LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, TỔNG HỢP DẪN XUẤT VÀ XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT, HOẠT TÍNH CỦA TINH DẦU VÀ CURCUMIN TỪ CÂY NGHỆ VÀNG (CURCUMA LONG L.) BÌNH DƯƠNG

Curcumin mặc d đã được chứng minh có rất nhiều hoạt tính mạnh và đa dạng, một trong những nhược điểm lớn của curcumin là tính khả dụng sinh học bioavailability thấp thể hiện ở sự hấp thu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN THỊ HOÀNG ANH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, TỔNG HỢP DẪN XUẤT VÀ XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT, HOẠT TÍNH CỦA

TINH DẦU VÀ CURCUMIN TỪ CÂY NGHỆ VÀNG

(CURCUMA LONG L.) BÌNH DƯƠNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN THỊ HOÀNG ANH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT, TỔNG HỢP DẪN XUẤT VÀ XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT, HOẠT TÍNH CỦA TINH DẦU VÀ CURCUMIN TỪ CÂY NGHỆ VÀNG

(CURCUMA LONG L.) BÌNH DƯƠNG

Mã số chuyên ngành: 62 52 75 05

Phản biện độc lập 1: PGS TS Trần Lê Quan

Phản biện độc lập 2: TS Trần Thị Minh

Phản biện 1: PGS TS Trần Thu Hương

Phản biện 2: GS TS Nguyễn Minh Đức

Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Ngọc Hạnh

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS TS Trần Thị Việt Hoa

2 GS TSKH Trần Văn Sung

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng theo yêu cầu

Tác giả luận án

Phan Thị Hoàng Anh

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Luận án đã thực hiện được một số nội dung sau:

Đã xác định hàm lượng, thành phần tinh dầu và curcuminoid trong củ Nghệ

vàng (Curcuma longa L.) Bình Dương, khảo sát quy trình tách curcuminoid kết hợp

tách tinh dầu từ nguyên liệu nghệ tươi và nghệ khô Đã nghiên cứu quy trình phân lập

3 thành phần curcuminoid là: curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin từ hỗn hợp curcuminoid Tổng hợp 30 dẫn xuất của curcuminoid, gồm 22 dẫn xuất của curcumin, 1 dẫn xuất của demethoxycurcumin và 7 dẫn xuất của bisdemethoxycurcumin Trong số đó có 10 dẫn xuất hoàn toàn mới, chưa từng được công bố trong các công trình trong và ngoài nước Các dẫn xuất đều được định danh và xác định cấu trúc bằng các phương pháp phân tích phổ MS, IR, NMR

Đã khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng oxy hóa và kháng tế bào ung thư của curcuminoid và các dẫn xuất Curcumin và các dẫn xuất thể hiện hoạt tính

mạnh trong thử nghiệm gây độc tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3 Dẫn xuất 19 có

hoạt tính cao gấp 38 lần curcumin và có độ chọn lọc rất tốt với chỉ số SI =26, đồng thời cấu trúc thỏa mãn “quy tắc số 5” (rule of five) của Lipinski nên có nhiều tiềm năng nghiên cứu sâu hơn trong việc phát triển ứng dụng trong dược phẩm

ABSTRACT

In this thesis, the content and composition of essential oil and curcuminoids from

Curcuma longa L.rhizomes collected in Binh Duong province were determined The

combining process for extraction of curcuminoids and essential oil from the rhizomes was studied The separation and purification of three curcuminoid components was investigated Thirty derivatives of curcuminoids including 22 curcumin derivatives, 1 demethoxycurcumin derivative and 7 bisdemethoxycurcumin derivatives were synthesized, characterized and determined the structure by the MS, IR, NMR spectroscopy Among 30 synthesized compounds, there were 10 novel derivatives Some biological activities including anti-bacterial, anti-fungal, antioxidant and cytotoxic activites of curcuminoids and their derivatives were also examined Curcuminoids and their derivatives showed potentials in the cytotoxicity against

prostate cancer PC3 cell line Derivative 19, which exhibited thirty-eightfold higher

cytotoxicity than curcumin against PC3 cell line, high selectivity index SI=26 and satisfied Lipinski “rule of five”, promises as a good candidate for further research in finding drug for prostate cancer treatment

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Thị Việt Hoa, GS.TSKH Trần Văn Sung đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian công sức và truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức, kinh nghiệm bổ ích trong suốt thời gian thực hiện luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS Ronald J Quinn, TS Phạm Ngọc, TS.V Hoàng (viện Eskitis, đại học Griffith, Queensland, Australia) đã giúp tôi có cơ hội được thực tập tại Eskitis, đã hướng dẫn, tạo điều kiện làm việc tốt nhất và dành cho tôi

sự quan tâm, giúp đ to lớn trong thời gian tôi thực tập và sinh sống ở đây

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa,

ph ng Sau đại học, khoa Kỹ thuật Hóa học và bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo cho tôi điều kiện thuận lợi để thực hiện và hoàn thành luận án này

