thẩm định quy trình phân tích nhóm amino trong các polime sinh học dùng để biến tính bề mặt nanosilica nhằm tăng hiệu quả mang thuốc chống ung thư doxorubicin

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PMhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh d

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH PHÂN TÍCH NHÓM AMINO TRONG CÁC POLIME SINH HỌC DÙNG BIẾN TÍNH BỀ MẶT NANOSILICA bNHẰM TĂNG

HIỆU QUẢ MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ DOXORUBICIN

Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ UYÊN VY & TS TRẦN THỊ THANH THÚY Sinh viên thực hiện: VŨ THỊ HUYỀN CHÂM

MSSV: 18057631

Lớp: DHPT14

Khoá: 2018 – 2022

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

hghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh bieh

90Thursday, June 13, 20249:06:50 PM9:06:50 PM90Thursday, June 13, 20249:06:50 PM9:06:50 PM90Thursday, June 13, 20249:06:50 PM9:06:50 PM

hghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehhghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh bieh

90hghieh euu dae diem eau true ruhg tai lam uhah eo may eha cruhdihcric xu o huyeh dieh bieh dohg tihh dieh biehThursday, June 13, 2024

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THẨM ĐỊNH QUY TRÌNH PHÂN TÍCH NHÓM AMINO TRONG CÁC POLIME SINH HỌC DÙNG BIẾN TÍNH BỀ MẶT NANOSILICA NHẰM TĂNG

HIỆU QUẢ MANG THUỐC CHỐNG UNG THƯ DOXORUBICIN

Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ UYÊN VY & TS TRẦN THỊ THANH THÚY Sinh viên thực hiện: VŨ THỊ HUYỀN CHÂM

Trang 3

 Tổng quan nanosilica, Doxorubicin, phương pháp phân tích UV-Vis

 Khảo sát các điều kiện tối ưu (bước sóng hấp thu cực đại, pH, thời gian phản ứng, khoảng bền màu, tỷ lệ DMSO : acetact, tỷ lệ dung môi ethanol : H2O ,…)

- Thẩm định quy trình phân tích trên UV-VIS ( LOD, LOQ, hiệu suất thu hồi, độ lặp lại, )

 Phân tích mẫu PNS-NH2, PNS-Gelatin, PNS-Chitosan-mPEG 3 Ngày giao đồ án tốt nghiệp:

4 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp:

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thị Thanh Thúy, Th S Võ Uyên Vy Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

Chủ nhiệm bộ môn

chuyên ngành Giảng viên hướng dẫn 1 Giảng viên hướng dẫn 2

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ––––– // –––––

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ––––– // –––––

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa công nghệ hóa đặc biệt là quý thầy cô bên Kỹ thuật phân tích và nhà trường Đại Học Công Nghiệp thành phố HCM đã tạo điều kiện để em có khả năng thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Bài nghiên cứu khoa học này đã được em hoàn thành dựa trên quá trình tiến hành thực nghiệm, tham khảo tài liệu, cũng như học tập đút kết kinh nghiệm từ các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài của em, các tạp chí, sách báo chuyên ngành của nhiều tác giả trong nước và ngoài nước, các tổ chức nghiên cứu, viện nghiện cứu

Bên cạnh đó, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cô Th S Võ Uyên Vy và TS Trần Thị Thanh Thúy – người luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em cũng như thời gian quý báu của mình để truyền đạt kiến thức, tận tâm hướng dẫn các kỹ năng thực hành cho em và hỗ trợ nhiệt tình suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án này của em

Em chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đang công tác tại khoa Công nghệ Hóa Học tại trường đã tận tình hỗ trợ và giúp đỡ em trong suốt những ngày em thực hiện đồ án này

Xin cảm ơn tất cả bạn bè DHPT14 và gia đình đã luôn hỗ trợ tinh thần cho em, cảm ơn mọi người vì đã luôn giúp đỡ hết lòng mỗi khi em gặp khó khăn

Mặc dù bản thân còn nhiều thiếu sót nhưng em đã cố hoàn thành bài báo cáo nghiên cứu này, em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô về nghiên cứu này

Em xin trân trọng cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Huyền Châm

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

 Kỹ năng trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: …… … Điểm bằng chữ:

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

Chủ nhiệm bộ môn

chuyên ngành Giảng viên hướng dẫn 1 Giảng viên hướng dẫn 2

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

Giảng viên phản biện

Trang 7

1.1.2 Các loại hạt mang thuốc 2

1.1.3 Một số vật liệu nano dẫn truyền thuốc 3

1.1.3.1 Nanosilica 3

1.1.3.1.1 Nguồn gốc silica 3

1.1.3.1.2 Vật liệu Nanosilica dẫn truyền thuốc 4

1.1.3.2 Ứng dụng vật liệu nano 6

1.2 Thuốc ung thư Doxorubicin – DOX 7

1.2.1 Giới thiệu về Doxorubicin 7

1.3.2.4 Tính chất hóa lý của Gelatin 13

1.3.2.4.1 Khả năng tạo hệ gel của Gelatin 13

1.3.2.4.2 Ứng dụng của hệ gelatin trong lĩnh vực y học 13

1.4.6 Tính chất hóa học của Chitosan 16

1.4.7 Ứng dụng của Chitosan trong ngành công nghiệp: 16902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 8

1.4.7.1 Công nghiệp sản xuất nước hoa quả 16

1.4.7.2 Được sử dụng làm thành phần trong thực phẩm chức năng: 16

1.4.7.3 Ứng dụng vào khả năng thu hổi protein: 17

1.4.7.4 Ứng dụng trong y học: 17

1.4.7.5 Ứng dụng trong công nghiệp 17

1.4.7.6 Ứng dụng trong nông nghiệp 18

1.4.7.7 Ứng dụng trong công nghệ môi trường 18

1.7 Cơ chế phản ứng của ninhydrin với L-methionin 21

1.8 Nguyên lí hoạt động của máy quang phổ UV-VIS 25

1.8.1 Máy một chùm tia 25

1.8.2 Máy hai chùm tia 25

1.8.3 Cấu tạo về máy 25

1.9 Tổng quan về thẩm định phương pháp 27

1.9.1 Thẩm định phương pháp là gì 27

1.9.2Thẩm định phương pháp hóa học 28

1.9.3Các thông số trong trong phương pháp hóa học cần thẩm định 28

1.9.3.1 Khoảng tuyến tính và đường chuẩn 28

1.9.3.2 Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) 30

Trang 9

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Kết quả khảo sát các thông số tối ưu của quy trình phân tích 51

3.1.1 Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại 51

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH 51

3.1.3 Khảo sát tỉ lệ DMSO:đệm acetate 52

3.1.4 Khảo sát tỉ lệ dung môi ethanol:nước 53

3.1.5 Khảo sát tỉ lệ dung môi methanol:nước 54

3.1.6 Khảo sát thời gian phản ứng 55

3.1.7 Khảo sát thời gian bền màu 56

Trang 10

Trang 11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Độ lặp lại được chấp nhận theo nồng độ của AOAC 32

Bảng 1 2 Phần trăm thu hồi chấp nhận theo nồng độ của AOAC 34

Bảng 2 1 Tên hóa chất và nơi xuất xứ 35

Bảng 2 2 Pha hóa chất 35

Bảng 2 3 Dụng cụ và thiết bị 36

Bảng 2 4 Xây dựng đường chuẩn 37

Bảng 2 5 Phân mẫu phân tích 38

Bảng 2 6 Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại 38

Bảng 2 7 Cách pha dung dịch đệm acetate ở các pH khác nhau 39

Bảng 2 8 Khảo sát ảnh hưởng của Ph 40

Bảng 2 9 Khảo sát tỉ lệ DMSO:đệm acetate 40

Bảng 2 10 Khảo sát tỉ lệ dung môi ethanol:nước 40

Bảng 2 11 Khảo sát tỉ lệ dung môi khác methanol:nước 41

Bảng 2 12 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng 41

Bảng 2 13 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng 42

Bảng 2 14 Khảo sát khoảng tuyến tính 42

Bảng 2 15 Dựng đường chuẩn 44

Bảng 2 16 Phân tích mẫu PNS-NH2 45

Bảng 2 17 Phân tích mẫu PNS-Gelatin 45

Bảng 2 18 Phân tích mẫu PNS-NH2 46

Bảng 2 19 Vật liệu PNS-NH2 không thêm chuẩn 46

Bảng 2 20 Vật liệu PNS-NH2 thêm chuẩn 47

Bảng 2 21 Vật liệu PNS-Gelatin không thêm chuẩn 48

Bảng 2 22 Vật liệu PNS-Gelatin thêm chuẩn 48

Bảng 2 23 Vật liệu PNS-Gelatin không thêm chuẩn 49

Bảng 2 24 Vật liệu PNS-Gelatin thêm chuẩn 49

Bảng 3 1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Ph 51

Bảng 3 2 Kết quả khảo sát tỉ lệ DMSO:đệm acetate 52

Bảng 3 3 Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi ethanol:nước 53

Bảng 3 4 Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi khác methanol:nước 54

Bảng 3 5 Kết quả khảo sát thời gian phản ứng 55902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 12

Bảng 3 6: Kết quả khảo sát thời gian bền màu 56

Bảng 3 7 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính 57

Bảng 3 8 Các đường chuẩn xây dựng 59

Bảng 3 9 Kết quả khảo sát đường chuẩn tối ưu 60

Bảng 3 10 Kết quả khảo sát LOD và LOQ 60

Bảng 3 11 Kết quả phân tích mẫu PNS-NH2 61

Bảng 3 12 Kết quả phân tích mẫu PNS-Gelatin 62

Bảng 3 13 Kết quả phân tích mẫu PNS-Chitosan-Mpeg 62

Bảng 3 14 Kết quả phân tích hiệu suất thu hồi của mẫu PNS-NH2 62

Bảng 3 15 Bảng tổng hợp kết quả độ thu hồi 63

Bảng 3 16 Kết quả phân tích hiệu suất thu hồi của mẫu PNS-Gelatin 64

Bảng 3 17 Bảng tổng hợp kết quả độ thu hồi 64

Bảng 3 18 Kết quả phân tích hiệu suất thu hồi của mẫu PNS-Chitosan-Mpeg 65Bảng 3 19 Bảng tổng hợp kết quả độ thu hồi 65

