Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VŨ QUỐC MẠNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP CARRAGEENAN/CO
Luận án tiến sĩ Hóa học BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VŨ QUỐC MẠNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP CARRAGEENAN/COLLAGEN (TỪ VẢY CÁ) MANG DƯỢC CHẤT ALLOPURINOL Chuyên ngành: Hoá Hữu Mã số: 9440114 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỮU CƠ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Thái Hoàng PGS TS Vũ Quốc Trung HÀ NỘI – 2024 Luận án tiến sĩ Hóa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án thực hướng dẫn GS TS Thái Hoàng PGS TS Vũ Quốc Trung Một số nhiệm vụ nghiên cứu thành tập thể đồng cho phép sử dụng Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án VŨ QUỐC MẠNH Luận án tiến sĩ Hóa học LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, thực đề tài "Nghiên cứu chế tạo đặc trưng tính chất tổ hợp carrageenan/collagen (từ vảy cá) mang dược chất allopurinol" hoàn thành Phịng Hố lý vật liệu phi kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến GS TS Thái Hoàng PGS TS Vũ Quốc Trung, người Thầy tần tình hướng dẫn bảo tơi suốt q trình xây dựng hồn thiện luận án Tơi xin chân thành cảm ơn anh, chị, em Phịng Hố lý vật liệu phi kim loại Viện Kỹ thuật nhiệt đới – nơi thực đề tài, tạo điều kiện tuận lợi để tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc, thầy giáo, giáo tồn thể cán phịng Đào tạo Học viện Khoa học Cơng nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Thành Đơ, Ban lãnh đạo tồn thể đồng nghiệp Khoa Dược tạo điều kiện, hỗ trợ, giúp đỡ tốt cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn đề tài Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (Nafosted) – mã số: 104.02-2017.326 giai đoạn 2018–2021 hỗ trợ kinh phí để tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ, chia sẻ động viên tơi q trình hồn thành luận án Hà Nội, tháng 01 năm 2024 Tác giả luận án VŨ QUỐC MẠNH Luận án tiến sĩ Hóa học MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 Tổng quan collagen .4 1.1.1 Cấu tạo cấu trúc phân tử collagen 1.1.2 Phân loại collagen .6 1.1.3 Tính chất collagen 10 1.1.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất collagen từ cá 12 1.2 Tổng quan carrageenan 18 1.2.1 Cấu tạo cấu trúc phân tử carrageenan 18 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất carrageenan .24 1.2.3 Ứng dụng carrageenan 27 1.3 Tổng quan polyme thiên nhiên mang dược chất 29 1.3.1 Carrageenan mang dược chất 29 1.3.2 Collagen mang dược chất 31 1.3.3 Tổ hợp carrageenan/polyme khác mang dược chất 33 1.3.4 Tổ hợp collagen/polyme khác mang dược chất 35 1.3.5 Tổ hợp carragennan/collagen mang dược chất 37 1.4 Tổng quan dược chất allopurinol polyme mang allopurinol .38 1.4.1 Tính chất chung 38 1.4.2 Dược lực .39 1.4.3 Cơ chế tác dụng 40 1.4.4 Polyme mang allopurinol 40 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM .43 2.1 Hóa chất, dụng cụ 43 2.2 Trích ly collagen từ vảy cá (họ cá chép – Cyprinidae) 43 2.2.1 Xử lý sơ nguyên liệu đầu vào (Bước 1) .43 2.2.2 Xử lý protein chất béo dung dịch kiềm (Bước 2) 44 Luận án tiến sĩ Hóa học 2.2.3 Xử lý khoáng dung dịch hỗn hợp acid khác (Bước 3) 44 2.2.4 Thu collagen thô (Bước 4) 44 2.3 Chế tạo màng tổ hợp carragennan/collagen/allopurinol 47 2.4 Chế tạo hạt tổ hợp carragennan/collagen/allopurinol 48 2.5 Phương pháp nghiên cứu .49 2.5.