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Thanh Sơn Nam, ThS.Trần Đức Trọng, ThS Lê Xuân Tiến đã hỗ trợ tôi rất nhiều, cho tôi nhiều góp qu báu trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đồng nghiệp khác trong bộ môn Hữu cơ đã có nhiều chia s và là những người bạn luôn đồng hành c ng tôi trong thời gian thực hiện luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên đã đóng góp trong phần thực nghiệm của luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Phạm Thành Quân, PGS.TS Nguyễn Ngọc Hạnh, các thầy cô trong hội đồng đánh giá luận án tiến s cấp cơ sở và các phản biện độc lập về những đóng góp qu báu để luận án này được hoàn thiện hơn

Cuối c ng, xin cảm ơn gia đình tôi, những người thân yêu đã luôn ở bên cạnh, ủng hộ, động viên và luôn là điểm tựa tinh thần to lớn để tôi có thể hoàn thành luận án này

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về curcumin 3

1.2 Một số tính chất hóa l của curcumin 3

1.2.2 Hoạt tính sinh học của curcumin 7

1.2.3 Tính khả dụng sinh học của curcumin 13

1.2.4 Các phương pháp cải thiện tính khả dụng sinh học của curcumin 16

1.3 Các nghiên cứu về tổng hợp và hoạt tính sinh học của dẫn xuất curcumin 18

1.3.1 Các phương pháp tổng hợp một số dẫn xuất của curcumin 19

1.3.2 Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất curcuminoid 24

1.4 Giới thiệu về tinh dầu và các phương pháp trích ly curcuminoid và tinh dầu từ củ Nghệ vàng 29

1.4.1 Giới thiệu về tinh dầu củ Nghệ vàng (Curcuma longa L.) 29

1.4.2 Tổng quan một số nghiên cứu về trích ly curcuminoid từ củ Nghệ vàng 31

2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 34

2.2 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị 34

2.2.1 Nguyên liệu 34

2.2.2 Hóa chất 34

2.2.3 Thiết bị 35

2.3 Nội dung thực hiện 36

2.3.1 Nghiên cứu trích ly curcuminoid và tinh dầu từ củ Nghệ vàng (Curcuma longa L.) Bình Dương 36

2.3.2 Nghiên cứu phân lập 3 thành phần curcumin, DMC và BDMC từ hỗn hợp curcuminoid 40

2.3.3 Tổng hợp dẫn xuất pyrazole và isoxazole của curcuminoid 41

2.3.4 Xác định hoạt tính sinh học của tinh dầu, curcuminoid và các dẫn xuất curcuminoid tổng hợp được 48

3 KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 53

3.1 Kết quả nghiên cứu trích ly curcuminoid và tinh dầu từ củ nghệ 53

3.1.1 Kết quả khảo sát quy trình trích ly curcuminoid và tinh dầu từ củ nghệ 53

3.1.2 Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần tinh dầu, curcuminoid

thu được bằng phương pháp GC-MS, HPLC và LC-MS 54

3.1.3 Kết quả khảo sát trích ly curcuminoid bằng phương pháp đun hồi lưu trực tiếp có sự hỗ trợ của vi sóng 57

3.2 Kết quả nghiên cứu phân lập 3 thành phần curcumin, DMC và BDMC từ hỗn hợp curcuminoid 60

3.2.1 Kết quả quá trình kết tinh lại 60

3.2.2 Kết quả quá trình sắc k cột phân lập 3 thành phần curcuminoid 62

3.2.3 Kết quả xác định một số tính chất hóa l các thành phần curcuminoid 62

3.2.4 Kết quả nhận danh và xác định cấu trúc các thành phần curcuminoid 64

3.3 Kết quả tổng hợp dẫn xuất của curcuminoid 66

3.3.1 Nhận xét chung về quá trình tổng hợp 66

3.3.2 Kết quả định danh, xác định cấu trúc các dẫn xuất 68

3.4 Kết quả khảo sát hoạt tính sinh học của tinh dầu, curcuminoid và dẫn xuất 115

3.4.1 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng oxy hóa của tinh dầu Nghệ vàng 115

3.4.2 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của curcuminoid và dẫn xuất 117

3.4.3 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của curcuminoid và dẫn xuất 118

3.4.4 Kết quả khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của curcuminoid và dẫn xuất 124

4 KẾT LUẬN 129

5 CÁC TÀI LIỆU CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 131

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu trúc của các thành phần curcuminoid [1] 3

Hình 1.2 a) Phổ UV-Vis của curcumin _ dung dịch curcumin 3.09×10-5 M trong NaOH 0.5M, - dung dịch curcumin 3.04 × 10-5M trong acid acetic băng; b) Phổ UV-Vis của dung dịch curcumin 4.99 × 10−5 M trong NaOH 0.091M theo thời gian [7] 4

Hình 1.3 Các sản phẩm phân hủy curcumin trong môi trường kiềm [8] 5

Hình 1.4 Phản ứng đóng v ng đề xuất cho curcumin khi phơi sáng (> 400 nm) 6

Hình 1.5 Sự phân hủy của curcumin trong isopropanol (> 400 nm) [11] 6

Hình 1.6 Curcumin tác động vào các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát triển ung thư 8

