đệm pH=2 48 Hình 3.22 Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp

ACL_PCL trong dng dịch đệm pH=7,4 49

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 200C) 6

Bảng 2.1 Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/PEO/lovastatin 23 Bảng 2.2 Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/PCL/lovastatin 24

Bảng 3.1 Vị trí các pic dao động đặc trưng của một số nhóm chức trong AG,

CS, LS và trong màng vật liệu tổ hợp ACL có và không có chất tương hợp PEO và PCL 33 Bảng 3.2 Các thông số DSC thu được từ giản đồ DSC của các màng vật

liệu tổ hợp P0, PEO3, PEO5 và PEO10 39 Bảng 3.3 Các thông số DSC thu được từ giản đồ DSC của các màng vật

liệu tổ hợp P0, PCL3, PCL5 và PCL10 40 Bảng 3.4 Mật độ quang (Abs) ứng với các nồng độ pha loãng (Cx) của

lovastatin trong dung dịch pH=2 41 Bảng 3.5 Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ các màng vật

liệu tổ hợp ACL_PEO trong các dung dịch đệm pH=2 và pH=7,4 47 Bảng 3.6 Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ các màng vật

liệu tổ hợp ACL_PCL trong các dung dịch đệm pH=2 và pH=7,4 49

MỞ ĐẦU

Ngày nay các sản phẩm làm từ polyme thiên nhiên và polyme tổng hợp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và xã hội Tơ, sợi, sơn, vecni, vật liệu bán dẫn, vật liệu xây dựng, vật liệu thay thế sắt thép và các kim loại khác dùng trong các cấu kiện máy móc, các sản phẩm dùng trong

y học, dùng trong nông nghiệp và ngành dược… Chitosan và alginat là hai polyme thiên nhiên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Chitosan là dẫn xuất đeaxetyl hóa của chitin - 1 loại polysaccarit có nhiều trong vỏ các loài giáp xác như: tôm, cua, ghẹ… Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi trường Ngoài ra, vật liệu nano trên cơ sở chitosan cũng mới được nghiên cứu ứng dụng trong y sinh do có tính ổn định tương đối cao và vẫn duy trì được một số tính chất của chitosan ban đầu, đặc biệt do có kích thước nhỏ, bề mặt riêng lớn nên chitosan có khả năng hấp phụ cao Dựa vào tính chất này, nano chitosan được sử dụng làm chất hấp phụ để hấp phụ các chất khác nhau đặc biệt là các loại thuốc dùng trong y học [18] Tuy nhiên, chitosan có nhược điểm là rất nhạy cảm với ẩm, do đó hạn chế khả năng sử dụng của polyme thiên nhiên này Để khắc phục nhược điểm của chitosan, người ta thường phối hợp nó với các polyme tương đối bền với ẩm nhưng vẫn giữ nguyên khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm như alginat

Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại polyme sinh học được sử dụng phổ biến chỉ đứng thứ hai sau xenlulozơ, đây là một axit hữu cơ có trong tảo nâu Alginat khi tan trong nước tạo dung dịch có

độ nhớt cao, trong điều kiện ở nhiệt độ cao (trạng thái sôi) và khi làm nguội trở lại sẽ tạo gel Do đó các màng alginat rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không dính bết nên alginat được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, thực phẩm dược phẩm, y học, mỹ phẩm… [12, 24, 25]

Lovastatin là một hợp chất lên men có nguồn gốc từ tự nhiên được phát hiện từ năm 1970 Nó được tìm thấy trong nấm sò [11] và gạo men đỏ [20] Lovastatin là thuốc chống tăng lipit máu thuộc nhóm chất ức chế HMG-CoA reductase Lovastatin là chất ức chế cạnh tranh với hydroxyl metylglutaryl

coenzym (HMG-CoA) reductase, làm ngăn cản chuyển hóa HMG-CoA thành mevalonat, tiền chất của cholesterol, là thuốc chữa bệnh tim mạch có hiệu quả, làm giảm cholesterol trong tế bào gan, kích thích tổng hợp thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp từ đó làm tăng vận chuyển thụ thể lipoprotein tỉ trọng

thấp từ máu Ứng dụng chính của lovastatin là để điều trị rối loạn lipit máu và phòng ngừa các bệnh tim mạch [2]

