Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Chế tạo sợi Chitosan ứng dụng cho dẫn truyền Curcumin

pháp tạo sợi như phương pháp kéo sợi ướt và phương pháp kéo sợi trong điện trường.Hỗn hợp gồm dung dịch chitosan có nồng độ 2-3% và dung dịch PVA có nồng độ 9% với tỷ lệ 1:4 theo thể tíc

VI NHA TRAN

CHE TAO SOI CHITOSAN UNG DUNG CHO

DAN TRUYEN CURCUMIN

Chuyên ngành: Công nghệ hóa học

Mã số: 605275

LUẬN VAN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, thang 12 năm 2014

Cán bộ hướng dan khoa học :PGS TS Lê Thị Hồng NhanTS Doan Văn Hồng ThiệnCán bộ cham nhận xét l :

4 TS Nguyén Quang Long

5 TS Văn Pham Dan Thuy

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: VI NHÃ TRAN MSHV:12880190Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1986 Nơi sinh: Cần ThơChuyên ngành: Công nghệ hóa học Mã số: 605275I TENDE TÀI:

Chê tạo soi chitosan ứng dung cho dan truyên curcumin.

Il NHIEM VU VA NOI DUNG:

¥ Đánh giá đặc tinh của nguyên liệu chitosan, curcumin.Thử nghiệm tạo sợi chitosan băng các phương pháp khác nhau.Đánh giá kích thước và tính chất sợi chitosan

Y Khảo sát khả năng hap thu và phóng thích curcumin của sợi.HI NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/02/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 14/11/2014V CÁN BỘ HƯỚNG DAN: PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan

TS Đoàn Văn Hồng Thiện

Tp HCM, ngay tháng năm 20

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỚNG KHOA

Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện dé tài nay, tôi đã nhận được rat nhiêusự giúp đỡ và hô trợ quý báu của nhiêu người Tôi chân thành cảm ơn đên:

PGS TS Lê Thị Héng Nhan và TS Doan Văn Hồng Thiện đã tận tình hướngdẫn tôi hoàn thành dé tài luận văn này Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và biết ơn sựchỉ dẫn tận tình và sự giúp đỡ của Thầy Cô trong suốt thời gian qua

Đặc biệt cảm ơn ThS Trần Hoài Tâm, Khoa Điện - Điện tử Viễn thông, trườngĐại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ đã nhiệt tình hỗ trợ, thiết kế thiết bị tạo điệnáp cao cho tôi để hoàn thành đề tài này

Chân thành cảm ơn Thầy Cô Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ,trường Đại học Cần Thơ và Thây Cô Khoa Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sinhhọc, trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ đã hỗ trợ tôi thiết bị và dụng cụ thínghiệm trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Ngoài ra tôi cũng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên, giúpđỡ và chia sẻ những khó khăn mà tôi đã gặp phải trong thời gian thực hiện đẻ tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thay Cô trong Hội đồng chamLuận văn đã dành thời gian quý báu để xem xét và đóng góp ý kiến cho luận văn hoàn

thiện hơn.

Một lần nữa tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả Thầy Cô, gia đình và bạn bè đãgiúp đỡ và hỗ trợ tôi trong thời gian qua Chân thành cảm ơn

Vị Nhã Trân

pháp tạo sợi như phương pháp kéo sợi ướt và phương pháp kéo sợi trong điện trường.

Hỗn hợp gồm dung dịch chitosan có nồng độ 2-3% và dung dịch PVA có nồng độ 9% với tỷ lệ 1:4 theo thể tích, được sử dụng để tạo sợi băng hệ thống kéo sợi trong

8-điện trường có cường độ 8-điện trường 5 kV/cm, khoảng cách giữa hai 8-điện cực là 9

em va tốc độ bơm là 0,2 mL/h Với hình ảnh được chụp dưới kính hién vi điện tử quét(SEM), đường kính sợi trong màng thay doi từ 100 nm đến 200 nm và đường kínhnày thay đôi khi nồng độ của chitosan và PVA trong hỗn hợp dung dịch ban đầu thaydoi Lượng curcumin bị hấp thu trên các màng sợi cũng bị ảnh hưởng bởi nồng độchitosan và PVA và mẫu C3P9 có tỷ lệ hap thu curcumin cao nhất là 0.2483 g/g Tylệ phóng thích curcumin của các màng sợi chitosan/PVA phụ thuộc vào nồng độchitosan/PVA của các mau, kết quả thu được là 0,22 + 2,63% Đề tài đã chứng tỏ sợi

nano chitosan/PVA là chất mang curcumin có tiềm năng và hứa hẹn tạo ra một hệ

dẫn truyền mới trong công nghiệp dược

H

were examined The mixture of 2-3% chitosan and 8-9% PVA solutions with ratio of1:4 (v/v) was used to form fibers by using a electro spinning system with electrointensity of 5 kV/cm, electrod gap of 9 cm and pump rate of 0,2 mL/h By SEManalysis, the diameter of fibers in the membranes was about 100-200 nm and affectedby chitosan and PVA concentration The curcumin absorptive capacity ofchitosan/PV A membranes was also influenced by chitosan and PVA concentrationand the C3P9 sample had the highest curcumin absorptive capacity of 0,2483 g/g.The curcumin release capacity of chitosan/PVA membranes was about 0,22+2,63%depending on the chitosan/PVA concentrations The research demonstrated that thenano chitosan/PVA fibers are potential curcumin carriers and promising to open anew material for drug delivery in pharmaceutical industry.

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Chế tạo sợi Chitosan ứng dụng cho dẫn truyềnCurcumin” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu nghiên cứu được từ thựcnghiệm và không sao chép Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2014

Học Viên

Vị Nhã Trần

IV

TOM TAT LUẬN VAN THAC Sl1 cccccccscesscececessssscscscecescevecscececsesevscscececsecaceceeeeees iiLOL CAM DOAN oiveccccccccccsccscscscsscscscscsscscsescscsssscsescscsscscsesssessescsesssesscsesessssssesesseseseess iv

MỤC LLỤC 5G 1 S3 1 1 1 151511111511 1115 11111511 011111 011111011101 11 1111111121110 V

DANH MUC HINH 2 viiiDANH MỤC BẢNG St 11121211 9191919111 10111012111 H111 TT ng XMO ĐẦU 5C C1 1 1 1 111115111111 1101111111 1101111111111 011011111 10.01 1101011111 0.0111 |

1.1.3.3 Độc tính - - St SE 1 15 121515 11151511 111111111511 1115 1111111011111 010.1 110 4

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CURCUMINOIID - G32 EeEsESEeEeEsereesees 51.2.1 Cấu trúc hóa học của curcuminO Ï(đ c- «+ xxx E3 SE EeEsEeEekcksereesees 61.2.2 Ứng dụng của nghệ - + SE 1 E23 3 151513 121111111511 11 111111111 cxe 81.2.2.1 Trong thực pham v ccccccccccscsccsescscsssscscssscsssscsescscssscsesssesssscscsssssessessecseesens 81.2.2.2 Trong dược pham o.c.ccccccccscscsssscscscssscsessscsssscscssscsssscscsssesesscscssssssseseesseesess 81.2.2.3 Trong mỹ pham ic.ccccccccccccscscsscsescscsssscscscscsssscsescscsssscscscsesssscscsssssesscssesseesess 81.3 HE DAN TRUYEN NANO CHITOSAN-CURCUMIN VA DONG HOC CUAQUA TRINH PHONG THICH CURCUMIN v.ccccscscscsssssesesesesssssscscsessesssetetsnseseseeen 81.3.1 Hệ dẫn truyền nano chitosan-CUrcuMiN c.ccccscccscsssesessesssssesessescsssessseseesseesees 8

1.3.2 Động học cua quá trình phóng thích curcum1m «5< << «+ +++ 10

1.4 MỘT SO PHƯƠNG PHAP DIEU CHE NANO CHITOSAN 111.5 MỘT SO CONG TRINH NGHIÊN CỨU CÓ LIEN QUAN 15CHƯƠNG 2: THỰC NGHIEM ccccccssscssssssssesossssesossssecsssssesssssecsssssarsssssecasseeees 19

2.2.1 Hóa chất cc trì th HH re 202.2.2 Dụng cụ và thiết bị, 5-5251 3 S1 3 1115131121 11111111 1111111111111 202.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -5¿5+5c+2cxttrterxtererrerrrrrrrrrrrrriee 21

2.3.1 Xác định hàm lượng curcumin trong dung dịch - << << «<+++ 212.3.2 Xác định kích thước va hình thái sợi chifosan -<<<<<<<<<<<<<s2 21

2.3.3 Tạo soi bằng phương pháp kéo SỢi UOt ceceeececcccesesseesesesesseseseessesseseseesseeeees 222.34 Tạo sợi băng phương pháp kéo sợi trong điện trường -¿ 222.4 NỘI DUNGTHUC HIEN -G- G11 939121 1E 1119151 51111 1E reo 23

2.4.2.1 Tạo sợi bang phương pháp kéo sợi ướt - ¿5-2-5 + +52 2+e+xctsesrrsrereee 23242.2 Tao sợi bang phương pháp kéo sợi trong điện trường - 2424.3 Tạo mang sợi băng phương pháp kéo sợi trong điện trường 24244 Khả năng hap thu curcumin của màng sợi - + 2 2 25555+c+ccz£szscc+2 24

24.5 Khả năng phóng thích curcumin của màng SỢI - 555 << << s+2 25

CHƯƠNG 3: KET QUA - BAN LUẬN 5 << <sssesesesesseeeeesesese 273.1 DANH GIÁ TÍNH CHAT NGUYEN LIỆU - 26s +22 £sEsEsxzezecxe 28

San CRItOSAN na 28S900 n8 29

3.2 THU NGHIEM TAO SOI CHITOSAN -G- s12 SE EeEsereseseree 313.2.1 Tao soi bang phương pháp kéo SỢi UOt ceeeeccccsesesesesesessssesessscsssseseseeesesees 313.2.1.1 Ảnh hưởng lưu lượng dòng bơim - ¿2 - + 2 2 +*+E+E+E££££+EzEzEzzrezered 313.2.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ chitOSan ¿+2 - + 2 2 SE+E£E+EE£E+ErEeEerrerered 3l3.2.2 Tạo sợi băng phương pháp kéo sợi trong điện trường -5 353.3 TẠO MANG SOI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO SGI TRONG ĐIỆN TRUONG

¬ 383.3.1 Đánh giá khả năng tạo sợi CS/PVA HH eo 383.3.2 Đánh giá màng sợi CS/PVA cờ 40

v1

3.4.1 Định lượng curcumin theo phương pháp lập đường chuẩn .- 43.4.2 Khảo sát quá trình hấp thu curcumin theo thời gian -. 5-5-s s5: 453.4.3 Đánh giá tính chất mang sợi tâm cureumin 5- 5-5 2 s2 5s+s+£+ez£zzszsd 4635 KHẢ NĂNG PHONG THÍCH CURCUMIN CUA MÀNG SOICHITOSAN/PVA SAU KHIDA HAP THU CURCUMIN -. - 55+: 503.5.1 Chuẩn bị dung dịch đệm pH 7.4 + ¿2£ E2 £E+E£E+E£EE£E+EzEeEerxrersred 50

3.5.2 Khảo sát quá trình giải phóng curcumin theo thời ø1an + 50

CHƯƠNG 4: KET LUẬN — DE NGHI 2 << << se se se eSsssseeesesese 55TÀI LIEU THAM KHHẢO 6 + 6E EE9E E28 EE E38 E39 vs ree 58

50085069 63

Hình 1-2 Cau trúc của các curcuminoid — thành phần chính trong thân rễ nghệ 6Hình 1-3 Công thức cau tạo của hợp chất cureuminoid -5- - 2 << s+s+szs+¿ 7

Hình 1-4 Các nhóm chức có hoạt tính sinh học trong Curcumin -‹‹‹-‹- 7

Hình 1-5 Một số phương pháp spinning - + 25-5 2 22 2E+E+Ez£z£zzxzezereee 13Hình 1-6 Tổng hop chitosan bằng phương pháp electrospinning 15Hình 2-1 Hệ thống tạo soi theo phương pháp kéo sợi ướt 5-55-5555: 22Hình 2-2 Mô hình tạo sợi băng phương pháp kéo sợi trong điện trường 23

Hình 3-1 Nguyên liệu chifOSaAT1 - G0 rre 28Hình 3-2 Curcumin tinh - << + 111333110111 999 901 nh 29

Hình 3-3 Ngoại quan của các mẫu tao bang phương pháp kéo sợi ướt khi sử dụng cácnông độ chitosan khác nhau 5-5-5256 E2 SESEEEEE2EEEE 3 E151 21211111321 E ve, 33Hình 3-4 Ảnh ngoại quan của các mẫu tạo băng phương pháp kéo sợi ướt khi sử dụngcác nồng độ chitosan khác nhau sau khi sấy khô ¿2-2 5 2 252+*+£+£z££szs2 34Hình 3-5 Ảnh qua kính hién vi của các mẫu tạo băng phương pháp kéo sợi ướt khi sửdụng các nồng độ chitosan khác nhau (độ phóng đại 10x) - 2 2 255552 34Hình 3-6 Hệ thống tạo sợi chitosan bằng phương pháp keo sợi trong điện trường 35Hình 3-7 Hình chụp SEM của một mẫu chitosan có pha trộn thêm PVA 37

Hình 3-8 Hình tao sợi theo phương pháp kéo sợi trong điện trường 38

Hình 3-9 Đường kính sợi nhỏ nhất và lớn nhất của các mẫu chitosan/PVA cùng nồng

00/20 1777 40Hình 3-10 Hình chụp SEM a) COP7, b) C2P7, c) C2,5P7, d) C3P7 41Hình 3-11 Hình chụp SEM a) C2P7, b) C2,5P7, c) C3P7, d) C2P8, e) C2,5P8, ÐC3P8, g) C2P9, h) C2,5P9, K) C3 PO QQ LH TH HH nhe 42

Hình 3-12 Đường kính sợi nhỏ nhất và lớn nhất của các mẫu chitosan/PVA 43Hình 3-13 D6 thị đường chuẩn dung dịch Curcuninoid 5-5 25555: 45Hình 3-14 Kết quả tỷ lệ hap thu crucumin của các mẫu chitosan/PVA 46Hình 3-15 Kết qua hap thu curcumin của mẫu C3P8 - 55252 5s+s+5+2 47Hình 3-16 Kết qua hap thu curcumin của mẫu C2P9 - ¿5-5 +22 52£s+scc+2 47

vill

Hình 3-19 Ảnh qua kính hiển vi và SEM của các mẫu màng chitosan/PVA sau khihấp thu €uFCUImi1 - - 2G S5 SESE 9E 9 E53 E915 511211111515 11 1111511111111 11 1111 cye 49

Hình 3-20 Tỷ lệ phóng thích curcumin của C3P8-C ur - 55 << << s+2 51Hình 3-21 Ty lệ phóng thích curcumincủa C2P9-C ur - 55555 << ++2 51Hình 3-22 Tỷ lệ phóng thích curcumin của C2,5P9-C ur 55 «<< << s+2 52Hình 3-23 Tỷ lệ phóng thích curcumincủa C3P9-C ur- - 555555 << ++2 52