Bảng 3 20: Kết quả phân tích độ lặp lại của mẫu PNS-NH2 66

Bảng 3 21 Kết quả phân tích độ lặp lại của mẫu PNS-Gelatin 66

Bảng 3 22 Kết quả phân tích độ lặp lại của mẫu PNS-Chitosan-Mpeg 67

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 13

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Một số loại vật liệu dẫn truyền thuốc 3

Hình 1 2 Gốc ưa nước (trái) và kỵ nước (phải) của PNS 4

Hình 1 3 Sự biến đổi nồng độ silanol và số lượng silanol với kích thước hạt của silica 5

Hình 1 4 Cơ chế gây độc cho mô/tế bào bởi một số hạt nano 6

Hình 1 5 Công thức cấu tạo của Doxorubicin 7

Hình 1 6 Biểu đồ thành phần trong Gelatin 11

Hình 1 7 Cấu trúc phổ biến của Gelatin 11

Hình 1 8 Cấu trúc cơ bản của Gelatin 12

Hình 1 9 Cấu trúc hóa học của Chitosan 15

Hình 1 10 Công thức cấu tạo Ninhydrin 18

Hình 1 11 Phản ứng tạo sản phẩm màu tím của Ninhydrin 19

Hình 1 12 Ứng dụng phát hiện dấu vân tay của Ninhydrin 20

Hình 1 13 Công thức cấu tạo của L-methionine 20

Hình 1 14 Cơ chế phản ứng của ninhdrin với L-methionine 22

Hình 1 15 Cấu tạo máy một chum tia [26] 25

Hình 1 16 Cấu tạo máy hai chum tia [26] 25

Hình 1 17 Khoảng làm việc và khoảng tuyến tính [27] 29

Hình 1 18 Đường chuẩn xây dựng nền mẫu thực [27] 30

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 14

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 15

LỜI MỞ ĐẦU

Ung thư được hiểu là nhóm các bệnh liên quan đến việc tăng sinh tế bào một cách mất kiểm soát và bất thường Các tế bào tăng sinh đó có khả năng xâm lấn phát triển trực tiếp vào những mô tế bào và nó còn có khả năng di chuyển đến những bộ phận khác trong cơ thể (di căn) Nhiều loại bệnh ung thư có thể được phòng ngừa bằng việc không hút thuốc, duy trì cân nặng khỏe mạnh, không uống quá nhiều rượu, ăn nhiều rau, trái cây và ngũ cốc nguyên hạt, tiêm phòng các bệnh truyền nhiễm nhất định, không ăn quá nhiều thịt chế biến và thịt đỏ cũng như tránh phơi nắng quá nhiều

Và việc điều trị ung thư là điều trị phối hợp bởi nhiều phương pháp: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, chăm sóc giảm nhẹ triệu chứng, dinh dưỡng, tâm lý xã hội Có thể nói, những năm gần đây các phương pháp điều trị tân tiến, kỹ thuật và thuốc mới trong điều trị ung thư được nghiên cứu và tiến bộ vượt bậc Việt Nam cũng là quốc gia cập nhật rất nhanh các tiến bộ này Nếu như trước đây, phải sau nhiều năm các thuốc mới mới được sử dụng trên bệnh nhân Việt Nam thì ngày nay khoảng cách này đã được rút ngắn lại Đặc biệt, các kỹ thuật xạ trị hiện đại như VMAT, IMRT… phẫu thuật nội soi, Robot, xạ phẫu Gamma Knife cũng đã được triển khai tại Bệnh viện K cũng như một số trung tâm ung bướu khác trên cả nước Với sự phát triển của khoa học đặc biệt từ khi công bố chức năng của công nghệ nano thì ngành y học đã nhanh chóng ứng dụng nó trong việc tạo vật liệu nano dẫn truyền thuốc để điều trị bệnh ung thư Rất nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã nghiên cứu ra nano vàng, nano bạc và một số hoạt chất khác làm chất mang thuốc dẫn vào cơ thể người bệnh Trong nghiên cứu này tập trung vào việc so sánh hàm lượng thuốc ung thư Doxorubicin chứa trong nano silica xốp đã biến tính bằng phương pháp UV-Vis từ đó đưa ra được nhận xét về khả năng mang thuốc của vật liệu nano silica xốp Dựa trên cơ sở đó, với đề tài “Thẩm định quy trình phân tích nhóm amino trong các polime sinh học dùng để biến tính bề mặt nanosilica nhằm tăng hiểu quả mang thuốc chống ung thư doxorubicin” với mong muốn đưa ra được các số liệu đánh giá khả năng dẫn truyền thuốc của nano silica từ đó đưa vào ứng dụng trong công cuộc hỗ trợ điều trị ung thư cho các bệnh nhân

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 16

1.1.2 Các loại hạt mang thuốc

Để phân loại các hạt nano mang thuốc thường phải dựa vào rất nhiều yếu tố như thành phần cấu tạo của hạt, cấu trúc của hạt, và các đặc tính riêng của hạt mà từ đó mà ta có thể phân loại cụ thể và khách quan hơn [1]

+ Có 3 phân lớp lớn có thể phân theo thành phần cấu trúc hạt: - Inorganic nanoparticle (Hạt nano vô cơ)

- Polymeric nanoparticles (Hạt nano polymer) - Lipid nanoparticles (Hạt nano lipip)

+ Phân loại theo cấu trúc của hạt ta có thể phân thành 3 loại sau

- Nanocapsules (Hạt cấu trúc dạng nang): là dạng hạt nano một khoang chứa thuốc và được bao quanh bởi một thành phần là polymer hoặc là một màng đơn hoặc kép lipid có thể nằm ở nhiều trạng khác nhau như trạng thái rắn, rắn-lỏng hoặc lỏng ưu nước hoặc ưu dầu

- Nanospheres (Hạt nano cấu trúc dạng cầu): Là dạng ma trận, được thống nhất về thể phân tán

- Nanocomplex (Hạt nano cấu trúc dạng phức tạp): thường là phức hợp đa thành phần giữa polymer hoặc lipid tích điện dương và hoạt chất tích điện âm (protein, peptit và acid nucleic) kết hợp với nhau nhờ tương tác điện tích

+ Phân loại theo tính chất bề mặt của hạt nano, dựa vào vào khả năng biến đổi trên bề mặt của hạt như: tính ưa dầu và có hiệu ứng cản trở không gian và thành phần cấu tạo bề mặt nhằm hướng tới hạt nano đến đích tác dụng Từ các đặc điểm trên có thể phân hạt nano thành 3 loại:

- Pasive nanoparticles (Hạt nano thụ động): Được biết là hạt nano hướng đến gan và lách do trong quá trình vận chuyển trong tuần hoàn các hạt dễ bị opsonin hóa bởi các tế bào huyết tương, và thường nó sẽ bị bắt giữ bởi các tế bào thực bào đơn nhân 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 17

do có các receptor bề mặt nhận biệt các đặc hiệu protein huyết tương, các hạt này thường sẽ di chuyển hướng tới chủ yếu là vùng gan, lách Đặc điểm thì đây là loại hạt có bề mặt không có sự cản trở về mặt không gian và có tính ưa dầu

- Stealyh® nanoparticles (Hạt nano Stealyh®): Là hạt nano được coi là tối ưu hơn nano hạt Pasive nanoparticles bởi nó không bị opsonin hóa bắt giữ lại do có liên kết cộng hóa trị với PEG (polyethylenglycol) làm thay đổi cấu trúc bề mặt, nhờ khả năng này nên được ứng dụng vào việc trị các bệnh ở ngoài vùng gan, lách Với đặc điểm ở bề mặt được bao phủ bởi một lớp polymer ưa nước và linh động

- Active nanoparticle (Hạt nano chủ động): Đây là loại hạt nano tối ưu nhất bởi khả năng vận chuyển tới mô và tế bào đích, nhờ vào liên kết ligand trên bề mặt làm tăng khả năng nhận biết đặc hiệu các receptor ở mô và tế bào đích[1]

1.1.3 Một số vật liệu nano dẫn truyền thuốc

Hình 1 1 Một số loại vật liệu dẫn truyền thuốc

1.1.3.1 Nanosilica 1.1.3.1.1 Nguồn gốc silica

Lúa gạo là mặt hàng nông nghiệp chiếm vị trí chiến lượt trong thành phần kinh tế thế giới Trong đó Châu Á là một trong những châu lục tiêu thụ 90% lúa gạo được sản xuất Vì thế hàng mili tấn vỏ trấu được thải ra mỗi năm từ ngành công nghiệp sản xuất lúa gạo Tạo thành vấn đề cần phải giải quyết cho lĩnh vực quản lí chất thải rắn Vì đây là hoạt động sản xuất lớn vì thế lượng vỏ trấu thải ra cần được giải quyết nhanh chóng, vì vỏ trấu có thể tạo thành môi trường sinh sống lí tưởng cho các kí sinh mang bệnh, bên cạnh đó vỏ trấu còn tăng nguy cơ hỏa hoạn thậm chí khi xếp chúng vào các bãi chứa rác thải chúng sẽ chiếm không gian rất lớn và gây khó khan cho việc xử lí chúng Nếu tiêu hủy bằng lửa vỏ trấu sẽ tạo ra một lượng lớn khí thải metan độc hại và gây ra ô nghiễm không khí nghiêm trọng[2] Và điều đó thu hút các nhà nghiên cứu về cách biến loại rác thải công nghiệp này vật liệu để giảm thải chất thải rắn cho ngành công nghiệp Bằng cách sử dụng các dung dịch acid và quá trình đốt cháy đã có thể loại bỏ hầu hết các tạp chất có trong vỏ trấu và tạo ra 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 18

silica màu trắng trong và có tổng diện tích bề mặt khá lớn Các thành phần chính trong vỏ trấu là cellulose, hemicelluloses và lignin chiếm hơn 75%, khoảng 20% là các hợp chất vô cơ K2O, CaO, MgO, Al2O3 và P2O5, phần còn lại những yếu tố loại đất, điều kiện thời tiết v.vv Nhưng điều đặc biệt ở đây vẫn chưa có nghiên cứu nào khảo sát việc sử dụng acid loãng để chiết xuất vỏ trấu có hàm lượng hợp chất vô cơ cao [3]

