Tổng hợp phức của K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ với quercetin định hướng kháng khuẩn và kháng nấm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP PHỨC CỦA K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ VỚI QUERCETIN ĐỊNH HƯỚNG KHÁNG KHUẨN VÀ KHÁNG NẤM Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HUỲNH PHƯƠNG MSSV: 18029811 Lớp: DHHC14A Khố: 2018 – 2022 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP PHỨC CỦA K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ VỚI QUERCETIN ĐỊNH HƯỚNG KHÁNG KHUẨN VÀ KHÁNG NẤM Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HUỲNH PHƯƠNG MSSV: 18029811 Lớp: DHHC14A Khoá: 2018 – 2022 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC - // - iiiCỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự - Hạnh phúc - // - NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Huỳnh Phương MSSV: 18029811 Chuyên ngành: Công nghệ hóa hữu Lớp: DHHC14A Tên đề tài khóa luận/đồ án: Tổng hợp phức K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ với Quercetin định hướng kháng khuẩn kháng nấm Nhiệm vụ: - Thu nhập, tổng hợp tài liệu thông tin liên quan đến đề tài - Tìm hiểu phương pháp xử lý thơng tin để đưa vấn dề cần thực trình thực nghiệm - Tổng hợp bốn phức Quercetin với K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ - Sử dụng phương pháp hóa lý như: FT-IR, XRD, UV-VIS…để xác định cấu trúc hợp chất tổng hợp - Thử khả kháng khuẩn kháng nấm phức tổng hợp Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 22/10/2021 Ngày hồn thành khóa luận tốt nghiệp: ngày 6/7/2022 Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN SƠN Tp Hồ Chí Minh, ngày Chủ nhiệm môn chuyên ngành tháng Giảng viên hướng dẫn năm iv LỜI CẢM ƠN Quá trình thực luận văn tốt nghiệp giai đoạn quan trọng quãng đời sinh viên Luận văn tốt nghiệp tiền đề nhằm trang bị cho chúng em kỹ nghiên cứu, kiến thức quý báu trước lập nghiệp Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Văn Sơn, giảng viên khoa Cơng nghệ Hóa Học Trường Đại học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh người tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức khoa học kỹ thuật đặc biệt lĩnh vực tổng hợp chất hữu Thầy giúp em mở mang nhiều kiến thức cịn thiếu sót để bắt kịp khoa học mẻ giới Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh nói chung, thầy khoa Cơng nghệ Hóa Học nói riêng dạy cho em nhiều kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành khố luận tốt nghiệp TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Thị Huỳnh Phương v NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10)  Thái độ thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Kỹ trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm số: …… … Điểm chữ: Trưởng mơn Chun ngành TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20.… Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi họ tên) vi NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên phản biện (Ký ghi họ tên) vii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan Quercetin 1.1.1 Giới thiệu Quercetin 1.1.2 Cấu tạo 1.1.3 Cơ chế phản ứng 1.1.4 Vai trò - ứng dụng Quercetin 1.1.5 Khả tạo phức với ion kim loại 1.2 Tổng quan phương pháp phân tích 10 1.2.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS 10 1.2.2 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại IR .12 1.