ALGINATE và ỨNG DỤNG TRONG LĨNH vực dược PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Đề tài: ALGINATE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC DƯỢC PHẨM GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: HỒ THỊ THÙY LINH 18139081 LỚP: DH18HD Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC BẢNG iv LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1 Giới thiệu chung chất hoạt động bề mặt 1.2 Tính chất 1.2.1 Sự tạo thành mixen 1.2.2 Các tính chất 1.2.3 Phân loại 1.3 Ứng dụng CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE 2.1 Nguồn gốc 2.2 Cấu trúc alginate 2.3 Một số loại muối Alginate 2.4 Hoạt tính sinh học alginate 12 2.4.1 Hoạt tính chống đơng máu 12 2.4.2 Hoạt tính chống khối u 12 2.4.3 Hoạt tính hạ huyết áp 13 CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE 14 3.1 Độ tan 14 3.2 Độ nhớt 14 3.3 Độ ổn định 15 3.4 Sự gel hóa 15 3.5 Sự hóa dẻo 16 3.6 Tính chất màng Alginate 16 3.7 Tính tương hợp sinh học 17 3.8 Giá trị HLB 17 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE TRONG LĨNH VỰC 18 DƯỢC PHẨM 18 4.1 Alginate phân phối thuốc 18 4.2 Ứng dụng điều trị bệnh dày 19 4.3 Ứng dụng alginate điều chế thuốc kháng sinh 19 4.4 Ứng dụng điều chế thuốc bệnh gan 19 i 4.5 Ứng dụng điều chế alginate có khối lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đơng máu dùng làm thực phẩm chức 21 4.6 Ứng dụng làm băng gạc 21 4.7 Ứng dụng làm chất kỹ thuật tái tạo mô xương, sụn 21 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 23 ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu tạo phân tử chất hoạt động bề mặt Hình 1.2 Cấu tạo mixen Hình 2.1 Liên kết (14) glycosidic uronic Hình 2.2 Cấu trúc gốc uronic phân tử alginate Hình 2.3 Độ dài trung bình uronic block alginate Hình 2.4 Sự xếp block polysaccharide phân tử alginate Hình 2.5 Công thức cấu tạo Canxi Alginate 10 Hình 2.6 Cơng thức cấu tạo Natri alginate 10 Hình 2.7 Cơng thức cấu tạo Kali alginate 11 Hình 2.8 Cơng thức cấu tạo amon alginate 11 Hình 2.9 Công thức cấu tạo Propylene glycol alginate 12 Hình 3.1 Cấu trúc dạng “Box- egg” 16 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Ứng dụng chất hoạt động bề mặt Bảng 3.1 Độ nhớt alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 200C) 14 iv LỜI MỞ ĐẦU Từ lâu, rong biển đối tượng nghiên cứu nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực giới Nhiều cơng trình nghiên cứu giá trị dinh dưỡng dược học rong biển công bố ứng dụng rộng rãi tồn cầu Rong biển đặc biệt rong nâu có chứa nhiều thành phần quý như: Alginate, Fucoidan, hợp chất chống oxy hóa phlorotanni Alginate vật liệu đóng vai trị quan trọng ngành dược alginate có nguồn gốc tự thiên, khơng độc hại, có khả tự phân hủy sinh học, giá thành thấp Vì thế, alginate vật liệu hữu dụng cho việc ứng dụng y sinh học, đặc biệt điều chế thuốc hợp chất hoạt tính sinh học khác Nhiều quốc gia giới chế tạo thành công nhiều loại sản phẩm từ alginate tách chiết từ rong nâu để ứng dụng rộng rãi nhiều ngành nghề lĩnh vực khác nhau, có nhiều ứng dụng y học dùng làm chất điều trị phóng xạ, làm tăng hiệu chữa bệnh penicillin có mặt alginate natri làm cho penicillin tồn lâu máu Để tìm hiểu sâu ứng dụng Alginate lĩnh vực dược phẩm, đề tài “Alginate ứng dụng dược phẩm” thực CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1 Giới thiệu chung chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt chất hữu có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt bao gồm: đầu ưa nước kị nước (Hình 1.1) Đầu ưa nước nhóm chức chứa oxi (-COOH, -OH), chứa nitơ (nitro, amin, amit, imit…), nhóm chứa lưu huỳnh (sunphat, sunphonat), photpho (photphat, cacboxylat)… gọi hidrophin