Hình 3-24 Kết quả tỷ lệ phóng thích curcumintrong dung dịch pH 7.4 của các mẫu

Chitosan/PV ÀA-CUTCUIITI G1011 101 101010 kh 53

Bảng 3-3 Ảnh hưởng lưu lượng dòng đến khả năng tạo sợi khi sử dụng phương pháp

Bảng 3-4 Ảnh hưởng nông độ chitosan đến khả năng tạo sợi khi sử dụng phương pháp

Bảng 3-5 Ảnh hưởng của dung dịch polymer đến khả năng tạo sợi khi sử dụng phương

pháp kéo sợi trong điện †TƯỜng, - - << Tre 36

Bang 3-6 Đường kính sợi PVA 7% và sợi CS/PVA khi thay đối nông độ Chitosan40Bang 3-7 Đường kính sợi CS/PVA khi thay đôi nồng độ chitosan và PVA 42Bang 3-8 Kết quả đo độ hap thu A của dung dịch chuẩn 5-5- 5-5-5 555s2s25244Bảng 3-9 Tý lệ hấp thu curcumin của các mẫu chitosan/PVA -ccc+css¿ 45Bảng 3-10Ty lệ phóng thích curcumin của các mẫu chitosan/PVA sau khi hap thu

CUFCUTITN - c- cc CC n n0 000 0003603000 0603603000 0603603009 0603603005 0600600005 0603609005 03603 05 50538585 856515 3555 50

sinh học trong y sinh rất được quan tâm bởi những tính chất đặc biệt và thú vị của nó.Trong số đó, ứng dụng của chitosan đã gây được sự chú ý đặc biệt bởi những tinhchất vượt trội như nó có nguồn gốc tự nhiên, có khả năng hòa hợp và tự phân hủy

sinh học, độc tính thấp, hoạt tính sinh học cao và ngoài ra nó còn có khả năng kháng

khuẩn, kháng nam, tăng sinh tế bao, tăng cường miễn dịch của co thé với các tac dụngkích thích sản sinh bạch cầu, giảm cholesterol trong mau, hạn chế sự phát triển củakhối u, có tác dụng tốt trên các vết thương, vết bỏng Chitosan được sử dụng như mộtvật liệu mang những chất có hoạt tính sinh học ở dang tan trong nước va dạng khó

tan trong nước như curcumin.

Curcumin là một hoạt chất có trong củ nghệ vàng, nó có tac dụng khang nam,diệt khuẩn, diệt ký sinh trùng, chống viêm nhiễm và bảo vệ da Ngoài ra nó còn làchất chống oxi hóa mạnh, ngăn chặn sự sản sinh các gốc tự do gây hại cho da Tuynhiên curcumin là chất có hoạt tính sinh học cao nhưng lại khó tan trong nước chonên thông qua quá trình gắn kết các hạt cureumin trên sợi chitosan có thể làm tăngkhả năng phân tan của curcumin, do đó cũng tăng khả năng hap thu curcumin vao cơthể Vật liệu tạo ra có ý nghĩa lớn trong y học, nó được sử dụng như mang băng sinhhọc không những giúp cầm máu mà còn làm liền sẹo vết thương, hay nó có thé sửdụng trong những miếng cao dán, có tác dụng làm giảm đau, sưng đỏ Đồng thời nócòn thân thiện và không gây độc cho người sử dụng Ngoài ra, đề tài nghiên cứu theohướng tạo chitosan dạng sợi vì sợi chitosan có diện tích bề mặt lớn và cơ tính ôn địnhhơn nên khả năng chứa đựng những hợp chất có hoạt tính sinh học sẽ tốt hơn [1] Daycũng là một đặc tính mới của đề tài và có ý nghĩa trong lĩnh vực y sinh, đặc biệt làứng dụng cho dẫn truyén thuốc

Do đó, với mục đích kết hợp được những ưu điểm của chitosan và curcumin,dé tài luận văn Thạc sĩ “Chế tạo sợi Chitosan ứng dụng cho dẫn truyềnCurcumin” nham nghiên cứu, khảo sát các điều kiện để tạo ra một hệ dẫn truyềnthuốc có kích thước sợi nano, quy trình đơn giản, sử dụng ít hóa chất độc hại và khả

năng hap thu Curcumin cao.

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

Chitosan là một polysaccharide nguồn gốc thiên nhiên, được tách chiết và biéntính từ vỏ loài giáp xác (tôm, cua, hén, trai, sò, mai mực, dia bién ), màng tế bàonam họ Zygemycetes, các sinh khối nắm mốc, một số loài tao [2].

1.1.2 Công thức hóa học

Cau tao của chitosan rất giống của cellulose, chỉ khác một nhóm chức ở vị tríC2 của mỗi đơn vị D-glucose, nhưng tính chất của chúng lại khác nhau

Tên hóa học cua chitosan là Poly B-(1 4)-D-glucosamine hay Poly B-(1

4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose Trên thực tế thường vẫn có những mac xích chitin đan

xen trong mạch cao phân tử chitosan (khoảng 10%) Vi vậy, công thức hóa học chính

xác của chitosan được thé hiện ở hình 1.1 [2]

OH OH OH

¬ HO HO OH

NH> NH> NH>

: Jn

H nh 1-1 Công thức cua chitosan [2]

1.1.3 Tinh chất co ban của chitosan1.1.3.1 Tinh chất vật lý

Chitosan là chất răn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, không mùi, không vị, hòa tandễ dàng trong các dung dịch acid loãng Trọng lượng phân tử và độ deacetyl hóa làhai chỉ số đặc trưng quan trọng nhất của chitosan [2]

1.1.3.2 Tính chất sinh học

Vật liệu chitosan không độc, dùng an toàn cho người, có tính hòa hợp sinh học

cao với cơ thể, có khả năng tự phan hủy sinh học va có nhiều tác dụng sinh học đadạng khác nhau như: tính kháng nắm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau,kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bảo, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trongđiều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu chống sưng u, làm giảm cholesterol

1.1.3.3 Độc tính

Đề dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về độctính của chitosan Ngay từ năm 1968, K.Arai và cộng sự đã xác định chitosan haunhư không độc (almost non-toxic), chỉ số LD50 = 16 g/kg cân nặng cơ thé, khônggây độc trên súc vật và người, không gây độc tính trường diễn Nhiều tác giả đã chỉrõ những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo mang, có thétự phân hủy sinh hoc, hòa hop sinh hoc không những đối với động vat mà còn đối vớicác mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương [3, 4]

1.1.4 Cac ứng dụng cua chitosan

Chitosan có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như trongmỹ phẩm, công nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm công nghệ sinh học, ytế, [2, 5, 6]

- Trong mỹ phẩm: Dùng làm phụ gia dé tăng độ bám dính, tăng độ hòa hopsinh học với da, chống tia cực tím, làm mềm da, làm kem lột mặt

- Trong công nghiệp: Các kỹ nghệ làm giấy, chế biến gỗ, điện tử, mực in,phim ảnh: Chitosan dùng làm phụ gia để tăng cường sản phẩm

- Trong xử lý nước: Chitosan dùng dé xử lý nước thải công nghiệp (tạo phứcvới các kim loại nặng độc hại), để lọc trong nước sạch tiêu dùng

-_ Trong nông nghiệp: Chitosan chỗng lại các nam và vi khuẩn gây bệnh củamôi trường xung quanh, để bảo vệ thực vật, cò dùng làm chất kích thíchsinh trưởng cây trồng, thuốc chống bệnh đạo ôn, khô văn cho lúa

-_ Trong công nghiệp thực phẩm: Dé bao quản đóng gói thức ăn, bảo quan

thực phẩm, hoa quả, rau tươi vì nó tạo màng sinh học không độc Người

ta đã tạo mang chitosan trên quả tươi dé bao quản quả dao, quả lê, quả kiwi,dưa chuột, ớt chuông, dâu tây, cà chua, qua vải, xoài, nho dùng để lọc

trong các loại nước quả ép, bia, rượu vang, nước giải khát

Vỏ bọc thực phẩm bằng mang chitosan đã được phép sử dụng ở Canada và Mỹ

từ lâu.