Được biết SiO2 là những nguyên liệu thô cơ bản được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến thuộc lĩnh vực vật liệu elec-tronic, gốm và polymer, bởi đường kính của nó, silica có dạng bột siêu mịn phù hợp được rất nhiều và các lĩnh vực như logic kỹ thuật và được ứng dụng làm tác nhân tixotropic, chất các điện nhiệt, chất làm đầy composite, vật liệu mang chất gắn trên thuốc, v.v Việc sản xuất các vật liệu cách điện hoặc vật liệu chịu nhiệt bằng vỏ trấu đã giúp phần giải quyết những vẫn đề lớn về rác thải vỏ trấu đối với môi trường và làm tăng giá trị dư lượng

1.1.3.1.2 Vật liệu Nanosilica dẫn truyền thuốc

Nano silica (PNS) bao gồm các oxit kim loại vô định hình được điều chế bằng phương pháp sol-gel Trong đó chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong các phương pháp, quá trình này bao gồm quá trình thủy phân và ngưng tụ oxit silic trong điều kiện xúc tác[4]

Các hạt nano silica có kích thước nano, có các tính năng độc đáo như độ ổn định, lỗ xốp có thể điều chỉnh và diện tích bề mặt lớn nên thích hợp để mang các loại thuốc chống ung thư khác nhau Chúng chứa các lỗ có đường kính từ 2 đến 50 nm PNS có bề mặt bên ngoài và bên trong được chọn lọc với các nhóm hữu cơ và vô cơ khác nhau Hạt nano này bao bọc các tác nhân điều trị như protein, peptit, các phân tử nhỏ không cần tác động vào vì chúng có thể tích tụ vào các lỗ xốp của PNS MSN được coi là chất mang thuốc hiệu quả vì chúng có khả năng lưu trữ cao, đặc tính giải phóng được kiểm soát và đến đúng mục tiêu cụ thể Do sự hiện diện của các nhóm phân cực (như Si-OH và Ti-OH), PNS có bản chất ưa nước và cải thiện khả năng hòa tan của các loại thuốc kỵ nước giúp cải khả dụng sinh học và khả năng hấp thụ của thuốc được tăng lên Hầu hết các MSN có thể được sử dụng cho phương pháp tăng thân nhiệt có thể gây ảnh hưởng nhiều đến sự phát trển của tế bào ung thư[4]

Hình 1 2 Gốc ưa nước (trái) và kỵ nước (phải) của PNS

Số lượng nguyên tử bám trên toàn bộ diện tích bề mặt PNS tăng lên cùng với sự giảm kích thước hạt Đối với các hạt nano silica nhỏ hơn 5nm, có hơn một nửa số nguyên

tử Si trên bề mặt Do đó, bề mặt phải có một hoặc nhiều nhóm silanol (≡ Si-OH), nếu liên

kết các nhóm chức hoặc kết hợp các ion kim loại phụ thuộc nhiều vào nồng độ của nhóm silanol trên một gam silica Tuy nhiên, số lượng silanol giảm cùng với sự giảm kích thước 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 19

hạt cho thấy rằng các hạt nano này có thể phản ứng hóa học, do đó thích hợp cho các ứng dụng xúc tác [4]

Hình 1 3 Sự biến đổi nồng độ silanol và số lượng silanol với kích thước hạt của silica Tuy nhiên nhược điểm của PNS cũng là một điều đáng lo ngại Độc tính của PNS phụ thuộc vào kích thước của chúng Một nghiên cứu chỉ ra rằng PNS trong tế bào SHSY5Y và tế bào tủy xương khi sử dụng ở liều thấp không gây độc hại nhưng khi sử dụng liều cao hơn, độc tính đáng kể đã được quan sát thấy [4]

Các hạt mang kích thước hạt keo trở xuống, chẳng hạn như liposome, hạt nano cao phân tử, … được dùng trong dẫn truyền thuốc đến các vị trí cụ thể trên cơ thể Vỏ nano có lõi bằng silica và lớp ngoài bằng kim loại và có thể được tiêm an toàn trên các mô hình động vật và ưu tiên tập trung ở các vị trí tổn thương ung thư Hơn nữa, các vỏ nano có thể mang các liên hợp phân tử với các kháng nguyên được biểu hiện trên chính tế bào ung thư hoặc trong vi môi trường khối u Một ứng dụng mới thú vị của vỏ nano silica phủ vàng đã được tìm thấy trong điều trị các khối u lành tính và ác tính Do kích thước nhỏ của các hạt nano, tỷ lệ các nguyên tử cấu thành của chúng trên bề mặt sẽ cao hơn ở dạng khối Ví dụ, vàng ở dạng khối có cấu trúc lập phương tâm mặt nhưng các hạt vàng kích thước nano đường kính 3–5 nm có cấu trúc hình tứ diện có nhiều đường gấp khúc và cạnh hơn hình lập phương Đây là một vấn đề quan trọng đối với chất xúc tác vì hiện nay người ta biết rằng chất xúc tác chủ yếu xảy ra trên các bước và các cạnh của bề mặt nơi các nguyên tử được liên kết tương đối yếu [6]

Các hạt nano silica có nhiều lợi ích điều trị trong y học Thứ nhất, thuận tiện trong việc sản xuất vật liệu nano với các đặc tính cụ thể về kích thước, hình dạng và diện tích bề mặt Trong hóa học, silica dễ dàng điều chỉnh và rất quan trọng đối với khả năng tương thích sinh học và phân phối sinh học tối ưu Các hạt nano silica đã được tổng hợp trong hơn 60 năm và có lịch sử Năm 1956, quá trình tổng hợp các hạt nano silica vô định hình đơn phân tán ban đầu được thực hiện bởi Kolbe Sau đó được Fink và Stöber cải tiến vào năm 1968, phương pháp của Stöber được sử dụng để đo kích thước của các hạt nano silica có đường kính từ hàng chục nm đến vài μm bằng cách thay đổi tỷ lệ chất xúc tác và tiền chất phản ứng Vào đầu những năm 1990, các nhà khoa học từ Nhật Bản và Tập đoàn 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 20

Mobil đã đưa ra các phương pháp tổng hợp “Mẫu” cho các hạt nano silica trung tính (MSN) Các vật liệu nano silica có thể điều chỉnh được, ví dụ bao gồm hình cầu rắn, hạt nano dạng bọt, ống nano, các hạt nano hình hồng cầu trung tính, … Bề mặt của hạt nano silica cũng có thể dễ dàng thay đổi bởi các phân tử chức năng như chất đệm ổn định dạng keo, kháng thể hoạt động và các chất điều trị [3]

Hơn nữa, các hạt nano silica có thể tương hợp sinh học khi chúng phân hủy và tồn tại tự nhiên trong các mô khác nhau và cũng có thể được đào thải ra khỏi cơ thể qua nước tiểu Mặc dù liều lượng, độ kết tinh, chiều cao hạt và đặc điểm bề mặt có ảnh hưởng đến độc tính của chúng Nếu sử dụng lưu lượng cao có thể tăng nguy cơ nhiễm độc, làm từ tinh thể silica rất độc và gây ra bệnh bụi phổi silic Nhưng do tính tương hợp sinh học tuyệt vời, sự phóng thích có mục tiêu và có kiểm soát Liên kết Si-O của silica là nguyên nhân tạo ra độ ổn định cao hơn Họ đã cho thấy ứng dụng của nó trong truy tìm tế bào và cảm biến sinh học, công cụ chẩn đoán, và trong việc nhắm mục tiêu các loại thuốc đặc trị khối u Các hạt nano silica đã gây ra sự gia tăng mức độ ROS và giảm mức độ glutathione, dẫn đến quá trình oxy hóa Hạt nano silica cũng cho thấy sự giảm khả năng sống của tế bào bằng cách tăng mức độ lactate dehydrogenase, tiêu diệt tế bào bệnh[5]

Hình 1 4 Cơ chế gây độc cho mô/tế bào bởi một số hạt nano

1.1.3.2 Ứng dụng vật liệu nano

 Thuốc và hệ thống dẫn truyền gen

Trong hệ thống phân thuốc, việc bảo vệ thuốc trước khi nó đi vào hoạt động thuốc cần được bảo vệ bởi một vật liệu cao phân tử, để thuốc khi vào cơ thể có thể hoạt động và cung cấp cho cơ thể Các loại vật liệu sử dụng cần có khả năng tương thích sinh học, không gây độc hại, có thể phân hủy sinh học tốt và phải có tính ổn định và tiệt trùng và tất cả những yêu cầu trên nanosilica có khả năng đáp ứng đầy đủ và nó trở thành vật liệu quan trong vật liệu dẫn truyền thuốc làm tăng khả năng giải phóng thuốc cũng như hấp thụ thuốc vào cơ thể Có thể truyền nanosilica qua nhiều đường như uống, tiêm, mũi, thẩm thấu qua da, mắt Hệ phân phối thuốc của nanosilica bao gồm các hạt nano, vi hạt, các dung dịch Tùy vào việc áp dụng việc dẫn truyền thuốc mà ta lựa chọn hệ thống phân phối phù hợp, ví dụ với các dạng viên nang thì được cho uống để dẫn truyển thuốc dễ dàng vào cơ thể, còn với các dạng dung dịch, vi hạt thì nên được áp dụng cho việc tiêm[7]