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 14 1.2.4 Phương pháp phân tích JOB 14 1.2.5 Khối phổ phân giải cao HRMS 15 1.3 Các phương pháp thử khả kháng khuẩn, kháng nấm 16 1.3.1 Phương pháp trộn thuốc vào môi trường thạch 16 1.3.2 Phương pháp đục lỗ môi trường thạch 16 1.3.3 Phương pháp thấm giấy .16 1.3.4 Phương pháp ống trụ “Heatley” 17 1.3.5 Phương pháp thử chất kháng khuẩn bay 17 1.4 Một số loại vi khuẩn, vi nấm 17 1.4.1 Vi khuẩn .17 1.4.2 Vi nấm 19 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 Dụng cụ, máy móc thiết bị 21 2.1.1 Dụng cụ 21 2.1.2 Hóa chất .22 2.1.3 Máy móc thiết bị 22 viii 2.2 Phương pháp thực nghiệm 24 2.2.1 Hướng nghiên cứu đồ án 24 2.2.2 Pha hóa chất .25 2.3 Thực nghiệm 26 2.3.1 Tổng hợp phức Quercetin với kim loại 26 2.3.2 Xác định hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm 29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 31 3.1 Phổ liệu phổ .31 3.1.1 Phổ liệu phổ Ag+ .31 3.1.2 Phổ liệu phổ Cu2+ 33 3.1.3 Phổ liệu phổ Fe3+ .35 3.1.4 Phổ liệu phổ K+ 37 3.1.5 Phổ tổng hợp FT-IR, XRD, UV-VIS 39 3.1.6 Kết phương pháp JOB 40 3.1.7 Phổ liệu phổ HRMS Cu2+ - Quercetin .44 3.2 Kết hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm 44 3.2.1 Kết kháng khuẩn 45 3.2.2 Kết kháng nấm 49 KẾT LUẬN .51 KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC .i ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hàm lượng Quercetin tự nhiên Bảng 2.1 Dụng cụ thí nghiệm 21 Bảng 2.2 Hóa chất nguồn gốc 22 Bảng 3.1 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Ag+ - Quercetin 45 Bảng 3.2 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn K+ - Quercetin 46 Bảng 3.3 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Cu2+ - Quercetin 47 Bảng 3.4 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Fe3+ - Quercetin 48 Bảng 3.5 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm dẫn xuất Quercetin 50 x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo Quercetin Hình 1.2 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với Cu2+ Hình 1.3 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với Ag+ Hình 1.4 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với Fe3+ Hình 1.5 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với Cu2+ 10 Hình 1.6 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với K+ 10 Hình 1.7 Hình ảnh cấu trúc phức Quercetin với Ag+ 10 Hình 1.8 Quy trình phân tích quang phổ hồng ngoại 12 Hình 1.9 Các dãy hấp thụ phổ tia hồng ngoại 13 Hình 1.10 Cơ chế tạo tia X 14 Hình 1.11 Ngun lí hoạt động máy khối phổ 16 Hình 1.12 Vi khuẩn Staphylococcus aureus 17 Hình 1.13 Vi khuẩn Bacillus subtilis 18 Hình 1.14 Vi khuẩn E coli 18 Hình 1.15 Vi khuẩn Klebsiella pneumoniae 19 Hình 1.16 Vi khuẩn Candida albicans 19 Hình 2.1 Máy đo quang phổ UV-VIS 22 Hình 2.2 Máy khuấy từ Thermo Scientific 23 Hình 2.3 Cân điện tử 23 Hình 2.4 Máy ly tâm 24 Hình 2.5 Dung dịch muối CuSO4.5H2O – Nước 27 Hình 2.6 Hỗn hợp Quercetin – Cu2+ 27 Hình 2.7 Đun hồn lưu .27 Hình 2.8 Đun đuổi dung môi 27 Hình 2.9 Dung dịch Quercetin – Methanol 27 Hình 2.10 Hỗn hợp Quercetin - Ag+ 27 Hình 2.11 Đun hồn lưu 28 Hình 2.12 Đun đuổi dung môi 28 49 Với mẫu (1000ppm), mẫu (700ppm), mẫu (400ppm), mẫu (100ppm) Từ bảng số liệu (Bảng 3.4.) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn phức Fe3+ - Quercetin yếu Nó khơng kháng tất vi khuẩn thử nghiệm với đường kình kháng thu Kết luận: Với kết kháng khuẩn thu loại vi khuẩn khác nhau, thấy rõ phức Ag+ - Quercetin có hoạt tính chống lại tất loại vi khuẩn thử nghiệm Những phức cịn lại có hoạt tính kháng yếu gần không phát khả kháng loại khuẩn Cũng thấy nồng độ có liên quan trực tiếp q trình kháng khuẩn, nồng độ cao kháng khuẩn tốt 3.2.2 Kết kháng nấm Hình 3.24 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Ag+ - Quercetin Hình 3.25 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm K+ - Quercetin Hình 3.26 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Cu2+ - Quercetin Hình 3.27 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Fe3+ - Quercetin 50 Bảng 3.5 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng nấm dẫn xuất Quercetin STT Phức Ag+ + Quercetin K+ + Quercetin Cu2+ + Quercetin Fe3+ + Quercetin Mẫu 4 4 Đường kính kháng nấm Candida albicans (cm) Lần Lần Lần 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Trung bình 0 0 0 0 0 0 0 0 Việc sử dụng môi trường SDA cho vi sinh vật phát