Đi kị nước parafin, isoparafin, benzen, ankylbenzen, naphtalen, vịng ngưng tụ hidrocacbon có mạch nhánh gọi lipophin hay hiđrophop Khi phân tử chất hoạt động bề mặt nằm bề mặt tiếp xúc pha khínước dầu-nước, đầu ưa nước hướng pha nước, kị nước hướng pha khí pha dầu Do có nhóm ưa nước nhóm kị nước nên chất hoạt động bề mặt tan tốt nước dung mơi hữu (Nguyễn Đình Triệu, 2005) Hình 1.1 Cấu tạo phân tử chất hoạt động bề mặt 1.2 Tính chất 1.2.1 Sự tạo thành mixen Trong dung dịch, nồng độ nhỏ, phân tử chất hoạt động bề mặt hoà tan riêng biệt Khi nồng độ chất họat động bề mặt tăng lên giá trị định (nồng độ mixen tới hạn - CMC), phân tử hòa tan riêng biệt liên kết với tạo thành mixen (Hình 1.2) Các mixen làm cho chất hoạt động bề mặt có khả co cụm phân tử chất dung dịch Các mixen có dạng hình cầu, hình trụ hay màng, phân tử chất hoạt động bề mặt liên kết với đầu hydrocacbon hướng nhóm phân cực dung dịch nước Ở nồng độ cao hơn, mixen có kích thước tăng lên gốc hydrocacbon song song với hình thành mixen Mixen tạo thành khơng dung dịch nước mà dung dịch xà phịng dung mơi Khi phân tử xà phịng mixen hướng nhóm phân cực vào phía mixen cịn phần kỵ nước quay ngồi (Nguyễn Đình Triệu, 2005) Hình 1.2 Cấu tạo mixen 1.2.2 Các tính chất Tính thấm ướt: tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, vết bẩn tiếp xúc với nước cách dễ dàng Khả tạo bọt: Bọt hình thành phân tán khí mơi trường lỏng Hiện tượng làm cho bề mặt dung dịch tăng lên Khả hòa tan: Tình hịa tan phụ thuộc vào yếu tố: Bản chất vị trí nhóm ưa nước, chiều dài mạch hydrocacbon, nhiệt độ, chất ion kim loại Khả hoạt động bề mặt: Nước có sức căng bề mặt lớn Khi hòa tan chất hoạt động bề mặt vào nước, sức căng bề mặt nước giảm Một lớp hấp thụ định hướng hình thành bề mặt nhóm ưa nước hướng vào nước, nhóm kị nước hướng ngồi Nhờ có lớp hấp thụ mà sức căng bề mặt nước giảm bề mặt nước – khơng khí thay pha kị nước Khả nhũ hóa: Nhũ tương hệ phân tán không bền vững nên muốn thu hệ bền vững phải cho thêm chất nhũ hóa Chất hoạt động bề mặt thường dùng làm chất ổn định nhũ tương Tác dụng chúng làm giảm sức căng bề mặt hai hướng dầu – nước, sau làm cho hệ nhũ tương dễ dàng ổn định (Nguyễn Đình Triệu, 2005) 1.2.3 Phân loại Chất hoạt động bề mặt phân loại theo cách sử dụng, chất có nhiều ứng dụng khác Cách phân loại phổ biến dựa phân ly chúng nước Theo cách này, có loại chất hoạt động bề mặt là: chất hoạt động bề mặt anion, chất hoạt động bề mặt cation, chất hoạt động bề mặt không ion chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (Nguyễn Đình Triệu, 2005) a) Chất hoạt động bề mặt anion Chất hoạt động bề mặt mà hòa tan vào nước phân ly anion, mạch hidrocacbon dài, chiếm phần lớn kích thước phân tử, ion thứ hai khơng có tính hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt anion có khả hoạt động bề mặt mạnh so với loại khác, có vai trị tẩy rửa phối liệu, khả lấy dầu cao, tạo bọt to bền, bị thụ động hóa hay khả tẩy rửa nước cứng nước cứng tạm thời CHĐBM anion đa dạng, sử dụng từ lâu việc tẩy rửa Chất hoạt động bề mặt anion chia làm hai loại chính: - Chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc thiên nhiên: sản phẩm từ phản ứng xà phịng hóa este axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu nành, dầu lạc, dầu cao su, mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi ) - Chất hoạt động bề mặt anion có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thơng qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa dẫn xuất ankyl, aryl, ankylbenzen sunfonic b) Chất hoạt động bề mặt cation Chất hoạt động bề mặt mà hòa tan vào nước phân ly cation, mạch hydrocacbon dài chiếm phần lớn kích thước tồn phân tử, ion thứ hai khơng có tính hoạt động bề mặt, có khả hoạt động bề mặt khơng cao Chất hoạt động bề mặt cation có nhóm ưa nước ion dương, thông thường dẫn xuất muối amin bậc bốn clo Các chất hoạt động bề mặt cation êm dịu với da, tẩy dầu ít, khơng dùng để tạo bọt, tạo nhũ tốt, có khả phân giải sinh học Tương lai thị trường có cation dạng nhóm chức este dễ phân giải sinh học cho môi trường, giảm khả gây dị ứng sử dụng Chất hoạt động bề mặt cation chủ yếu làm triệt tiêu tĩnh điện cho tóc, vải sợi nên lượng dùng c) Chất hoạt động bề mặt khơng ion Chất hoạt động bề mặt hịa tan vào nước không phân ly thành ion Chất hoạt động bề mặt khơng ion có khả hoạt động bề mặt không cao, êm dịu với da, lấy dầu ít, làm bền bọt, tạo nhũ tốt, có khả phân giải sinh học, chịu ảnh hưởng nước cứng pH mơi trường, nhiên có khả tạo phức với số ion kim loại nặng nước Hiện để tổng hợp chất hoạt động bề mặt không ion, phương pháp dùng phổ biến q trình etoxy hóa từ ancol béo với oxit etylen Hoặc từ tổng hợp ancol: cách cho olefin-1 phản ứng với H2SO4, thủy phân (thu ancol bậc 2) d) Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo mơi trường axit hay bazơ mà có hoạt tính cation hay anion, hay nói cách khác chất hoạt động bề mặt có nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương (amin, este) Có khả hoạt động bề mặt không cao, Ở pH thấp chúng chất hoạt động bề mặt cation anion pH cao Có khả phân hủy sinh học 1.3 Ứng dụng Các chất hoạt động bề mặt có ứng dụng rộng rãi nhiều ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng Một số ứng dụng phổ biến liệt kê Bảng 1.2 (T M Schmitt, 2001) phẩm chất ổn định, chất làm đặc, chất tạo keo, chất chuyển thể sữa (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015)  Propylen glycon alginate (PGA): C5H7O4COOC3H6OH)n Hình 2.9 Công thức cấu tạo Propylene glycol alginate Propylene glycol alginate este acid alginic, số nhóm carboxyl este hóa với propylene glycol, số trung hịa với dung dịch kiềm thích hợp số tự Khi hòa tan nước PGA tạo dung dịch sệt hòa tan đến 60% ethanol tùy vào mức độ este hóa PGA kết tủa với acid sulfuric chì acetate (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 2.4 Hoạt tính sinh học alginate 2.4.1 Hoạt tính chống đơng máu Alginate khơng có hoạt tính chống đơng máu dẫn xuất alginate sulfate (alginate sulfate hóa) có tính chất cấu trúc tương tự chất chống đông máu sản sinh tế bào gan (heparin) Tuy nhiên, thành phần, tỷ lệ M/G, trình tự acid hex-uronic alginate có khác đáng kể tùy thuộc vào loài rong, mùa vụ thu hoạch, độ trưởng thành phần rong sử dụng để chiết nên chúng có hoạt tính chống đơng máu khác Alginate sulfate có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 10% (w/w) dùng làm chất kết dính đặc hiệu điều khiển tạo chất chống đông kết hợp với protein (Nguyễn Văn Thành, 2019) 2.4.2 Hoạt tính chống khối u Ung thư nguyên nhân gây tử vong hàng đầu nước kinh tế phát triển đứng thứ hai nguyên nhân tử vong thường xuyên nước phát triển Hóa trị từ lâu trở thành phương thức điều trị ung thư thường kèm với tác dụng phụ nghiêm trọng Để giải vấn đề độc tính chất hóa trị liệu có sẵn, nhiều nhà khoa học tìm kiếm sản phẩm tự nhiên chống khối u không 12 độc hại đại dương Alginate oligosaccharides (AOS) chất hấp dẫn cho ứng dụng y sinh chất khơng gây dị ứng, không độc hại polyme phân hủy sinh học Tác dụng chống khối u AOS liên quan đến nhiều chế, bao gồm việc ức chế tăng sinh di chuyển tế bào khối u, điều chỉnh phản ứng bảo vệ miễn dịch, cải thiện khả chống oxy hóa chống viêm (Xing cộng sự, 2020) 2.4.3 Hoạt tính hạ huyết áp Đã có nhiều chứng cho thấy alginate có tác dụng hạ huyết áp Có hai chế mà hợp chất làm giảm áp lực máu đề xuất: ức chế