Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tạo màng cellulose vi khuẩn tầm cao chiết dược liệu và định hướng ứng dụng trong điều trị vết thương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

QUÁCH PHONG ĐẠT

NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN TẨM CAO CHIẾT DƯỢC LIỆU VÀ ĐỊNH HƯỚNG

ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Xuân Tiến, TS Tống Thanh Danh

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Phan Thị Hoàng Anh

5 Ủy viên: TS Lê Vũ Hà

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

PGS.TS Mai Huỳnh Cang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Quách Phong Đạt MSHV: 2170967 Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1999 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 8520301

TẨM CAO CHIẾT DƯỢC LIỆU VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ VẾT THƯƠNG (DEVELOPMENT OF BACTERIAL CELLULOSE PADS INCORPORATED WITH HERBAL EXTRACTS FOR WOUND

TREATMENT)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

− Nuôi cấy tạo màng cellulose vi khuẩn, đánh giá tính chất của màng

− Đánh giá hoạt tính kháng viêm, kháng khuẩn, làm lành vết thương của

cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng

− Đánh giá hoạt tính kháng viêm và thúc đẩy lành vết thương của màng khi tẩm

dược liệu

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/06/2023

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lê Xuân Tiến, TS Tống Thanh Danh

Tp HCM, ngày 11 tháng 06 năm 2023

TS Lê Xuân Tiến TS Tống Thanh Danh PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN

Hành trình hoàn thành luận văn không ngắn cũng không dài, trong hành trình này chắc chắn em sẽ không thể đi đến cuối nếu như không có sự hỗ trợ và động viên của những người bên cạnh Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Kim Minh Tâm, thầy Lê Xuân Tiến và thầy Tống Thanh Danh cùng các thầy cô ở bộ môn Hóa Hữu cơ và Công nghệ Sinh học, trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã luôn tận tình hỗ trợ em, chỉ dạy kiến thức quý giá để em có thể hoàn thành được luận văn Em xin cảm ơn cô Huỳnh Ngọc Trinh cùng các thầy cô, anh, chị, em ở bộ môn Dược lý, trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh đã trang bị kiến thức và kỹ năng cho em, luôn quan tâm đến tiến độ thực hiện của em, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình em thực hiện nghiên cứu

Cảm ơn những người bạn, người em trong lab Công nghệ Sinh học 108B2 đã đồng hành cùng mình trong suốt thời gian qua Cảm ơn các bạn team Rùa đã hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình hoàn thành luận văn

Con xin cảm ơn ba má và gia đình đã luôn bên cạnh và tạo điều kiện tốt nhất để con theo đuổi tri thức Cảm ơn người yêu thương đã luôn bên cạnh, cổ vũ và động viên trong suốt chặng đường thực hiện luận văn Xin cảm ơn những người thương yêu trong gia đình đã luôn đồng hành, gắn bó, động viên, tạo mọi điều kiện trong cuộc sống và học tập

Xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi người

Quách Phong Đạt

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn thực hiện nuôi cấy chủng vi khuẩn Acetobacter xylinum để tạo màng cellulose

sinh học trong điều kiện nuôi cấy tĩnh Màng sau khi làm sạch có màu trắng sáng, khả năng hút nước và thoát nước tốt Độ bền kéo 32.67 ± 0.59 MPa, độ dãn dài 33.5% Quan sát hình thái cấu trúc màng cho thấy các sợi cellulose mảnh, đan xen tạo không gian 3 chiều bên trong

Cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng được dùng để tẩm lên màng cellulose vi khuẩn Khảo sát hoạt tính kháng viêm thông qua khả năng ổn định màng tế bào hồng cầu, IC50 của cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng là 1653.44 ± 72.35 µg/mL, 1494.54 ± 101.62 µg/mL Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán đĩa thạch cho thấy cao dâu tằm có hoạt tính mạnh đối với 3 chủng Gram (+)

là Staphylococcus aureus (20.97 ± 0.67 mm ở 100 mg/mL), Methicillin-Resistant

Staphylococcus aureus (MRSA) (19.93 ± 0.29 mm ở 100 mg/mL), Staphylococcus epidermidis (16.97 ± 0.15 mm ở 100 mg/mL) và không có khả năng ức chế Pseudomonas aeruginosa Thử nghiệm hoạt tính lành vết thương trên chuột cho thấy

cao chiết rễ dâu tằm cho hiệu quả tốt hơn so với tinh dầu hương nhu trắng Phần trăm lành vết thương đạt 89.03 ± 9.33% sau 16 ngày

Tẩm cao chiết rễ dâu tằm lên màng cellulose vi khuẩn để thử nghiệm hoạt tính lành vết thương trên chuột cho thấy ở nồng độ cao dâu tằm 50 mg/mL cho hoạt tính chữa trị tốt nhất Phần trăm lành vết thương đạt 98.10 ± 2.44% sau 16 ngày Khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lô không điều trị

ABSTRACT

This research aims to investigate the cultivation of Acetobacter xylinum bacterial

strain for the synthesis of bacterial cellulose under static culture conditions The resulting membrane exhibited a bright white color, good water absorption, and water release capabilities The tensile strength of the membrane was measured at 32.67 ± 0.59 MPa with a tensile strain of 33.5% Morphological analysis of the membrane structure revealed interconnected and delicate cellulose fibers, creating a three-dimensional internal space

To enhance the properties of the bacterial cellulose membrane, root bark of Morus

alba L extracts and Ocimum gratissimum L essential oil were applied The

anti-inflammatory activity was evaluated by assessing the stability of red blood cell (RBC) membranes, IC50 of root bark of Morus alba L extracts and Ocimum gratissimum L

essential oil is 1653.44 ± 72.35 µg/mL, 1494.54 ± 101.62 µg/mL, respectively The antibacterial activity was determined through the disc diffusion assay, demonstrating

potent activity of root bark of Morus alba L extracts against three Gram-positive strains: Staphylococcus aureus (20.97 ± 0.67 mm at 100 mg/mL), Methicillin-

Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) (19.93 ± 0.29 mm at 100 mg/mL), and Staphylococcus epidermidis (16.97 ± 0.15 mm at 100 mg/mL) However, no

inhibitory effect was observed against Pseudomonas aeruginosa In vivo wound healing experiments on mice indicated that the root bark of Morus alba L extracts showed superior efficacy compared to Ocimum gratissimum L essential oil, with a

wound closure rate of 89.03 ± 9.33% after 16 days

Furthermore, the bacterial cellulose membrane was coated with various

concentrations of root bark of Morus alba L extracts to evaluate its wound healing

activity on mice The highest therapeutic effect was achieved at a concentration of 50 mg/mL, resulting in a wound closure rate of 98.10 ± 2.44% after 16 days These findings were statistically significant when compared to the untreated control group

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Quách Phong Đạt, học viên cao học ngành Kỹ thuật Hóa học, khóa 2021, Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, xin cam đoan công trình nghiên cứu này do chính tôi thực hiện, số liệu là kết quả nghiên cứu thực sự của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lê Xuân Tiến và TS Tống Thanh Danh Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 06 năm 2023