triển, thấm giấy dẫn xuất Quercetin với ion K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ với mẫu (1000ppm), mẫu (700ppm), mẫu (400ppm), mẫu (100ppm) Đặt mẫu vào đĩa sau 22 thu bảng số liệu (Bảng 3.5) Thơng qua bảng số liệu thấy khả kháng nấm Candida albicans loại phức tương đối yếu gần không thấy Quá trình kháng nấm diễn khơng thuận lợi 51 KẾT LUẬN Hiện nay, xu hướng kinh tế lên tương đối ổn định người dân quan tâm đến việc chăm sóc sức khỏe nhiều hơn, việc sinh an tồn thực phẩm,… Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển loại thuốc, phụ gia thực phẩm,… có nguồn gốc từ thiên nhiên chủ yếu Dựa sở này, thực đề tài nhằm mục đích tổng hợp loại dẫn xuất từ Quercetin loại chất chiết xuất từ thiên nhiên Việc giúp ích nhiều việc nghiên cứu sau Bằng cách sử dụng số phương pháp hóa lí (IOB, HRMS, XRD, FT–IR, UV–VIS) phân tích xác cấu trúc phân tử hợp chất suy tổng hợp thành công dẫn xuất với nguyên liệu ban đầu Quercetin với ion kim loại K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ dung môi hòa tan Methanol, thời gian nhiệt độ 65℃ Kết xác định hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn cho ta thấy: Quercetin – Ag+ có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, mạnh loại phức lại Như cho thấy khả ứng dụng lớn sản phẩm đặc biệt Quercetin – Ag+ đa số loại chủng bị kháng nên nghiên cứu chất đưa vào sử dụng Đồng thời với kết thu cho thấy phức khơng tương thích với chủng vi nấm, vi khuẩn thử nghiệm tương thích với số loại chủng khác Đây tiền đề cho chúng em tiếp tục nghiên cứu, phát triển cho đề tài sau 52 KIẾN NGHỊ Trong trình thực đề tài kết thu trên, em có số kiến nghị cho việc nghiên cứu sau: – Đầu tiên, nghiên cứu thêm dẫn xuất Quercetin với ion kim loại khác, thay đổi dung mơi để q trình tổng hợp đạt hiệu xuất tối đa – Thử nghiệm dẫn xuất chủng vi khuẩn, vi nấm khác để có nhìn tổng qt hoạt tính phẩm thu – Tiến hành nghiên cứu tác dụng chất tế bào gây ung thư Với kiến nghị cho đề tài tiếp theo, em hy vọng góp phần việc tạo sản phẩm có nhiều ứng dụng ngành y tế ngày lên 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Lê Chí Kiên, Hóa học phức chất, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 2007 [2] Phạm Luận, Cơ sở lý thuyết phép đo phổ hấp thu phân tử UV-Vis, Nhà xuất Đại học Hà Nội, Hà Nội 1993 [3] Nguyễn Thanh Hồng, Tính chất phản ứng hợp chất phối trí, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2004 [4] Lê Hữu Thiềng, Tổng hợp nghiên cứu tính chất phức chất nguyên tố đất với L-phenylalanin, luận án Tiến sỹ Hóa học, Hà Nội 2002 [5] Võ Thị Dao Chi, Luận án tốt nghiệp “Nghiên cứu điều chế Quercetin từ Rutin”, Trường Đại học Kỹ Thuật Tp HCM, 1998 [6] Lê Thị Hồng Nhan, Luận án Cao học “Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ hoa hòe (Sophora Japonica L.) Việt Nam, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, 2002 [7] Hoàng Thị Kim Dung, Luận án Cao học “Nghiên cứu tổng hợp số dẫn xuất Quercetin, xác định hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn chúng”, Trường Đại học Bách Tp HCM, 2003 [8] Phan Tống Sơn, Lê Đăng Doanh, Thực hành Hóa học Hữu cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1976 [9] Đặng Như Tại, Ngô Thị Thuận, Tổng hợp Hóa học Hữu cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1982 [10] Nguyễn Đức Minh, Tính kháng khuẩn thuốc Việt Nam, Nhà xuất Y học, 1975 [11] Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ vi sinh vật, Trường Đại học Bách khoa Tp HCM, 1996 [12] Nguyễn Đức Lượng, Phạm Minh Tâm, Vệ sinh an toàn thực phẩm, Đại học Kỹ thuật Tp HCM [13] TS Nguyễn Đình Nga, Ký sinh trùng, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2009 Tài liệu tiếng Anh [14] T S D Castiho, T B Matias, K P Nicolini, J Nicolini 2018, Study of interaction between metal ions and quercetin, 3-5 [15] S Burdette-Radoux, R.G Tozer, R.C Lohmann, I Quirt, D.S Ernst, W Walsh, et al, Phase II trial of flavopiridol, a cyclin dependent kinase inhibitor, in untreated metastatic malignant melanoma, Invest New Drugs 22 (2004) 315–322 54 [16] C Loguercio, D Festi, Silybin and the liver: from basic research to clinical practice, World J Gastroenterol 17 (2011) 2288–2301 [17] P Pratheeshkumar, Y.