Hình 1.7 Cơ chế đề nghị cho phản ứng tạo phức của curcumin-Fe2+ 10

Hình 1.8 DHZ( 4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-buten-2-one ) – half curcumin 11

Hình 1.9 Phản ứng trung hòa gốc tự do của curcumin 13

Hình 1.10 Chuyển hóa sinh học và các sản phẩm chuyển hóa đề nghị cho curcumin trong huyết thanh chuột khi đưa vào bằng đường i.p [63] 15

Hình 1.11 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl) curcumin, 4,4’-di-O-acetyl curcumin và 4,4’-di-O-piperoyl curcumin [108] 24

Hình 1.12 Diester của curcumin với valine, glycine, glutamic acid và demethylen piperic acid [109] 25

Hình 1.13 Các dẫn xuất của curcumin trong nghiên cứu của nhóm Chen [39] 25

Hình 1.14 Sự hình thành gốc tự do ortho-hydroxyphenol [39] 26

Hình 1.15 Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Selvam [101] 26

Hình 1.16 Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Zang [93] 27

Hình 1.17 Các dẫn xuất (4)-(9) trong nghiên cứu nhóm Ishida [91] 27

Hình 1.18 Các dẫn xuất trong nghiên cứu [95] 28

Hình 2.1 Quy trình 1 37

Hình 2.2 Sơ đồ lắp ráp hệ thống trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng 40

Hình 2.3 Phản ứng quét gốc tự do DPPH của chất kháng oxy hoá [138] 49

Hình 3.1 Phổ HPLC – MS của mẫu curcuminoid thu được từ quy trình 1 56

Hình 3.2 Kết quả SKBM của curcuminoid ban đầu và sau kết tinh 61

Hình 3.3 Sắc k đồ HPLC (phụ lục 7a ) của mẫu curcuminoid ban đầu (A) 61

Hình 3.4 SKBM các phân đoạn sau chạy cột (CH2Cl2:CH3OH:98:2 (v/v)) 62

Hình 3.5 (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC 62

Hình 3.6 Sắc k đồ HPLC của (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC (phụ lục 8) 63

Hình 3.7 Phổ UV-vis (trong ethanol) của (A) curcumin, (B) DMC, (C) BDMC 63Hình 3.8 a) Cấu trúc dẫn xuất 8 (4FPHC), b) SKBM của curcumin (vết 1) và

4FPHC (vết 2) dưới đèn UV (hệ dung môi DCM:EA 96/4, c) SKBM hiện màu bằng hơi iod 68Hình 3.9 Cấu trúc của dẫn xuất isoxazole curcumin (dẫn xuất 1) 68Hình 3.10 Cấu trúc của dẫn xuất pyrazole curcumin (dẫn xuất 2) 70Hình 3.11 Hoạt tính quét gốc tự do DPPH (so sánh IC50) của curcumin, DMC,

BDMC và một số dẫn xuất của curcumin và BDMC 119Hình 3.12 Cơ chế đề nghị trong phản ứng trung hòa gốc tự do của curcumin 120Hình 3.13 Cơ chế trung hòa gốc tự do DPPH thông qua tách H methylene [40] 120Hình 3.14 Cấu trúc cộng hưởng của gốc tự do curcumin khi tách H của OH

phenol [56] 121Hình 3.15 Liên kết H nội phân tử giữa OH và OCH3 trên vòng phenyl của

curcumin 121

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các thông số hoá lý của các thành phần curcuminoid [6] 4

Bảng 1.2 Tỉ lệ của các thành phần curcuminoid trong một số sản phẩm curcumin trên thị trường (phân tích HPLC) [1] 33

Bảng 2.1 Danh mục tác chất, điều kiện phản ứng, phương pháp tinh chế từng dẫn xuất 43

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát quy trình tách curcuminoid và tinh dầu từ củ nghệ 53

Bảng 3.2 Các chỉ số hóa lý của tinh dầu Nghệ vàng Bình Dương 54

Bảng 3.3 Kết quả phân tích thành phần hóa học tinh dầu Nghệ vàng Bình Dương và tinh dầu trích từ Nghệ vàng Đồng Nai, Quảng Nam, Nghệ An (phụ lục 3) 55

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát điều kiện trích ly curcuminoid có sự hỗ trợ của vi sóng 57

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát trích ly curcuminoid theo phương pháp Soxhlet và phương pháp đun hồi lưu trực tiếp có sự hỗ trợ vi sóng 60

Bảng 3.6 Kết quả quá trình kết tinh lại 60

Bảng 3.7 Kết quả tính HPLC của hỗn hợp curcuminoid 62

Bảng 3.8: Tính chất vật l đặc trưng của các curcuminoid 63

Bảng 3.9 Độ dịch chuyển hóa học (ppm) trong phổ 1H-NMR (dung môi DMSO-d6) của curcumin, DMC và BDMC phân lập từ hỗn hợp curcumin 64

Bảng 3.10 Độ dịch chuyển hóa học (ppm) trong phổ 13C-NMR của curcumin, DMC và BDMC phân lập từ hỗn hợp curcumin 65