Học viên thực hiện

1.1 Vi khuẩn Acetobacter xylinum và màng cellulose vi khuẩn 2

1.1.1 Vi khuẩn Acetobacter xylinum 2

1.1.2 Đặc tính của màng cellulose vi khuẩn (BC) 3

1.1.3 Nuôi cấy vi khuẩn Acetobacter xylinum tạo màng BC 5

1.3.1 Các giai đoạn của quá trình lành vết thương 12

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lành vết thương 13

1.3.3 Các loại băng che phủ vết thương 15

1.4 Một số dược liệu dùng trong điều trị vết thương 17

1.4.1 Hương nhu trắng 17

1.4.2 Dâu tằm 21

1.5 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 28

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 28

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị 29

2.1.1 Nguyên liệu và đối tượng nghiên cứu 29

2.1.2 Hóa chất 30

2.1.3 Thiết bị 31

2.2 Nội dung nghiên cứu 32

2.3 Phương pháp nghiên cứu 33

2.3.1 Hoạt hóa giống 33

2.3.2 Lên men thu màng BC thô 34

2.3.3 Tinh chế màng BC thô 35

2.3.4 Đánh giá tính chất của màng BC tinh chế 35

2.3.5 Phương pháp xác định khả năng kháng viêm của cao chiết dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 38

2.3.6 Phương pháp xác định khả năng kháng khuẩn 41

2.3.7 Phương pháp xác định khả năng làm lành vết thương trên chuột 44

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 48

3.1 Thu hoạch màng và đánh giá tính chất của màng BC tinh chế 48

3.1.1 Kết quả tạo màng BC thô 48

3.1.2 Tinh chế màng BC 49

3.1.3 Đánh giá tính chất của màng BC tinh chế 49

3.1.4 Kết luận 55

3.2 Hoạt tính sinh học của cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 56

3.2.1 Kết quả so sánh khả năng kháng viêm 56

3.2.2 Kết quả so sánh khả năng kháng khuẩn 57

3.2.3 Kết quả so sánh khả năng làm lành vết thương 60

3.2.4 Kết luận 63

3.3 Kết quả kháng khuẩn và làm lành vết thương của màng BC tẩm dược liệu 63

3.3.1 Kết quả kháng khuẩn của màng BC tẩm cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 63

3.3.2 Hiệu quả làm lành vết thương của màng BC tẩm cao chiết rễ dâu tằm 67

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

4.1 Kết luận 70

4.2 Kiến nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 82

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Ảnh chụp vi khuẩn Acetobacter xylinum và màng BC thông qua kính hiển vi

điện tử quét (SEM) [4] 3

Hình 1 2 Liên kết giữa các phân tử glucose trong màng BC 4

Hình 1 3 Cấu trúc của cellulose sinh học và cellulose thực vật 4

Hình 1 4 Màng BC đắp lên vùng da bị tổn thương do bỏng [19] 7

Hình 1 5 Các bộ phận trong phẫu thuật như tai, mũi làm từ BC 8

Hình 1 6 Cấu trúc da 10

Hình 1 7 Một số hình ảnh của cây hương nhu trắng 18

Hình 1 8 Cấu trúc các hợp chất có ở lá hương nhu trắng 19

Hình 1 9 Cấu trúc các hợp chất có trong tinh dầu hương nhu trắng 19

Hình 1 10 Một số hình ảnh của cây dâu tằm 22

Hình 1 11 Cấu trúc các hợp chất có ở rễ dâu tằm 23

Hình 1 12 Cấu trúc các hợp chất vỏ rễ dâu tằm 25

Hình 1 13 Công thức cấu tạo hợp chất Kuwanon G từ vỏ rễ dâu tằm 26

Hình 1 14 Các hợp chất flavonoid chủ yếu trong lá dâu tằm 27

Hình 2 1 Quy trình nghiên cứu tổng quát 32

Hình 2 2 Quy trình hoạt hóa giống Acetobacter xylinum 33

Hình 2 3 Quy trình lên men thu màng BC thô 34

Hình 2 4 Quy trình thu BC tinh chế 35

Hình 2 5 Quy trình chuẩn bị huyền phù hồng cầu 39

Hình 2 6 Quy trình thực hiện thí nghiệm kháng viêm 40

Hình 2 7 Thiết bị gây bỏng trên chuột 44

Hình 3 1 Màng BC thô thu được sau khi lên men 48

Hình 3 2 Màng BC sau khi tinh chế 49

Hình 3 3 Kết quả định tính glucose của màng BC tinh chế 50

Hình 3 4 Đồ thị độ hấp thu của albumin 51

Hình 3 5 Kết quả đánh giá khả năng hút nước của màng BC 52

Hình 3 6 Kết quả đánh giá khả năng thoát nước của màng BC 53

Hình 3 7 Kết quả đo độ bền kéo của màng BC 54

Hình 3 8 Ảnh chụp SEM của màng BC 55

Hình 3 9 Giá trị IC50 của các mẫu thử trong thử nghiệm kháng viêm 56

Hình 3 10 Vết bỏng độ III của chuột thử nghiệm 60

Hình 3 11 Sự thay đổi vết thương trên chuột khi điều trị bằng cao chiết dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 61

Hình 3 12 Đồ thị độ lành vết thương của cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu (%) 61

Hình 3 13 Màng BC tẩm cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 64

Hình 3 14 Hoạt tính kháng khuẩn của màng BC tẩm dược liệu đối với 4 chủng vi khuẩn 64

Hình 3 15 Sự thay đổi vết thương trên chuột khi điều trị bằng màng BC tẩm cao chiết dâu tằm 68

Hình 3 16 Đồ thị độ lành vết thương của màng BC tẩm cao dâu tằm (%) 68

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Vị trí phân loại của vi khuẩn Acetobacter xylinum [2] 2

Bảng 1 2 Các loại băng dùng để che phủ vết thương 15

Bảng 1 3 Phân loại khoa học của cây hương nhu trắng 17

Bảng 1 4 Thành phần tinh dầu hương nhu trắng 18

Bảng 1 5 Phân loại khoa học của cây dâu tằm 21

Bảng 2 1 Nồng độ pha loãng của mẫu 39

Bảng 2 2 Chuẩn bị các mẫu cho phương pháp kháng viêm 40

Bảng 2 3 Nồng độ các mẫu thử trong DMSO 43

Bảng 2 4 Nồng độ các mẫu thử tẩm lên màng BC để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 44

Bảng 3 1 Kết quả định lượng protein trong màng BC tinh chế 51

Bảng 3 2 Khối lượng khô của màng BC tinh chế 52

Bảng 3 3 Kết quả đo độ sáng của màng BC 54

Bảng 3 4 Đường kính vòng ức chế của cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng (mm) 58

Bảng 3 5 Đường kính vòng ức chế của màng BC tẩm cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng (mm) 66

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Công thức môi trường Hestrin – Schramm 82

Phụ lục 2: Tính chất vật lý của màng BC 82

Phụ lục 3: Thí nghiệm hút nước của màng BC 83

Phụ lục 4: Thí nghiệm thoát nước của màng BC 83

Phụ lục 5: Khả năng kháng viêm của cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng 84

Phụ lục 6: Đường kính vòng kháng khuẩn của cao chiết rễ dâu tằm (mm) 85

Phụ lục 7: Đường kính vòng kháng khuẩn của tinh dầu hương nhu trắng (mm) 86

Phụ lục 8: Đường kính vòng kháng khuẩn khi tẩm màng BC với cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng (mm) 86

Phụ lục 9: Diện tích vết bỏng khi điều trị bằng cao dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng (cm2) 87

Phụ lục 10: Diện tích vết bỏng khi đắp màng BC tẩm cao chiết rễ dâu tằm (cm2) 88

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MIC Minimum Inhibitory Concentrations