hấp thụ muối ruột, tác dụng giãn mạch Quan điểm cổ điển cho alginate mạch dài nhớt khơng hịa tan nước, khơng thể hấp thụ ruột tiêu hóa Các tính chất hóa học alginate làm chậm ức chế hấp thu cholesterol natri ruột, acid cacboxylic phân tử đường alginate liên kết với cation Na+, K+ Ca2+ Các ion trao đổi H+ Na+, K+ Ca2+ làm giảm hấp thu Na+ ruột, làm giảm huyết áp cao (Xing cộng sự, 2020) 13 CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE 3.1 Độ tan Acid alginic acid yếu, không tan dung môi hữu nước, lại có khả hấp thụ nước từ 10 - 20 lần trọng lượng trương nở mạnh Acid alginic có khả hịa tan kiềm hóa trị I (Na+, K+…) tạo dung dịch muối kiềm alginate có độ nhớt cao Muối amoni, muối amin phân tử lượng thấp muối hợp chất amin bậc bốn acid alginic tan nước Các muối kim loại hóa trị II (Ca2+, Ba2+,…) khơng tan nước (trừ muối Mg2+) mà tạo dạng gel với màu sắc khác tùy kim loại Khi cho acid mạnh tác dụng với muối kiềm alginate acid alginic tách kết tủa bề mặt dung dịch Tính chất quan trọng, ứng dụng vào quy trình chiết xuất alginate (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.2 Độ nhớt Khi hòa tan alginate vào nước, chúng ngậm nước tạo thành dung dịch nhớt Độ nhớt tỷ lệ thuận vào chiều dài phân tử alginate Ngoài ra, cách xếp phân tử alginate ảnh hưởng đến độ nhớt Bảng 3.1 Độ nhớt alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 200C) Nồng độ % Độ nhớt Thấp Trung bình Cao Rất cao 0,25 15 21 27 0.50 17 41 75 110 0,75 33 93 245 355 1.00 58 230 540 800 1,5 160 810 1950 3550 2,00 375 2100 5200 8750 Qua thông số cho thấy thay đổi độ nhớt alginate với nồng độ khác Ở số trường hợp độ nhớt tăng lên với nồng độ thấp 14 có diện số muối calcium carbonate, calcium sulfat, calcium tartrate ion calcium liên kết với alginate tạo cầu nối phần tử làm tăng trọng lượng phân tử độ nhớt dung dịch Độ nhớt dung dịch phụ thuộc vào nhiệt độ Bột alginate dễ bị giảm không bảo quản nhiệt độ thấp Khi lưu trữ, alginate có độ nhớt khoảng 50 mPa.s 10 – 20°C thời gian năm, độ nhớt thay đổi so với ban đầu Cịn với alginate có độ nhớt cao (khoảng 400 mPa.s), bảo quản 25°C, sau năm, độ nhớt bị giảm 10% 30°C bị giảm 45% Khi nhiệt độ tăng, alginate dễ bị cắt mạch, dẫn đến giảm độ nhớt Nếu hạ nhiệt độ tới nhiệt độ lạnh đơng sau rã băng dung dịch alginate không bị giảm độ nhớt (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.3 Độ ổn định Giống polysaccharide tự nhiên khác, alginate không bền với nhiệt ion kim loại Độ ổn định alginate xếp theo thứ tự: sodium alginate > ammonium alginate > acid alginic Alginate có độ nhớt cao ổn định alginate có độ nhớt trung bình thấp Dung dịch alginate công nghiệp dễ bị rã vi sinh vật có khơng khí Dung dịch alginate ổn định pH từ 5,5 đến 10 nhiệt độ phòng, thời gian dài chuyển dạng gel pH nhỏ 5,5 Một lượng nhỏ ion calcium làm tăng độ ổn định dung dịch alginate (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.4 Sự gel hóa Alginate có khả tạo gel hiệu Đây đặc tính quan trọng có khả ứng dụng cao Gel alginate loại gel không thuận nghịch, giữ ngun tính chất ban đầu sản phẩm Gel tạo thành nhiệt độ (dưới 100°C) không bị chảy đun nóng Sự tạo gel alginate phức tạp, phụ thuộc nhiều vào yếu tố khác như: dạng alginate, kết hợp với ion calcium cách chuẩn bị Sự tạo gel phụ thuộc vào liên kết alginate ion trung tâm, ngược lại 15 Hình 3.1 Cấu trúc dạng “Box- egg” Khi thêm acid hay ion Ca2+ vào dung dịch sodium alginate cấu trúc dạng “eggbox” hình thành tạo gel, màng hay sợi nhờ tương tác tĩnh điện qua cầu calcium (khi nhiệt độ phòng pH - 10) Tùy vào nồng độ calcium, gel tạo thuận nghịch (khi nồng độ Ca2+ thấp) hay không thuận nghịch đàn hồi (khi nồng độ Ca2+ cao) Khi tham