Bảng 3.11 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn xuất 1 68

Bảng 3.12 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn xuất 2 71

Bảng 3.13 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 3 72

Bảng 3.14 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 4 74

Bảng 3.15 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 5 76

Bảng 3.16 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 6 77

Bảng 3.17 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 7 79

Bảng 3.18 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 8 81

Bảng 3.19 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 9 83

Bảng 3.20 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 10 84

Bảng 3.21 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 11 85

Bảng 3.22 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 12 86

Bảng 3.23 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 13 88

Bảng 3.24 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn

xuất 14 89Bảng 3.25 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn

xuất 15 91Bảng 3.26 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 16 93Bảng 3.27 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn

xuất 17 94Bảng 3.28 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn

xuất 18 96Bảng 3.29 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 19 98Bảng 3.30 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 20 100Bảng 3.31 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

21 101Bảng 3.32 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CDCl3) của dẫn xuất 22 103Bảng 3.33 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn xuất

23 104Bảng 3.34 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

24 107Bảng 3.35 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

25 108Bảng 3.36 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi DMSO-d6) của dẫn xuất

26 109Bảng 3.37 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

27 111Bảng 3.38 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

28 112Bảng 3.39 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

29 113Bảng 3.40 Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR (dung môi CD3OD) của dẫn xuất

30 114Bảng 3.41 Nồng độ ức chế tối thiểu MIC (µg/ml môi trường) của tinh dầu Nghệ

vàng Bình Dương, Đồng Nai, Quảng Nam, Nghệ An đối với một số

chủng vi khuẩn, vi nấm 115Bảng 3.42 Giá trị IC50 trong thử nghiệm hoạt tính kháng oxy hóa theo phương

pháp DPPH và MDA của tinh dầu Nghệ vàng Bình Dương và các

vùng khác 116Bảng 3.43 Nồng độ ức chế tối thiểu MIC (µg/ml môi trường) của các thành phần

curcuminoid và một số dẫn xuất đối với một số chủng vi khuẩn, vi

nấm 117

Bảng 3.44 Giá trị IC50 của curcuminoid và dẫn xuất trong thử nghiệm hoạt tính

kháng oxy hóa DPPH 119Bảng 3.45 Hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp MDA của curcuminoid và

dẫn xuất 123Bảng 3.46 Hoạt tính gây độc tế bào với 3 dòng tế bào Hep-G2, RD, Lu của

curcuminoid và các dẫn xuất 124Bảng 3.47 Giá trị IC50(M) và SI trong thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào với

dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3 và tế bào lành NFF 126

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol 58

Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L 58

Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly 59

Đồ thị 3.4 Hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH của curcuminoid

và dẫn xuất 118

NMR: nuclear magnetic resonance

HPLC: high performance liquid chromatography

LC-MS: liquid chromatography – mass spectrometry

SKBM: sắc k bản mỏng

SKC: sắc k cột

DCM: dichloromethane

MeOH: methanol

EA: ethyl acetate

PE: petroleum ether

DMSO: dimethyl sulfoxide

AAPH: 2,2′-azobis(-amidinopropane) dihydrochloride

DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

ABTS: 2,2′-azinobis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate)

tnc: nhiệt độ nóng chảy

MỞ ĐẦU

Cây Nghệ vàng Curcuma longa L thuộc họ gừng (Zingiberaceae), được trồng

nhiều ở những v ng khí hậu nóng ẩm như Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Jamaica, Peru… và Việt Nam Củ nghệ từ lâu đã được sử dụng rộng rãi làm gia vị, chất bảo quản và chất tạo màu trong thực phẩm Ngoài ra, củ nghệ c ng là một trong những phương thuốc dân gian hiệu quả trong chữa trị nhiều loại bệnh như vàng da, các bệnh

về gan, dạ dày, u nhọt, viêm khớp…Trong những thập kỷ gần đây có rất nhiều nghiên cứu đã được công bố về hoạt tính sinh học và dược học của củ Nghệ vàng c ng như các thành phần chiết xuất từ củ nghệ, trong đó curcuminoid và tinh dầu nghệ đã được chứng minh là những thành phần chính tạo nên dược tính cao của củ Nghệ vàng Việt Nam có nguồn Nghệ vàng phong phú, phân bố ở nhiều tỉnh thành như V nh Phúc, Hải Dương, Hưng Yên, Nghệ An, Quảng Nam, Đồng Nai, Bình Dương… Thành phần, hàm lượng curcuminoid và tinh dầu trong củ Nghệ vàng ở các v ng khác nhau có sự thay đổi lớn do ảnh hưởng của điều kiện khí hậu, thổ như ng, điều kiện trồng trọt, chăm sóc Việc nghiên cứu về đặc trưng củ Nghệ vàng của mỗi v ng sẽ giúp đánh giá đầy đủ hơn giá trị sử dụng, từ đó có được sự định hướng tốt hơn cho việc phát triển nguồn Nghệ vàng trong nước Các nghiên cứu về Nghệ vàng ở trong nước cho đến nay chủ yếu mới chỉ tập trung ở một số v ng Nghệ vàng phía Bắc như ở