IC50 Half Maximal Inhibitory Concentration

GC-MS Gas chromatography-mass spectrometry

DPPH 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl

LỜI MỞ ĐẦU

Bỏng là tai nạn rất dễ xảy ra trong cuộc sống hàng ngày, hoặc ngay cả trong khi vui chơi, giải trí Mục tiêu của điều trị bỏng và vết thương nói chung là chống nhiễm trùng, giữ môi trường đủ ẩm giúp quá trình liền thương diễn ra nhanh và ít bị đau hơn môi trường khô do các tế bào dễ dàng phát triển và sinh sản trong môi trường ẩm hơn Do đó, một lớp màng bao bọc vết thương có ý nghĩa quan trọng trong việc giúp vết thương tránh bị nhiễm trùng, có độ ẩm thích hợp và qua đó kích thích quá trình lành sẹo Màng cellulose vi khuẩn (BC) cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4-β-glycosidic mạch

thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, chủ yếu là Acetobacter xylinum

(A.xylinum) Màng BC do vi khuẩn A.xylinum tạo ra, có cấu trúc hóa học đồng nhất với

cellulose thực vật nhưng lại có một số tính chất hóa lý như: độ bền cơ học và khả năng thấm hút nước cao, đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao, khả năng polymer hóa lớn Hiện nay màng BC được xem là nguồn nguyên liệu mới có tiềm năng ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy Cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng đã được chứng minh là có hoạt tính kháng viêm và kháng khuẩn, hiệu quả trong việc điều trị vết thương

Việc nghiên cứu tạo ra màng BC có tẩm cao chiết rễ dâu tằm và tinh dầu hương nhu trắng ứng dụng trong điều trị vết thương giúp hạn chế sự phụ thuộc vào những loại màng điều trị vết thương nhập khẩu từ nước ngoài, vốn có giá thành cao Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng những loại dược liệu sẵn có ở Việt Nam, lành tính và ít tác dụng phụ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Vi khuẩn Acetobacter xylinum và màng cellulose vi khuẩn

Màng cellulose vi khuẩn được tổng hợp từ một số loại vi khuẩn, trong đó vi khuẩn

Acetobacter xylinum cho hiệu quả tổng hợp màng tốt nhất [1] Do đó, mục này sẽ làm

rõ đặc điểm vi khuẩn Acetobacter xylinum cũng như điều kiện hình thành màng cellulose

vi khuẩn từ loài này Tìm hiểu về tính chất của màng cellulose vi khuẩn, những ưu điểm nổi trội của nó so với cellulose thực vật và ứng dụng của màng vào các ngành công nghiệp hiện nay

1.1.1 Vi khuẩn Acetobacter xylinum

Acetobacter xylinum được phát hiện lần đầu tiên bởi A.J Brown vào năm 1886 do khả

năng sản xuất cellulose Trong tự nhiên, vi khuẩn A.xylinum được tìm thấy trong đất và trên trái cây rụng mục nát [2] A.xylinum là vi khuẩn Gram (-) Độ dài của vi khuẩn

A.xylinum nằm trong khoảng từ 2 đến 10 µm với chiều rộng trong phạm vi 0.5 đến 1

µm Vi khuẩn A.xylinum là một loại vi sinh vật hiếu khí, do đó cần oxy để tồn tại Thông

tin cụ thể về vị trí phân loại của vi khuẩn A.xylinum được trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1 1 Vị trí phân loại của vi khuẩn Acetobacter xylinum [2]

Đặc điểm nổi bật của vi khuẩn này là khả năng tổng hợp glucose thành cellulose chỉ

thông qua một quá trình tổng hợp A.xylinum có khả năng chống lại những thay đổi đột

ngột như sự mất nước của môi trường nuôi cấy, độ pH, sự hiện diện của các chất độc

hại và sinh vật gây bệnh Vi khuẩn A.xylinum hình que, thẳng hoặc đôi khi có dạng cong,

độ dài của vi khuẩn trong khoảng 2 − 3 µm, bề ngang khoảng 0.6 − 0.8 µm, vi khuẩn có thể di động hoặc không, thường có sự sắp xếp riêng lẻ, đôi khi thành một chuỗi Các tế bào vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bởi chất nhầy tạo váng nhăn có thành phần là hemicellulose [3]

Hình dạng của A.xylinum được thể hiện qua hình 1.1

Hình 1 1 Ảnh chụp vi khuẩn Acetobacter xylinum và màng BC thông qua kính hiển vi

điện tử quét (SEM) [4]

Khoảng phát triển của vi khuẩn A.xylinum khá rộng, vi khuẩn có thể phát triển ở điều

kiện pH từ 3 − 8, nhiệt độ phát triển trong khoảng 12 − 30 °C Ở 37 °C, vi khuẩn này bị

thoái hóa hoàn toàn ngay cả trong môi trường tối ưu A.xylinum có khả năng chịu được

pH thấp, vì thế nhiều nghiên cứu thường bổ sung thêm acetic acid vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn để hạn chế sự xâm nhiễm của các khuẩn lạ

1.1.2 Đặc tính của màng cellulose vi khuẩn (BC)

Màng BC đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trong nhiều năm qua bởi nó sở hữu tính chất độc đáo so với màng cellulose thực vật Cấu trúc và tính chất của màng

BC thông qua mục 1.1.2.1 và 1.1.2.2

1.1.2.1 Cấu trúc của màng BC

Cellulose là một polymer tự nhiên được tổng hợp bởi thực vật, nấm, tảo và vi khuẩn Cellulose hiếm khi được tìm thấy trong cấu trúc của tế bào vi khuẩn, nhưng nó là thành phần chính của thành tế bào thực vật và được tìm thấy trong vỏ hạt, gỗ, v.v Các đại

phân tử cellulose được cấu tạo từ một chuỗi D-glucose không phân nhánh, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-β-glycosidic ở dạng mạch thẳng [4]

Hình 1 2 Liên kết giữa các phân tử glucose trong màng BC

Cấu trúc của cellulose từ thực vật và cellulose vi khuẩn giống nhau, có công thức (C6H10O5)n, tuy nhiên, chúng khác nhau về tính chất vật lý và hóa học (hình 1.3)

Cellulose từ vi khuẩn có tính chất vượt trội hơn cellulose thực vật như độ kết tinh cao, cấu trúc siêu mỏng, khả năng hút nước cao và độ bền cơ học ở trạng thái ngậm nước [5, 6]

a - Cellulose sinh học b – Cellulose thực vật

Hình 1 3 Cấu trúc của cellulose sinh học và cellulose thực vật

Các sợi của cellulose sinh học mỏng hơn 100 lần so với cellulose thực vật, điều này làm cho nó trở thành vật liệu có độ xốp cao Phân tích cấu trúc cho thấy phân tử cellulose sinh học có dạng vi sợi, các vi sợi này kết hợp với nhau tạo thành các bó sợi, các bó sợi kết hợp tạo các thớ sợi có đường kính từ 1.5 – 2 nm với chiều dài microfibrill tầm 50 − 100 µm [4]

1.1.2.2 Tính chất của màng BC

Màng BC có nhiều đặc tính tuyệt vời và độc đáo Đầu tiên là nó có độ tinh khiết cao Nghiên cứu của Zhang và cộng sự đã cho thấy BC có độ tinh khiết rất cao (gần 100% cellulose) và không chứa hemicellulose hoặc lignin [7, 8] Cellulose cấu tạo màng BC có thành phần hóa học tương tự cellulose thực vật nhưng cấu trúc và đặc tính lại khác xa nhau Đặc điểm nổi bậc khác của BC là khả năng giữ nước cao và tính ưa nước của nó Hàm lượng nước có thể lên đến 98% trong gel BC pellicle, tức là khoảng 50 lần trọng lượng của sợi, khiến nó giống hydrogel hơn [8]