Là một polymer dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh học đa dạng,

chitosan được đưa vào thực phẩm, thức ăn, bánh kẹo, nước giải khát

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

uống Còn ngay từ năm 1983 Bộ Thuốc và Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhậnchitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm.

Nhiều cuộc hội nghị quốc tế về chitosan đã khang định tác dụng điều trị vàtính an toàn cua chitosan Chitosan đã được đánh giá cao, gọi la “ Yếu tổ thứ sdu củasự sống con người ” (cùng với protein, lipid, gluxit, nước, muối khoáng) và đã chínhthức được Tổ chức Y tế Thế giới cho phép dùng trong y học và thực phẩm Nhiều tácgiả đã gọi chitosan là vat liệu cua thể ky 2] [2]

- _ Trong công nghệ sinh hoc: Dùng dé cô định enzym và các tế bao vi sinhvật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc

- _ Trong y tế: Day là ứng dung quan trọng nhất, mang lại hiệu quả kinh tế

cao cua chitosan:

Dùng làm phụ gia trong kỹ nghệ bao chế duoc phẩm: tá dược don, ta dược

dính, tá dược dẫn thuốc, mang bao phim, viêm nang mềm, nang cứng

Dùng làm chất mang sinh học để gắn thuốc, tạo ra thuốc polymer tác dụng

chậm kéo dai.

Chitosan dùng làm hoạt chất chính dé chữa bệnh như: Thuốc điều trị liền vếtthương, vết bỏng, vết m6 vô trùng: thuốc bổ dưỡng cơ thé: Ha lipid và cholesterolmáu; thuốc chữa đau dạ day, tiéu đường xưng khớp, viêm khớp, viêm xương, loãngxương, chống đông tụ máu, kháng nắm, kháng khuẩn, điều trị suy giảm miễn dich,có khả năng hạn chế sự phát triển của tế bảo u, tế bao ung thư và chống HIV [2, 5,

6].

Dùng làm vật liệu y sinh: Con người nhân tạo, màng sinh học, chất nên cho danhân tao, chỉ khâu phẫu thuật, mô cay ghép

1.2 GIỚI THIỆU VE CURCUMINOID

Nghệ chứa nhiều thành phần khác nhau (curcumin, demethoxycurcumin,

bisdemethoxycurcumin, zingiberence, curcumenol, curcumol, turmerin ) Trong

đó, đáng chú ý là ba hoạt chất chính curcumin, demethoxycurcumin vabisdemethoxycurcumin là ba hop chất chính trong nghệ có nhiều hoạt chất quý, được

Ri = Ro = OCHHO 0N Ri = OCH; , Rx =H

Ri =R2=H

iP =Rị Ry

Curcuminoid là tinh thé dạng bột màu vàng cam, điểm nóng chảy ở 183 °C.Pigment màu cureuminoid tan trong dầu không tan trong nước ở pH acid và pH trunghòa (độ tan < 10 pg/mL ở 25 °C), tan trong kiềm, acetone, dichloromethane,

đichloroethylene, dimethylsulfoxide, benzene, acid acetic và trong dung dịch có tính

cồn như ethanol, methanol Dung dich curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hap

thụ cực đại ở bước sóng khoảng từ 420- 430 mm [8-10].

1.2.1 Cấu trúc hóa hoc của curcuminoidNgoài ba thành phan chính trên, ba thành phan thứ yếu cũng được phân tach,được xem là đồng phân hình học của hop chất curcuminoid trên Một trong số đó làđồng phân hình hoc cis — trans của curcumin (dang trans — trans) dựa trên phố UV,điểm nóng chảy thấp hơn và kém bền trong dung dịch và dưới ánh sáng hơn khi so

sánh với curcumin.

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

H nh 1-4 Cac nhóm chức có hoạt tính sinh hoc trong curcumin [11]

Nhóm parahydroxyl: hoạt tinh chong oxi hóa.Nhóm keto: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào.Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào

Màu vàng của nghệ còn sử dụng để tạo màu trong bơ, salad, margarine,yoghurt, bánh ngọt, bánh bích quy, bắp rang, ngũ cốc, xúc xích Ngoài ra, nghệ còndùng trong một số công nghệ sản xuất bao gói chống ánh sáng và trong thức ăn gia

súc [7, 12-14].

1.2.2.2 Trong dược phẩmTrong dân gian, nghệ đã được tin dùng như phương thuốc hữu hiệu để trị tụ

huyết, máu cam, làm cao dán nhọt, thoa chống vết thương tụ mau, lam mau lành sẹo,

trị viêm gan, vàng da, đau dạ dày, ghẻ lở, mụn nhọt Kết hợp nghệ và dầu vùng cũngđược dùng điều trị nhanh khi mới bi bỏng nhẹ, giúp làm giảm phù nề, xung huyếtquanh vết bỏng, giúp vết bỏng không lan rộng, chóng khô và liền sẹo

Hoạt chất curcumin chứa trong củ nghệ có tác dụng trong chữa trị bệnhAlzheimer Cureumin cũng là một chất kháng viêm tương đương hydrocortison vàphenylbutazon Hoạt chất curcumin có tác dụng tích cực trong việc điều trị căn bệnh

khuyết tật gien ở nhiễm sắc thé số 7 - còn goi là bệnh mucovisidosis [7, 15, 16]

1.2.2.3 Trong mỹ phẩmNghệ được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm bởi tác dụng rất tốt cho da.Nghệ giúp làm liền các vết sẹo nhanh chóng và các vết sẹo đang lên da non, sẹo không

nước, khả năng tạo gel, khả năng trương nở, khả năng bám dính tự nhiên Sự phóng

thích thuốc trong môi trường hòa tan cũng phụ thuộc thể tích của môi trường hòa tan,pH, độ phân cực, tốc độ khuấy, nhiệt độ, điều kiện thiết bị chứa và sự có mặt củaenzyme Sự phóng thích thuốc của hệ chitosan dựa vào 3 cơ chế [5]:

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

- Phóng thích từ bề mặt hạtHau hết việc phóng thích thuốc không chỉ tuân theo một cơ chế mà có thé kếthợp nhiều cơ chế với nhau Trong trường hợp sự phóng thích từ bề mặt, thuốc bị happhụ hòa tan nhanh chóng, dẫn đến hiện tượng vỡ đột ngột khi tiếp xúc với môi trườngphóng thích Ngoài ra, hiện tượng thuốc bị phóng thích ra nhiều chỉ trong vài giờ đầucòn phụ thuộc khối lượng phân tử của chitosan và kích thước nano của nó Chuỗichitosan có phân tử lượng lớn phóng thích thuốc chậm hơn so với chuỗi chitosan cóphân tử lượng thấp Vì chuỗi chitosan có phân tử lượng cao thì độ hòa tan sẽ giảm,tạo thành một lớp gel có độ nhớt cao bao bọc thuốc, cách ly nó với môi trường hòa

tan Chitosan có kích thước càng nhỏ thì thời gian phóng thích càng dài [5].

e Các dạng dân truyền thuôc của chitosan

Nano chitosan được sử dụng như dẫn truyền thuốc qua niêm mạc, đường mắt,

đường uống, da với nhiều hình dạng khác nhau như nano chitosan dạng hạt, dạng

sợi và dạng màng.