-O Son, A Budhraja, X Wang, S Ding, L Wang, et al., Luteolin inhibits human prostate tumor growth by suppressing vascular endothelial growth factor receptor 2-mediated angiogenesis., PLoS One (2012) e52279 [18] N Ferrara, H.-P Gerber, J LeCouter, The biology of VEGF and its receptors., Nat Med (2003) 669–676 [19] Diana Metodiewa, Anil K Jaiswal, Narimantas Cenas, Egll Dickancatte, Juan Segura Aguilar, Quercetin may act as a cytotoxic prooxidant after its metabolic activation to semiquinone and quinoidal product, Free Radical Biology & Medicine, vol 36 ½, p 107116, 1999, Elsevier Science Inc [20] J V Formica, W Regelson, Review of the Biology of Quercetin and Related Bioflavonoids, Fd Chem Toxic Vol 33, No 12, p 1061-1080, 1995, Pergamon, Elsevier Science Ltd [21] Scambia G, Ranelletti FO, Benedetti Panici P, et al, Synergistic antiproliferative of Quercetin and cispatin on ovarian cancer cell growwth, Anti cacer Drugs (England), 1: p 45-48, 1990 [22] Bjeldanes LF, Chang GW, Mutagenic activity of Quercetin and Related compound, Science, 1977 [23] Nagao M, Morita N, Mtagenicities of 61 flavonoids and 11 related compounds, Environ Mutagen, 1981 [24] Larocca LM, Teofili L, Leone G, et al, Antiproliferativity of Quercetin on normal bone marrow and leulaemic progenitor, Br J Haematol 79, p 562-566,1991 [25] D Ravishankar, A.K Rajora, F Greco, H.M.I Osborn, Flavonoids as prospective compounds for anti-cancer therapy, Int J Biochem Cell Biol 45 (2013) 2821– 31 Hình S.1 Phổ FT - IR phức Fe3+ - Quercetin 3500 KBR 4000 D:\CHI 120522\FE.0 92 94 Transmittance [% ] 96 98 100 3849.35 3794.20 3727.76 3666.84 3642.81 3449.46 KBR 3000 2964.50 2839.79 2723.47 Page 1/1 2500 2000 Wavenumber cm-1 2578.61 2353.98 1500 1732.42 1650.20 1600.38 1554.73 1511.60 1457.30 1377.22 1000 12/05/2022 500 1261.76 1170.67 1115.69 1065.20 998.83 970.70 941.17 899.64 841.22 809.56 743.64 651.38 584.51 509.72 434.28 PHỤ LỤC i Hình S.2 Phổ FT - IR phức Cu2+ - Quercetin 3500 KBR 4000 D:\CHI 120522\CU.0 85 Transmittance [% ] 90 95 100 KBR 3289.28 3000 Page 1/1 2500 2000 Wavenumber cm-1 1500 1000 12/05/2022 500 1633.88 1603.44 1535.00 1510.78 1433.05 1372.82 1320.43 1267.88 1201.73 1170.80 1132.21 1096.07 1024.05 1000.45 936.74 857.88 819.52 786.17 718.31 649.75 621.60 457.21 ii Hình S.3 Phổ FT - IR phức K+ - Quercetin D:\CHI 120522\K.0 4000 85 Transmittance [% ] 90 95 100 KBR 3500 KBR 3377.57 3288.32 3000 2893.06 Page 1/1 2500 2000 Wavenumber cm-1 1500 1000 1668.75 1612.84 1552.75 1517.73 1456.92 1429.36 1359.38 1316.57 1243.81 1211.01 1165.89 1095.51 1005.03 932.98 883.00 808.02 12/05/2022 500 703.05 637.74 598.85 494.29 iii iv Hình S.4 Phổ XRD phức Ag+ - Quercetin v Hình S.5 Phổ XRD phức Cu2+ - Quercetin vi Hình S.6 Phổ XRD phức Fe3+ - Quercetin vii Hình S.7 Phổ XRD phức K+ - Quercetin viii Hình S.8 Phổ HR-Mass phức Cu2+ - Quercetin ix Hình S.9 Phổ HR-Mass phức Cu2+ - Quercetin ... - Tổng hợp bốn phức Quercetin với K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ - Sử dụng phương pháp hóa lý như: FT-IR, XRD, UV-VIS…để xác định cấu trúc hợp chất tổng hợp - Thử khả kháng khuẩn kháng nấm phức tổng hợp. .. TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP PHỨC CỦA K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ VỚI QUERCETIN ĐỊNH HƯỚNG KHÁNG KHUẨN VÀ KHÁNG NẤM Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện:... Lớp: DHHC14A Tên đề tài khóa luận/đồ án: Tổng hợp phức K+, Ag+, Cu2+, Fe3+ với Quercetin định hướng kháng khuẩn kháng nấm Nhiệm vụ: - Thu nhập, tổng hợp tài liệu thông tin liên quan đến đề tài