Ở Việt Nam các đề tài nghiên cứu về vật liệu tổ hợp alginat/chitosan mang dược chất lovastatin và ảnh hưởng của chất tương hợp đến hình thái cấu trúc và tính chất chưa được tập trung nghiên cứu, vì thế em lựa chọn đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan mang thuốc lovastatin”

Nội dung nghiên cứu

- Xác định tỉ lệ thành phần và điều kiện kỹ thuật thích hợp để chế tạo màng tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin

- Khảo sát ảnh hưởng của chất tương hợp PEO và PCL đến đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin

Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vật liệu tổ hợp alginat/chitosan và thuốc chữa bệnh tim mạch lovastatin với các đặc điểm, đặc trưng, tính chất, ứng dụng của chúng

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Tìm được tỉ lệ thành phần và điều kiện kỹ thuật thích hợp để chế tạo màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin

- Trên cơ sở khảo sát hàm lượng lovastatin giải phóng từ màng vật liệu

tổ hợp alginat/chitosan trong các dung dịch đệm có pH đặc trưng cho môi trường trong dạ dày dưới và tá tràng, có thể đánh giá khả năng tương tác giữa lovastatin và alginat, chitosan, chất tương hợp trong các môi trường pH nói trên cũng như ảnh hưởng của chất tương hợp đến sự giải phóng thuốc lovastatin từ vật liệu tổ hợp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 ALGINAT

1.1.1 Giới thiệu về alginat

- Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú và là loại polyme sinh học được sử dụng nhiều thứ hai trên thế giới sau xenlulozơ, có trọng lượng phân tử từ 32000 – 200000 Năm 1881, alginat lần đầu tiên được phát hiện bởi Stanford

Hình 1.1 Cây rong nâu

- Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết tách alginat thô ở Orkney

và từ đó công nghệ sản xuất alginat ra đời

- Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp alginat dựa trên kết quả của Stanford

- Hiện đã có 7/9 nước sản xuất alginat bao gồm: Nauy, Pháp, Nhật, Canada, Tây Ban Nha, Chile, Liên Xô xũ và Ấn độ Có 2 công ty sản xuất lớn: Công ty Kelco (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70 % sản lượng thế giới Trung Quốc là nước đang nổi lên rất mạnh về lĩnh vực rong biển [17]

- Tại Việt Nam, các cơ sở sản xuất alginat và dẫn xuất đang hoạt động

ở Hải Phòng, Nha Trang và Thành phố Hồ Chí Minh

Cấu trúc của alginat

Alginat là muối của axit alginic Cấu tạo hóa học của alginat gồm 2 phân

liên kết 1-4 glucozit (hình 1.2) Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử alginat: (M-M-M), (G-G-G), (M-M-G) [5]

Hình 1.2 C ng thức cấu t o của 2 axit cấu t o nên axit a ginic

- Công thức cấu tạo của axit alginic: (C6H6O6)n

Hai gốc phân tử axit β-D-Mannuroic (M) và axit α-L-Guluronic (G) liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozit phân bố trong mạch alginat theo 3 loại khối (Block): poly-G (G-G-G-G), poly-M (M-M-M-M) và poly-GM (G-M-G-M) liên kết ngẫu nhiên trong chuỗi mạch (hình 1.3)

Hình 1.3 Cấu trúc đặc biệt của axit a ginic theo các đơn vị monome

1.1.2 Đặc trưng của alginat

- Độ nhớt

Khi hòa tan các alginat vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt Độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử alginat và nhiệt độ Bột alginat rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp

Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện của một số cơ chất (tạo liên kết chéo trong phân tử) như: CaSO4, CaCO3 Ion canxi liên kết với alginat tạo liên kết chéo trong phân tử gia tăng,

sẽ làm gia tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt (Bảng 1.1) [30]

