Khóa luận tốt nghiệp đại học nghiên cứu sự hấp thụ thuốc diclofenac natri của vật liệu cellulose tạo ra từ gluconacetobacter xylinus trong môi trường nước dừa già

Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN NGUYỄN PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ THUỐC DICLOFENAC NATRI CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE TẠO RA TỪ GLUCONACETOBACTER XYLINUS TRONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ THUỐC DICLOFENAC NATRI CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE

TẠO RA TỪ GLUCONACETOBACTER XYLINUS

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh lý người và động vật

Hà Nội, năm 2019

Khóa luận tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ THUỐC DICLOFENAC NATRI CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE

TẠO RA TỪ GLUCONACETOBACTER XYLINUS

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý người và động vật

Người hướng dẫn khoa học

ThS Phạm Thị Kim Dung

Hà Nội, năm 2019

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Tôi cũng không thể không gửi lời cảm ơn đến các cộng sự, những người cùng trong nhóm làm khóa luận sát cánh nghiên cứu và thảo luận khắc phục những

sự cố và khó khăn

Tôi cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè những người tin yêu đã động viên tôi

cố gắng trong suốt thời gian qua

Khóa luận tốt nghiệp này cũng là mốc đánh dấu những ngày chập chững tôi nghiên cứu khoa học, vì vậy không thể tránh khỏi thiếu sót và hạn chế Tôi mong

sẽ nhận được những sự góp ý quý báu từ thầy cô, bạn bè để tôi có những hành trang cho quá trình nghiên cứu sau này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phương Thảo

Khóa luận tốt nghiệp đại học

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi nội dung trong khóa luận: “Nghiên cứu sự hấp thụ

thuốc Diclofenac natri của vật liệu cellulose tạo ra từ Gluconacetobacter

xylinus trong môi trường nước dừa già” hoàn toàn là công trình nghiên cứu của

tôi, dựa trên sự kế thừa và phát triển của các công trình nghiên cứu liên quan

Tôi xin cam đoan những số liệu mà tôi thống kê là do xây dựng thực nghiệm không trùng lặp với bất kì kết quả của nghiên cứu nào

Trong đề tài của tôi có sử dụng những thông tin từ các tài liệu tham khảo khác Tôi xin phép trích dẫn và ghi nguồn gốc rõ ràng

Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung đề tài của mình

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Phương Thảo

Khóa luận tốt nghiệp đại học

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

2 VLC Vật liệu cellulose

3 OD Mật độ quang phổ

4 MTD Môi trường nước dừa già

Khóa luận tốt nghiệp đại học

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 8

1 Lí do chọn đề tài 8

2 Mục đích của nghiên cứu 9

3 Nội dung nghiên cứu 9

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11

1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG, LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 11

1.1.1 Tổng quan về Diclofenac natri 11

1.1.2 Tổng quan về Gluconacetobacter xylinus 13

1.1.3 Tổng quan về Vật liệu cellulose (VLC) 14

1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 18

1.2.1 Trên thế giới 18

1.2.2 Tại Việt Nam 19

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 20

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 20

2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 20

2.1.3 Môi trường nghiên cứu 21

2.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN 22

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu 22

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 22

2.2.3 Thời gian nghiên cứu 22

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.3.1 Tạo màng VLC lên men từ môi trường nước dừa già 22

2.3.2 Xử lý VLC 23

Khóa luận tốt nghiệp đại học

2.3.3 Đánh giá độ tinh khiết của màng VLC 24

2.3.4 Phương pháp dựng đường chuẩn của thuốc Diclofenac natri trong dung dịch methanol 24

2.3.5 Xác định lượng thuốc được hấp thụ qua màng VLC 26

2.3.6 Phương pháp xử lý thống kê 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Tạo vật liệu VLC từ G xylinus trong môi trường nước dừa già 30

3.1.1 Thu màng VLC được lên men trong môi trường nước dừa già 30

3.1.2 Đo bề dày của các loại vật liệu VLC 31

3.1.3 Kết quả trình xử lý VLC trước khi hấp thụ Diclofenac natri 32

3.2 Kết quả sự hấp thụ thuốc Diclofenac natri của vật liệu cellulose tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus trong môi trường nước dừa già 33

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38

4.1 Kết luận 38

4.2 Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Khóa luận tốt nghiệp đại học