gia tạo gel trường hợp có mặt Ca2+, tương tác tĩnh điện (qua cầu canxi) có vai trị quan trọng (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.5 Sự hóa dẻo Sự hóa dẻo màng nâng cao cách thêm vào tác nhân làm dẻo cách gọi hóa dẻo Kết làm cho độ bền màng tăng lên, điều giúp màng bị rách, q trình co lại phân tử bên chuỗi polymer cấu trúc màng Chất dẻo phải phù hợp với polymer sử dụng làm màng phải hoạt tính với polymer Các yếu tố khác chất dẻo phải giữ lại hỗn hợp lâu (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.6 Tính chất màng Alginate Các alginate có khả tạo màng tốt Các màng đàn hồi, bền, chịu dầu khơng dính Màng thuộc nhóm polysaccharide có khả ngăn cản oxy lipid thấm qua ức chế tượng oxy hóa chất béo thành phần khác thực phẩm Bên cạnh đó, màng cịn có khả giảm ẩm lượng ẩm màng bốc trước ẩm thực phẩm, từ màng bao khơ co lại làm cho lượng ẩm bên không thoát Màng alginate ứng dụng rộng rãi ngành công nghệ thực phẩm nhằm 16 tăng thời gian sử dụng bảo quản chất lượng sản phẩm lâu Màng phủ ăn alginate sử dụng để làm giảm tác hại trình chế biến gây Màng phủ vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng vừa ngăn cản ẩm di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa, ngăn cản nhiễm vi sinh vật, bảo vệ mùi vị thực phẩm Do ngăn cản thấm khí nên màng có khả chống lại oxy hóa thành phần thực phẩm nguyên nhân gây hóa nâu Tác dụng màng phụ thuộc vào chất của phụ thuộc vào mơi trường xung quanh Ngồi ra, alginate kết hợp với thành phần khác để tạo thành màng hợp phần, nhờ kết hợp mà cải tiến đặc tính (Lê Thị Hồng Hạnh, 2015) 3.7 Tính tương hợp sinh học Alginate có tính tương hợp sinh học alginate đánh giá nhiều, xong tranh cãi tác động thành phần alginate Tuy nhiên, phần lớn tác động liên quan đến mức độ tinh khiết khác Alginate Alginate lấy từ nguồn tự nhiên có nhiều tạp chất khác kim loại nặng, nội độc tố, protein hợp chất polyphenolic Alginate tinh chế quy trình chiết xuất nhiều bước đạt độ tinh khiết cao, không gây độc cấy ghép vào thể (Lee cộng sự, 2012, Orive cộng sự, 2002) Sodium Alginate có độ hịa tan nước tương đối cao, tính khơng độc, khả phân hủy sinh học, tính tương hợp sinh học đặc điểm tạo gel độc đáo Do đó, ứng dụng rộng rãi y sinh truyền tải thuốc protein, chữa lành vết thương, nuôi cấy tế bào, tái tạo mô (tái tạo mạch máu, tái tạo xương,…) (Qin cộng sự, 2004) 3.8 Giá trị HLB Hydrophillic-lipophillic balance (HLB) gọi số cân ưa nước – ưa dầu, thang đo giá trị HLB nằm khoảng từ – 20 Alginate chất hoạt động bề mặt anion polysaccharide, có giá trị HLB rơi vào khoảng - 16 (Ng Rogers, 2019) 17 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE TRONG LĨNH VỰC DƯỢC PHẨM Trong năm gần đây, ngành y dược không ngừng nghiên cứu loại polymer sinh học nói chung alginate nói riêng Alginate khơng ứng dụng phổ biến dạng alginate khối lượng phân tử lớn mà giá trị tăng lên rõ rệt khối lượng phân tử thấp Các nhà khoa học tìm thấy sản phẩm thủy phân alginate có khối lượng phân tử từ kDa đến 20 kDa có số hoạt tính dược lý đáng quý Các alginate khối lượng phân tử thấp sử dụng để điều chế loại thuốc viên nang, thuốc kháng sinh có tác dụng kháng khuẩn, chống ung thư, kháng viêm, hỗ trợ điều trị bệnh tăng huyết áp, hạ đường huyết giảm cholesterol, thuốc chống dị ứng, chống oxy hóa, chống bệnh đường ruột, điều trị bệnh nhồi máu tim, kháng vi khuẩn vòm họng 4.1 Alginate phân phối thuốc Quá trình phân phối thuốc cần đảm bảo yếu tố đưa thuốc đến vị trí, vào thời điểm nồng độ Thị trường thuốc protein phát triển nhanh chóng loại thuốc protein khác có sẵn nhờ phát triển công nghệ DNA tái tổ hợp Alginate chất tuyệt vời cho việc vận chuyển loại thuốc protein, protein kết