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 49 2.5.2 Phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS) 49 2.5.3 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 50 2.5.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 50 2.5.5 Phương pháp nhiệt lượng quét vi sai (DSC) phân tích nhiệt khối lượng (TGA) 50 2.5.6 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 50 2.5.7 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) .51 2.5.8 Phương pháp điện di SDS-PAGE .51 2.5.9 Phương pháp sắc ký nano đa chiều khối phổ (nanoLC-MS/MS) 52 2.6 Giải phóng allopurinol từ màng hạt tổ hợp Car/C/ALP môi trường pH khác 53 2.6.1 Xây dựng đường chuẩn allopurinol dung dịch pH khác 53 2.6.2 Xác định hàm lượng allopurinol mang tổ hợp Car/C 55 2.6.3 Xác định khối lượng thuốc allopurinol giải phóng từ vật liệu tổ hợp Car/C/ALP 55 2.7 Thử nghiệm in vivo sử dụng hạt tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol thể động vật (chuột bình thường chuột tiêm phúc mạc potassium oxalate) 56 2.7.1 Xác định độc tính cấp hạt tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol chuột thử nghiệm 56 2.7.2 Xác định độc tính bán trường diễn hạt tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol chuột thử nghiệm 57 2.7.3 Khảo sát tác dụng hạt tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol đến giảm nồng độ urat/acid uric máu loại chuột thử nghiệm .58 Luận án tiến sĩ Hóa học CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .61 3.1 Trích ly collagen từ vảy cá nước 61 3.1.1 Ảnh hưởng dung dịch kiềm đến xử lý vảy cá thu collagen 61 3.1.2 Ảnh hưởng hỗn hợp acid đến xử lý vảy thu collagen 62 3.1.3 Xác định độ tinh khiết hàm lượng acid amin collagen thu từ hỗn hợp vảy cá .63 3.1.4 Đặc trưng, tính chất hình thái cấu trúc collagen thu từ hỗn hợp vảy cá họ cá chép 66 3.2 Màng tổ hợp carragennan/collagen/allopurinol 72 3.2.1 Hiệu suất mang allopurinol màng tổ hợp carrageenan/collagen 72 3.2.2 Phổ FTIR màng tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol 73 3.2.3 Nhiễu xạ tia X (XRD) .78 3.2.4 Ảnh SEM màng tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol 80 3.2.5 Độ bền nhiệt màng tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol 80 3.2.6 Nghiên cứu giải phóng allopurinol từ màng tổ hợp Car/C/ALP (CCA) dung dịch đệm pH pH 7,4 .83 3.2.7 Mơ hình động học giải phóng allopurinol từ màng tổ hợp CCA dung dịch đệm pH pH 7,4 .88 3.3 Hạt tổ hợp carragennan/collagen/allopurinol (ACC) 90 3.3.1 Phổ FTIR hạt tổ hợp carrageenan/collagen/allopurinol (ACC) 90 3.3.2 Phân bố kích thước hạt hạt tổ hợp ACC 92 3.3.3 Ảnh SEM hạt tổ hợp nano ACC 93 3.3.4 Đặc trưng nhiệt hạt tổ hợp nano ACC 94 3.3.5 Hiệu suất mang allopurinol hạt tổ hợp nano ACC .96 3.3.6 Nghiên cứu giải phóng allopurinol từ hạt tổ hợp nano