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng môi trường nước dừa già [10] 21 Bảng 2.2 Môi trường dừa lên men tạo vật liệu VLC 23 Bảng 2.3 Giá trị mật độ quang (OD) của dung dịch Diclofenac ở các nồng độ (mg/ml) khác nhau (n=3) 25 Bảng 3.1 Giá trị OD hấp thụ thuốc của màng VLC (n=3) 34 Mật độ quang OD (Abs 283nm) 34 Bảng 3.2 Lượng thuốc hấp thụ vào màng VLC (mht) và tỉ lệ hấp thụ thuốc

(EE%) với độ dày màng khác nhau tại thời điểm 2 giờ 35

Khóa luận tốt nghiệp đại học

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của Diclofenac natri 11

Hình 1.2 Hình thái Gluconacetobacter xylinus 13

Hình 2.1 Phương trình đường chuẩn của Diclofenac natri tại λ =283nm 26

Hình 2.2 Chuẩn bị dung dịch thuốc Diclofenac natri cần hấp thu 27

Hình 2.3 Bình chứa màng chuẩn bị hấp thụ thuốc 27

Hình 2.4 Màng VLC đang hấp thụ 28

Hình 3.1 Hình ảnh màng VLC được lên men từ môi trường nước dừa già 30

Hình 3.2 Màng VLC thu được có độ dày 0,5cm và 1cm 31

Hình 3.3 Màng VLC có độ dày 0,5cm (a) và màng VLC có độ dày 1cm (b) 32

Hình 3.4 Màng VLC sau khi được xử lí bởi NaOH 32

Hình 3.5 Màng VLC tinh khiết có d = 1 cm 33

Hình 3.6 Màng VLC sau khi ép 50% nước 33

Hình 3.7 Khối lượng thuốc hấp thụ trong cùng độ dày màng 35 Hình 3.8 Tỉ lệ thuốc hấp thụ trong các độ dày màng khác nhau 36 Khóa luận tốt nghiệp đại học

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay, trong xu thế hội nhập, kinh tế phát triển, con người có của ăn của

để, thì cũng là lúc người ta quan tâm nhiều đến sức khỏe Công nghệ sinh học cũng đang được đầu tư đẩy mạnh bởi những thành tựu của nó trong các ngành công nghiệp thực phẩm, y học… Việc nghiên cứu làm tăng khả năng sử dụng của các loại thuốc phục vụ nâng cao sức khỏe của con người đang là hướng đi có nhiều triển vọng Dựa trên cơ sở đó, tôi quyết định nghiên cứu một dạng thuốc chống viêm có ứng dụng lớn là Diclofenac natri nhằm làm tăng cường những ưu điểm và giảm thiểu những nhược điểm mà thuốc mang lại cho người sử dụng

Diclofenac natri là một dẫn xuất của Diclofenac, là một loại thuốc giảm đau trong thời gian ngắn, công dụng nhanh và mạnh Chế phẩm thuốc không chứa steroid, đặc biệt công dụng đối với các bệnh về xương khớp Cơ chế tác dụng của Diclofenac là làm ngăn cản sự tổng hợp của prostagladin (chất gây viêm, đau và sốt) Bên cạnh đó, thuốc cũng có tác dụng làm giảm nhiễm trùng sau phẫu thuật, làm giảm đau do vận động hay làm giảm đau bụng kinh [1,10]

Do Diclofenac natri có tác dụng ngắn và tức thì nên cần phải dùng nhắc lại nhiều lần, vì vậy thuốc ảnh hưởng tương đối đến đường tiêu hóa Thuốc chống chỉ định với những người viêm loét dạ dày, hành tá tràng Việc thuốc ngăn cản sự tổng hợp prostaladin cũng gây viêm cầu thận, hội chứng thận hư, hoại tử nhú đặc biệt đối với những có tiền sử suy tim và các bênh về thận [1,12]

Việc tôi lựa chọn nghiên cứu thuốc Diclofenac natri nhằm mong muốn kéo dài tác dụng của thuốc Sự hấp thụ của thuốc được tôi lựa chọn nghiên cứu trên

một loại vật liệu mang tính khả thi cao là vật liệu cellulose tạo ra từ G xylinus