- thông qua niềm mac:

Ngày nay, những loại thuốc chữa về mũi, phổi thông qua bề mặt niêm mạcđang được quan tâm Chất nhay của bề mặt niêm mạc làm chất kết dính thuốc, kéodai thời gian lưu nhằm điều khiển mức độ phóng thích thuốc Chitosan cũng có tínhchất giống chất nhay đó, được dùng như một chất kết dính sinh học trong nhiều dạngthuốc thông qua đường mắt, mũi, miệng, dạ dày, ruột, tử cung và cả đường âm đạo.Niém mạc của mũi có khả năng tham cao nên thuốc có thé dé dàng hấp thụ tại đây.Chitosan lay proton từ dung dich acid (vi sự có mặt của nhóm amino tự do) nên trongdung dịch nó sẽ mang điện tích dương, dễ dàng tạo liên kết với các bề mặt tích điệnâm như bề mặt tế bao hay niêm mac Hơn nữa, chitosan có thể kéo dai thời gian lưucủa thuốc trong mô và tế bào, điều khiến sự phóng thích thuốc, giúp duy trì tác dụngcủa thuốc lâu dai Chitosan giúp tăng cường sự hap thụ của thuốc qua niêm mạc màkhông gây nguy hại cho hệ sinh học của cơ thể

- Thông qua đường mắt:Nano chitosan có thể kéo dài thời gian lưu trữ thuốc nên thuận lợi cho các loạithuốc kháng viêm, kháng dị ứng cho mắt Chitosan mang điện tích dương có thể

tương tác với điện tích âm của niêm mạc mặt, xuyên qua lớp niêm mạc, nâng cao hoạt

tính của thuốc

- Thông qua đường uống:Một số thuốc thông qua đường uống có thể bị các enzyme phân hủy Do đó

cần phát triển một hệ mang thuốc có thể bảo vệ được chúng Bên cạnh đó, màng nhây

cũng là rào cản ngăn thuốc hấp thụ vào các mô Hệ dẫn truyền thuốc cần được thiếtkế với kích thước thích hợp và có thể kéo dài thời gian lưu thuốc để vượt qua nhữngtrở ngại này Nano chitosan là chat dẫn thuốc lý tưởng có thé đáp ứng yêu cau trên

Trong một nghiên cứu gần đây, K Vimala và cộng sự đã kết hợp chitosan,PVA va bạc dé tạo ra màng polymer nano hỗn hợp dé cải tiễn tính chồng vi trùng vanghiên cứu nảy còn so sánh khả năng chống vi trùng của màng polymer khi có mặt

của curcumin va không có curcumin Qua thử nghiệm của bài nghiên cứu, khi có sự

xuất hiện của curcumin thi đã hạn chế đi rất nhiều khả năng phát triển của các vi sinh

vật như E Coli, P sudomonas, Staphylococcus, Micrococcus, Candida albicus, P.aeroginosa |17].

Trong một nghiên cứu khác, J Zhang và cộng su đã phát triển một hệ thốngdẫn truyền thuốc mới bao gồm những hat cầu micro curcumin-phytosome-chitosan.Curcumin là hoạt chất khó tan trong nước và nhanh chóng bị dao thải khỏi cơ thé chonên với hệ dẫn truyền này đã cải thiện được khả năng sinh học và thời gian duy trìcurcumin trong cơ thể, bởi vì những hat cầu micro có kích thước 23,21 + 6,72 umnên chúng có khả năng dẫn truyền curcumin đạt hiệu qua 2,67 + 0,23% Đồng thờithời gian duy tri curcumin trong cơ thé cũng lâu hơn (3,16 gid) so với hệ dẫn truyền

curcumin-phytosome [18].

1.3.2 Dong hoc cua qua tr nh phong thich curcumin

Động học của quá trình phóng thích curcumin được phân tích bang đường biểu

diễn lượng curcumin phóng thích ra theo thời gian và tuân theo phương trình sau [17,

19, 20]:

Chế tao sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

MựưM = kt"Trong do:

M: và M„ lần lượt là khối lượng của nước hap thu ở thời điểm t va thời điểmcân băng

k là hằng số phụ thuộc vào loại dung môi/polymer và những điều kiện nội tạinhư pH, nhiệt độ, lực liên kết của các ion,

n là số mũ khuếch tán có liên quan đến cơ chế vận chuyền thuốc Nếu n = 0,5thì cơ chế phóng thích thuốc tuân theo định luật khuếch tán Fick và n = 1 thì tuântheo định luật Zero-order, néu n nằm giữa 0,5 và 1 thì cơ chế vận chuyển không tuântheo định luật Fick và có sự khuếch tán bất thường

Thuốc được phóng thích ra khỏi màng polymer là do quá trình khuếch tánthuốc từ màng polymer ra ngoài môi trường của cơ thể người hoặc do sự phân hủysinh học của polymer, làm các hạt thuốc được tách khỏi màng polymer đi vào môitrường trong cơ thé người Đôi khi quá trình phóng thích thuốc bao gồm cả quá trìnhkhuếch tán và sự phân hủy sinh học của polymer chứa thuốc Ngoài ra, tỉ lệ phóngthích thuốc còn phụ thuộc vào ba yếu tố đó là loại polymer, hình thái polymer vànhững tá dược có mặt trong hệ thống dẫn truyền [21] Và một trong những tá dượcđược quan tâm nhiều, lại cũng thân thiện với môi trường trong cơ thé người làcurcumin Vi vậy cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu đã làm thí nghiệm khảo sátquá trình phóng thích curcumin trong dung dịch đệm có pH 7.4 dé mô phỏng quátrình dẫn truyền curcumin vào cơ thể người Động học của quá trình phóng thíchcureumin được mô tả bằng một đường cong có tỉ lệ phóng thích cureumin thay đổi

theo thời gian [ L7, 20, 22, 23].

1.4 MOT SO PHƯƠNG PHAP DIEU CHE NANO CHITOSAN

Hon 30 nam qua, ki thuat điều chế nano chitosan được phát triển dựa trên kĩthuật điều chế micro và nano chitosan Một đặc điểm quan trọng của chitosan là tanđược trong các dung dịch acid yếu và mang điện tích dương nên có thể tương tác với

các polymer, các đại phân tử mang điện tích âm hay thậm chí với các polyanion của

môi trường Dựa vào đặc điểm này cua chitosan và tùy thuộc hình dạng cua nanochitosan cần tong hợp mà có những phương pháp điều chế nano chitosan khác nhau

¢ Tổng hợp hat nano chitosan gồm những phương pháp sau [17, 23-28]:

= Phương pháp tạo liên kết ngang cộng hóa trị.= Phương pháp liên kết ngang ion

m Phương pháp de-solvat hóa

= Phương pháp hợp nhất giọt- nhũ tương

=" Phương pháp micellar đảo.

Và trong dé tai này, phương pháp được sử dung dé tổng hop nano chitosan

dang sợi là phương pháp kéo sợi (Spinning):

Phương pháp kéo sợi là phương pháp được sử dụng chủ yếu cho quá trình tạosợi polymer Day là phương pháp tao sợi bang cách đây dung dich polymer qua vòi

(spinneret) một cách liên tục [3I, 32] Có các loại spinning sau:

e Phương pháp kéo sợi ướt:

Là phương pháp đầu tiên được dùng để tạo sợi trong dung môi Dung dịchpolymer được đây ra khỏi spinneret băng một thiết bị gọi là bơm định lượng vapolymer sẽ chìm trong bề hóa chất, các sợi lúc này sẽ xuất hiện bởi sự kết tủa và hóarắn năm trong dung dịch

Ưu điểm: Dễ dàng xử lý các sợi to.Nhược điểm:

o Phải loại bỏ dung môi và các tap chất

e Phương pháp kéo sợi nóng chảy:

Là phương pháp tạo sợi băng cách làm nóng chảy polymer rồi đấy quaspinneret dưới áp lực cao Sau đó polymer sẽ hóa rắn băng quá trình làm lạnh trựctiếp

Ưu điểm:

o Tốc độ tạo sợi cao

o Không su dụng dung môi.