hợp alginate để giảm biến tính protein gel alginate bảo vệ thuốc khỏi phân hủy giải phóng, tốc độ giải phóng protein từ gel alginate nhanh tính chất xốp ưa nước gel (Lee Mooney, 2012) Bằng công nghệ nano, người ta nghiên cứu sử dụng nano-alginate điều chế thuốc kháng viêm, loại thuốc nhả chậm nhằm trì nồng độ thuốc lâu dài, tránh tăng nhanh thải hồi sớm loại thuốc truyền thống nên tăng hiệu điều trị 18 4.2 Ứng dụng điều trị bệnh dày Một nguyên nhân gây bệnh loét dày acid tiêu hóa Bệnh loét dày phát triển hoạt động acid pepsin chiếm ưu sức đề kháng niêm mạc dày tá tràng Mục đích việc điều trị bệnh cắt đau chống loét: giảm tác động acid, loại trừ H pylori, tăng cường sức đề kháng niêm mạc Tác dụng điều trị hợp chất có chứa alginate thực ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp Các polysaccharide có khả chữa lành vị trí bị loét nhờ khả loại bỏ khỏi bề mặt bị hoại tử bã vụng mang theo vi sinh vật, hấp thụ tác nhân hóa học gây bệnh Tác động trực tiếp gel chống acid với mô tạo hạt tác động kích thích, thúc đẩy q trình epithelization Tác dụng gián tiếp là làm giảm nồng độ chất độc hại máu nhờ thẩm thấu chất trao đổi vào ruột, làm giảm bớt tải cho hệ thống giải độc thúc đẩy cho trình phục hồi Thử nghiệm động vật cho thấy natri alginate kích thích tiết tuyến tụy lách Acid alginic muối có hiệu điều trị thực nghiệm bệnh loét dày tá tràng, canxi alginate ngăn chặn hình thành vết loét làm co hẹp diện tích viêm loét cũ (Lê Kiều Trang, 2016) 4.3 Ứng dụng alginate điều chế thuốc kháng sinh Các alginate oligosaccharide xem chất thị sinh học để sản xuất enzyme chất kháng sinh năm gần Các oligomannuronate oligoguluronate thêm vào sản xuất penicillin G cho thấy làm tăng hiệu suất penicillin G lên tương ứng 47% 49% 4.4 Ứng dụng điều chế thuốc bệnh gan Nguyên nhân phổ biến viêm gan virus (phế cầu, liên cầu khuẩn, xoắn khuẩn vi sinh vật khác) Nguyên nhân cao thứ viêm nhiễm độc tổn thương thối hóa – kết tác động hóa chất độc hại hiệu ứng chúng Trong số chất có thuốc (như thuốc chống lao, thuốc kháng sinh, 19 sulfonamide, thuốc an thần, thuốc gây ngủ, thuốc chống viêm), chất độc công nghiệp (benzene, toluene, chloroform, nitrokraski, kim loại nặng…), chất độc thông thường, nấm độc, thực vật… Viêm gan cấp tính chuyển thành mãn tính, thường với tham gia chế tự miễn dịch Một phương pháp điều trị bệnh gan chống lại nhiễm độc Đối với việc giải độc qua hấp thụ qua đường ruột, người ta sử dụng nhiều chế khác nhau, ttong số có than hoạt tính, chất sợi carbon, cellulozơ, lignin, pectin, alginate Tuy nhiên than hoạt tính chất sợi carbon sử dụng với liều lượng cao 50g/ngày, cao gây tác dụng phụ (như gây nơn mửa), chúng khơng thể dử dụng bệnh gan, đồi hỏi phải tìm chế hiệu Những tác dụng bảo vệ gan alginate nghiên cứu chuột mang bệnh gan gây tetraxlorua carbon Tetraxlorua carbon coi mơ hình thí nghiệm thuận lợi để đánh giá hoạt tính bảo vệ gan nhiều hợp chất khác nhau, bao gồm thuốc thực phẩm chức năng, chúng gây tổn thương tế bào gan chuột hình thái học sinh thái học tương tự nhiều trạng thái bệnh lý khác nhau, viêm gan siêu virus, viêm gan độc hại trình tự miễn dịch Người ta đưa chế phẩm canxi alginate vào dày ngày, liên tục vòng tuần, với liều lượng 10 - 250mg/kg trọng lượng Kết quả: alginate giảm bớt dấu hiệu tổn thương gan Với liều lượng 250mg/kg tăng đáng kể số đánh giá Một số nghiên cứu cho thấy rằng, alginate ruột già bị lên men bới vi khuẩn tạo oligosaccharide acid béo mạch ngắn, sản phẩm trình đưa vào máu, oligosaccharide có hoạt tính liên kết đẩy nhanh loại bỏ qua thận cấu trúc phân tử đơn giản, có hợp chất độc hại Mặc dù chế hoạt động chưa tìm cách rõ ràng qua nghiên cứu cho thấy tác dụng