- Là chất có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước

- Alginic hòa tan trong dung dịch muối kiềm hóa trị I và tạo dung dịch

muối kiềm hóa trị I hòa tan có độ nhớt cao

Các alginat cũng có khả năng tạo màng rất tốt Các màng rất đàn hồi, bền, chịu dầu và không dính Màng alginat thuộc nhóm polysaccarit có khả năng ngăn cản oxy và lipit thấm qua vì thế sẽ ức chế được hiện tượng oxy hóa chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm Bên cạnh đó, màng alginat còn có khả năng làm giảm thất thoát ẩm vì lượng ẩm trong màng sẽ bốc hơi trong thực phẩm, từ đó màng bao sẽ hơi khô và co lại làm cho lượng ẩm bên trong không thoát ra được (Allen,1963)

Màng alginat được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm nhằm tăng thời gian sử dụng và bảo quản chất lượng sản phẩm được lâu hơn Màng bao alginat vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng, vừa ngăn cản sự mất ẩm và sự di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa [11, 20]

1.1.4 Ứng dụng của alginat

a C ng nghiệp thực phẩm

- Alginat natri được dùng trong một số thực phẩm để hạn chế tăng trọng, dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, nước giải khát cũng như các mặt hàng đông lạnh

- Tạo độ nhớt cho kem, tạo gel, có khả năng giữ nước cho kem, làm cho kem không bị tan chảy

- Ức chế hoàn toàn sự tạo thành tinh thể của lactozơ

- Ngăn ngừa tạo ra các tinh thể đá băng

Alginat có độ nhớt cao, tính mao dẫn kém, khi khô trong suốt, bóng và

có tính đàn hồi tốt Vì thế người ta dùng làm hồ vải do sợi bền và được cọ sát, giảm bớt tỷ lệ sợi đứt và nâng cao hiệu suất dệt Ngoài ra alginat được dùng làm vải không thấm nước

d Một số ngành hác

- Công nghiệp giấy: Alginat hồ lên giấy làm cho giấy bóng, dai, không gãy, mức độ khô nhanh, viết trơn Dùng làm chất kết từ và chất kết dính trong công nghiệp sản xuất giấy hoa dán tường, gỗ tổng hợp [5]

- Tơ nhân tạo: Dung dịch alginat natri nếu phun qua những lỗ nhỏ vào muối kim loại hóa trị II hay axit thì hình thành sợi tơ

- Mỹ phẩm: Alginat là chất làm nền cho phấn, sáp, nước hoa, xà phòng, giữ mùi thơm cho nước hoa xà phòng

1.2 CHITIN, CHITOSAN

1.2.1 Giới thiệu về chitin, chitosan

Chitosan một polysaccarit nhiều thứ hai sau xenlulozơ tìm thấy trong tự nhiên Sản phẩm chitin - chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế [3, 4, 6, 8] Chitin ứng dụng làm da nhân tạo, là nguyên liệu trung gian cho các chất quan trọng như chitosan, glucozamin và các chất

có giá trị khác Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi trường như: sản xuất glucozamin, chỉ khâu phẫu thuật, vải, sơn, bảo vệ môi trường, chất bảo vệ hoa quả… Với khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nước trên thế giới và Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất các sản phẩm này

Hình 1.4 Chitosan được tách ra từ vỏ cua, ốc.

1.2.2 Cấu trúc của chitin, chitosan

Chitin là polysaccarit có đạm không độc, có khối lượng phân tử lớn Cấu trúc của chitin là tập hợp các monosaccarit (N-axetyl-D-glucozamin) liên kết với nhau bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn

Công thức cấu tạo của chitin:

OH

O

O O

NHCOCH3

OH

NHCOCH3O

OH

O

O O

NHCOCH3

OH

O

Hình 1.5 Cấu trúc của chitin

Tên gọi: Poly (1-4)-2-axetamido-2-deoxy--D-glucose; Poly axetamido-2-deoxy--D-glucopyranose