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 21

 Khả năng ứng dụng trong kỹ thuật mô

Nanosilica là loại vật liệu đang được mong đợi được đi vào áp dụng trong kỹ thuật ghép mô, với khả năng tương thích sinh học cao, và hệ miễn dịch thấp, nhờ vào cấu trúc rỗng của nanosilica nên có thể được đưa vào ứng dụng việc cấy ghép nhân tạo do khả năng tái tạo xương

 Trong công nghiệp

Nano silica hay được biết đến là nano siêu mịn được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau như công nghiệp phụ gia, công nghiệp chất xúc tác, công nghiệp hóa dầu, công nghiệp tẩy trắng, công nghiệp mỹ phẩm, y học, công nghệ môi trường,…

Nano silica là một trong những lĩnh vực phát triển và hoạt động liên nghành rất rộng lớn, trong vài thập kỷ qua công nghệ nano đã phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới Với ứng dụng dùng để xử lý sinh học môi trường, chất diệt khuẩn, thuốc chống nấm trên hàng dệt may, bên cạnh đó nanosilica còn nghiên cứu để tập trung vào vấn đề sức con người làm vật liệu mang thuốc điều trị khối u lành tính và ác tính

Công nghệ nano siliaca là một trong những lĩnh vực phát triển và hoạt động liên nghành rất rộng lớn, trong vài thập kỷ qua công nghệ nano đã phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới Với ứng dụng dùng để xử lý sinh học môi trường, chất diệt khuẩn, thuốc chống nấm trên hàng dệt may, bên cạnh đó nanosilica còn nghiên cứu để tập trung vào vấn đề sức con người làm vật liệu mang thuốc điều trị khối u lành tính và ác tính Bên cạnh ứng dụng cho nền y học nanosilica góp mặt ở rất nhiều lĩnh vực khác như: Năng lương, chất xúc tác, nông nghiệp.v.v.[8]

1.2 Thuốc ung thư Doxorubicin – DOX

1.2.1 Giới thiệu về Doxorubicin

Doxorubicin đã được chấp thuận cho sử dụng y tế tại Hoa Kỳ vào năm 1974 và có tên khoa học là (8S, 10S)-10-((3-amino-2, 3, 6-trideoxy-α-L-lyxo-hexopyranosyl) oxy) -7, 8, 9, 10-tetrahydro-6, 8, 11- tri hydroxyl-8-(2-hydroxy acetyl)-1-methoxy-5, 12-napthacenedion[9]

Hình 1 5 Công thức cấu tạo của Doxorubicin

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 22

Doxorubicin là thuốc kháng sinh thuộc nhóm anthracyclin gây ảnh hưởng lớn cho tế bào ung thư, doxorubicin được phân tách và được nuôi cấy từ Streptomyces peucetius var caecius Doxorubicin có thể áp dụng phương pháp đơn độc hoặc kết hợp với phương pháp điều trị, hoặc cũng có thể kết hợp với những loại thuốc khác nhau, nhằm tăng cao hiểu quả điều trị một số loại bệnh ung thư khác nhau Công dụng của thuốc Doxorubicin là có khả năng làm chậm hoặc ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư, từ đó có thể làm cho quá trình điều trị ung thư mang lại kết quả cao[9]

1.2.2 Tính chất của Doxorubicin:

Tồn tại ở dạng hạt rắn hoặc dạng bột với kích thước vô định hình, có màu đỏ hơi cam không mùi, có nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 204oC Có khả năng tan trong nước, hoặc là dung dịch natri clorid (NaCl) ở nồng độ 0.9%, ngoài ra Doxorubicin tan trong một số loại dung môi như: methanol, acetonnitril, tetrahydrofuran; bên cạnh đó những dung môi không thể hòa tan được

Doxorubicin như chloroform, ether, các dung môi hữu cơ khác[9]

Doxorubicin tương đối bền trong khoảng dung dịch có pH gần bằng 4 [9]

Doxorubicin là hợp chất tương đối khá nhạy với ánh sáng ở nồng độ thấp, tuy nhiên ở nồng độ điều trị khi sử dụng doxorubicin cho thấy nó không bị ảnh hưởng quá nhiều và cũng không bị ảnh hường bởi ảnh sáng quá nhiều, thế nên cũng không cần có những phương pháp bảo vệ quá khắc khe[9]

Dược động học: Thuốc Doxorubicin sẽ được tiên hành tim vào tĩnh mạch của người bệnh, sau khi vào mạch máu doxorubicin nhanh chóng tách ra khỏi mạch máu và di chuyển đến các mô tế bào bao như: phổi, gan, tim, lá lách, thận Trong số đó khoảng 50-85% Doxorubicin kết hợp với protein huyết tương, còn lại từ 15-50% Doxorubicin tồn tại và duy trì ở dạng tự do trong cơ thể Và ở gan Doxorubicin bị thúc đẩy chuyển hóa rất nhanh trở thành các dẫn chất chuyển hóa Tuy nhiên Doxorubicin không thể xâm nhập vào hàng rào mạch máu não nên Doxorubicin không thể sử dụng để điều trị cho các bệnh liên quan đến khối u trong hệ thần kinh trung ương, sau khi kết thúc quá trình xâm nhập đến các tế bào ung thư thì hơn 40-50% lượng Doxorubicin sẽ đưa ra khỏi cơ thể qua đường túi mật trong vòng 7 ngày từ ngày dẫn thuốc vào cơ thể, bên cạnh đó vẫn có 5% lượng doxorubicin được đào thải qua đường nước tiểu trong vòng 5 ngày[9]

Cơ chế tác dụng: Doxuribicin sẽ được liên kết trực tiếp trên DNA, điều này sẽ khiến kích hoạt khả năng ức chế các ezym cần thiết để sao chép và phiên mã DNA Doxorubicine có khả năng gây ra tác động tạo ra sự gián đoạn ở chu kỳ phát triển tế bào ở giai đoạn phân đoạn S và giai đoạn gián phân, tuy nhiên doxorubicin vẫn có thể tác dụng lên tế bào ở các giai đoạn khác của chu kỳ phát triển tế bào Vẫn có thể sử dụng Doxorubicin đơn độc để điều trị các khối u ung thư, tuy nhiên phải dựa vào các loại ung thư cũng như nhiều yếu tố khác mà Doxorubicin có thể được kết hợp với những loại thuốc khác để tăng khả năng điều trị, không những kết hợp với các loại thuốc khác nhau mà doxobicin còn có thể sử dụng với những phương án điều trị như xạ trị, phẫu thuật, giúp cho khả năng hồi phục sức khỏe của các bệnh nhân tăng cao Tuy nhiên khi sử dụng với cường độ cao vẫn sẽ xảy ra sự kháng thuốc chéo lúc đó khối u sẽ kháng cả Doxorubicin và Daunorubicin

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 23

1.2.3 Các chỉ định

Chỉ định chính: Thuốc Doxorubicin là loại thuốc phổ biến dùng để đặc trị nhiều loại khối u như: Ung thứ vú, ung thư xương ác tính, u xương Ewing, u mô mền, u khí phế quảng, u lympho ác tính (Cả hai dạng Hodgkin và không Hodgkin), ung thư biểu mô tuyến giáp (Carcinima tuyến giáp)[10]

Ung thư đường tiết niệm và sinh dục: ung thư tử cung, ung thư bàng quang, ung thư tinh hoàn

Khối u đặc ở trẻ em: Sarcom cơ vân, u nguyên bào thần kinh, u Wilm, bệnh leucemi cấp…[10]

- Các chỉ định tương đối: ung thư tuyến tiền liệt, cổ tử cung, âm đạo, dạ dày Và thuốc Doxorubicin có khả năng điều trị hiểu quả đối với một số loại ung thư hiếm gặp như: đa u tủy xương, u màng hoạt dịch, u nguyên bào võng mạc[10]

- Những tác dụng phụ: Những ảnh hưởng không mong muốn khi sử dụng thuốc Doxorubicin là buồn nôn, gây nôn, rụng tóc, viêm miệng, viêm thực quản, có thể gây viêm loét dạ dày, ức chế tủy xương, gây ảnh hưởng đến tim mạch, ảnh hường lớn đến thoát mạch dẫn gây hoại tử mô Trong những ảnh hưởng không mong muốn này thì vấn đề liên quan đến tim mạch là vấn đề có ảnh hưởng nghiêm trọng nhất Ảnh hường của thuốc Doxorubicin đến tim mạch thường thấy là suy tim cấp tính thường là rối loại chức năng tim thoáng qua biểu hiện bằng sự thay đổi ECG tuy nhiên đây là ảnh hưởng về tim vẫn có thể có khả năng phụ hồi Còn loại nhịp tim và muộn nhịp là các bệnh cơ tim không thể phục hồi và triệu chứng không mong muốn này phụ thuộc chủ yếu vào lượng thuốc mà bệnh nhân uống Nếu dùng trong một thời gian dài và liều lượng quá nhiều có thể dẫn đến xung huyết Và tỷ lệ tử vong của ảnh hưởng không mong muốn này là 60% ở các bệnh nhân phát hiện độc tính muộn Và bệnh nhân thường phát bệnh khi sử dụng liều lượng lớn và tích lũy lượng thuốc 550mg/m2 doxorubicin Với những ảnh hưởng trên người bệnh chỉ có thể uống theo liều lượng mà bác sĩ chỉ định để không bị ảnh hưởng quá nhiều của thuốc [10]

1.3 Gelatin

1.3.1 Nguồn gốc về gelatin

Gelatin là polypepide tan trong nước và được hình thành từ quá trình thủy phân collegen, acid hoặc enzyme (những thành phần protein chính có trong da, xương và mô liên kết của động vật hoặc côn trùng)