tích cực việc sử dụng alginate điều trị tổn thương gan, khả đưa hoạt chất vào chế biến dược phẩm thực phẩm bổ sung với tác dụng bảo vệ gan (Lê Kiều Trang, 2016) 20 4.5 Ứng dụng điều chế alginate có khối lượng phân tử thấp có hoạt tính chống đơng máu dùng làm thực phẩm chức Đơng máu q trình máu chuyển từ thể lỏng thành thể đặc chuyển fibrinogen thành fibrin khơng hịa tan sợi fibrin bị trùng hợp tạo thành mạng lưới giam giữ thành phần máu gây nên đơng máu Alginate khơng có hoạt tính chống đơng máu dẫn xuất alginate sulfate (alginate sulfate hóa) có tính chất cấu trúc tương tự chất chống đông máu sản sinh tế bào gan (heparin) Hoạt tính chống đơng máu alginate khối lượng phân tử thấp sulfate hóa phụ thuộc vào khối lượng phân tử trung bình nồng độ Các nghiên cứu giới cho thấy alginate sulfate có tác dụng chủ yếu kéo dài thời gian đông máu nội sinh thời gian đơng máu chung có tác dụng kéo dài thời gian đông máu ngoại sinh (Nguyễn Văn Thành, 2019) 4.6 Ứng dụng làm băng gạc Việc băng bó vết thương theo cách truyền thống (ví dụ gạc) bảo vệ cho vết thương khô, tránh cho vết thương tiếp xúc với tác động có hại bên Giờ theo phương thức đại hơn, bang alginate tạo mơi trường ẩm để kích thích q trình lành vết thương Băng alginate hấp thụ dịch tiết từ vết thương, sau gel cung cấp nước cho vết thương tạo môi trường ẩm giảm thiểu khả nhiễm trùng (Lee Mooney, 2012) 4.7 Ứng dụng làm chất kỹ thuật tái tạo mơ xương, sụn Mặc dù có tiến gần đây, việc điều trị chấn thương xương thường bị hạn chế trình lành vết thương kém, gel alginate tìm thấy có tiềm việc tái tạo xương cách cung cấp yếu tố tạo xương, tế bào tạo xương kết hợp hai Gel alginate có ưu điểm việc tái tạo xương sụn so với vật liệu khác, khả đưa vào thể theo cách xâm lấn tối thiểu, khả lấp đầy khuyết tật có hình dạng bất thường dễ dàng thay đổi hóa học với phối tử kết dính giải phóng có kiểm sốt yếu tố cảm ứng mơ Tuy nhiên, gel alginate 21 khơng có đủ độ bền học, đặc tính khắc phục kết hợp với cấu tử khác hydroxyapatit, canxi photphat (Lee Mooney, 2012) Gần đây, vật liệu composite sinh học sở canxi hydroapatit (HA) phát triển có mặt HA với alginate làm tăng gắn kết tế bào bên cung cấp lựa chọn thích hợp khung xương cho kỹ thuật mô Một số nghiên cứu chế tạo composite HA với alginate làm chất độn xương thông qua kỹ thuật khác tách pha, phun giọt, phân tán polyme Composite HA với alginate hình thành kết phân tán trực tiếp hạt HA vào chuỗi polyme alginate, sử dụng khung đỡ cho phát triển xương mô composite HA với alginate có tính tốt phát triển cách kết hợp bột HA với alginate liên kết ngang ion với canxi Các đặc tính học tăng với tăng hàm lượng alginate (Đào Thị Thanh Tâm, 2018) 22 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Ngoài ứng dụng lĩnh vực y học dược phẩm, alginate ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp thực phẩm Alginate không độc, không gây miễn dịch, có khả thích ứng phân hủy sinh học cao gọi "hóa chất xanh" Alginate chiếm tỷ lệ lớn thành phần hóa học rong nâu Vì vậy, hướng nghiên cứu thành phần, cấu trúc hóa học alginate mang lại nhiều kết có ích phục vụ cho nhiều lĩnh vực sống đặc biệt lĩnh vực y dược Do tiếp tục hướng nghiên cứu điều cần thiết 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Đình Triệu (2005), Hóa học hợp chất hoạt động bề mặt, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội Đào Thị Thanh Tâm (2018), Phân tích xác định thành phần đặc trưng composite canxi hydroxyapatite với alginate, Luận văn thạc sĩ khoa học sĩ, Trường Đại học Khoa Học, Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên Ngô Đăng Nghĩa (1999), Tối ưu hóa qui trình cơng nghệ sản xuất alginat natri từ rong mơ Việt