Gluconacetobacter xylinus là vi khuẩn thuộc nhóm Gram âm, sống kị khí

bắt buộc dưới hình thức hóa dưỡng Khi nuôi cấy chủng vi khuẩn này trong môi trường dịch lỏng, chúng hình thành nên một lớp màng VLC [2] Màng VLC này mang nhiều đặc tính ưu việt của một chất mang như: Có khả năng hút tốt nhờ cấu trúc mạng lưới cellulose, có khả năng đàn hồi tốt, dễ dàng tương thích với các thiết

bị sinh học, có tính bền, có khả năng tái sử dụng lại nhiều lần [3]

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Do màng VLC tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus mang nhiều đặc điểm

thuận lợi để sử dụng làm vật liệu nghiên cứu, nên lựa chọn nuôi cấy

Gluconacetobacter xylinus trong môi trường dịch lỏng để thu màng VLC Môi

trường đảm bảo đầy đủ chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn tôi lựa chọn là môi trường nước dừa già

Từ những tìm hiểu trên, tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sự hấp

thụ thuốc Diclofenac natri của vật liệu cellulose tạo ra từ Gluconacetobacter

xylinus trong môi trường nước dừa già”

2 Mục đích của nghiên cứu

Thiết kế thí nghiệm thu được màng VLC được lên men từ môi trường nước dừa già

Nghiên cứu được khả năng hấp thụ thuốc Diclofenac natri của vật liệu

cellulose tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus trong môi trường nước dừa già

3 Nội dung nghiên cứu

- Chế tạo được vật liệu VLC, thu màng VLC và đánh giá được độ tinh khiết của vật liệu

- Xử lý vật liệu VLC trước và sau khi cho hấp thụ thuốc

- Trong các khoảng thời gian xác định, tiến hành xác định khối lượng thuốc hấp thụ vào vật liệu VLC

- Khảo sát thời điểm hấp thụ Diclofenac natri tối ưu vào vật liệu VLC trong môi trường nước dừa già

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học:

+ Tăng thêm hiểu biết về chủng vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus, màng

VLC và những ứng dụng của nó trong các lĩnh vực y học, thực phẩm và một số ngành công nghiệp

+ Xây dựng được quy trình tạo màng VLC lên men môi trường nước dừa già, từ đó tìm ra thời gian VLC có khả năng hấp thu thuốc tốt nhất

Khóa luận tốt nghiệp đại học

- Ý nghĩa thực tiễn:

+ Nâng cao khả năng hấp thụ diclofenac trên màng VLC nhằm tăng khả năng tác dụng giảm đau, chống viêm của thuốc, khắc phụ việc sử dụng thuốc nhắc lại nhiều lần của thuốc Diclofenac trong quá trình điều trị

Khóa luận tốt nghiệp đại học

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG, LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Tổng quan về Diclofenac natri

1.1.1.1 Công thức

- Công thức phân tử: : C14H10Cl2NNaO2

- Công thức cấu tạo: Hình 1.1

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của Diclofenac natri

- Tên quốc tế: Diclofenac

- Tên biệt dược: Cambia, Cataflam, Voltaren-XR, Zipsor, Zorvolex,

Voltaren, Dyloject,… [1,8]

1.1.1.2 Tính chất và tác dụng

* Tính chất: Bột kết tinh trắng hoặc hơi vàng, hút ẩm nhẹ Dễ tan trong

methanol, tan trong ethanol 96%, hơi tan trong nước, khó tan trong aceton [1]

* Tác dụng dược lí và cơ chế tác dụng:

Diclofenac natri là một dẫn xuất của Diclofenac, là một loại thuốc giảm đau trong thời gian ngắn, công dụng nhanh và mạnh Chế phẩm thuốc không chứa steroid, đặc biệt công dụng đối với các bệnh về xương khớp Cơ chế tác dụng của Diclofenac là làm ngăn cản sự tổng hợp của prostagladin (chất gây viêm, đau và sốt) Bên cạnh đó, thuốc cũng có tác dụng làm giảm nhiễm trùng sau phẫu thuật, làm giảm đau do vận động hay làm giảm đau bụng kinh [1,13]

Do Diclofenac natri có tác dụng ngắn và tức thì nên cần phải dùng nhắc lại nhiều lần, vì vậy, thuốc ảnh hưởng tương đối đến đường tiêu hóa Thuốc chống