H a Bình, V nh Phúc, Hưng Yên Chính vì vậy, để góp phần vào việc tìm hiểu thêm

về các nguồn Nghệ vàng khác trong nước, trong đề tài này, chúng tôi chọn đối tượng

nghiên cứu là củ Nghệ vàng Bình Dương, với đề tài “Nghiên cứu quy trình tách chiết, tổng hợp dẫn xuất và xác định tính chất, hoạt tính của tinh dầu và curcumin trích từ cây Nghệ vàng (Curcuma longa L.) Bình Dương” Quy trình phân lập curcuminoid từ

củ nghệ được định hướng khảo sát là trích ly curcuminoid kết hợp tách tinh dầu và không qua giai đoạn loại béo So với những quy trình hiện sử dụng để tách curcuminoid từ củ nghệ, quy trình này sẽ giúp tận thu được nguồn tinh dầu từ củ Nghệ vàng, giảm lượng dung môi hữu cơ sử dụng mà vẫn đảm bảo thu được curcuminoid từ

củ nghệ với hiệu suất và độ tinh khiết cao Với mục tiêu trên, chúng tôi hy vọng sẽ góp phần tìm ra một quy trình mới có tính ứng dụng cao để có thể mở rộng ở quy mô sản xuất lớn hơn

Một hướng nghiên cứu thứ hai quan trọng và trọng tâm của công trình này là tổng hợp dẫn xuất của curcuminoid và khảo sát hoạt tính sinh học Curcumin mặc d

đã được chứng minh có rất nhiều hoạt tính mạnh và đa dạng, một trong những nhược điểm lớn của curcumin là tính khả dụng sinh học (bioavailability) thấp thể hiện ở sự hấp thu kém, sự chuyển hóa nhanh và sự đào thải lớn khi vào cơ thể Chính những yếu

tố trên đã làm ảnh hưởng lớn đến dược l của curcumin Phương pháp biến đổi cấu trúc curcumin nhằm cải thiện hoạt tính và tính khả dụng sinh học là hướng nghiên cứu đang rất được quan tâm hiện nay Mặc d chưa có nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa sự biến đổi cấu trúc curcumin với sự cải thiện tính khả dụng sinh học của

curcumin, rất nhiền dẫn xuất c ng đã được chứng minh in vitro và in vivo có hoạt tính

sinh học cao hơn curcumin Đặc biệt trong số đó, các dẫn xuất isoxazole, pyrazole curcumin và dẫn xuất của pyrazole curcumin được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học mạnh hơn so với curcumin như hoạt tính kháng oxy hóa, kháng viêm, ức chế chọn lọc enzyme COX-2 và đặc biệt là hoạt tính kháng ung thư Việc biến đổi cấu trúc -diketone của curcumin thành các dị v ng isoxazole, pyrazole đã được chứng minh giúp tăng hoạt tính gây độc tế bào ung thư của curcumin với nhiều d ng tế bào khác nhau

Chính vì vậy trong đề tài nghiên cứu này, các dẫn xuất isoxazole và pyrazole curcuminoid được định hướng tổng hợp, đồng thời khảo sát một số hoạt tính sinh học của các dẫn xuất này so với curcumin như hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa và kháng ung thư

(1) R 1 =R 2 =OCH 3 (Curcumin)

(2) R 1 =OCH 3 , R 2 =H (Demethoxycurcumin)

(3) R 1 =R 2 =H (Bisdemethoxycurcumin)

Hình 1.1: Cấu trúc của các thành phần curcuminoid [1]

Curcumin, danh pháp quốc tế diene-3,5-dione, chiếm hàm lượng cao nhất trong 3 thành phần và c ng được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học mạnh và đa dạng hơn so với 2 thành phần c n lại

1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-1.2 Một số tính chất hóa lý của curcumin

Curcumin là chất rắn kết tinh màu vàng cam, tan trong chất béo, ethanol, methanol, dichloromethane, acetone, acetic acid băng và hầu như không tan trong nước ở môi trường acid hay trung tính (độ tan < 10 µg/ml ở 25o

C) Trong môi trường kiềm, curcumin tạo dung dịch màu đỏ [1, 4, 5]

Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bước sóng

từ 420-430 nm (Bảng 1.1) [1]

Bảng 1.1 Các thông số hoá l của các thành phần curcuminoid [6]

1.2.1.1 Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm

Dung dịch curcumin có màu không ổn định do sự phân hủy của curcumin hoặc

do thay đổi dung môi Trong môi trường acid, dung dịch có màu vàng và chuyển sang

đỏ nâu và đỏ đậm trong môi trường kiềm Phổ hấp thu trong môi trường acid, base thể

hiện trong hình 1.2 [7]

Hình 1.2 a) Phổ UV-Vis của curcumin _ dung dịch curcumin 3.09×10-5 M trong NaOH 0.5M, - dung dịch curcumin 3.04 × 10-5M trong acid acetic băng; b) Phổ UV-Vis của dung dịch curcumin 4.99 × 10−5 M trong NaOH 0.091M theo thời gian [7]