Khoáng chất, chất béo và albuminoids được tìm thấy trong xương hoặc da sau đó được loại bỏ bằng cách xử lý hóa học và vật lý để thu được gelatin tinh khiết Gelatin được chia thành hai loại chính dựa trên phương pháp xử lý thủy phân collagen Nếu gelatin có nguồn gốc từ việc xử lý bằng các axit như axit hydrochloric hoặc axit sulfuric và dùng nguyên liệu chính là xương động vật được gọi là loại A , còn nếu gelatin có nguồn gốc tổng hợp từ da động vật và xử lý kiềm được gọi là loại B Sau cả hai loại phương pháp xử lý kiềm hoặc axit các dung dịch được lọc, khử ion và cô đặc bằng màng lọc hoặc có thể thực hiện bay hơi chân không[11]

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 24

Gelatin tinh khiến sẽ được thu từ những khoàng chất, chất béo và albuminoids có trong da xương của động vật bằng cách xử lý hóa học kết hợp với vật lý Gelatin còn được chia thành hai dạng được phân loại theo phương pháp xử lý hủy phân collagen Loại A là các collagen có nguyên liệu chính là xương động vật và được xử lý bằng phương pháp thủy phân sử dụng các acid như acid hydrochloric (HCl) hoặc acid sunfuric (H2SO4) Loại B là các collagen có nguyên liệu từ da động vật và xử lý bằng dung dịch kiềm như natri hydroxit (NaOH), kali hydroxit (KOH) Sau khi được xử lý bằng phương pháp kiềm hoặc acid thì dung dịch sẽ được lọc, sau đó đem đi khử ion và cô đặc bằng màng lọc hoặc có thể thực hiện bay hơi chân không[12]

Các nguồn gelatin được sử dụng phổ biến nhất là gelatin từ da lợn với tỷ lệ chiếm 46%, da bò chiếm tỷ lệ 29.4%, từ xương động vật chiếm tỷ lệ 23.1% và những nguồn khác chiếm 1.5% Gelatin được sản xuất từ những nguồn trên có thể phù hợp với một số nơi những có những nơi cho phép sử dụng vì những yếu tố liên quan đến vấn đề tín ngưỡng tôn giáo Ví dụ trong thực tế những người theo đạo Hồi Giáo và người Do Thái sẽ không ăn hoặc sử dụng những sản phẩm sản xuất từ lợn và những người theo đạo bên Ấn Độ sẽ ăn hoặc sử dụng những mặt hàng sản xuất từ thịt bò Ngoài những yếu tố trên vẫn có một số nước vấn không ủng hộ việc sử dụng gelatin được sản xuất từ lợn và bò, bởi đây là hai loài động vật có virut gây bệnh nguy hiểm đến sức khỏe như (H5N1) Không những chỉ có lợn và bò bị hạn chế ngay cả nguồn gelatin từ gia cầm cũng không được đánh giá cao vì khả năng mang mần bệnh nguy hiểm và bị giới hạn bởi năng suất thấp Để những tác động gây ảnh hưởng đến sức khỏe, các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm kiếm những nguồn gelatin khác để nhằm đáp ứng với thị hiếu của khách hàng Việc tìm nguồn gelatin cá đặc biệt là những loài sống trong vùng nước ấm cho thấy sự khả quan bởi gelatin từ cá có những đặc tính gần giống như gelatin có trong lợn và đây có thể là nguồn gelatin phù hợp cho thị trường Việc sử dụng sản xuất gelatin từ cá góp phần tăng trưởng kinh tế cho ngành công nghiệp đánh bắt cá Tuy lấy cá làm gelatin thay thế cho da lợn, nhưng cá có những chuỗi acid amin khác với da lợn, da bò, vì vậy những gletin được tạo ra không có độ ổn định nhiệt và gelatin này không phù hợp với nhiệt độ cơ thể con người vì thế hiểu quả nó mang lại cũng giảm so với gelatin sản xuất từ da động vật Bên cạnh đó gelatin làm từ cá cũng cần được nghiên cứu thêm để khắc phục những ảnh hưởng về các dị phản ứng xảy ra trong cơ thể người[12]

1.3.2 Cấu tạo của Gelatin 1.3.2.1 Thành pần hóa học:

Gelatin gồm những thành phần chính sau: 85-90% là protein, 0.5-2% là muối khoáng, 8-13% là nước

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 25

Hình 1 6 Biểu đồ thành phần trong Gelatin

Dựa vào sơ đồ trên ta có thể thấy trong gelatin chứa rất nhiều các nhóm amino quan trọng đối với con người, mặc dù chứa nhiều nhóm amino acid mà cơ thể có thể tự tổng hợp được như glycine, proline nhưng còn lại vẫn còn thiếu các acid amin mà cơ thể không thể tự tổng hợp như tryptophan, vì vậy tuy được coi là một protein cao nhưng đem so sánh với các nhóm protein khác có trong thực phẩm như đường trứng sữa thì gelatin có bị đánh giá là một protein thấp hơn Tuy bị đánh giá thấp do các tỷ lệ amin cần thiết thấp hơn rất nhiều so với các nhóm protein khác nhưng gelatin là nhóm protein chứ hàm lượng acid amin glycine, proline cao gấp 10-20 lần so với các nhóm protein khác Đây có thể coi là một trong những ưu điểm của gelatin[12]

1.3.2.2 Cấu trúc phân tử gelatin:

Hình 1 7 Cấu trúc phổ biến của Gelatin

Gelatin có cấu trúc phân tử bao gồm 20 amino acid riêng biệt và kết hợp theo quy luật, trật tự, hình thành chuỗi poplypeptide hơn 1000 acid amin tham gia tạo thành cấu trúc bật 1 Chiều dài của mỗi chuỗi peptide sẽ thay đổi và không giống nhau, điều này phụ thuộc vào việc lựa chọn phương pháp và loại nguyên liệu sử dụng Chiều dài của mỗi chuỗi peptide là yếu tố rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính mền dẻo của mỗi gelatin Với mỗi chuỗi polypetide phần đầu mạch sẽ là một nhóm amino, đầu còn lại là nhóm carboxyl Với sự phân bố như vậy dễ dàng cho sự nỗi chuỗi của các amino acid diễn ra[13]

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 26

Về mặt cấu trúc, các phân tử collagen và gelatin chứa các chuỗi lặp lại của bộ ba Gly-X-Y, trong đó X và Y là các amino chủ yếu: axit amin proline (Pro), hydroxyproline (Hypro) và Gly là thành phần chiếm ưu thế, là axit amin nhỏ nhất[14]

Nếu so sánh các mặt của cấu trúc phân tử, các phân tử collagen và gelatin có chung đặc điểm đó chính là đều chứa các chuỗi lặp lại của bộ ba Gly-X-Y, Và X, Y ở phần lớn là các nhóm amino acid proline (Pro), hydroxyproline (hypro) và Gly là thành phần chủ yếu góp mặt vào hầu hết chuỗi polypetide[13]

Và thứ tự sắp xếp là – Ala – Gly – Pro – Arg – Gly – Glu – Hyp –Gly – Pro

Hình 1 8 Cấu trúc cơ bản của Gelatin

1.3.2.3 Tính chất hóa lý của Gelatin

Gelatin là hợp chất rắn, ở nhiều dạng khác nhau: dạng miếng, dạng vẩy, dạng bột mịn, có thể tổn tại ở dạng hạt Gelatin không mùi, không vị có màu từ trắng đến vàng nhạt, có tỷ trọng riêng từ 1.3-1.4 và chứa từ 9%-12% độ ẩm[12]

Với thành phần amino acid giống với collagen thế nhưng gelatin có khả năng hấp thụ nước rất tốt Ở nước ấm (T<50oC) gelatin sẽ hút nước, trưởng nở nếu nước nhiều gletin sẽ tan trong nước, thành dung dịch nhớt, còn collgen gặp nước ở nhiệt độ (T<50oC) collagen sẽ bị co lại Đặc tính này cho thấy khả năng hấp thụ nước của gelatin khá tốt Đây là đặc tính được đánh giá cao của gelatin [12]

Gelatin có khả năng tan tốt ở môi trường acid lẫn bazo, bên cạnh đó gelatin còn tan được ở những môi trường như: propylene glycol, mannitol và đặc biệt lại không hòa tan trong các dung dịch chứa nhóm ancol, carbon tetrachloride, benzene (C6H5), ether (CH3OCH3)

Hỗn hợp gelatin và gelatose sẽ được tạo ra khi cho gelatin tan trong nước nóng Chất lượng của hệ keo tạo thành sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ gelatin và gelatose Chất lượng hệ thấp do tỷ lệ gelatose trong dung dịch cao hơn gelatin

Nếu như trong dung dịch hòa tan gelatin có sự xuất hiện của các muối mang gốc như: Phosphat, cirtrat, sunlfat ở nồng độ thấp và nồng độ của gelatin trong dung dịch cao, sẽ xảy ra hiện tượng gelatin bị kết tủa[12]

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 27

1.3.2.4 Tính chất hóa lý của Gelatin 1.3.2.4.1 Khả năng tạo hệ gel của Gelatin

Một trong những tính chất quan trọng và đặc biệt nhất của gelatin, quyết định về chất lượng cũng như khả năng ứng dụng là

Khả năng tạo gel của gelatin là tính chất quan trọng quyết định chất lượng và đánh giá được chất lượng của gelatin Và Bloom là đại lượng đặc trưng cho độ bền của khối gel của gelatin Độ bloom được hiểu là khối lượng tính theo gam cần thiết để pittong có đường kính 13mm làm khối gel lún xuống 4mm mỗi khi tương tác lên bề mặt gel Khi tạo gel ở nhiệt độ 10oC trong thời gian từ 16-18h, sẽ thu được gel có hàm lượng gelatin 6.67%[15]