(1-4)-2-Công thức phân tử: [C8H13O5N]n

Phân tử lượng: Mchitin= (203,09)n

Như vậy , chitin gồm các mắt xích N- axetyl –D –glucozamin nối với nhau bằng liên kết β- (1, 4) –glucozit Nó còn có tên gọi là : 2- axetamino- 2-deoxy –β – D – glucozamin

Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta xác định được chitin tồn tại trong tự nhiên ở 3 dạng: α – chitin, β- chitin, γ- chitin

Cả ba dạng chitin này có mối quan hệ mật thiết với các chức năng sinh học của động vật: α – chitin được tìm thấy ở các lớp vỏ các loài chân đốt và liên kết chặt chẽ với protein tạo lớp vỏ cứng Còn β- chitin, γ- chitin được tìm thấy ở những phần mềm, trong nang mực chủ yếu là dạng β- chitin [13] Chitosan một polysaccarit mạch thẳng, là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C số 2 Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β -(1-4)-glicozit

Công thức cấu tạo của chitosan:

OH

O

O

O H

OH

O

O

O H

OH

O

Hình 1.6 Cấu t o của chitosan

Tên khoa học chitosan: Poly-(1,4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose;

1.2.3 Tính chất của chitin, chitosan

1.2.3.1 Tính chất v t ý

- Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, không mùi, không vị, hòa tan dễ dàng trong dung dịch axit loãng Loại chitosan có khối lượng trung bình thấp từ 100000÷400000 hay được dùng nhiều nhất trong y tế và trong thực phẩm [7]

Hình 1.7 Chitosan thương phẩm.

- Chitosan là một polyme không tan trong nước cũng như dung môi hữu

cơ nhưng tan trong dung dịch axit loãng như HCl, các axit hữu cơ: axit fomic, axit axetic, axit oxalic… Độ tan của chitosan phụ thuộc vào loại axit và nồng

độ axit trong dung dịch Chính vì thế chitosan hoà tan tốt trong dung dịch axit axetic 1–1,5% [7]

- Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định khối lượng phân tử của

có tính chất của amin và amit Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-

Mặt khác, chitin/chitosan là những polyme mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β -(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzym thuỷ phân

a Phản ứng ở nhóm hydroxy

Tương tự như các ancol đa chức, tính axit của nhóm hydroxyl khá mạnh, chitin phản ứng được với Na, NaOH tạo thành hợp chất có cấu trúc ancolat gọi là chitin kiềm

[C6H7O3NHCOCH3(OH)2]n + 2nNaOH →[C6H7O3NHCOCH3(ONa)2]n + 2nH2O Ngoài ra, chitin còn phản ứng được với ankyl sunfat trong ankyl halogenua, các hợp chất vinyl tạo este

Trong mỗi mắt xích của chitin có nhóm (-OH) ở C3 và C6, đều có khả năng tham gia phản ứng Do cấu trúc phân tử, nhóm (-OH) ở C3 bị án ngữ không gian nên khả năng phản ứng kém hơn so với ở vị trí C6

b Phản ứng ở nhóm axetamit

Chitin có khả năng tham gia phản ứng thể hiện tính chất amin bậc 2 như phản ứng đề axetyl hóa tạo thành chitosan

NHCOCH3O

OH

O.

m chitosan

, M=(203)n , M=(161)n

n

Phản ứng trên thường được thực hiện trong dung dịch NaOH 40% ở 120°C, trong 1 đến 3 giờ Sản phẩm phản ứng là chuỗi polyme chứa đồng thời các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin đan xen với D-glucozamin [14]

d Phản ứng cắt m ch polyme

Chitin-chitosan tham gia phản ứng cắt mạch phân tử tạo thành các phân tử

có mạch ngắn hơn, thường được gọi là các oligome Phản ứng cắt mạch có ý nghĩa quan trọng vì độ dài mạch quyết định trực tiếp đến các tính chất vật lý và hóa học của polyme Mạch chitin/chitosan có thể bị thủy phân trong môi trường axit làm đứt liên kết β-glucozit tạo thành các oligosaccarit, đisaccarit, hoặc phân hủy đến cùng tạo ra các monome Phản ứng xảy ra như sau: [18, 24]

n

O

NH2O

OH

O.