Nam ứng dụng số lãnh vực sản xuất, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy sản, Khánh Hòa Lê Thị Hồng Hạnh (2015), Khảo sát trình tạo màng phủ ăn alginate kháng oxy hóa ứng dụng bảo quản táo cắt tươi , Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Công Nghệ, Tp HCM Nguyễn Văn Thành (2019), Nghiên cứu điều chế alginate khối lượng phân tử thấp dùng làm thực phẩm chức hỗ trợ phịng chống đơng máu , Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Nha Trang, Khánh Hòa Lê Kiều Trang (2016), Phát triển quy trình cơng nghệ sản xuất Alginate từ rong Nâu Việt Nam, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2, Hà Nội Tiếng anh T M Schmitt (2001), Analysis of Surfactants, 2nd edition, Revised and Expanded, Surfactant Science Series, Vol 96 Smidsrod O(1990), Skjak-Bræk G Alginate as immobilization matrix forcells,Trend Biotechnol;8:71–8 Atkins E D., Nieduszynski I A., Mackie W., Parker K D and Smolko E E (1973), “Structural components of alginic acid II The crystalline structure of poly-alpha L-guluronic acid Results of x-ray diffraction and polarized infrared studies”, Biopolymers, 12(8), Pp 1879-1887 10 Atkins E D., Nieduszynski I A., Mackie W., Parker K D and Smolko E E (1973), “Structural components of alginic acid I The crystalline structure of poly-beta D-mannuronic acid Results of X-ray diffraction and polarized infrared studies”, Biopolymers, 12(8), Pp 1865-1878 11 Cong Q., Xiao F., Liao W., Dong Q and Ding, K (2014), “Structure and biological activities of an alginate from Sargassum fusiforme and its sulfated derivative”, International Journal of Biological Macromolecules, 69, Pp 252259 12 Haug A., Myklestad S., Larsen B and Smidsrød O (1967), “Correlation between chemical structure and physical properties of alginate”, Acta chemica Scandinavica, 21, Pp 768-778 13 Rioux L E., Turgeon S L and Beaulieu M (2007), “Characterization of polysaccharides extracted from brown seaweeds”, Carbohydrate Polymers, 69(3), Pp 530-537 14 Xing, M., Cao, Q., Wang, Y., Xiao, H., Zhao, J., Zhang, Q., Ji, A., & Song, S (2020) Advances in Research on the Bioactivity of Alginate Oligosaccharides Marine Drugs, 18(3), 144 https://doi.org/10.3390/md18030144 15 Lee, K.Y and D.J Mooney, 2012, Alginate: properties and biomedical applications Progress in polymer science 37(1): p 106-126 Orive, G., et al., 2002, Biocompatibility of microcapsules for cell immobilization elaborated with different type of alginates Biomaterials 23(18):p.3825-3831 16 Qin, Y., 2004, Gel swelling properties of alginate fibers Journal of applied polymer science 91(3): p 1641-1645 17 Ng, N., & Rogers, M A (2019) Surfactants Encyclopedia of Food Chemistry, 276–282 https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.21598-9 18 Lee, K Y., & Mooney, D J (2012) Alginate: Properties and biomedical applications Progress in Polymer Science, https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.06.003 37(1), 106–126 ... hiệu chữa bệnh penicillin có mặt alginate natri làm cho penicillin tồn lâu máu Để tìm hiểu sâu ứng dụng Alginate lĩnh vực dược phẩm, đề tài ? ?Alginate ứng dụng dược phẩm? ?? thực CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN... khoảng từ – 20 Alginate chất hoạt động bề mặt anion polysaccharide, có giá trị HLB rơi vào khoảng - 16 (Ng Rogers, 2019) 17 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA ALGINATE TRONG LĨNH VỰC DƯỢC PHẨM Trong năm gần... alginate liên kết ngang ion với canxi Các đặc tính học tăng với tăng hàm lượng alginate (Đào Thị Thanh Tâm, 2018) 22 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Ngoài ứng dụng lĩnh vực y học dược phẩm, alginate ứng dụng