o_ Không can làm sạch sản phẩm.Nhược điểm:

o_ Tốn nhiều năng lượng cho quá trình nóng chảy và làm lạnh

o Có sự phân tách pha trong quá trình làm lạnh.e Phương pháp kéo sợi gel hóa:

Quá trình hóa ran chủ yếu của phương pháp nay là gel hóa dung dich polymerbăng quá trình làm lạnh đột ngột để hình thành sợi gel nhỏ bao gồm polymer kết tủa

Mot Sploning =r Spaning Wet Spinning

H nh 1-5 Một sô phương pháp spinning [31]

e Phương pháp kéo sợi trong điện trường:

Là phương pháp đang được nghiên cứu nhiều trong thời gian gần đây dé tonghợp nên nano chitosan dạng sợi Kỹ thuật này đã bắt đầu được sử dụng vào năm 1990.Đây là phương pháp mới và cũng được dùng dé tong hợp nhiều loại polymer Đườngkính sợi nano chitosan được tổng hợp từ phương pháp này phụ thuộc vào độ hòa tan

của mạch polymer trong dung dịch, cường độ điện trường Dung môi thường được sử

dụng trong phương pháp này là trifluoroacetic acid (TFA) Một số nghiên cứu nhưOhkawa va cộng sự, 2006, Baumgarten, 1971, Fridrikh và cộng sự, 2003 cũng đã tốiưu hóa độ nhớt của chitosan dé làm giảm đường kính trung bình của sợi nano chitosan[33] Nếu sử dụng dung môi là dung dịch acetic acid thì đường kính sợi là khoảng130 nm, néu sử dung TFA/dichloromethane thì đường kính sợi khoảng 300 nm [34].Ngoài ra đây con là phương pháp được sử dung dé kết hop với những polymer tổng

hợp khác như polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyethylene

terpthalate (PET), polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), nylon-6, dé tăngkhả năng thích ứng sinh học, tính kháng khuẩn và những tính chat khác Chitosan còncó khả năng kết hợp với protein, các dẫn xuất của chitosan như O-carboxymethyl

chitosan (O-CMCS), hạt nano vô cơ như nano bạc, làm cho sợi nano chitosan có

nhiều ứng dụng trong thực tế hơn, đặc biệt là công nghệ sinh học, y học: cố định

enzyme, màng sinh học tri bỏng, mang băng để bảo vệ vết thuong, [1, 33-35]

Phương pháp này có nhiều ưu điểm như tạo được sợi có kích thước nhỏ và tốc

độ tạo sợi cao.

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

Syringe PumpSyringe

Polymer composite solution

High VoltagePower Supply

H nh 1-6 Tổng hop chitosan bằng phương pháp electrospinning [1]1.5 MOT SO CONG TRINH NGHIEN CUU CO LIEN QUAN

Hệ dẫn truyền thuốc chitosan đã được nghiên cứu rat nhiều Trên thé giới, hầuhết công trình nghiên cứu gan đây đều nham tạo ra một hệ dẫn truyền thuốc, hấp phụprotein có thé đưa thuốc đến đúng nơi, đúng thời điểm, điều khiển mức độ phóngthích thuốc Sau đây là một số nghiên cứu ngoài và trong nước:

Hiện nay hạt nano chitosan đang được quan tâm nhiều trong những công trìnhnghiên cứu trên thế giới, như trong nghiên cứu của Mazzarino L và cộng sự, năm2012, những hạt nano polycaprolactone (PCL) được phủ trên bề mặt băng nhữngpolysacchaide chitosan (CS) có chứa curcumin dé ứng dụng cho dẫn truyền thuốc quađường uống Nhóm nghiên cứu đã tạo hạt nano bằng phương pháp kết tủa, phươngpháp này sử dụng khối lượng phân tử và nồng độ của chitosan khác nhau và dùng hỗnhợp 3 khối chất hoạt động bề mặt (PEO_-PPO-PEO) để tối ưu hóa điều kiện kết tủa.Hạt nano tạo ra có điện tích bề mặt dương và bán kính hạt trung bình là từ 114 đến125 nm Hệ keo này có thé chứa khoảng 460 Ib/mL thuốc và hiệu quả bao phủ caohơn 99% Ngoài ra kết quả nghiên cứu còn cho thay các hat nano này có thé chứa đến

99% lượng curcumin do lực hút tĩnh điện mạnh giữa chúng [36].

Ngoài ra, sự kết hợp giữa chitosan và curcumin còn bị ảnh hưởng bởi độ pHvà bước sóng tia tử ngoại Kết quả nghiên cứu của Mitra S P vào năm 2008 đã chothay rang Curcumin liên kết chat chẽ với chitosan bởi lực tương tác tĩnh điện giữa

các nhóm -NH: cua chitosan và các nhóm -OH cua curcumin Bởi vi ái lực giữa các

nhóm chức khá lớn cho nên cấu trúc hóa học của curcumin vẫn duy trì 6n định ở pHkhá cao (pH~10,5) và không bị tác hại của chất kiềm hay tia cực tím (A~240nm) [37]

Bên cạnh những nghiên cứu có liên quan đến hạt nano chitosan kết hop vớicurcumin thi cũng có nhiều công trình nghiên cứu về chitosan dạng sợi và nhữngphương pháp tạo sợi chitosan cũng ra đời từ rất lâu với những kỹ thuật tạo sợi đơn

giản:

Phương pháp wet spinning như đã được giới thiệu ở trên, đây là một phương

pháp cô điển và trong nghiên cứu của Hirano S., năm 2001, chitosan được tạo ra dướidạng sợi băng phương pháp này Soi chitosan có kích thước khoảng 5 um Hệ thốngtạo sợi bao gồm một spinneret (đường kính mỗi lỗ là 0,1 mm), ống chứa dung dịch,bể làm đông có chứa dung dịch làm đông và những trục lăn dé xoay tròn, kéo sợi vàlàm khô sợi Sợi sau khi đi qua bể làm đông sẽ được rửa lại bằng nước và methanolsau đó được sây khô [38]

Trong một nghiên cứu khác cua Zhao J và công sự năm 2010, sợi nano

chitosan acetate được tạo ra bang kỹ thuật phân tách pha ran - long Cấu trúc củachitosan acetate bi ảnh hưởng bởi nhiệt độ tách pha, nông độ chitosan và acetic acid.Duong kinh soi tu 50 nm dén 50 nm duoc tao ra tir 0,05% chitosan va 0,025% aceticacid trong nito long Những điều kiện phân tach pha có ảnh hưởng nhiều đến sự kếttinh của muối chitosan acetate dé tạo được cấu trúc sợi, néu sự kết tinh xảy ra thấphơn thì cấu trúc sợi ở dạng nano được tạo ra nhiều hơn [39]

Có thé nói có nhiều phương pháp dé tạo sợi chitosan và trong một nghiên cứugan day nhất, Dutta A K va cộng su, năm 2013, nhóm đã tạo ra được sợi nanochitosan bang một hệ thống Star Burst Day là một phương pháp đơn giản, dễ thựchiện do chitosan được tạo thành soi từ bột chitosan khô băng một hệ thống phun nướcVỚI áp suất cao là hệ thống Star Burst Độ dày, chiều dài, cơ tính và độ giãn nở của

sợi chitosan phụ thuộc vào số khe trong hệ thống Độ dày sợi mỏng hơn, chiều dài

sợi dài hơn, cơ tính và độ giãn nở tăng lên khi số khe trong hệ thống nhiều hơn 10.Phương pháp này có ưu điểm hơn là chi phí năng lượng thấp, sản lượng có thé tíchcao, hệ thống dung môi hữu cơ sạch và khả năng tạo hình tốt [40]