m O

OH

O.

y x<<n; y<<m

1.2.4 Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất

a Trong y học

Do các dẫn xuất của chitin/chitosan có tính hòa hợp sinh học, không độc

không để lại sẹo Ngoài ra, một số dẫn xuất của chitin/chitosan còn có khả năng tạo phức đối với canxi axetat được dùng để xử lí các tổn thương về răng,

Hình 1.8 Ứng dụng của chitosan trong bảo quản hoa quả

d Trong n ng nghiệp

Dùng bảo quản hạt giống, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt, tác nhân chống nấm, chống vi khuẩn gây bệnh cho môi trường xung quanh Chitosan còn dùng làm chất kích thích sinh trưởng cây trồng, thuốc chống

bệnh đạo ôn, khô vằn cho lúa [1] Ngoài ra, khi phun trên hạt đậu nành trong

30 phút, chitosan làm tăng tốc độ nảy mầm của hạt và tăng trưởng của cây

e Ứng dụng trong sinh học

Làm giá thể hoạt hóa cho công nghệ cố định enzym và các tế bào vi sinh vật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc, màng lọc sinh học, tổng hợp polyme sinh học [1]

f Ứng dụng trong các ngành c ng nghiệp hác

Trong công nghiệp dệt: Chitosan được dùng để hồ vải, cố định hình in hoa, ưu điểm có thể thay thế được hồ tinh bột bằng chitosan làm cho vải hoa,

ti, sợi bền chịu được cọ xát, bề mặt đẹp, bền trong kiềm

Làm vải chịu nước, không bắt lửa: Hòa tan chitosan trong dung dịch axit axetic loãng cùng với axetat nhôm và axit stearic thu được hỗn hợp Hỗn hợp này đem sơn lên vải, khi khô tạo thành màng mỏng, chắc, bền, chịu nước và không bắt lửa Vải này được sử dụng để sản xuất đồ bảo hộ lao động [1, 15] Trong công nghiệp giấy: Chitosan có tác dụng làm tăng độ bền của giấy, chỉ cần thêm chitosan với trọng lượng bằng 1% trọng lượng của giấy sẽ làm tăng gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ướt, tăng độ nét khi in Các loại giấy này dùng làm giấy vệ sinh, giấy in, túi giấy

Trong ngành phim ảnh: Phim chitosan có độ nhớt rất cao, không tan trong nước, axit Độ cứng được cải thiện bằng cách tổng hợp đúc chitosan, rồi

xử lý phim bằng dung dịch axit

g Đối với m i trường

Chitin/chitosan chủ yếu được dùng trong lĩnh vực xử lý nước thải: tách các kim loại nặng ra bằng cách tạo phức với chitosan, sử dụng chitosan làm tác nhân keo tụ để thu hồi protein và các đồng vị phóng xạ có trong nước biển

Công thức phân tử của lovastatin là C24H36O5 Lovastatin có khối lƣợng

phân tử là 404,55 g/mol

Công thức cấu tạo của lovastatin:

Hình 1.9 Cấu t o của lovastatin

tế bào gan, kích thích tổng hợp thụ thể lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL), và qua

đó làm tăng vận chuyển LDL từ máu [29]

1.3.4 Tác dụng dược lí

Statin là thuốc được sử dụng rộng rãi nhất để điều trị tăng cholesterol máu Các hợp chất này ức chế các enzym HMG-CoA reductase Điều trị bằng statin làm giảm lượng cholesterol trong máu, ngăn ngừa sự tích tụ mảng bám trong động mạch Ngoài việc giảm cholesterol, statin có hoạt tính kháng viêm Gần đây lovastatin được coi là một loại thuốc quan trọng trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh tim mạch

Các nghiên cứu gần đây đã đề cập tới một số ứng dụng quan trọng của lovastatin bao gồm thuốc kháng sinh, điều trị cho bệnh ung thư và các bệnh xương [21] Ngoài ra nó còn có tác dụng điều trị các tai biến mạch vành, nhồi máu cơ tim và xơ vữa động mạch [9]