Độ bền của curcumin phụ thuộc vào pH môi trường [8, 9], phản ứng phân hủy xảy ra nhanh hơn trong môi trường trung tính – kiềm [9] Khi tiếp xúc liên tục với môi trường kiềm sẽ có sự thay đổi màu rất rõ rệt sang màu vàng nâu hoặc vàng nhạt (gần như không màu)

Hình 1.3 Các sản phẩm phân hủy curcumin trong môi trường kiềm [8]

Nghiên cứu của Tonnesen và cộng sự [8] cho thấy, phản ứng phân hủy curcumin trong dung dịch pH 8.5 xảy ra nhanh ngay sau 5 phút SKBM của dung dịch curcumin

bị phân hủy hoàn toàn cho 8-17 vết, phụ thuộc vào thời gian phản ứng và pH môi trường Các sản phẩm phân hủy của curcumin được nhóm tác giả xác định thông qua HPLC – MS bao gồm ferulic acid, feruloylmethane và các sản phẩm phân hủy của feruloylmethane là vanilin và acetone (Hình 1.3) Màu vàng đến vàng nâu của dung dịch được dự đoán là do các sản phẩm ngưng tụ từ thành phần feruloylmethane

Trong môi trường giả sinh l (đệm phosphate, pH 7.2, 37oC ) không có huyết thanh, 90% curcumin phân hủy trong 30 phút Tuy nhiên khi có mặt huyết thanh, curcumin bền hơn: trong môi trường nuôi cấy tế bào chứa 10% huyết thanh bào thai b

và trong máu người, sau 1 giờ chỉ ít hơn 20% curcumin bị phân hủy và sau 8 giờ, chỉ khoảng 50% curcumin bị phân hủy Sản phẩm chính trong phản ứng phân hủy được xác định là trans-6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2,4-dioxo-5-hexenal, vanilin, ferulic acid và feruloylmethane [9]

1.2.1.2 Độ bền quang hóa của curcumin

Curcumin đã được WHO thông qua là chất màu trong thực phẩm [10] Tuy nhiên curcumin không thích hợp cho mọi loại sản phẩm do nó mất màu rất nhanh khi tồn trữ trong môi trường kiềm Ngoài ra, curcumin c ng dễ bị quang phân dưới tác dụng của bức xạ UV/Vis cả ở dạng h a tan và dạng màng rắn [11]

SKBM của dung dịch curcumin trong isopropanol (1 mg/100 ml) sau khi chiếu

xạ dưới ánh sáng 400-510 nm trong 245 phút cho 1 sản phẩm phân hủy chính có Rf

Sản phẩm ngưng tụ

gần với curcumin, được xác định (bằng phương pháp MS, NMR) là do sự v ng hóa của curcumin (sản phẩm I, hình 1.4)

Hình 1.4 Phản ứng đóng v ng đề xuất cho curcumin khi phơi sáng (> 400 nm) [11] Ngoài sản phẩm chính v ng hóa, có 6 sản phẩm phụ khác được xác định bằng

MS và HPLC, gồm có vanillin, vanillic acid, ferulic aldehyde, ferulic acid và vinylguaiacol (Hình 1.5)

4-Hình 1.5 Sự phân hủy của curcumin trong isopropanol (> 400 nm) [11]

Dưới tác dụng của bức xạ liên tục ở 240-600 nm, curcumin phân hủy nhanh hơn Sau 100 phút dung dịch mất màu hoàn toàn Kết quả GC-MS cho nhiều sản phẩm phân hủy khác chứng tỏ tác động của tia UV đã gây sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc curcumin

Sự quang phân curcumin chịu ảnh hưởng của dung môi [11] Trong methanol tốc

độ quang phân của curcumin chậm nhất so với trong ethyl acetate, chloroform, và

acetonitrile, có thể do dung môi hỗ trợ sự hình thành các liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử trong curcumin và khả năng lọc sáng (inner-filter) của dung môi

Tốc độ mất màu của curcumin ở 400-750 nm chậm lại khi có mặt các tác nhân dập tắt oxy singlet như -carotene hoặc DABCO (1,4-diazabicylco-(2,2,2)octane), trong khi đó các tác nhân nhạy sáng như methylene blue xúc tác, làm tăng tốc cho phản ứng quang phân curcumin Tuy nhiên khi chiếu sáng bức xạ liên tục trong khoảng 240-600 nm, các tác nhân bắt oxy singlet này không gây ảnh hưởng gì đến sự phân hủy curcumin Điều đó chứng tỏ curcumin bị quang phân theo cơ chế tự xúc tác khi có mặt oxy singlet (bước sóng trên 400 nm) tuy nhiên có thể curcumin c ng bị phân hủy theo một cơ chế khác khi không có mặt oxy singlet Do vậy, việc sử dụng các tác nhân bắt oxy singlet không hiệu quả để ngăn chặn phản ứng quang phân curcumin, curcumin nên được lưu trữ trong các bình màu nâu và loại trừ các nguồn tạo oxy singlet khác