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

Phương pháp tạo sợi chitosan đang ngày càng được quan tâm bởi những ứng

dụng tiềm năng của chitosan va curcumin trong y sinh Năm 2013, trong nghiên cứucủa Sun X Z, Soi nano polyvinyl alcohol (PVA) có chứa curcumin hoặc dẫn xuất B-cyclodextrin (CD) của curcumin được tổng hop bang kỹ thuật electrospinning Suảnh hưởng về lượng curcumin hoặc CD-curcumin trong quá trình hình thành sợi cũngnhư chất lượng tạo sợi cũng được nghiên cứu trong bai báo này Các kỹ thuật phân

tích hóa lý khác nhau như X-ray, phan tích IHNMR, phép đo nhiệt lượng đã chỉ ra

khả năng có mat của curcumin va cầu trúc hóa học của curcumin trong các sợi nano

Trong nghiên cứu này, tác giả còn so sánh sự khác nhau của sợi PVA/curcumin vaPVA/CD-curcumin Đường kính sợi PVA/curcumin giảm nhanh khi hàm lượngcurcumin tang, trong khi đó đường kính sợi PVA/CD-curcumin chỉ giảm một it khi

tăng hàm lượng CD-curcumin Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn cho thấy cả hai loạisợi nano nay còn giữ được sự 6n định của curcumin trong 5 giờ và tăng khả năng hòatan của curcumin Do đó tiềm năng sử dụng các sợi nano này trong dẫn truyền thuốclà rất lớn, có thé làm lành nhanh vết thương và là vật liệu đầy hứa hen cho điều tri

bệnh ung thư [22|.

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về chitosan cũng còn hạn chế, đặc biệt là chitosandang sợi, chitosan chỉ được nghiên cứu chu yếu là dưới dạng hạt nano và dạng màngđể ứng dụng trong ngành y tế:

Trong nghiên cứu của Dương Thị Ánh Tuyết và cộng sự, năm 2010, hạt nano

chitosan (CS)-tripolyphosphate (TPP) đã được nghiên cứu chế tạo làm chất hấp phụprotein ứng dụng trong dẫn truyền thuốc Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạtnhư: các tác chất tạo nối ngang, tỷ lệ CS/TPP, pH đã được khảo sát Đặc tính hóa lý

của hạt nano đã được đánh giá thông qua các kỹ thuật phân tích hóa lý khác nhau

như: FT-IR, XRD, FE-SEM và TEM Cuối cùng, hiệu suất và khả năng hấp phụ

protein của nano chitosan cũng được khảo sat [24].

Một nghiên cứu khác tai Việt Nam về ứng dụng cua chitosan va curcumin củaVõ Trung Au, Nguyễn Thị Phương Thao va Dam Sao Mai, nghiên cứu này nham xemxét tính 6n định của màng tri bỏng cũng như khả năng giữ vững hat curcumin khi kếthợp giữa chitosan, alginate, CaCh va curcumin Kết quả nghiên cứu đã thu nhận được

kết quả về khả năng kết hợp giữa chitosan — alginate, CaCl và curcumin tạo ra mộtloại màng có khả năng trị phỏng Kết quả tối ưu thu nhận được là sự kết hợp chitosan:alginate theo tỷ lệ 7:1 Màng tạo thành có độ bền chắc cao (lực kéo căng đạt 41,28N), có tính thấm tốt (73,9% curcumin được hấp thu) và có khả năng kháng khuẩn(đặc biệt là đối với Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus và Escherichia

CHƯƠNG 2: THỤC NGHIÊM

2.1 MỤC TIỂU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Mục tiêu đê tài là nghiên cứu tạo sợi nano chitosan và đánh giá khả năng hâp

thu thuốc nhăm định hướng trong lĩnh vực y dược

vvvv

Với mục tiêu đã đặt ra, nội dung thực hiện như sau:Đánh giá đặc tính của nguyên liệu chitosan, curcumin.

Thử nghiệm tạo sợi chitosan bằng các phương pháp khác nhau.Đánh giá kích thước và tinh chất sợi chitosan

Khao sát khả năng hấp thu và phóng thích curcumin của sợi.2.2 HÓA CHAT, DỤNG CỤ, THIET BỊ

PVA (Polyvinyl alcohol): Sigma, Aldrich — Mỹ

Acid acetic: Trung QuốcNaOH: Trung QuốcEthanol: Trung QuốcCurcumin tinh: Viện nghiên cứu Thực phẩm Chức năng, Việt NamNazCOa: Trung Quốc

KaHPOa: Trung QuốcNước cất

2.2.2 Dụng cu và thiết bịBinh định mức, pipet, cốc thủy tinh, ống đong, ống ly tâm, đũa khuấy, phéu Ong tiêm 3 mL và đầu kim tiêm 26G, Vinahanakook — Việt Nam

Ông nhựa PTFECân phân tích 4 số lẻ Pioneer, OHAUS—USAMáy khuấy từ có gia nhiệt Arec, Velp — Ý, máy khuấy từ RH basic KT/C, IKA

— ĐứcMáy do pH H1221, Hanna Mỹ - Rumani

Máy đo quang phô hap thu UV-VISNV202 — China

Bơm tiêm vi lượng Cole Palmer 74900 — USA

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

Kính hiển vi mat L100A — Chinav May tạo sợi điện áp cao do trường Đại hoc Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ lắp

rap.Y Lò nung Thermoline-47900 — USA.2.3 PHUONG PHAP NGHIEN CUU

2.3.1 Xác định hàm lượng curcumin trong dung dich

Curcuminoid tinh khiết được cân chính xác khối lượng rồi hòa tan vào ethanol96°, sau đó tại các nồng độ khác nhau và xây dựng phương trình tuyến tính biểu diễnmỗi quan hệ giữa nồng độ và độ hap thu tại bước sóng 425 nm

Vậy phương trình tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu A và nồng

độ C của curcumin trong dung dich:

A=Cx (Phwong tr nh 2-1)

Trong do:

A: độ hap thu của dung dich tại Amax=425nmC (g/l): néng d6 curcumin trong dung dich doĐối với các mẫu cần xác định nông độ curcumin, mẫu được hòa tan và phaloãng băng ethanol Dịch mẫu được đo độ hấp thu tại bước sóng 425 nm và tính toánra nồng độ curcumin theo phương trình 2-1

Do độ hap thu A bằng máy UV-VIS NV202 — China tại phòng thí nghiệm Hóa,Trường Dai Học Kỹ thuật Công nghệ Can Tho

2.3.2 Xác định kích thước và h nh thái sợi chitosan

Hình thái và kích thước sợi tạo thành được đánh giá thông qua kính hién vimắt và kính hién vi điện tử quét (SEM)

Kính hién vi cho những quan sát hình ảnh độ phân giải và phóng đại thấp, dùngtrong những quan sát ở kích thước micron Sử dụng kính hiển vi mắt L100A — Chinatại trường Dai học Kỹ thuật Công nghệ Can Tho

Kính hién vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope, SEM), là một loạikính hiển vi điện tử có thé tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật băngcách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mau Do

SEM sử dụng máy JSM 5500, JEOL - Japan ở phòng thí nghiệm chuyên sâu, Đại học

Cần Thơ

2.3.3 Tạo sợi băng phương pháp kéo sợi ướtDung dịch polymer được chuẩn bị trước và cho vào ống tiêm với thể tíchkhoảng 3 mL Đầu ống tiêm được kết nói với ông PTFE và kim tiêm kích thước 26G.Dòng dung dịch mẫu được bơm vào cốc thủy tỉnh có chứa dung dịch kiềm Sử dụngbơm vi lượng Cole Palmer74900 — USA để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy (Hình

2.1).

Loc lay sợi, trung hoa va rửa lại bang nướccât nhiêu lân, sau đó dem say khô.