1.3.5 Dược động học [29]

Hấp thu:

Lovastatin được hấp thu qua đường tiêu hóa Thuốc trải qua chuyển hóa lần đầu ở gan, đây là nơi tác động đầu tiên Do đó sinh khả dụng của thuốc trong vòng tuần hoàn lớn là thấp và thay đổi Độ hấp thu của lovastatin được ước lượng liên quan đến liều tiêm tĩnh mạch trung bình khoảng 30% so với liều uống Độ hấp thu giảm khoảng 30% liều uống khi uống lúc dạ dày rỗng

so với khi có thức ăn Khả năng gắn với protein huyết tương cao khoảng 95%

Chuyển hóa sinh học:

Cả lovastatin và chất chuyển hóa β-hyđroxyaxit đều liên kết mạnh (<95%) với huyết tương người Những nghiên cứu trên động vật cho thấy lovastatin qua được hàng rào máu não và hàng rào nhau thai

Thời gian bán hủy: 3 giờ

Thời gian đạt nồng độ đỉnh: 2-4 giờ

Thời gian tác động: 4 - 6 tuần sau khi ngưng điều trị liên tục

Thải trừ:

Lovastatin được thải trừ chủ yếu qua phân, phần thuốc chủ yếu không hấp thụ chiếm 83% liều dùng theo đường uống 10% thuốc được thải trừ qua

1.4 VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SỞ POLYME ALGINAT VÀ CHITOSAN MANG THUỐC

Vật liệu polyme tổ hợp đã và đang được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng trong các lĩnh vực dược phẩm và y sinh Lựa chọn bào chế thuốc dưới dạng nano tiểu phân để kiếm soát giải phóng dược chất là một hướng nghiên cứu đầy tiềm năng của ngành dược Nó có các ưu điểm như: kiểm soát giải phóng dược chất ổn định hơn, giảm thiểu các nguy cơ quá liều, thuận lợi để bào chế các dạng thuốc khác nhau Polyme đóng vai trò kiểm soát tốc độ phân giải, độ linh động và thời gian hữu hiệu của thuốc Lợi thế cơ bản của kiểm soát nhả chậm là phải dùng ít hóa chất hơn trong một đơn vị thời gian Trong thực tế ngành hóa dược, có một số dạng mang thuốc, bọc thuốc, dẫn thuốc như màng, gel, lỗ xốp, vi mang, vi cầu, vi hạt, mixel, polyme kết hợp thuốc

Sử dụng từng loại polyme riêng rẽ alginat (AG) hay chitosan (CS) để mang các dược chất khác nhau đã được nghiên cứu Tuy nhiên, AG có một số nhược điểm như lỗ mao quản còn khá lớn nên hiệu suất cố định thuốc thấp và thuốc được cố định có thể bị thất thoát, đặc biệt những enzym hay các peptit

có trọng lượng phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ mao quản của gel AG CS có tính kị nước cao nên giới hạn khả năng mang thuốc của các vật liệu này Sử dụng vật liệu polyme tổ hợp alginat/chitosan làm chất mang thuốc đảm bảo vật liệu có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học, làm giảm khả năng kị nước của chitosan cũng như tăng khả năng mang thuốc của alginat Loreana Lacerda và các cộng sự đã điều chế được vi hạt natri alginat/chitosan có chứa thuốc chống bệnh lao rifampicin Thuốc đã được tích hợp vào các vi hạt bằng 2 phương pháp khác nhau: trực tiếp thông qua quá trình ngưng tụ giọt hoặc bằng cách ngâm tẩm Kết quả thu được cho thấy vi hạt natri alginat/chitosan/rifampicin chế tạo bằng phương pháp ngâm tẩm có

độ nhám bề mặt cao và có thể sử dụng tổ hợp thuốc này trong điều trị bệnh lao [17]

Cui-Yun Yu và các cộng sự đã điều chế được hệ thống phân phối thuốc

vi hạt nền alginat mang thuốc chống ung thư như 5- fluorouracil và tegafur Kích thước trung bình của các vi hạt thu được từ 100 đến 200 µm Các tác giả