Các sợi cellulose có thể ở dạng I và I, đây là loại cellulose có trong thành tế bào thực vật và tảo Màng thu được bằng phương pháp nuôi cấy tĩnh có chứa nhiều I hơn là nuôi cấy động Cellulose I tạo cấu trúc bền hơn I Cellulose sinh học có chứa đến gần 60% là I trong khi ở thực vật chỉ tầm 30% Khả năng ngậm nước của cellulose sinh học cao từ 96 – 98.2% Ở thực vật cellulose I chiếm phần lớn [9] Ngoài ra, độ bền kéo của BC cũng lớn hơn cellulose thực vật, đạt khoảng 114 GPa, gần bằng nhiều sợi tổng hợp có độ bền cao [10]

1.1.3 Nuôi cấy vi khuẩn Acetobacter xylinum tạo màng BC

BC được sản xuất bởi các loài vi khuẩn khác nhau, chẳng hạn như Gluconacetobacter (trước đây là Acetobacter), Agrobacterium, Aerobacter, Achromobacter, Azotobacter,

Rhizobium, Sarcina và Salmonella, trong đó A xylinum cho hiệu quả tổng hợp BC tốt

nhất [1] Các loài Komagataeibacter spp có khả năng sử dụng nhiều nguồn carbon khác

nhau, chẳng hạn như hexoses, glycerol, dihydroxyacetone, pyruvate và dicarboxylic acid Trong trường hợp này chúng sinh tổng hợp cellulose với hiệu suất chuyển hóa là gần 50% Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp màng BC bao gồm: phương pháp nuôi cấy (nuôi cấy tĩnh, nuôi cấy động), thành phần của môi trường nuôi cấy (nguồn carbon, nguồn nitơ, các chất kích thích sinh trưởng) Ngoài ra, còn có yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất thu màng như: nhiệt độ, pH, tỷ lệ cấy

Phương pháp nuôi cấy

Nuôi cấy vi khuẩn ở môi trường thích hợp sẽ tạo thành các hạt cellulose dạng lưới liên

kết theo không gian 3 chiều với nhau [11] Vi khuẩn A.xylinum cần oxy để tồn tại, do

đó tốc độ trao đổi khí quyết định hiệu suất tổng hợp BC Khi nuôi cấy động sử dụng cánh khuấy, hạt BC phân tán trong môi trường và cho năng suất cao hơn so với nuôi cấy tĩnh, vì lượng oxy trao đổi nhiều [12] Tuy nhiên, nuôi cấy động không thể hình thành màng BC với kích thước mong muốn Phương pháp nuôi cấy tĩnh sẽ giúp hình thành màng BC nổi trên bề mặt môi trường, kích thước của màng phụ thuộc vào diện tích bề mặt của dụng cụ nuôi cấy

Nguồn carbon

A.xylinum sử dụng carbon từ nhiều nguồn đường khác nhau, tùy thuộc vào chủng mà

nguồn đường có thể thay đổi Những loại đường hay được sử dụng nhất là: glucose, fructose, mannitol, sorbitol Nguồn carbon cho hiệu suất thấp hơn là glycerol, galactose, saccharose [13]

Nguồn nitơ

Môi trường cơ bản cho các nghiên cứu về cellulose vi khuẩn là môi trường do Hestrin và Schramm thiết lập có chứa cao nấm men và tryptone Đã có nhiều nghiên cứu thay đổi nguồn tryptone như nước ngâm ngô (corn steep liquor) [13], nguồn nitơ này được cho là có hiệu quả nhất, cho tốc độ tăng trưởng và năng suất sinh tổng hợp cellulose cao so với các nguồn nitơ khác

Các chất kích thích tăng trưởng

Các vitamin pyridoxin, biotin, nicotinic acid, P−aminobenzoic acid (pABA), được xác định là cần thiết cho sự tăng trưởng tế bào và tổng hợp cellulose, trong khi pentothenat

và riboflavin cho kết quả ngược lại

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sản xuất BC bao gồm thành phần lên men, tức là cacbon, nitơ và khoáng chất các nguồn được sử dụng trong môi trường và các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ, oxy hòa tan của môi trường, tỷ lệ cấy Nghiên cứu của Đinh Thị Kim

Nhung và cộng sự đã tối ưu hoá điều kiện nuôi cấy cho vi khuẩn A.xylinum D9 theo phương pháp Box−Willson thu được kết quả với nhiệt độ thích hợp 30 °C, thời gian thu màng 7 ngày, pH=5 là điều kiện thích hợp cho sự phát triển của chủng vi khuẩn

trong, không mùi, đạt giá trị về mặt cảm quan [14]

1.1.4 Các ứng dụng của màng BC

Xu hướng giảm sử dụng nguyên liệu từ dầu mỏ và thay thế chúng bằng các sản phẩm tuần hoàn và có thể tái chế đang được đẩy mạnh trên toàn cầu Trong số các vật liệu tự nhiên, cellulose là một trong những sinh khối có khả năng phân hủy sinh học phong phú nhất trên Trái đất [15] Sở hữu những tính chất như: cấu trúc sợi nano, độ bền cơ học cao, khả năng giữ nước, thoát nước tốt, không độc và khả năng phân hủy sinh học, BC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y tế, mỹ phẩm, thực phẩm, giấy, dệt may, công nghiệp điện tử Trong đó, ứng dụng của màng BC vào lĩnh vực y tế được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm, màng BC được ứng dụng trong điều trị vết thương, mỹ phẩm, dẫn truyền thuốc và vật liệu sử dụng trong phẫu thuật

Ứng dụng của BC trong điều trị vết thương

BC có khả năng tương thích sinh học, do đó được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y học Màng BC thu được sau khi nuôi cấy có cấu trúc sợi nano, cho phép các tế bào tổn thương liên kết với nhau và rút ngắn thời gian hồi phục, được sử dụng làm da nhân tạo [16, 17] Calvalcanti và cộng sự (2017) đã kết luận rằng màng BC hỗ trợ lành vết thương loét da ở chân mà không gây bất kỳ tác dụng phụ nào so với băng vết thương thông

thường, khi tới 95% các đại thực bào còn tồn tại [18]

Hình 1 4 Màng BC đắp lên vùng da bị tổn thương do bỏng [19]

Ứng dụng của BC trong mỹ phẩm

BC có mức độ hydrat hóa cao, được sử dụng như một thành phần trong kem ẩm Ngoài ra, mặt nạ làm từ BC có thể dùng như chất mang những hoạt chất nuôi dưỡng, dưỡng ẩm, tái tạo và tẩy da, cung cấp độ đàn hồi, mềm mại và êm ái cho da Màng BC kết hợp với các loại kem dưỡng ẩm như nha đam, dùng như một mặt nạ dưỡng ẩm hoặc ngâm

tẩm salicylic acid/glycolic acid để điều trị mụn [20]

Dùng làm chất dẫn truyền thuốc

BC được dùng như là một chất dẫn truyền thuốc khi nạp thêm các loại thuốc kháng khuẩn, kháng viêm như ibuprofen, diclofenac và các loại thuốc kháng sinh Gupta và cộng sự (2020) đã ngâm màng BC vào dung dịch tetracycline trong 24 giờ trong điều kiện khuấy trộn liên tục Kết quả cho thấy thuốc được giải phóng theo cấp số nhân trong

3 giờ đầu tiên và giải phóng ổn định ở 93 giờ còn lại [21] Dùng trong lĩnh vực vật liệu phẫu thuật