1.2.2 Hoạt tính sinh học của curcumin

Từ lâu Nghệ vàng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia châu Á với vai tr làm gia vị, chất tạo màu trong thực phẩm, chất bảo quản và c ng là một phương thuốc dân gian hiệu quả chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau như rối loạn tiêu hóa, viêm loét

dạ dày, rối loạn chức năng gan mật, thấp khớp, viêm xoang, hỗ trợ điều trị viêm nhiễm, giúp mau lành vết thương, mau liền da và làm đẹp da

Chính vì vậy, trong nhiều thập kỷ qua, curcumin đã trở thành đối tượng thu hút hàng nghìn các nghiên cứu khác nhau và đã được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học mạnh và đa dạng, đóng vai tr quan trọng đem lại hoạt tính cao của củ Nghệ vàng

Hàng loạt công trình nghiên cứu in vitro, in vivo và nhiều nghiên cứu lâm sàng

đã cho thấy curcumin có tác dụng hỗ trợ và điều trị rất nhiều loại bệnh l khác nhau Curcumin giúp làm giảm cholesterol máu, ức chế sự oxy hóa LDL (lipoprotein tỷ trọng thấp), ức chế sự kết tụ tiểu cầu, ngăn ngừa chứng nghẽn mạch, bệnh nhồi máu cơ tim, ngăn chặn các triệu chứng liên quan đến tiểu đường tuyp 2, hỗ trợ ngăn ngừa các loại bệnh như viêm thấp khớp, các bệnh đa xơ cứng, bệnh suy giảm trí nhớ (Alzheimer), ức chế sự nhân bản của virus HIV, hỗ trợ làm lành vết thương, hỗ trợ bảo

vệ gan, tăng sự đào thải, hỗ trợ trong việc bảo vệ cơ thể khỏi các bệnh đục thủy tinh thể, các bệnh về phổi, xơ hóa phổi, bệnh xơ vữa động mạch…[3] Trong số đó, kháng

oxy hóa và kháng ung thư là những hoạt tính quan trọng của curcumin và là đối tượng của rất nhiều công trình nghiên cứu Hai hoạt tính này sẽ được trình bày sâu hơn trong phần này

1.2.2.1 Hoạt tính kháng ung thư của curcumin

Curcumin thể hiện vai tr là tác nhân vừa hóa ngừa vừa hóa trị với ung thư nhờ vào khả năng can thiệp của curcumin vào các giai đoạn khác nhau trong tiến trình phát triển ung thư bao gồm: ức chế sự biến đổi, sự tăng trưởng và xâm lấn của tế bào ung bướu (Hình 1.6)[3]

Hình 1.6 Curcumin tác động vào các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát triển

ung thư [3]

Ung thư là một quá trình nhiều giai đoạn, trong đó xảy ra sự phá v cơ chế điều khiển của nhiều lộ trình sinh hóa và nhiều phân tử sinh học, gồm các nhân tố tăng trưởng, thụ thể của nhân tố tăng trưởng, các nhân tố phiên mã, các cytokine, các enzyme, gen điều khiển sự tăng trưởng và gây chết tế bào theo chương trình [12] Hoạt tính kháng ung thư của curcumin chính là nhờ khả năng tác động của curcumin đến rất nhiều mục tiêu phân tử liên quan đến sự hình thành ung thư [12-14]

Thông qua khả năng tương tác với nhiều mục tiêu phân tử, curcumin thể hiện hoạt tính kháng tăng trưởng tế bào, hiệu ứng gây chết tế bào theo chương trình, ức chế

Hoạt hóa cấu trúc các

nhân tố phiên mã:

 STAT3, AP-1, NF-B

 Các gen ức chế khối u

Biểu hiện quá mức của:

 Các gen sinh ung thư

trưởng (e.g: EGF, PDGF, FGF)

Tế bào

lành

Sự biến đổi

Tế bào ung thư

Tăng trưởng

Khối u Khối u

Xâm lấn

CURCUMIN

sự sản sinh các chemokine gây viêm bởi các tế bào ung thư, ức chế sự di căn, sự tăng trưởng mạch ở các tế bào ung bướu Ngoài ra curcumin c n được biết đến với khả năng hỗ trợ trong các quá trình hóa trị và xạ trị ung thư [12, 14]

Khả năng hóa ngừa và hóa trị ung thư của curcumin đã được chứng minh in vitro

trên nhiều d ng tế bào ung thư khác nhau như: Ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư

vú [15-17], ung thư ruột kết (HT-29, HCT-15) [18], ung thư tuyến tiền liệt, [16, 18, 19], ức chế sự xâm lấn và gây tiêu diệt tế bào theo chương trình (apoptosis) ở tế bào ung thư biểu mô ngực MCF10A [20], tế bào AK5 [21, 22], tế bào ung thư ruột kết LoVo [23, 24], tế bào bệnh bạch cầu B-cell và T-cell (Jurkat) của người, tế bào ung thư máu HL-60 [25-30], tế bào ung thư thận 293, ung thư gan HepG2 [31], ung thư da [32, 33], ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư tuyến tiền liệt [19], tế bào ung thư biểu

mô miệng [34, 35], tế bào hủy xương [36] và rất nhiều loại tế bào khác

Các nghiên cứu trên chuột đã chứng minh curcumin là một tác nhân hóa ngừa hiệu quả với ung thư Curcumin được chứng minh ức chế khả năng tạo khối u của nhiều loại ung thư liên quan đến ruột kết, tá tràng, thực quản, dạ dày, gan, ngực, bạch huyết, nướu, tuyến tiền liệt…[13]