đã nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan đến khả năng giải phóng thuốc của cả

2 vi hạt alginat không có và có chitosan trong dung dịch tris đệm ở pH = 7,4 Thuốc được giải phóng từ các vi hạt khi chứa chitosan 0,4% (w/v) là chậm nhất Nếu nồng độ chitosan quá thấp, khả năng tăng cường giải phóng thuốc

là không đủ Khi tăng nồng độ chitosan, nhiều phức chitosan-alginat có thể được hình thành Nhưng nếu nồng độ chitosan quá cao, hiệu quả tăng cường giảm do độ nhớt cao sẽ làm chậm quá trình khuếch tán của các đại phân tử chitosan và quá trình khuếch tán không thuận lợi giữa các đại phân tử chitosan và các đại phân tử alginat [26]

Anilkumar Shinde đã nghiên cứu và đánh giá tiềm năng của các hạt nano chitosan mang thuốc lovastatin Các thử nghiệm tiến hành theo nồng độ chitosan và nồng độ natri tripolyphotphat (STPP) cố định Đường kính của các hạt nano được chế tạo trong phạm vi 100- 800 nm Hiệu quả mang thuốc lovastatin giảm khi tăng nồng độ chitosan Hiệu quả mang thuốc lovatatin không phụ thuộc vào kích thước các hạt độc lập Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và giản đồ phân tích nhiệt lượng vi sai quét (DSC) cho thấy lovastatin bị hấp thụ bởi nền chitosan Ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) chỉ ra hạt nano có dạng hình cầu và có đường kính nhỏ Hạt nano chitosan mang thuốc lovastatin có hiệu quả duy trì giải phóng thuốc trong một thời gian dài [11]

Adelfo García-Ceja và các cộng sự đã chế tạo tổ hợp alginat/chitosan có

chứa vi khuẩn Lactobacilli Kết quả nghiên cứu đã chứng minh tác dụng bảo

vệ của alginat về khả năng tồn tại của các chế phẩm sinh học khác nhau như

Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus reuteri [27]

Tổ hợp alginat/chitosan ở dạng nano mang thuốc insulin cũng được thử nghiệm tác dụng dược lí trên chuột mắc bệnh tiểu đường bằng đường uống nhằm cải thiện khả năng hấp thụ của thuốc qua đường tiêu hóa của những thuốc kém hấp thụ như insulin Hạt nano alginat/chitosan được bảo vệ trong môi trường dạ dày, phần insulin được giữ lại trong môi trường pH thấp của dạ dày cho đến 24 giờ và insulin được giải phóng từ từ, hấp thụ qua niêm mạc chuột [23]

Ping li và cộng sự đã nghiên cứu sự phân tán nifedipin từ các hạt nano polyme tổ hợp chitosan và alginat Hình 1.11 biểu diễn đường cong giải phóng nifedipin từ các hạt nano CS/AG ở các pH khác nhau tại 37 0,5o

C Theo đó, nifedipin giải phóng từ các hạt nano CS/AG sau 24 giờ tại pH 1,5 là 26,52%, tại pH 6,8 là 69,69% và tại pH 7,4 là 56,60% Điều này cho thấy khả năng giải phóng thuốc này rất nhạy với độ pH của môi trường Thuốc giải phóng nhanh ngay từ 2 giờ đầu tiên, 22 giờ tiếp theo, thuốc giải phóng ra liên tục và ổn định Trong 2 giờ đầu tiên, hàm lượng nifedipin giải phóng nhiều nhất tại pH=6,8 (35,84%) Sự giải phóng của nifedipin từ các hạt nano CS/AG trong dung dịch mô phỏng dịch ruột non (pH 6,8) nhanh hơn nhiều so với trong dung dịch mô phỏng dịch dạ dày (pH 1,5) trong cùng thời điểm Điều này không chỉ giảm thiểu sự hoàn tan thuốc trong môi trường axit mà còn kiểm soát sự giải phóng thuốc ở đường tiêu hóa [22]

Hình 1.11 Các đường cong giải phóng nifedipin từ các h t nano CS/AL ở pH

hác nhau (37 ± 0,5°C)