Các tính chất cơ học của màng BC như: độ bền kéo cao, độ đàn hồi và tỷ lệ giữ nước, mức độ tác dụng gây độc tế bào thấp và cảm ứng viêm thấp làm cho BC trở thành vật

liệu lý tưởng cho cấy ghép phẫu thuật (hình 1.5) [22] Vật liệu composite BC/PVA thể

hiện các tính chất lý tưởng để sử dụng làm lớp nền giác mạc Cụ thể, sau 4 tuần, nghiên

cứu in vivo sau ghép nội mô đệm ở thỏ cho thấy giác mạc vẫn trong suốt, không bị viêm

hoặc nhạy cảm và đã tăng tái tưới máu [23]

Hình 1 5 Các bộ phận trong phẫu thuật như tai, mũi làm từ BC

1.2 Bệnh học về bỏng

Bỏng là tổn thương cấp tính của cơ thể gây nên bởi sức nhiệt, hóa chất, điện năng, bức xạ Da là bộ phận thường bị tổn thương nhất khi bị bỏng, sau đó đến các lớp sâu dưới da (gân, cơ, xương, khớp, mạch máu, thần kinh,…) và một số cơ quan (đường hô hấp, ống tiêu hoá, mắt, bộ phận sinh dục,…) [24] Tìm hiểu về cơ chế tổn thương bỏng và phân loại cấp độ bỏng giúp cho quá trình điều trị bỏng được hiệu quả và hạn chế tổn thương cho người bệnh

Bỏng do dòng điện

Tổn thương bỏng điện là do nhiệt được tạo ra khi năng lượng điện đi qua cơ thể, gây tổn thương sâu ở mô Mức độ của tổn thương phụ thuộc vào đường đi của dòng điện, điện trở của dòng điện chạy qua các mô, cường độ và thời gian của dòng điện Các loại dòng điện khác nhau gây ra mức độ tổn thương khác nhau Ví dụ, dòng điện xoay chiều nguy hiểm hơn dòng điện một chiều vì thường gây ra ngưng tim, rung thất [27]

Bỏng do hóa chất

Tổn thương bỏng hóa chất là do tiếp xúc mô với các tác nhân hóa học như axit mạnh, kiềm hoặc các hợp chất hữu cơ Các tác nhân hóa học tùy thuộc vào thời gian tiếp xúc và tính chất của tác nhân sẽ gây ra tổn thương trên da [27]

Bỏng do bức xạ

Bỏng bức xạ là tổn thương da hoặc các mô và cơ quan sinh học do tiếp xúc kéo dài với bức xạ Đây là tổn thương bỏng ít phổ biến nhất và loại bỏng bức xạ phổ biến nhất là cháy nắng do tiếp xúc kéo dài với tia cực tím (UV) Các nguyên nhân khác có liên quan đến việc sử dụng bức xạ ion hóa trong công nghiệp, tiếp xúc nhiều với xạ trị (ví dụ như tia X và năng lượng hạt nhân) Bỏng bức xạ thường liên quan đến ung thư do khả năng bức xạ ion hóa và làm hỏng cấu trúc DNA [27]

1.2.2 Phân loại các cấp độ bỏng

Da là một cơ quan che phủ lớn nhất của cơ thể, có nhiều chức năng, thay đổi theo từng vùng Da gồm 3 lớp: Biểu bì (epidermis), trung bì (chân bì, dermis), hạ bì (hypodermis)

Biểu bì và trung bì ngăn cách nhau bởi màng đáy [28] Cấu trúc da được thể hiện qua

hình 1.6 [28]

Hình 1 6 Cấu trúc da

Có nhiều cách phân loại bỏng, dựa vào triệu chứng lâm sàng, mô bệnh học, diễn biến tại chỗ Trên thực tế lâm sàng, tổn thương bỏng xếp thành 2 nhóm: bỏng nông và bỏng sâu

Bỏng nông: Tổn thương một phần da Vết thương tự liền nhờ quá trình biểu mô hoá từ

tế bào mầm, tế bào biểu mô của ống lông, tuyến bã, tuyến mồ hôi

Bỏng sâu: Tổn thương toàn bộ da, dưới da, khi hoại tử rụng hình thành mô hạt Tổn

thương nếu diện tích nhỏ dưới 5 cm tự liền sẹo theo kiểu vết thương phần mềm Nếu tổn thương rộng hơn, vết thương đòi hỏi phải ghép da mới che phủ được

Hiện nay, Viện Bỏng Quốc gia áp dụng cách chia độ sâu tổn thương bỏng làm 5 độ của Lê Thế Trung, trong đó bỏng nông: bỏng một phần da, bao gồm bỏng độ I, độ II, độ III và bỏng sâu: độ IV, độ V

Bỏng độ I: Viêm da cấp sau bỏng

Tổn thương ở lớp nông của thượng bì (lớp sừng) Tổn thương vị thể: sung huyết, phù nề, xuất tiết vùng tổn thương Biểu hiện ban đỏ, nề, đau rát Sau 2 − 3 ngày, tổn thương khỏi có thể thấy lớp nông của thượng bì bong ra, không để lại rối loạn về màu sắc [29]

Bỏng độ II: Bỏng biểu bì

Tổn thương các lớp thượng bì, nhưng lớp tế bào mầm và màng đáy hầu như còn nguyên vẹn Vi thể thấy mạch máu ở hạ bì, trung bì giãn rộng, sung huyết Dịch huyết tương thoát qua thành mạch thấm vào lớp biểu bì đã bị tổn thương ở phía trên tạo nốt bỏng Đặc trưng là nốt bỏng vòm mỏng, chứa dịch trong hoặc vàng nhạt Đáy nốt bỏng màu hồng, ướt, thấm dịch xuất tiết Nốt bỏng có thể hình thành muộn sau 12, 24 hoặc 48 giờ [29] Sau 3 − 4 ngày, dịch nốt bỏng một phần hấp thu, phần bay hơi tạo albumin đông đặc trong nốt bỏng Sau 8 − 13 ngày, tổn thương tự khỏi, không để lại sẹo [26]

Bỏng độ III: Bỏng trung bì

Tổn thương toàn bộ lớp biểu bì, tới một phần trung bì, các phần phụ của da nằm sâu ở trung bì phần lớn còn nguyên vẹn Bỏng độ III biểu hiện chủ yếu là nốt bỏng hoặc đám da hoại tử Nốt bỏng trung bì có tính chất vòm dày, dịch nốt bỏng đục, màu đỏ, hồng máu Đáy nốt bỏng màu đỏ, xuất huyết, tím sẫm Cảm giác đau còn nhưng giảm [29]

Bỏng độ IV: Bỏng toàn bộ da, bỏng sâu dưới lớp trung bì

Các lớp biểu bì, trung bì và hạ bì đều bị tổn thương Tất cả tổ chức biểu mô của da đều bị hủy hoại Trên lâm sàng thường biểu hiện dưới hai hình thức hoại tử khô và hoại tử ướt Khi vết bỏng hẹp thì có khả năng tự khỏi nhờ hiện tượng biểu mô hóa từ bờ vết thương lan ra phủ kín tổ chức hạt Nếu vết thương bỏng rộng, khả năng tự khỏi không thể thực hiện được, nhất thiết phải ghép da [29]

Bỏng độ V: Bỏng sâu các lớp dưới da

Tổn thương bỏng lan sâu tới cơ, gân, xương, khớp, tạng… Loại bỏng này thường gây nhiều biến chứng, gây khó khăn cho việc điều trị [26]