Gelatin có đại lượng Bloom nằm trong khoảng 150 đến 300 Bloom được bán phổ biến trên thị trường Những gelatin có độ Bloom nhỏ hơn 150 Bloom được nhận xét là loại gelatin có chất lượng kém Những loại gelatin có độ Bloom từ 150 đến 200 Bloom được đánh giá là có loại gelatin trung bình Những loại gletin có độ Bloom từ 200 đến 300 được xem là những loại gelatin có chất lượng cao[16]

1.3.2.4.2 Ứng dụng của hệ gelatin trong lĩnh vực y học

Trong nghành công nghệ dược phẩm Gletin được áp dụng làm thành phần tá dược Lợi ích mà gelatin mang lại là dựa trên khả năng tạo màng và tạo hệ gel dễ dàng Những loại elatin có mùi và vị trung hòa được thường được sử dụng trong y dược, đảm bảo không gây dị ứng và cơ thể có thể được hấp phụ hoàn toàn Một số đặc tính được áp dụng trong công dược phẩm là:

- Ở dạng keo nên có thể giúp các thành phần dược phẩm tránh được sự tác động của ánh sáng và độ ẩm

- Có khả năng ổn định được hệ nhũ tương, huyền phù

- Không gây ra dị ứng, có khả năng tiêu thụ dễ dàng ở trong cơ thể

- Là thành phần chính của bọt cằm máu, bởi gelatin là một chất tạo bọt và có độ ổn định

- Một số trường hợp khẩn cấp còn được làm dung dịch thay thế máu tạm thời Ngoài những tính chất ở trên gelatin còn được sử dụng làm:

 Viên bao nang cứng:

Viên ban nang cứng có thành phần chính được làm từ gelatin Công đoạn làm ra một viên bao nang cứng là khi dung dịch gelatin còn nóng nhúng khuôn kim loại vào, chính lúc này gelatin sẽ tạo gel bảo phủ xung quanh khuôn bằng một lớp màng Sau đó sẽ đem lớp màng thu được đem đi sấy khô, sau khi khô đem lớp màng đã khô ra khỏi khuôn Và ta sẽ thu được bao nang cứng [16]

Để làm ra một bao nang cứng thường lựa chọn những loại gelatin ở xương bò vì có độ Blomm phù hợp (200 đến 260 Bloom) bên cạnh độ Bloom xương bò còn đáp ứng được 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 28

độ nhớt mong muốn theo yêu cầu sản xuất viên nang cứng Đến bây giờ ngoài xương heo đã có thêm một số gelatin có nguồn gốc từ da heo, da bò được sử

 Viên bao nang mền

Ứng dụng của viên bao nang mền là dùng để bao nhưng thuốc có dạng lỏng (dung dịch dầu) Nguyên liệu lựa chọn sản xuất cho loại bao nang mền này là các gelatin từ150 đến 200 độ Bloom

 Viên con nhộng

Gelatin có công dụng dùng nén bột thuốc đã nghiền nhỏ Việc sử dụng và kết hợp gelatin và gelatin được thủy phân tạo độ cứng cho thuốc và kèm theo đó độ kết dính tốt Loại gelatin sử dụng sẽ quyết định chủ yếu đến độ hòa tan của viên thuốc Độ Bloom của gelatin càng thấp thì viên thuốc càng mền va dễ hòa tan trong cơ thể người và ngược lại[16]

Nhờ những ứng dụng trong sinh học mà gelatin áp dụng trong lâm sàn và được cục quản lý Dược và Thực phẩm Hoa Kỳ FDA xếp loại là sản phẩm y tế[15].

Gelatin có khả năng hấp thụ một lượng nước lớn nhờ hình thành các liên kết ngang với hàng loạt những chất tạo liên kết ngang, tạo thành hydrogel Tuy nhiên cần phải xem xét vào điều kiện, tính chất cũng như vào diện tích của gelatin vì những yếu tố trên đều sẽ tạo ra một gelatin có điểm đẳng điện khác nhau Và có khả năng tạo ra phức polyelectrlyte với plymer khác Ngoài ra gelatin còn có tương thích với tế bào rất cao, nên rất thích hợp sử dụng cho kỹ thuật mô[15]

1.4.Tổng quan về Chitosan

1.4.1 Giới hiệu về chitosan

Khái niệm: Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng được tạo từ liên kết của các D-glucosamine và vị trí β-(1-4)-N-acetyl-D-glucosamine Chitosan được tạo ra từ các vỏ loài giáp xác như vỏ cua tôm với dung dịch kiềm đậm đặc

+ Chitosan Hydrochloride là cái tên sử dụng trong dược điển Anh, dược điển Châu Âu

1.4.2 Nguồn gốc về Chitosan:

Con nguời đã phát hiện ra Chitosan từ rất lâu Và đẩu thế kỉ thứ 19 chitosan được phát hiện có ở trong nấm từ đó đã xây dựng nghiên cứu và phát triển về Chitosan cho đến bây giờ Hiện nay Chitosan được tạo thành từ vỏ các loài giáp xác như cua, tôm Chính vì điều này đã tạo kinh tế cho ngành thủy sản và giảm thiểu khối lượng rác thải khổng lồ từ ngành chế biến hải sản thải ra mỗi năm

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 29

1.4.3 Cấu trúc hóa học của Chitosan

Hình 1 9 Cấu trúc hóa học của Chitosan

Chitosan là dẫn xuất đề acetyl hóa của chitin, trong đó nhóm (-NH2) thay thế nhóm COCH3) ở vị trí C(2) Chitosan được cấu tạo từ các liên kết mắt xích D-glucozamin với β-(1-4)-glicozit Vì thế có thể gọi chitosan là poly β-(1-4)-2-amino-2-dexio-D-glucozo hoặc là poly β-(1-4)-D-glucozoamin[17]

(-1.4.4 Tính Chất vật lí

- Chitosam là những polymer sinh học vì thế chitosan có khối lượng phân tử lớn - Chitosn có dạng chất rắn vô định hình, nhẹ, xốp, bột, hình vẩy nến có thể xay nhỏ thành nhiều kích cỡ theo mong muốn

- Trong tự nhiên chitosan ở dạng bột hơi sệt có màu đổi từ màu trắng đến vàng nhạt không mùi không vị Và dạng sợi cũng là một trong những dạng phổ biến khi chitosan bị kết tủa, trông giống như sợi cotton

- Khoảng pH : Chitosan có pH dao động từ 4.0 đến 6.0 trong dung dịch có 1% nước - Khối lượng riêng: 1.35 đến 1.40 g/ cm3

- Độ ẩm: chitosan hấp thụ độ ẩm từ môi trường và độ ẩm hấp thụ của chitosan sẽ phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của nguyên liệu sử dụng, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường xung quanh

- Phân bố kích thước tiểu phân: các tiểu phân có kích thước nhỏ hơn 30 mcm

- Về độ tan: Chitosan khó hòa tan trong nước, và không tan được trong cồn nồng độ cao và các dung môi có pH lớn hơn 6.5 Và chỉ tan hoàn toàn trong các dung dịch đậm đặc và pha loãng của acid hữu cơ, còn đối với acid vô cơ độ tan của chitosan bị giới hạn [18]

- Chitosan được coi như một chất xơ nhưng không có tính chất như một chất xơ thực vật Tính chất nổi bật của chitosan có các tính chất một cấu trúc quang học với khả năng tạo…

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 30

- Với khả năng tích điện tích dương vì thế chitosan dễn dàng phản ứng với chất béo, acid mật mang điện tích âm

- Bên cạnh đó chitosan được đánh giá là một chất có độ nhớt cao Và độ nhớt này phụ thuộc rất nhiều yếu tố như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ của dung dịch, pH, nhiệt độ,…

1.4.6 Tính chất hóa học của Chitosan

- Những phân tử chitosan có chứa nhóm chức –OH, NHCOCH3 nằm trong mắt xích N-acetyl-D-gulucozamin và nhóm –OH, nhóm NH2 nằm trong mắt xích D-glucozamin đồng nghĩa với việc chúng vừa là ancol, vừa là amit hoặc, vừa là amin Phản ứng hóa học có thể xảy ra ở vị trí dẫn xuất thế O-, N-

- Ngoài ra chitosan là những polime mà ở đó các monomer được nối với nhau bằng liên kết β-(1-4)-glicozit và cấc liên kết này dễ bị phá vỡ bởi các chất khác như: acid, bazo, tác nhân oxy hóa và các enzim thủy phân

- Ngoài ra chitosan là những polime mà ở đó các liên kết monomer dễ bị phá vỡ bới những tác nhân khác như acid, bazo[17]

1.4.7 Ứng dụng của Chitosan trong ngành công nghiệp: 1.4.7.1 Công nghiệp sản xuất nước hoa quả

Việc làm trong là yếu tố bắt buộc của ngành công nghiệp sản xuất nước hoa quả Và Chitosan được xem như một yếu tố để loại bỏ đi độ đục và còn giúp điều chỉnh lượng acid có trong nước quả Nhưng hiện nay đã sử dụng thêm những chất làm trong đối với nước quả như: gelatin, bentonite, kali caseinat, tannin,…Với những dung dịch nước quả như táo, nhi, chanh, cam, không có quá trình xử lí pectin thì phải sử dụng chitosan để làm trong Đặc biệt là nước táo khi sử dụng chitosan để xử lý độ đục có thể được giảm thiếu đáng kể, mà không gây ra bất kì ảnh hưởng gì xấu đến chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm[17]

1.4.7.2 Được sử dụng làm thành phần trong thực phẩm chức năng:

- Với khả năng làm giảm hàm lượng cholesterol ở trong máu Nên chitosan được cho vào thành phần hỗ trợ của thuốc thực phẩm chức năng Vì nếu sử dụng thực phẩm chức năng có hàm lượng chitosan 4% trong hai tuần, thì hàm lượng cholesterol sẽ được cải thiện đáng kể Ngoài ứng dụng giảm hàm lượng cholesterol chitosan còn được biết đến với khả năng chống đông tụ máu Điểm đặc biệt ở đây chính là khả năng kết tủa tại pH=6-6.5 Toàn bộ chuỗi polysaccachrite bị kết tủa sẽ lắng và giữa lại toàn bộ lượng mixen ở trong đó Vì nguyên nhân khi giảm lượng cholesterol trong máu và chống đông tụ máu điều này 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 31

sẽ không cho hình thành mixen Chính vì khả năng này mà chitosan được ứngs dụng trong sản phẩm chức năng[17]

1.4.7.3 Ứng dụng vào khả năng thu hổi protein:

Whey là được xem là chất thải của ngành công nghiệp sản xuất format, bởi hàm lượng chứa lactose và protein ở dạng hoàn tan rất lớn Và nếu thải ra bên ngoài môi trường mà không qua xử lí sẽ gây ra ô nhiễm môi trường Nhưng nếu vận hành hệ thống xử lí nước thải này chi phí sẽ rất tốn kém không mang lại hiệu quả kinh tế cao Chính vì thế phương pháp thu hồi protein bằng chitosan đã được áp dụng, với khả năng tách mang lại hiệu suất cao Và một số nghiên cứu đã cho thấy việc sử dụng chitosan để thu hồi protein không có sự khác biệt với các protein thu được bằng phương pháp đông tụ casein protein hoặc whey protein[17]

1.4.7.4 Ứng dụng trong y học:

- Vì được làm từ xác tôm, cua, tạo ra được glucosamine một trong những dược liệu quang trọng và đắt tiền chuyên điều trị xương khớp đang được nhập khẩu chủ yếu ở nước ta

- Chitosan được ứng dụng trong nghiên cứu làm thuốc cằm máu Vì khả năng cằm máu hiểu quả mà nó mang lại, viết thương khi sử dụng chitosan thì nhanh cằm được máu và giảm sưng tất[17]

- Bên cạnh đó chitosan còn được ứng dụng làm chỉ phẫu thuật tự hoại - Còn được sử dụng làm da nhân tạo

- Kem chống khô gia

- Kém dưỡng da chống tia cực tím phá hoại da ( kem chống nắng) - Dùng trong thành phần chữa viêm loét dạ dày-tá tràng

- Dùng trong bào chế dược phẩm

- Là thành phần có mặt trong thuốc giảm béo

1.4.7.5 Ứng dụng trong công nghiệp

- Vải col dùng trong may mặc - Làm tăng độ bền của giấy

- Được sử dụng làm thành phần của sơn chống mốc, chống thấm - Tăng cường khả năng bám dính của mực in

- Được sử dụng trong vải chịu nhiệt, chống thấm

- Vải Chitosan còn được ứng dụng trong may quần áo diệt khuẩn của y tế - Được sử dụng trong sản xuất mực in cao cấp

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 32

1.4.7.6 Ứng dụng trong nông nghiệp

- Dùng làm chất bảo quản hạt giống để mang lại hiểu quả cao

- Là thành phần chính trong thuốc trừ nấm bệnh (đạo, ôn, khô, vằn…)

- Dùng làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng cho lúa, cây công nghiệp, cây ăn quả,

1.4.7.7 Ứng dụng trong công nghệ môi trường

- Tham gia vào xử lí nước thải công nghiệp mang lại hiểu quả rất cao - Xử lí nước thải trong nghành công nghiệp nhuộm

- xử lí nước thải trong ngành công nghiệp nuôi tôm cá

- Xử lí nước thải trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm

1.5 Nihydrin

1.5.1 Giới thiệu về ninhyrin

Ninhydrin (C9H6O4) là một hợp chất hữu cơ, được phát hiện và nghiên cứu bởi nhà khoa học người Anh gốc Đức vào những năm 1910 [19] Là chất xác định các acid amin và định lượng chúng Bên cạnh đó ứng dụng phổ biến của ninhydrin là dùng để phát hiện dấu vân tay trong pháp y, với cơ chế các amino còn thừa lại từ những protein bong ra trong dấu vân tay sẽ phản ứng với ninhydrin tạo ra màu tím đặc trưng[20]

Hình 1 10 Công thức cấu tạo Ninhydrin

Ninhydrin còn được gọi với các tên khác như Triketohydrindene Hydrat, bên cạnh đó theo danhh pháp quốc tế còn ninhdrin còn có tên: 2,2- dihydroxyindane-1,3-dione[20]

1.5.2 Tính chất vật lý

- Ninhdrin là chất rắn, dạng bột, có màu vàng nhạt, không mùi, tan được trong một số dung môi hưu cơ như DMSO, ethanol và acetone, ít tan trong chloroform và ether Có khả năng chuyển sang màu đỏ khi ở trên 100oC [19]

- Ninhydrin có khối lượng phân tử là 178.143 (g/mol) - Có khối lượng riêng là 0.862 (g/cm3)

- Có nhiệt độ nóng chảy ở 250oC - Độ hòa tan trong nước là 20 (g/l)

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 33

1.5.3 Tính chất hóa học

 Phản ứng với nhóm amin

Về nguyên tắc, Cứ hai phân tử ninhydrin (2, 2- dihydroxyindane-1, 3-dione) sẽ phản ứng với một axit alpha-amino tự do tạo ra màu tím đậm hoặc xanh lam được gọi là màu tím của Ruhemann[20]

Trong phản ứng trên, ở nhiệt độ cao nihydrin hoạt động như một chất oxy hóa và xảy ra quá trình khử cacbon và cacboxyl của nhóm acid amin hình thành andeit, CO2 và NH3

sau đó hình thành hydrindantin do nihydrin trải qua quá trình khử để tạo nên [24]

Những ninhdrin bị khử sẽ ngựng tụ với aminac và những ninhydrin không bị khử sẽ phản ứng hình thành sản phẩm ngưng tụ có màu xanh diketohydrin (màu tím của Ruheman)[21]

Hình 1 11 Phản ứng tạo sản phẩm màu tím của Ninhydrin

 Phản ứng với các hợp chất amin dị vòng

Các phân tử acid amin có chứa nhóm amin thứ cấp sẽ tạo ra được những sản phẩm ngưng tụ màu vàng[24] Bên cạnh đó nếu sự phá hủy dị vòng không xảy ra thì một phân tử khác của ninhydrin sẽ được gắn vào vòng mạch ở vị trí cacbon thứ tư chỉ cần đun nóng thêm cấu trúc sẽ được biến đổi ở trong môi trường trung tính và chuyển đổi thành ruheman magenta[21]

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 34

Hình 1 12 Ứng dụng phát hiện dấu vân tay của Ninhydrin

Ninhydrin cũng là một công cụ hữu ích trong xác định tuổi của hóa thạch Khi ninhydrin phản ứng với collagen từ xương hóa thạch, khí carbon dioxide được giải phóng, lúc này sử dụng phương pháp đo phóng xạ thông thường xác định niên đại của hóa thạch[23]

1.6 Tổng quan về L-methionine

1.6.1 Giới thiệu về L-methionine:

L-methionine có công thức phân tử là C5H11NO2S, là hợp chất hữu cơ và cũng là một trong chín loại acid amin cần thiết của con người, chứa lưu huỳnh chính trong protein là yếu tố chủ chốt của quá trình trao đổi dinh dưỡng cho tế bào L-methionine thường tìm thấy có trong các thực phẩm như cá, thịt, đậu, trứng, tỏi [23]

L-methionine còn được biết với cái tên L-methionium, hay gamma-metylmercaptobutyric [23]

Axit-L-alpha-Amino-Với tên quốc tế theo danh pháp IUPAC: L-2-Amino-4-(methylthio)butanoic acid [23]

Hình 1 13 Công thức cấu tạo của L-methionine

1.6.2 Tính chất vật lý

- L-methionine là chất rắn dạng bột mịn màu trắng, có mùi, tan trong rượu nồng độ thấp, nước, hầu như tan trong acid acetic, nhưng không tan trong cồn đậm đặc, ete, benzene, acetone Khi đun nóng L-methione bị phân hủy thành NO2 và SO2 là khí độc[24]

L-methionine có khối lượng phân tử là 149.21 (g/mol) Khối lượng riêng là 0.862 (g/cm3)

Trang 35

Độ hòa tan trong nước là 56.6 (g/l)

1.6.3 Ứng dụng

L-methionine có khả năng phân hỷ những hợp chất béo bằng cách hạn chế khả năng tích tụ của chúng trên thành động mạch, hỗ trợ cải thiện tiêu hóa, hỗ trợ đào thải có nhóm kim loại nặng ra khỏi cơ thể, ngoài ra L-methionien có thể chuyển hóa để hạn chế khả năng tổn thương gan[25]

Vì có nhóm lưu huỳnh giúp vô hiệu hóa các gốc tự do nên nó được coi là một chất oxy hóa quan trọng Là một trong ba loại acid amin thiết yếu dùng tổng hợp creatine (loại hợp chất cần thiết cho việc sản sinh năng lương cung cấp cho cơ thể và đóng góp vào quá trình xây dựng cơ bắp) [25]

Bên cạnh đó L-methionine còn được nghiên chỉ ra có khả năng cải thiện trí nhớ rất có ích cho việc điều trị cho các bệnh nhân mắc chứng rối loạn và trầm cảm, từ đó cho thấy vai trò rất quan trọng của L-methionine trong vấn đề quan trọng về aminoacid trong quá trình của não Nếu bị thiếu hụt đi lượng L-methionien này cơ thể rất dễ xảy ra các căn bệnh như gan nhiễm mỡ,chậm lớn, suy nhược cơ thể, phù nề,… [25]