Trên hình 1.12 là đồ thị biểu diễn hàm lượng saponin được giải phóng từ

tổ hợp polyme chitosan/saponin theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch đệm photphat có pH 7,4 ở 37 o

C Đồ thị giải phóng thuốc gồm 2 giai đoạn: giải phóng nhanh và giải phóng có kiểm soát Giai đoạn thứ nhất xảy ra do sự bám dính của thuốc vào thành vi cầu sẽ giải phóng nhanh Sau đó, sự giải phóng thuốc chậm lại có thể là do sự khuếch tán thuốc vào phía trong vi cầu [28]

Hình 1.12 Đường cong giải phóng thuốc saponin từ t hợp chitosan/saponin

Từ t ng quan tài iệu về a ginat, chitosan, ovastatin có thể thấy cho đến nay, chưa có c ng trình nào c ng bố về chế t o, đặc trưng, tính chất của t hợp polyme alginat/chitosan mang lovastatin có và h ng có chất tương hợp

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

- Máy khuấy từ Nahita (Tây Ban Nha)

- Cân phân tích XB320M, Precisa (Thụy Sỹ)

- Tủ sấy chân không (Mỹ)

- Dụng cụ thủy tinh: bình định mức, khay kính, ống đong, pipet, cốc, bình hình nón… (Merck)

2.2 CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN

2.2.1 hế t o vật liệu tổ hợp alginat chitosan lovastatin không có chất tương hợp

- Chế t o màng v t liệu t hợp a ginat chitosan 8 2, lovastatin 10%

+ Cốc 1: Cân 0,02 (g) chitosan cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ 20 ml dung dịch axit axetic 1% vào cốc, sau đó khuấy cốc 1 trên máy khuấy từ 1 –

2 giờ, đến khi chitosan tan hoàn toàn trong dung dịch axit

+ Cốc 2: Cân 0,08 (g) alginat cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ 30 ml nước cất vào cốc 2, sau đó khuấy cốc 2 trên máy khuấy từ từ 1 - 2 giờ đến khi alginat tan hoàn toàn trong nước cất

+ Cốc 3: Cân 0,01 (g) lovastatin cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ từ từ 5

ml etanol 90% vào cốc 3, sau đó khuấy cốc 3 trên máy khuấy từ 30 phút cho đến khi tan hoàn toàn

+ Lấy cốc 3 ra khỏi máy khuấy từ, đổ từ từ cốc 3 vào cốc 2, khuấy từ trong vòng 1 giờ Tiếp tục đổ cốc 1 vào hỗn hợp trên, khuấy từ trong vòng 1 giờ Sau đó đem hỗn hợp đi siêu âm 3-5 lần (mỗi lần 4-5 phút)

+ Chuẩn bị khay kính sạch, đổ mẫu sau khi siêu âm ra khay kính, để bay hơi tự nhiên

2.2.2 hế t o vật liệu tổ hợp alginat chitosan lovastatin có chất tương hợp

a Chất tương hợp PEO

- Chế t o màng v t liệu t hợp a ginat:chitosan = 8:2, lovastatin 10%

(AG + CS), PEO 3% (AG + CS)

+ Cốc 1: Cân 0,02 (g) chitosan + 3% PEO cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ 20 ml dung dịch axit axetic 1% vào cốc, sau đó khuấy cốc 1 trên máy khuấy từ 1 – 2 giờ, đến khi chitosan và PEO tan hoàn toàn trong dung dịch axit

+ Cốc 2: Cân 0,08 (g) alginat cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ 30 ml nước cất vào cốc 2, sau đó khuấy cốc 2 trên máy khuấy từ từ 1 - 2 giờ đến khi alginat tan hoàn toàn trong nước cất

+ Cốc 3: Cân 0,01 (g) lovastatin cho vào cốc thủy tinh nhỏ, nhỏ từ từ 5

ml etanol 90% vào cốc 3, sau đó khuấy cốc 3 trên máy khuấy từ 30 phút cho đến khi tan hoàn toàn