Khóa luận tốt nghiệp đại học

chỉ định với những người viêm loét dạ dày, hành tá tràng Việc thuốc ngăn cản sự tổng hợp prostaladin cũng gây viêm cầu thận, hội chứng thận hư, hoại tử nhú đặc biệt đối với những có tiền sử suy tim và các bênh về thận [1,10]

Diclofenac natri hấp thụ nhanh khi uống đặc biệt uống lúc đói Thuốc dạng uống được chuyển hóa qua gan lần đầu khoảng 50% Diclofenac natri gắn nhiều với protein huyết tương, chủ yếu là albumin Thuốc dạng tiêm sinh khả dụng trong máu tuần hoàn khoảng 50% Tác dụng của thuốc xuất hiện sau 1-2 giờ sau khi uống, sau 30-60 phút khi đặt thuốc vào trực tràng, vầ tác dụng nhanh nhất dạng tiêm sau 20-30 phút

1.1.1.3 Cách điều trị

* Dạng thuốc: Chế phẩm dưới nhiều dạng khác nhau Dạng muối

diethylamoni và thuốc muối hydroxyethylpyrolidin được dùng bôi ngoài Dạng base và muối kali thường được dùng làm thuốc uống [10]

- Ðiều trị dài ngày viêm khớp mạn, thoái hóa khớp

- Điều trị sau phẫu thuật hoặc đau do chấn thương

- Điều trị đau bụng kinh [10]

* Chống chỉ định:

Khóa luận tốt nghiệp đại học

- Quá mẫn với các thành phần của thuốc: diclofenac, aspirin (hen, viêm mũi, mày đay sau khi dùng aspirin)

- Người có tiền sử loét dạ dày, chảy máu hành tá tràng

- Người có tiền sử bệnh về tim mạch, thận hoặc gan [10]

1.1.2 Tổng quan về Gluconacetobacter xylinus

1.1.2.1 Vị trí phân loại của Gluconacetobacter xylinus trong sinh giới

Gluconacetobacter xylinus thuộc nhóm vi khuẩn Acetic Sống hiếu khí bắt

buộc, đời sống hóa dưỡng [1]

Theo hệ thống phân loại của Berey, Gluconacetobacter xylinus thuộc:

+ Chi: Acetobacter

+ Họ: Pseudomonadaceae

+ Bộ: Pseudomonadales

+ Lớp: Schizommyceles

Hiện nay họ Acetobacteraceae có 10 chi, trong đó Gluconacetobacter là

chi duy nhất có khả năng tổng hợp cellulose [4]

1.1.2.2 Đặc điểm hình thái

Hình 1.2 Hình thái Gluconacetobacter xylinus

Gluconacetobacter xylinus có dạng hình que, thẳng hoặc hơi cong, có khả

năng đứng riêng rẽ hoặc thành từng chuỗi

Kích thước: 2 µm

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Gluconacetobacter xylinus có khả năng thích ứng 4,5% acid acetic trong

môi trường [4] Môi trường bất lợi (nồng độ acid cao), hoặc khi tế bào già, hình dạng tế bào có thể bị biến dạng (dài hơn và phình to ra)

1.1.2.3 Đặc điểm sinh lí và sinh hóa

* Đặc điểm sinh lí

Tùy thuộc vào giống có đặc điểm nuôi cấy phát triển khác nhau Nhiệt độ

thích hợp của vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus là 25 – 30oC, pH tối ưu là 4-6 Nếu nhiệt độ môi trường lên đến 370C tế bào sẽ bị suy thoái hoàn toàn ngay cả trong môi trường tối ưu [4]

Trong môi trường nuôi cấy rắn, khuẩn lạc Gluconacetobacter xylinus bắt

đầu phát triển sau khoảng 3-7 ngày, có màu kem, nhỏ và hơi trong suốt Sau 1 khoảng 1 tuần, khuẩn lạc phát triển to dần, dạng đục, có màu cà phê sữa và khô hơn

Trong môi trường nuôi cấy lỏng, do đặc điểm vi khuẩn sống hóa dưỡng,

Gluconacetobacter xylinus có khả năng chuyển hóa đường tạo thành cellulose và

nổi trên bề mặt tạo màng, màng này chính là vật liệu cellulose cần nghiên cứu Sau