Tuy L-methionine là một trong những hợp chất amin quan trọng trong cơ thể, nhưng vẫn có những nghiên cứu cho thấy nếu tiêu thụ quá nhiều sẽ có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, tăng khả năng mắc bệnh tiểu đường, tim mạch, và một số loại ung thư Chính vì thế cần cân nhắc và nạp đủ lượng L-methionine vào cơ thể, để duy trì một cơ thể khỏe mạnh

1.7 Cơ chế phản ứng của ninhydrin với L-methionin

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 36

Hình 1 14 Cơ chế phản ứng của ninhdrin với L-methionine  Giải thích cơ chế

Ở đây, ninhydrin (II) trừ đi H2O biến đổi thành 1,2,3-indantrione (1) tạo thành bazơ Schiffs

Sau đó phản ứng với axit amin (2), Oxi của nhóm 1,2,3 indantrione (1) lấy H của nhóm acid amin và hoạt động như 1 acid, N có 2 điện tử của nhóm NH2 của amino acid (4) khi 1,2,3-indantrione (1) được proton hóa (3), liên kết pi của chất (3) trở nên yếu dần nên N có thể tấn công hạt nhân C thay thế-phá vỡ liên kết pi

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 37

Bây giờ C liên kết với 4 nhóm khác nhau (5) Vì N được proton hóa nên chứa điện tích dương, mà chúng ta muốn loại bỏ điện tích dương đó để acid min trong dung dịch không chứa H trở về dạng cơ bản (6), N (6) khử H (5) trở thành (8), N ở (7) không còn chứa điện tích dương Một lần nữa H (7) hoạt động như một acid Lewis, O (7) lấy H (8) tạo thành OH2 (9)

OH2 (9) bị tách ra do liên kết này yếu đi thì tạo thành cation cacbonat cộng hưởng Vì vậy, giữa C và N có thể tạo thành liên kết pi giữa 2 nguyên tử N (11) có 2 điện tích dương khử N (10) về dạng cơ bản tạo thành liên kết pi giữa C và N (10), tạo thành hợp chất (12) Bây giờ có 2 amin hình thành trong phản ứng:

Amin thứ nhất: Amin (12)

Nếu O của amin (12) sử dụng 2 điện tử của nó và hình thành liên kết pi giữa O và C (trên mạch amin) sẽ phá vỡ liên kết giữa R và O tạo liên kết pi giữa C và N, tiếp tục phá vỡ liên kết pi giữa N và vòng mạch hình thành liên kết pi trong vòng mạch, phá vỡ liên kết pi giữa vòng mạch và O, nên O tại đó có điện tích âm hình thành amin thứ hai (13) và CO2

Amin thứ hai: Amin (13)

902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 38

Tiếp theo, về cơ bản trải qua phản ứng thủy phân Nếu không thủy phân thì trong phân tử cũng có gốc H2O nên H2O tấn công hạt nhân C thay thế liên kết pi giữa nhóm N và gốc amin( amin (13)), đặt 2 điện tử lên N (14) Sau đó có sự chuyển proton H của H2O tách ra chuyển qua N tạo thành (15)

Tiếp theo, có sự hình thành liên kết pi giữa C và O của chất (15) đồng thời phá vỡ liên kết giữa N và C của chất (15) và nó tách ra thành 2 phân tử (17) chứa điện tích dương trên O và (16) chứa điện tích âm trên N nên N (16) lấy 1 H (17) tạo thành nhóm cacbonyl (19)

Phân tử hình thành (18) phản ứng với 1,2,3-indantrione (1) hình thành sản phẩm cuối cùng N (18) hoạt động như một nucleophile tấn công C (1)

Nếu các acid amin có chứa nước phản ứng với ninhydrin thì ninhydrin sẽ chuyển thành 1,2,3-indantrione (1) để phản ứng với acid amin Nếu sản phẩm cuối cùng không có màu tím đậm thì trong dung dịch không có acid amin nào để phản ứng với ninhydrin 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 39

1.8 Nguyên lí hoạt động của máy quang phổ UV-VIS

Ánh sáng từ nguồn được dẫn đến bộ đơn sắc sẽ được tách thành các chùm tia đơn sắc Ánh sáng đơn sắc tới cuvet chứa mẫu sẽ được mẫu hấp thụ một phần Phần ánh sáng đi ra khỏi dung dịch sẽ được dẫn tới đầu dò để ghi nhận tín hiệu dưới dạng mật độ quang.[30]

1.8.1 Máy một chùm tia

Hình 1 15 Cấu tạo máy một chum tia [26]

Nguyên tắc hoạt động: Nguồn sáng từ đèn chiếu vào hệ thấu kính, tạo ra chùm sáng trắng đi qua một khe hẹp vào phần tử tán sắc Khi một chùm ánh sáng trắng chiếu vào lăng kính, nó lập tức bị phân tán thành các tia đơn sắc chiếu ra mọi phương Ánh sáng phản xạ bởi thấu kính gương phẳng thoát ra khỏi buồng phân tán tới một bộ tách chùm, hướng chùm tia tới đường cong mẫu nghiên cứu Khi các hạt nano kim loại có kích thước và hình dạng khác nhau thì phổ hấp thụ sẽ khác nhau Kích thước hạt nano càng lớn thì vị trí của đỉnh cộng hưởng càng bị dịch chuyển sang các bước sóng dài hơn [26]

1.8.2 Máy hai chùm tia

Hình 1 16 Cấu tạo máy hai chum tia [26]

1.8.3 Cấu tạo về máy

Điểm khác biệt giữa máy một chùm tia với máy hai chùm tia

Máy một chùm tia: ánh sáng đơn sắc từ bộ đơn sắc được chuyển hoàn toàn qua mẫu 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM

Trang 40

Máy hai chùm tia: ánh sáng đơn sắc từ bộ đơn sắc được chia thành hai chùm tia có cường độ như nhau, một chùm chiếu đến mẫu, một chùm chiếu đến dung dịch so sánh

Máy quang phổ UV-VIS về cơ bản được cấu tạo từ các thành phần sau:

 Nguồn sáng: Có nhiệm vụ cung cấp bức xạ tương thích với quá trình đo, thường là chùm bức xạ đa sắc Có hai loại đèn được sử dụng là đèn vonfram W-lamp cho ánh sáng vùng khả kiến và đèn hydro hay đèn deuteriumD cho bức xạ vùng tử ngoại  Bộ phận đơn sắc hóa: gồm có kính lọc, lăng kính, cách tử, khe sáng Là bộ phận tạo

đơn sắc cho phép ta chọn ra bước sóng của bức xạ thích hợp với chất nghiên cứu, bộ phận đơn sắc thường dùng là lăng kính và cách tử Trong đó cách tử cho các bức xạ có độ phân giải theo bước sóng một cách tuyến tính, hiệu quả tạo ánh sáng đơn sắc cao hơn lăng kính đồng thời thời giá thành cũng thấp hơn

 Buồng đo: khoang hấp thu quang phổ là vùng tối, nằm nơi cuối cùng của đường truyền, khi tia bức xạ đơn sắc được phân tách sẽ đi đến đó

 Cuvet: Chứa dung dịch đo, cuvet có thể làm bằng các chất liệu khác nhau nhưu nhựa thủy tinh, thạnh anh và có bề dày khác nhau Thông thường sử dụng loại cuvet có bề dày 1,0cm Cuvet bằng nhựa và thủy tinh chỉ đo được trong vùng VIS vì bản thân chúng hấp thu tốt trong vùng UV

 Detecter: Nó là bộ phận có nhiệm vụ ghi và xử lý tín hiệu quang thành tín hiệu điện Bộ phận này có tác dụng cảm ứng bức xạ điện từ bị hấp thụ và biến đổi thành dòng điện Chuyển đổi tín hiệu quang học (năng lượng bức xạ) thành tín hiệu có thể lan truyền, thường là tín hiệu điện Các loại đầu dò chính được sử dụng ngày nay bao gồm:

 Ống Quang (phototube):

Các vật liệu quang điện (kim loại kiềm hay các oxit kim loại) có xu hướng phát xạ electron khi bị kích thích, vì thế vật liệu này được phủ lên mặt lõm của bề mặt catot Các electron chạy theo anot (dạng dây) khi có điện áp chạy qua, tạo thành dòng điện và hiển thị kết quả đo vào máy tính thông qua bộ phân khuếch đại [26]

 Ống nhân quang (Photomultiplier tube (PMT))

Bề mặt catot không thể phân biệt được về mặt cấu tạo với bề mặt catốt của tế bào quang điện Bề mặt này phát ra các êlectron khi được chiếu sáng Lõi quang điện cũng chứa các điện cực phụ, được ký hiệu từ 1-9, được gọi là dinots, trong đó hiệu điện thế qua catốt cao hơn 90V so với điện thế qua catot, vì vậy các electron được gia tốc theo hướng đó Tương tự như vậy, cứ một êlectron đập vào bề mặt thì có một êlectron được phát ra Khi quá trình này được lặp lại 9 lần, mỗi photon nhận được 106-109 electron Tập hợp các điện tử này cuối cùng đến cực dương và dòng điện tăng nhận được đi qua điện trở R, sau đó có thể được khuếch đại và đo thêm Các ống nhân quang có độ nhạy rất tốt trong vùng UV-Vis, độ nhạy tốt khi chiếu sáng thấp, và cả trong các phép phân tích độ nhạy cao liên quan đến nồng độ thấp, tức là độ hấp thụ thấp, dẫn đến tăng cường độ Để phát hiện sự khác biệt giữa mẫu trắng và mẫu đã phân tích, cần phải có một máy dò có tạp âm nền thấp ở cường độ cao [26].

 Photodiode

Ngày càng có nhiều Photodiode quang được sử dụng trong diode quang UV-Vis, có dải động rộng hơn - độ nhạy tốt với dải bức xạ rộng 180-1100 nm, một máy dò đáng tin cậy hơn so với ống hạt nhân Trong một điốt quang, ánh sáng chiếu vào vật liệu bán dẫn 902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM902413069:06:50 PM9:06:50 PM