1.3 Quá trình lành vết thương mất da và vai trò của các loại màng sử dụng che phủ vết thương

Nghiên cứu về quá trình lành vết thương nhằm hiểu rõ về những yếu tố tác động đến vết thương Từ đó có thể đưa ra lộ trình và biện pháp điều trị phù hợp Mục này sẽ làm rõ các giai đoạn cũng như những yếu tố tác động đến quá trình làm lành vết thương, các loại băng dùng để che phủ vết thương hiện nay

1.3.1 Các giai đoạn của quá trình lành vết thương

Trong tất cả các loại vết thương, quá trình lành vết thương diễn ra qua ba pha: pha rỉ dịch (hay pha viêm), pha tăng sinh, pha tái tạo

Pha viêm

Pha viêm kéo dài khoảng 72 giờ nhờ sự hoạt hóa của hệ thống đông máu và sự giải phóng các chất trung gian hóa học khác như từ tiểu cầu, yếu tố tăng trưởng nguồn gốc tiểu cầu (PDGF), yếu tố hoạt hóa tiểu cầu (PAF), thromboxane, serotonin, adrenalin và các yếu tố bổ thể [30]

Giai đoạn viêm: giãn mạch tại chỗ do tác dụng của các chất histamin, serotonin và kinin làm tính thấm thành mạch tăng cao trong 48 giờ − 72 giờ đầu với sự hiện diện của chất hoạt hóa mao mạch làm gia tăng lưu lượng máu đến vết thương dẫn đến tăng cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình lành sẹo Đồng thời sự hiện diện của bạch bào và đại thực bào có vai trò tiêu diệt vi khuẩn và các chất lạ [31]

Sự nhiễm khuẩn: trong các vết thương bị nhiễm vi khuẩn gây bệnh, các bạch cầu hạt liên tiếp di cư, điều này gây kéo dài thời kỳ sửa chữa thứ nhất, dẫn đến chậm lành vết thương rõ rệt và có thể hình thành áp xe [31]

Pha tăng sinh

Pha thứ hai của quá trình tái tạo vết thương được biểu thị bởi sự tái tạo biểu mô, tăng sinh sợi, hình thành collagen, hình thành tân mạch và co vết thương Vì vậy được gọi là pha tăng sinh [32, 33]

Pha tái tạo

Ngay sau khi các nguyên bào sợi tổng hợp các sợi collagen, hoạt động gián phân của chúng ngừng lại Mật độ tế bào và sự tạo mạch của vết thương giảm đi trong khi các sợi collagen trưởng thành Sự hình thành sẹo được bắt đầu Sự lắng đọng collagen và sự định hướng nguyên bào sợi đều được quyết định bởi fibronectin, chất tạo nên các chất căn bản ngoại bào ở thời kỳ này

Hyaluronic acid làm tăng chuyển động và phân chia tế bào Sự chuyển động của tế bào trong tổ chức hạt mới được hình thành phụ thuộc vào sự có mặt của hyaluronic acid vì hyaluronic acid có tác dụng tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết dính và phân tách của mối tiếp xúc giữa các lớp tế bào và cơ chất nền [33] Các proteoglycan: cũng như hyaluronic acid và collagen, các proteoglycan được tái tổng hợp liên tục trong suốt quá trình tái tạo vết thương [34]

Collagen: trong vết thương đang lành, collagen được sản xuất rất nhiều Collagen tăng lên song song với việc hình thành mạch máu tân tạo Vết thương bị kéo dài quá thời gian không chỉ do sự tích lũy mà còn do cả chất lượng của collagen [34]

Biểu bì hóa: nếu toàn bộ lớp biểu bì bị tổn thương thì biểu bì hóa được bắt đầu từ các mép vết thương Ở các vết thương nông, chỗ lớp tế bào màng đáy còn nguyên vẹn thì vùng tổn thương có thể được tái tạo lại nhờ sự phân bào của các tế bào còn lại và chúng biệt hóa thành các tế bào biểu bì trưởng thành Trong trường hợp vết thương rộng và sâu, việc tái tạo lớp biểu bì chỉ được thực hiện ở ngoại vi vết thương Tuy nhiên, sự co vết thương và sự tái tạo lớp biểu bì ở loại vết thương rộng và sâu có giới hạn và không thể có sự lành sẹo bình thường nên cần có sự ghép da Sự ghép da còn giúp lấp kín vết thương và chống sự nhiễm trùng [34]

Sự trưởng thành của biểu bì: đây là giai đoạn cuối của quá trình liền vết thương, sẹo trở nên rõ ràng và chắc hơn, sẹo nhạt màu dần Quá trình này gắn liền với hiện tượng sửa chữa và tổ chức lại các thành phần của sẹo Sự hình thành tân mạch giảm dần cho đến lúc sẹo trở thành vô mạch Giai đoạn này điều chỉnh kéo dài từ 12 − 18 tháng [34]

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lành vết thương

Vết thương chậm lành được biểu thị bằng khuyết hổng hoặc suy yếu làm cho việc khép kín vết thương bị chậm lại Các đặc điểm của vết thương chậm liền: chậm khép kín, có

nhiều các chất thối rữa, có mủ, lưu thông mạch kém, ứ trệ tĩnh mạch, viêm mạch, viêm các mạng lưới mao mạch, nhiễm trùng vết thương [32] Yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lành vết thương bao gồm: độ ẩm vết thương, lượng máu đến vết thương và nhiễm trùng vết thương

Độ ẩm

Độ ẩm thích hợp ảnh hưởng tích cực đến quá trình liền sẹo [32] Tỷ lệ tái tạo biểu bì có liên quan trực tiếp đến tình trạng ẩm ướt của vết thương Để hở, vết thương sẽ khô, sự tái tạo biểu bì và sự di chuyển của các tế bào sừng ở bên dưới lớp vảy tiết khô chậm hơn vết thương ẩm và băng kín Tại đây mức di chuyển của tế bào biểu bì nằm gần với bề mặt vết thương Sự hình thành của vảy tiết bị ức chế nếu bề mặt của vết thương được giữ ẩm bằng lớp băng kín hay lớp gạc có phết thuốc mỡ polysporin Khi vết thương có đủ độ ẩm, bề mặt da được che kín, lớp biểu bì di chuyển nhanh hơn trên đáy vết thương ẩm ướt, bệnh nhân sẽ có được sẹo nông hơn, nhỏ hơn, nhẵn hơn và mềm mại hơn, thường cũng ít bị nhiễm khuẩn hơn [35]

Lượng máu đến vết thương

Mức độ tiêu thụ oxy rất cao và thay đổi trong các giai đoạn của quá trình liền vết thương Các nguyên nhân nhiễm trùng, máu tụ, dị vật, thao tác kỹ thuật không đúng đều dẫn đến tình trạng thiếu máu tổ chức tại chỗ và gây nên tình trạng thiếu oxy làm ảnh hưởng đến quá trình lành vết thương [32, 35]

Nhiễm trùng vết thương

Nhiễm trùng vết thương được biểu thị bằng các chất thối rữa (vảy tiết, các chất hoại tử, các khối fibrin) và mủ Các biểu hiện về mạch máu thường thấy là ứ trệ tĩnh mạch, lưu thông động mạch kém, viêm mạch nói chung và viêm mạng lưới mao mạch nói riêng Hơn nữa vết thương có thể bị nhiễm vi khuẩn, nấm hoặc virus Tất cả những điều kiện nói trên cuối cùng dẫn đến giảm trao đổi chất và vì vậy làm cho việc khép kín vết thương

bị chậm lại Vi khuẩn gây bệnh nhiễm Staphylococcus aureus, Streptococcus

haemolyticus, Pseudomonas aeruginosa thường sản xuất các độc tố và enzyme hủy hoại

mô và gây kéo dài tình trạng viêm, làm chậm sự lành vết thương [32, 35]