H nh 2-1 Hệ thống tao sợi theo phương pháp kéo sợi ướt2.3.4 Tạo sợi băng phương pháp kéo sợi trong điện trườngDung dịch polymer được chuẩn bị trước và cho vào ống tiêm với thể tíchkhoảng 3 mL Đầu ống tiêm được kết nói với ông PTFE và kim tiêm kích thước 26G.Sử dụng bom vi lượng Cole Palmer74900 — USA dé điều chỉnh lưu lượng dòng chảy.Một thiết bị tạo hiệu điện thế cao được sử dụng, cực dương được gan với dau ốngtiêm, còn đầu cực âm được gan với dé hứng mẫu là miếng nhôm có diện tích 10 x 10cm Khoảng cách h từ đầu kim tiêm và dé hứng mẫu sẽ được thay đổi từ 5 đến 15em cho đến khi có hiện tượng tao sợi xảy ra Mô hình hệ thong được mô tả trong hình2.2 Sau thời gian kéo sợi, sợi được tạo thành trên để hứng mẫu Thu lấy sản phẩm từtrên dé và làm khô bang sấy nhẹ ở nhiệt độ 40 °C

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

`

` A z x

Dé hứng mâuMáy tạo

điện thế

H nh 2-2 Mô h nh tạo sợi bằng phương pháp kéo sợi trong điện trườngSử dụng thiết bị tạo điện áp cao do trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ CầnTho lắp ráp Thiết bị này có thé hiệu chỉnh điện áp trong phạm vi 3 + 15 kV/cm.2.4 NOI DUNGTHUC HIEN

2.4.1 Đánh giá nguyên liệu

Nguyên liệu chitosan được quan sát ngoại quan bằng mắt thường Các tínhchất hóa lý của nguyên liệu như phân tử lượng được khảo sát thông qua đo sắc kíthâm thấu gel GPC, mức độ tinh thé của hệ được đánh giá thông qua phô nhiễu xa tiaX Kết quả chụp X-ray được so sánh với các ảnh chụp X-ray của các công trình trướcđây Các nhóm chức của chitosan được thé hiện qua phố FT-IR Từ phố FT-IR, mức

độ deacetyl hóa được tính toán theo công thức của Domszy va Roberts [6].

Nguyên liệu cureumin được đánh giá độ tỉnh khiết theo phương pháp sắc kýHPLC Dựa vào phân tích phố HPLC va tính toán được hàm lượng curcumin có trong

Dung dịch polymer sử dụng là chitosan được hòa tan trong acid acetic 2% với

nông độ từ 0,5 đến 2%, khuấy hỗn hợp trong 8 giờ, ở nhiệt độ phòng Dung dichchitosan trong ống tiêm được bơm ra ngoài với lưu lượng từ 10 đến 18 mL/h nhờ vàomáy bơm vi lượng Dung dịch NaOH 10M được chứa trong cốc thủy tinh và đượckhuấy với tốc độ chậm Dung dich chitosan sau khi đi qua đầu ống tiêm sé tạo đượcsợi năm trong dung dịch NaOH 10M [38] Lọc lấy soi chitosan, sau đó rửa lại băngnước cất nhiều lần và đem sấy khô Soi được quan sát trên kính hién vi mắt

Được thực hiện dựa theo phương pháp trình bày tại phần 2.3.4

Dung dich polymer sử dụng là chitosan được hòa tan trong dung dich acid

acetic 2% với nông độ từ 2 đến 3%, khuấy hỗn hợp trong 8 gid, ở nhiệt độ phòng.Một số mẫu sẽ có b6 sung thêm PVA Dung dich chitosan được day ra từ đầu kimtiêm nhờ vào máy bơm bi lượng và hiện tượng phóng điện xảy ra giữa 2 đầu điện cựctrong thời gian 8 giờ Đánh giá quá trình tạo sợi và quan sát trên kính hiển vi

2.4.3 Tạo màng sợi bằng phương pháp kéo sợi trong điện trườngĐược thực hiện tương tự nội dung phần 2.4.2.2 và phương pháp trình bảy tạiphân 2.3.4

Dung dich polymer sử dụng hỗn hợp của chitosan và PVA với các nông độkhác nhau Chitosan được hòa tan trong dung dịch acid acetic 2% với nông độ đượckhảo sát từ 2 đến 3%, khuấy hỗn hợp trong 8 giờ, ở nhiệt độ phòng Nguyên liệu PVAcũng được khuấy trong nước cất với nồng độ được khảo sát từ 7 đến 9% trong 6 gid,

ở nhiệt độ 60 °C Dung dịch chitosan và dung dich PVA được trộn theo tỷ lệ 1:4

(w:w) [42] Sau đó cho hỗn hop chitosan và PVA (CS/PVA) vào ống tiêm 3 mL rồilắp vào máy bom vi lượng Dung dịch CS/PVA được day ra từ đầu kim tiêm nhờ vao

máy bom vi lượng Giữ nguyên thời gian phóng điện cho từng mẫu là 8 giờ, quan sát

khả năng tạo sợi và kết thành mang của mỗi mẫu Sau đó, tách màng thu được từ déhứng mẫu và đánh giá hình thái, kích thước trên kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.4.4 Khả năng hấp thu curcumin của màng sợiPha dung dịch curcumin với ethanol ở nồng độ 1 g/l Cho 5 mL dung dịchcurcumin và màng sợi với khối lượng không đối, khoảng 0.0020 g vào lọ thủy tinh

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

có nắp đậy Tiến hành khuấy nhẹ hỗn hợp băng máy khuấy từ trong 150 phút, tốc độkhuấy 400 vòng/phút Sau mỗi 30 phút lấy khoảng 100u1 pha loãng đến 10 mL bangethanol Dung dịch được đo độ hấp thu tại bước sóng À = 425 nm Sử dụng phươngtrình 2-1 đã xây dựng từ phương trình đường chuẩn dé tính nồng độ curcumin còn

m°cur (g): khối lượng của curcumin ban dau.m'cur (g): khối lượng của curcumin còn lạitrong dung dich curcumin 1 g/I tạithời điểm t

mmàng (g): Khối lượng màng soi đem di hap thu dung dich curcumin.V (1): thé tích dung dich curcumin dem đi hấp thu

Co (g/l): nồng độ của curcumin ban đầu.C:(g/): nồng độ của curcumin còn lại tại thời điểm t.Ao: độ hap thu của nông độ curcumin ban dau

At: độ hấp thu của nông độ curcumin còn lại tại thời điểm t.DE: hệ số pha loãng

e Khoi lượng curcumin bị đính trong mang sợi được tính như

sau:

MCur bị dính trong màng sợi — ty lệ hap thu x Mmang

Cong thức 2-22.4.5 Khả nang phóng thích curcumin của màng sợi

Cho mẫu chitosan/PVA sau khi đã hấp thu curcumin vào 5 mL dung dịch đệmpH 74 [43], rồi tiến hành khuấy hỗn hợp trong 180 phút, tốc độ khuấy 400 vòng/phút

Sau mỗi 30 phút lay khoảng 100 wL pha loãng đến 10 mL bang ethanol, đo độ hap

Thrụy bị dính trong mang soi

V.DF f(A

= (Ar) x100%

Meyr bidinh trong mang soi

Cong thức 2-3Trong do:

m'cur (ø): khối lượng curcumin còn lại trong dung dich đệm 7.4 tại thoi điểm t.V (1): thể tích dung dịch đệm 7.4 đem đi phóng thích

MCur bị dính trong màng soi (Z): Khối lượng curcumin tối đa bị dính trong mang sợi.

C; (g/l): nông độ của curcumin được phóng thích trong dung dịch đệm 7.4 tại thờiđiểm t

Au: độ hap thu của nồng độ curcumin được phóng thích trong dung dịch đệm 7.4tại thời điểm t

DE: hệ số pha loãng

Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin

CHUONG 3: KET QUÁ - BAN LUẬN