Car/C/ALP dung dịch đệm pH pH 7,4 97 3.4 Thử nghiệm in vivo sử dụng hạt tổ hợp nano carrageenan/collagen/allopurinol thể động vật (chuột bình thường chuột tiêm phúc mạc potassium oxalat) .102 Luận án tiến sĩ Hóa học 3.4.1 Xác định độc tính cấp hạt tổ hợp nano carrageenan/collagen/allopurinol chuột thử nghiệm 102 3.4.2 Xác định độc tính bán trường diễn hạt tổ hợp nano carrageenan/collagen/allopurinol chuột thử nghiệm 105 3.4.3 Khảo sát tác dụng hạt tổ hợp nano carrageenan/collagen/allopurinol đến giảm nồng độ urat/acid uric máu nhóm chuột thử nghiệm 109 KẾT LUẬN 115 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 117 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 118 PHỤ LỤC 1.PL Luận án tiến sĩ Hóa học 3,6-AG: DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A-CNPs: 3,6-anhydrogalactose Ala: Nano siêu thuận từ chitosan mang allopurinol ALP: Alanie Arg: Allopurinol Asp: Arginine C: Acid aspartic CAF: Collagen Car: Collagen/alginat/sợi CMC: Carrageenan CS: Carboxymethyl cenlulose Cur: Chitosan DFNa Curcumin DLS: Diclofenac sodium Dox: Tán xạ ánh sáng động DSC: Doxorubicin EDTA: Nhiệt lượng quét vi sai EDX: Ethylenediaminotetraacetic EHE: Tán xạ lượng tia X FAD: Phương pháp đùn – thủy phân – chiết FO: Cục quản lý Thực phẩm - Dược phẩm Hoa Kỳ FONPs: Động học bậc FTIR: Nano oxit sắt từ GH: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Gln: Hormone tăng trưởng Glu: Glutamine Gly: Acid glutamic GPC: Glycine Giải phóng chậm Luận án tiến sĩ Hóa học GPN: Giải phóng nhanh HAp: Hydroxyapatite HC: Phương trình Hixon-Crowell HG: Phương trình Higuchi HOB: Nguyên bào xương người HPLC: Sắc ký lỏng hiệu cao Hyp: Hydroxyproline Ile: Isoleucin KP: Phương trình định luật lượng Korsmeyer-Peppas LPS: Lipopolysaccharide Lys: Lysine Met: Methionine MNPs: Hạt nano từ tính PAA: Poly(acid acrylic) PEG 6000: Polyetylen glycol 6000 PEO: Polyetylen oxide Pro: Proline PVA: Poly(vinyl alcohol) PVPk30: Poly(vinylpyrrolidone) SBF: Dịch mô thể người SDS: Sodium dodecyl sulfate SEM: Hiển vi điện tử quét TGA: Phân tích nhiệt khối lượng TPP: Tripolyphosphate Tris: Trisaminomethane UV-Vis: Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến XRD: Nhiễu xạ tia X ZO: Động học bậc β- MIN6: Tế bào tụy Luận án tiến sĩ Hóa học TỶ LỆ THÀNH PHẦN VÀ KÍ HIỆU CÁC MẪU MÀNG TỔ HỢP CARRAGEENAN/COLLAGEN/ALLOPURINOL STT Kí hiệu mẫu Carrageenan Collagen Allopurinol KCl (g) (g) màng (g) (g) 0,001 0,001 CC955-0 0,095 0,005 0,005 0,001 0,005 0,001 CCA991-5 0,099 0,001 0,005 0,001 0,005 0,001 CCA973-5 0,097 0,003 0,005 0,001 0,003 0,001 CCA955-5 0,095 0,005 0,01 0,001 0,015 0,001 CCA937-5 0.093 0.007 0,005 0,001 0,005 CCA9010-5 0,090 0,010 CCA955-3 0,095 0,005 CCA955-10 0,095 0,005 CCA955-15 0,095 0,005 10 CaA5 0,1 11 CoA 0,1 TỶ LỆ THÀNH PHẦN VÀ KÍ HIỆU CÁC MẪU HẠT TỔ HỢP CARRAGEENAN/COLLAGEN/ALLOPURINOL Kí hiệu Carrageenan Collagen Allopurinol KCl STT (g) (g) (g) (g) mẫu bột ACC19-5 0,01 0,09 0,005 0,001 ACC19-10 0,01 0,09 0,01 0,001 ACC19-15 0,01 0,09 0,015 0,001 ACC28-10 0,02 0,08 0,01 0,001 ACC55-10 0,05 0,05 0,01 0,001 ACC64-10 0,06 0,04 0,01 0,001