36 – 48h nuôi cấy, màng dần xuất hiện, và sau 7-10 ngày, màng đạt độ dày nhất định

* Đặc điểm sinh hóa

Theo Frateur (1950), ông đứa ra khóa phân loại Gluconacetobacter xylinus

dựa vào các tiêu chuẩn: Khả năng oxy hóa acid acetic thành CO2 và H2O; phản ứng catalase dương tính, không tăng trưởng trên môi trường Hoyer… [9]

Gluconacetobacter xylinus có khả năng chịu được pH thấp, nên khi nuôi

cấy, người ta thưởng bổ sung thêm acid acetic để tránh sự nhiễm khuẩn lạ

1.1.3 Tổng quan về Vật liệu cellulose (VLC)

1.1.3.1 Cấu trúc

- Vật liệu cellulose (VLC) do Gluconacetobacter xylinus tạo ra có cấu tạo

gồm các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucozit, đặc điểm này khiến VLC có đặc tính gần giống cellulose của tế bào thực vật Điểm khác

Khóa luận tốt nghiệp đại học

nhau là VLC không chứa các hợp chất cao phân tử (peptin, hemicellulose, ligin và sáp nến…) Chính điều này làm nên tính vượt trội của VLC [5]

- Theo AJ Brown (1886), VLC gồm nhiều sợi hemicellulose siêu nhỏ, có đường kính 1,5nm, kết hợp với nhau thành bó, các bó tiếp tục liên kết với nhau dài 100nm, rộng 3-8nm gọi là dãy

- Trong tự nhiên cellulose có 2 dạng kết tinh phổ biến là I và II Dạng cellulose I có thể chuyển hóa thành cellulose II nhưng không có chiều ngược lại Cellulose I do Atalla và Vander tìm ra năm 1984, được tổng hợp từ thực vật và

Gluconacetobacter xylinus ở môi trường tĩnh Các chuỗi β-1,4 glucozen xếp song

song nhau Trong khi đó, cellulose II được tổng hợp từ môi trường lắc, có chứa các chuỗi β-1,4 glucozen sắp xếp ngẫu nhiên bằng một lượng lớn liên kết hydrogen, do vậy, chúng có độ bền về nhiệt Cả 2 dạng cellulose đều có khả năng tổng hợp trong tự nhiên, tuy nhiên điều kiện nuôi cấy quyết định dạng kết tinh phổ biến [4]

1.1.3.2 Chức năng sinh lí của màng VLC đối với Gluconacetobacter xylinus

Tế bào Gluconacetobacter xylinus xen vào giữa mạng lưới cellulose Các

mạng lưới cellulose giúp chống đỡ cho vi sinh vật luôn ở trạng thái tiếp giáp giữa môi trường lỏng và không khí Bên cạnh đó, cellulose còn là nguồn dữ trữ dinh dưỡng cho vi khuẩn phát triển Enzim exo-glucanase và endo-glucanase xúc tác cho sự phân hủy cellulose [5,6]

Nhờ khả năng thấm nước và tính dẻo của cellulose mà vi khuẩn ít chịu ảnh hưởng từ những môi trường như giảm pH, mất nước, xuất hiện độc tố và vi sinh vật gây bệnh Bên cạnh đó, cellulose còn ngăn cản tia cực tím khiến

Gluconacetobacter xylinus có khả năng sống sót sau 1 giờ chiếu tia UV liên tục

Khi vi khuẩn tách khỏi mạng lưới cellulose, khả năng sống sót của chúng chỉ còn 3% [5,6]

- Độ tinh khiết cao: VLC là cellulose sinh học duy nhất được tổng hợp không chứa ligin và hemicellulose, do đó, VLC có thể phân hủy hoàn toàn và trở thành nguồn nguyên liệu tái sinh [10]

- Độ bền dai cơ học: Cellulose có trọng lượng nhẹ nhưng chịu được các lực

cơ học lớn, độ bền đáng kể [10]

- Khả năng hút nước cao: VLC có khả năng giữ nước rất lớn khi ở trạng thái

ẩm Nó có khả năng giữ được lượng nước nặng gấp 60 – 100 lần trọng lượng của

nó [10]