1.3.3 Các loại băng che phủ vết thương

Băng vết thương phải có một trong những chức năng sau: [36] (1) Có khả năng hút dịch rỉ và các độc tố trên bề mặt vết thương; (2) Duy trì môi trường ẩm cho vết thương; (3) Hấp phụ mùi; (4) Cho phép thông khí; (5) Tạo ra sự cách nhiệt; (6) Có khả năng cản vi khuẩn, bảo vệ vết thương khỏi sự nhiễm khuẩn; (7) Có tác động làm sạch vết thương loại bỏ mô chết và những tiểu phân lạ; (8) Không độc, không kích ứng; (9) Lấy ra dễ dàng khỏi vết thương, không gây tổn thương Các loại băng phổ biến và chỉ định dùng

được trình bày như bảng 1.2 [36, 37]

Bảng 1 2 Các loại băng dùng để che phủ vết thương

Băng alginate

Tính thấm hút cao, thường dùng đặt vào trong vết thương

Cần có băng phủ ngoài

Vết thương sâu, khuyết mô, nhiễm khuẩn có dẫn lưu, rò

Loét do tỳ đè

Loét tĩnh mạch chân

Loại băng Đặc điểm Chỉ định

Hydrogel

Miếng mỏng trong suốt bằng polymer

Thấm hút dịch dẫn lưu và cung cấp độ ẩm cho vết thương, làm mát da

Vết thương cạn, mô hạt đỏ, vết thương mất da, vết bỏng nhỏ

Loét ép (loét tỳ) độ I, II

Polyurethane foam

Mềm nhẹ, khả năng thấm hút tùy độ dày

Tạo độ ẩm bề mặt vết thương

Vết thương cạn, mô hạt đỏ

Băng dính trong suốt

Film polyurethane có băng dính phía sau, có nhiều lỗ thoát hơi

Duy trì độ ẩm vết thương, không có tính thấm hút

Vết thương cạn, mô hạt đỏ, ít dịch

Bảo vệ vùng dễ tỳ đè, có thể dùng thay băng keo

Một trong những loại băng được phát triển và có nhiều ưu điểm so với các loại băng truyền thống đó là màng sinh học: màng sinh học có nguồn gốc từ mô tự nhiên, gồm nhiều dạng, có thể là sự kết hợp giữa collagen, elastin và lipid Hiện nay, nhiều loại polymer sinh học như collagen, fibrin, fibronectin, hyaluronic acid đã được dùng làm màng che phủ vết thương trên da Không giống như polymer tổng hợp, polymer sinh học trơ với vết thương do đó chúng đóng vai trò quan trọng trong tiến trình làm lành vết thương trên da Màng sinh học có các khả năng: (1) Giữ ẩm tốt; (2) Giảm sự mất protein và chất điện giải của dịch tiết vết thương; (3) Cản khuẩn; (4) Giảm đau; (5) Tái tạo mô, giảm thời gian làm lành vết thương, đặc biệt vết thương sâu và rộng; (6) Ức chế sự tạo thành nguyên bào sợi quá mức, giảm sự co rút vết thương Một số loại màng sinh học điển hình như màng collagen, màng ối đông khô

1.4 Một số dược liệu dùng trong điều trị vết thương

1.4.1 Hương nhu trắng

Nguồn gốc

Cây hương nhu trắng có tên khoa học là Ocimum gratissium L thuộc họ Lamiaceae

(Hoa môi) Loài này được Linnaeus mô tả khoa học đầu tiên năm 1753 Phân loại khoa học [38]:

Bảng 1 3 Phân loại khoa học của cây hương nhu trắng

Ngành Magnoliophyta (Ngọc lan)

Tên nước ngoài Shrubby basil, wild basil

Tên thường gọi Hương nhu trắng

Đặc điểm hình thái và phát triển

Hương nhu trắng là cây thảo, toàn thân có mùi thơm Thân vuông, có lông tơ cao 1 − 3 m, chia nhiều cành Gốc hóa gỗ, 4 mặt thân màu xanh nhạt, khi già thân có màu nâu Lá mọc đối chéo chữ thập, màu lục, mặt trên sẫm hơn mặt dưới Hai mặt lá và trên gân chính của lá có nhiều lông Hoa xim mọc thành cụm mọc ở nách lá, co lại thành xim đơn Quả bế tư, màu nâu sậm, đường kính khoảng 1 mm [39] Ở Việt Nam, hương nhu trắng là cây bụi ưa sáng, có biên độ sinh thái khá rộng, có thể thích nghi với vùng có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm cũng như vùng cận nhiệt đới [40]

Hình 1 7 Một số hình ảnh của cây hương nhu trắng Thành phần hóa học

Năm 2004, Maria cùng các cộng sự đã tiến hành chưng cất tinh dầu từ lá cây hương nhu

trắng bằng 3 phương pháp là: chưng cất lôi cuốn hơi nước (SD), chưng cất có sự hỗ trợ vi sóng (MO) và chưng cất bằng CO2 siêu tới hạn (SC) Sau đó, tiến hành phân tích

thành phần tinh dầu bằng máy sắc ký khí, đầu dò khối phổ (GC-MS) Thành phần (%)

các hợp chất trong tinh dầu từ 3 phương pháp chưng cất trên được trình bày ở bảng 1.4 Trong đó, chiếm tỷ lệ cao chất là các chất Eucalyptol (1), Eugenol (2), (E)-β-Caryophyllene (3), β-Selinene (4), α-Selinene (5) [41]

Bảng 1 4 Thành phần tinh dầu hương nhu trắng

Năm 2017, Joshi cùng các cộng sự đã tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước hoa hương nhu trắng để thu tinh dầu với tỷ lệ rắn:lỏng là 1:3 Sau đó tiến hành phân tích sắc ký khí, đầu dò khối phổ (GC-MS) để xác định thành phần hóa học của tinh dầu, xác định hơn 40 hợp chất có trong tinh dầu Trong đó, 3 hợp chất chiếm thành phần lớn nhất là:

eugenol (2), α-bulnesene (6) và β-caryophyllene (3) với tỷ lệ lần lượt là 57.1%, 15.6%

và 14.2% [42]

Hình 1 8 Cấu trúc các hợp chất có ở lá hương nhu trắng

Năm 2020, nhóm nghiên cứu của N.C.Hương đã xác định thành phần hóa học của tinh dầu hương nhu trắng theo phương pháp GC-MS, gồm 5 thành phần chính là: eugenol

(2) (59.448%), trans-β-Ocimene (7) (10.382%), β-Cubebene (8) (11.783%), caryophyllene (3) (6.966%) và copaene (9) (2.479%) [43]

Hình 1 9 Cấu trúc các hợp chất có trong tinh dầu hương nhu trắng

Công dụng

Trong y học cổ truyền, hương nhu trắng (Ocimum gratissium L.) được sử dụng để điều

trị một số bệnh như: ho, viêm phổi, sốt, viêm, thiếu máu, tiêu chảy, nhiễm nấm và vi khuẩn [44] Ở Cameroon, nước ép từ lá cây hương nhu trắng dùng để điều trị chóng mặt, nhức đầu, cảm lạnh, đau thắt ngực và ho Ngoài ra, các sản phẩm từ hương nhu trắng được dùng để điều trị nhiễm trùng tai, bệnh da liễu và nhãn khoa [45]