- Quá trình sinh tổng hợp của vi khuẩn hình thành trực tiếp màng VLC, do

đó, việc ứng dụng sản xuất giấy, sợi từ VCL không cần qua bước trung gian [3]

- Màng VLC được hình thành từ các sợi, các sợi này có khả năng biến động, xếp với nhau thành dãy tạo độ bền theo trục Theo Brown và White (1989) tiến hành thí nghiệm dìm 1 khối đất xốp hình gang tay vào môi trường nuôi cấy

Gluconacetobacter xylinus, kết quả tế bào vi khuẩn tập hợp xung quanh khối đất

xốp và tạo thành màng cellulose có hình gang tay Do đó, ta có thể tạo màng cellulose theo hình mong muốn [3]

- Màng VLC có khả năng thay đổi tính chất Ta có thể kiểm soát tính chất vật lí của cellulose phù hợp với mục đích sử dụng bằng cách bổ sung thuốc nhuộm vào môi trường nuôi cấy [3]

1.1.3.4 Các phương pháp sản xuất VLC từ Gluconacetobacter xylinus

* Lên men tĩnh

Đổ môi trường dinh dưỡng để lên men Gluconacetobacter xylinus vào các

khay lên men có mặt thoáng rộng Đậy lên bề mặt khay các giấy báo có độ xốp, đảm bảo giảm khả năng nhiễm khuẩn nhưng vẫn tạo sự thông khí giữa môi trường lên men và môi trường bên ngoài Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men là 28 – 300C Sau 3 – 7 ngày, bề mặt nuôi cấy xuất hiện lớp màng cellulose, phân cách môi trường lỏng và môi trường không khí Các sợi cellulose mới được tổng hợp tiếp tục di chuyển lên phía trên bám và màng cellulose tạo nên độ dày màng Sau

7 – 10 ngày có thể thu màng VLC [11]

Như vậy lên men tĩnh là quá trình lên men không chịu sự tác động của các

Khóa luận tốt nghiệp đại học

yếu tố vật lí như khấy từ, lắc… Trong nghiên cứu này, tôi tập trung chủ yếu sử dụng phương pháp lên men tĩnh

* Lên men động:

Vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus được nuôi cấy trong môi trường nuôi

cấy và được lắc thường xuyên trong máy lắc ổn nhiệt Chuẩn bị dịch huyền phù vi khuẩn đã được hoạt hóa, chuẩn bị các bình tam giác erlen đổ sẵn các môi trường nuôi cấy Sau đó cấy dịch huyền phù vi khuẩn đã được hoạt hóa vào bình, đem lắc trong các máy lắc ổn nhiệt 28 – 300C, 180 – 200 vòng/phút VLC tạo ra từ môi trường lắc có dạng hạt nhỏ, hình sao hoặc dạng sợi dài, do chịu ảnh hưởng của môi trường lắc nên cellulose phân tán rất tốt và đều Lượng Oxi hòa tan trong môi trường ảnh hưởng lớn đến sự tổng hợp VLC, do vậy, để tăng hiệu suất của quá trình lên men ta cần sục khí thường xuyên [11]

1.1.3.5 Ứng dụng của màng VLC

VLC được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như: dùng màng VLC làm môi trường phân tách cho quá trình xử lí nước, dùng làm chất mang, đặc biệt cho các pin và năng lượng cho tế bào, làm môi trường cơ chất trong sinh học, thực phẩm hay thay thế thực phẩm, công nghiệp dệt, mỹ phẩm, công nghệ giấy Trong lĩnh vực y học, màng VLC đã được ứng dụng làm da tạm thời thay thế da trong quá trình điều trị bỏng, làm mạch máu nhân tạo, điều trị các bệnh tim mạch, làm mặt nạ dưỡng da cho con người Trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh cũng nghiên cứu sử dụng màng VLC có tẩm dầu mù u làm màng trị bỏng được thực nghiệm ở thỏ Kết quả cho thấy rằng màng VLC giúp vết thương mau lành và ngăn không cho vết thương nhiễm trùng Ngoài ra, màng VLC được sử dụng như trong một vài hệ thống để phân phối thuốc, các sợi cellulose có cấu trúc mạng sẽ là hệ thống vận chuyển và phân phối thuốc làm tăng sinh khả dụng của thuốc, nó có thể giúp thuốc không bị phá hủy trong môi trường acid [6,7,8]

Với những đặc tính nổi trội, VLC ngày càng được nghiên cứu nhiều và có

ứng dụng cụ thể trong bảng 1.1

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Bảng 1.1 Các ứng dụng của VLC [6]

Thực phẩm Tráng miệng (thạch dừa), ăn kiêng (kem), vỏ bao

xúc xích, thịt nhân tạo, nước uống siro không có cholesterol, trà Kobucha

Y dược Tác nhân vật chuyển thuốc, màng trị bỏng, da nhân

hàng có độ bền cao Lĩnh vực khác Làm màng lọc

1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 Trên thế giới

Vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus và màng VLC đã thu hút được sự chú

ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới và có nhiều giá trị ứng dụng Các nghiên cứu hiện nay tập trung vào nhiều lĩnh vực khác nhau

Nghiên cứu VLC từ vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus được nghiên cứu

trên nhiều quốc gia Tác giả Brown dùng màng cellulose làm môi trường phân tách cho quá trình xử lí nước, dùng làm chất mang năng lượng cho pin và tế bào [8] Brown, Jonas và Farad dùng màng như một chất biến đổi độ nhớt, làm môi trường

cơ chất trong sinh học, thực phẩm hoặc thay thế thực phẩm

Đặc biệt trong y học, các nhà khoa học đã tìm ra phức chất (composite) từ

sự kết hợp giữa cellulose và chitosan, hoặc cellulose và polyvinyl Các phức chất này có ứng dụng lớn trong việc điều trị bỏng và vết loét dưới da

Khóa luận tốt nghiệp đại học

Những năm gần đây, có một số công trình nghiên cứu về chế tạo màng từ

vi khuẩn và nghiên cứu đặc tính màng VLC, đồng thời, nghiên cứu sản xuất giấy điện tử chất lượng cao từ màng vi khuẩn; nghiên cứu về con đường hình thành cellulose vi khuẩn, nghiên cứu về cấu trúc sợi cellulose và các đặc tính của màng cellulose; mối quan hệ giữa khả năng hình thành màng cellulose và acid acetic [13] Trong khi đó, Alina Krystynowicz và cộng sự (2005) đã so sánh đặc điểm

sinh học phân tử của chủng Gluconacetobacter (có khả năng tổng hợp cellulose)

và chủng đột biến (không có khả năng tổng hợp cellulose) Tác giả Neelobon và cộng sự (2007) nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy (nuôi cấy tĩnh, nuôi cấy lắc, nuôi cấy bioreactor) đến khả năng hình thành màng [14] Năm 2008, Barbara Surma và cộng sự [15] đã đưa ra phương pháp chế tạo màng và ảnh hưởng của nguồn carbon, glucose, manitol đến sự hình thành màng; nghiên cứu đặc điểm, cấu trúc màng cellulose và ứng dụng của nó trong sản xuất giấy

1.2.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu còn khá mới mẻ, mới chỉ quan tâm đến quá trình tạo màng, đặc tính và cấu trúc màng Về ứng dụng thực tiễn mới chỉ ứng dụng thực tiễn cho quá trình trị bỏng như đề tài của nhóm tác giả Nguyễn Văn Thanh (2007) ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh Năm 2011, có nghiên cứu của tác giả Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Thị Thùy Vân, Trần Như Quỳnh [5] đã công

bố 12 công trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu vi khuẩn Acetobacter xylium tạo

màng Bacterial cellulose ứng dụng trong điều trị bỏng” Gần đây, nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Kim Ngoan đã thu nhận màng từ vi khuẩn

Gluconacetobacter xylinus và ứng dụng nghiên cứu đề tài “Ảnh hưởng của một số

nhân tố sinh thái tới quá trình tạo màng Biocellulose trên môi trường tảo xoắn

Sprirulina” [5]

Hiện nay các nghiên cứu chủ yếu đi sâu về ứng dụng chế tạo màng sinh học trong trị bỏng và ứng dụng sản xuất thạch dừa Hiện nay, việc nghiên cứu tìm môi trường tối ưu cho khả năng hấp thụ thuốc đối với màng VLC còn mới và ít thành tựu

Khóa luận tốt nghiệp đại học