Nghiên cứu về hoạt tính sinh học

Năm 2014, Venuprased và cộng sự đã khảo sát khả năng kháng gốc tự do DPPH của cao chiết lá hương nhu trắng trong ethanol 70% Kết quả cho thấy giá trị IC50 là 470 ± 28.6 µg/mL Nghiên cứu cũng chỉ ra những chất trong lá hương nhu trắng có liên quan đến khả năng kháng gốc tự do DPPH là: oleanolic acid, nevadensin, rosmarinic acid và eugenol [46]

Năm 2014, Okoye và cộng sự đã khảo sát khả năng kháng viêm của cao chiết hexan và tinh dầu cây hương nhu trắng Nhóm nghiên cứu đã tiến hành gây phù tai chuột, sau đó bôi cao chiết, tinh dầu và chứng dương Kết quả cho thấy cao chiết hexane cho hiệu quả kháng viêm cao nhất với phần trăm ức chế viêm sau 2 giờ đạt 85.84% tại nồng độ 50 µg/tai, trong khi tinh dầu và chứng dương đạt phần trăm ức chế là 52.57% và 41.59% [47]

Orafidiya và cộng sự đã nghiên cứu khả năng làm lành vết thương của tinh dầu hương nhu trắng thông qua thử nghiệm trên thỏ Kết quả cho thấy có sự cải thiện rõ rệt trong các giai đoạn viêm và tăng sinh của vết thương ở thỏ được điều trị bằng tinh dầu hương nhu trắng Vết thương được xử lý bằng tinh dầu hương nhu trắng cải thiện sau 3 ngày điều trị [48] Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của Chang và cộng sự cũng cho thấy hiệu quả điều trị vết thương của tinh dầu hương nhu trắng [49]

1.4.2 Dâu tằm

Nguồn gốc

Cây dâu tằm có tên khoa học là Morus alba L là một loại thực vật có hoa trong họ

Moraceae Loài này được Carl Linnaeus mô tả khoa học lần đầu tiên vào năm 1753

Phân loại khoa học [50]:

Bảng 1 5 Phân loại khoa học của cây dâu tằm

Tên nước ngoài White mulberry, Common mulberry, Silkworm mulberry

Đặc điểm hình thái và phát triển

Cây dâu tằm là loài cây thân gỗ cao 2 – 3 m; rễ ăn sâu và rộng có thể lên đến khoảng 3 m, phân bố nhiều ở tầng đất 10 – 30 cm Thân nhiều nhựa không gai, trên thân cành có nhiều mầm; vỏ có nốt sần, mủ trắng như sữa; cành mềm, khi còn non có lông, sau nhẵn có màu xám trắng; chồi nách nhỏ màu nâu vàng Lá mọc so le, hình bầu dục hoặc hình tim, có mũi nhọn ở đầu, phiến nguyên hay đôi khi chia 3 – 5 thùy, mỏng và mềm, dài khoảng 5 – 10 cm, rộng 4 – 8 cm, mép có răng cưa đều Mặt trên của lá màu lục sẫm hay lục xám, mặt dưới màu lục nhạt hơn, nổi rõ các gân lớn chạy từ cuống lá và nhiều gân nhỏ hình mạng lưới, có lông tơ mịn rải rác trên gân lá; cuống dài 2 – 4 cm, mảnh và có lông thưa [51]

Hoa đơn tính, vô cánh, các hoa cái hợp thành đuôi sóc dài 1 – 1.5 cm Cụm hoa đực là chùm hoặc gié, dài 1.5 – 2 cm riêng mỗi hoa cuống ngắn Dâu tằm là cây ưa ẩm và ánh sáng, thường được trồng trên diện tích lớn ở bãi sông, đất bằng, cao nguyên; thích hợp với nhiệt độ 25 – 32 °C, hạn chế sinh trưởng nếu nhiệt độ trên 40 °C hoặc dưới 12 °C Mùa hoa tháng 4 – 5, mùa quả tháng 5 – 7 Cây dâu tằm ưa khí hậu mát nên mọc được

ở nhiều vùng đất nhưng chủ yếu vùng nhiệt đới, còn vùng ôn đới thì mọc vào mùa hè Ở nước ta, cây được trồng nhiều ở các tỉnh vùng Tây Nguyên và rải rác ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long [51]

Hình 1 10 Một số hình ảnh của cây dâu tằm Thành phần hóa học

Năm 2002, Jiang Du cùng các cộng sự đến từ trường Đại học Hong Kong, Trung Quốc thực hiện nghiên cứu rễ cây dâu tằm chiết với ethanol 70% (v/v) Tiến hành chạy sắc ký cột silica gel và các phương pháp phân tích phổ, cấu trúc của các hợp chất phân lập trong

cao chiết được xác định (hình 1.11): moralbanone (1), kuwanon S (2), mulberroside C (3), cyclomorusin A (4), eudraflavone B hydroperoxide (5), oxydihydromorusin (6), leachianone G (7) và α-acetyl-amyrin (8) Trong đó, hợp chất mulberroside C (3) chiếm hàm lượng cao nhất và moralbanone (1) ít nhất [52]

Hình 1 11 Cấu trúc các hợp chất có ở rễ dâu tằm

Năm 2017, Ming Li và các cộng sự tiến hành phân lập cao ethyl acetate của vỏ rễ dâu tằm Nghiên cứu được thực hiện trên dịch chiết ethanol 75% (v/v) thu được 900 g cao/10.0 kg nguyên liệu khô Sau khi tiến hành chạy sắc kí cột với nhiều hệ dung môi có độ phân cực khác nhau, kết hợp các phương pháp phân tích phổ, hai hợp chất mới

được phân lập bao gồm một flavone mới là dioxycudraflavone A (9) và một

2-arylbenzofuran mới (5-hydroxyethyl moracin M) (10) Trong số bảy hợp chất đã biết cũng được tìm thấy trong nghiên cứu này bao gồm: sanggenon V (11), morusin (4), morusignin L (12), licoflavone C (13), moracin C (14), alfafuran (15) và mulberrofuran G (16) (hình 1.12), hai hợp chất (4) và (12) thu được với hàm lượng cao vượt trội lần

lượt 2.0 g/10.0 kg nguyên liệu khô và 1.5 g/10.0 kg nguyên liệu khô [53]

Hình 1 12 Cấu trúc các hợp chất vỏ rễ dâu tằm Công dụng

Vỏ rễ cây dâu tằm (Morus alba L.) là một loại dược liệu có tác dụng kháng viêm, bảo

vệ gan, bảo vệ thận, hạ huyết áp, lợi tiểu, chống ho và giảm đau [54] Theo y học cổ truyền, vỏ rễ dâu tằm (tang bạch bì) dùng để trị các chứng bệnh ho khan, ho ra máu, chữa phù thũng, chữa cao huyết áp, có thể dùng tươi hay sấy khô tán bột đều được; cành (tang chi) vị đắng tính bình, có tác dụng trừ phong, dùng chữa các bệnh ho hen do phế nhiệt, phù chân [51]

Nghiên cứu về hoạt tính sinh học

Năm 2003, Park và cộng sự đã đánh giá khả năng kháng khuẩn của cao chiết methanol

vỏ rễ dâu tằm Nhóm tác giả tiến hành phân lập hợp chất Kuwanon G (17) từ vỏ rễ cây

dâu tằm và tìm nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của hợp chất này với các chủng vi khuẩn

Kết quả, giá trị MIC đối với vi khuẩn Streptococcus mutans và Staphylococcus aureus

là 8 µg/mL và 125 µg/mL [55]