1.2.2.2 Hoạt tính kháng oxy hóa của curcumin

Stress oxy hóa đóng vai tr quan trọng trong tiến trình gây bệnh của nhiều loại bệnh mạn tính, sự thoái hóa, lão hóa và những bệnh l chết người như ung thư, các bệnh về tim mạch, thần kinh, phổi, khớp, thận, mắt và thai sản…[37] Các chất kháng oxy hóa ngoại sinh đóng vai tr quan trọng trong việc hỗ trợ hệ kháng oxy hóa nội sinh chống lại stress oxy hóa Chính vì vậy, một trong những tính chất nổi bật của curcumin đó là hoạt tính kháng oxy hóa mạnh, đã được chứng minh bằng nhiều thử nghiệm kháng oxy hóa khác nhau

Curcumin thể hiện khả năng kháng peroxide hóa lipid hiệu quả Peroxide hóa lipid là quá trình gồm nhiều phản ứng gốc chuỗi được kích hoạt bởi các thành phần oxy hoạt động (ROS: reactive oxygene species), là một trong những nguyên nhân chính gây ra những tổn thương ở màng tế bào, protein, DNA, đưa đến nhiều loại bệnh viêm nhiễm, tim mạch và ung thư [38] Curcumin được chứng minh ức chế hiệu quả

sự peroxide hóa LDL (lipoprotein tỷ trọng thấp) gây ra bởi AAPH và Cu2+

[39] Curcumin ở nồng độ 15 g/ml (20 M) ức chế 97.3% sự peroxide hóa nh linoleic

acid cao hơn so với BHA (95.5%), -tocopherol (84.6%) và trolox (95.6%) và tương đương với BHT (99.7%) ở nồng độ 45 g/ml (BHA: butylate hydroxyanisole, BHT: butylate hydroxytoluene - các chất kháng oxy hóa được sử dụng nhiều làm phụ gia trong thực phẩm) [40] Curcumin c ng ức chế hiệu quả sự peroxide hóa lipid trong vi

lạp thể gan chuột in vitro gây ra bởi tia  [41] Điều này góp phần giải thích khả năng của curcumin trong việc đối phó với những thương tổn gây ra bởi tia phóng xạ Nghiên cứu của nhóm Srinivasan [42] đã chứng minh curcumin có khả năng bảo vệ tế bào bạch huyết người trong môi trường nuôi cấy khỏi những thương tổn gây ra bởi tia 

Curcumin có khả năng ức chế sự oxy hóa Fe2+ trong phản ứng Fenton [43] Trong các kim loại chuyển tiếp, Fe được biết đến là chất thân oxy hóa (pro-oxidant) trong phản ứng oxy hóa lipid do có thể tham gia vào phản ứng Fenton:

Curcumin được chứng minh có khả năng tạo phức với Fe2+ hiệu quả Curcumin, DMC và BDMC ức chế hiệu quả sự peroxide hóa lipid của dịch đồng thể não chuột và

vi lạp thể gan chuột gây ra bởi Fe thông qua khả năng tạo liên kết với ion này [44] Theo dõi thông qua sự hấp thu của phức Fe2+-ferrozine ở 562 nm, curcumin thể hiện khả năng tạo phức với Fe2+ tương đương với BHA và BHT, cao hơn so với -tocopherol và trolox [40] Các nhóm OH phenol, C=O trên curcumin có thể là các tâm tạo phức với kim loại (Hình 1.7) [40]

Hình 1.7 Cơ chế đề nghị cho phản ứng tạo phức của curcumin-Fe2+

Hoạt tính kháng oxy hóa của curcumin c n thể hiện ở khả năng ức chế in vitro và

in vivo hiệu quả với sự tạo thành các dạng oxy hoạt động (ROS) trong cơ thể như

anion superoxide, H2O2, nitrite oxide, gốc nitrite là những tác nhân đóng vai tr quan trọng trong quá trình gây viêm nhiễm [45-48] Trong nghiên cứu của Tuba Ak và cộng

sự [40], curcumin thể hiện khả năng khử H2O2 và ức chế sự tạo thành anion gốc superoxide cao hơn so với -tocopherol và trolox, trong đó hoạt tính khử H2O2 cao

hơn so với BHA và BHT Curcumin có khả năng ức chế mạnh sự peroxide hóa lipid vi lạp thể thận gây ra bởi H2O2 [49] và ức chế mạnh với những thương tổn gây ra do

H2O2 trong tế bào sừng, nguyên bào sợi và tế bào NG 108-15 [50, 51] Curcumin làm giảm sự tạo thành nitric oxide và ức chế sự kích hoạt enzyme nitric oxide synthase

(NOS) trong đại thực bào được hoạt hóa in vitro [52] Ngoài ra, hoạt tính kháng oxy

hóa của curcumin c n thể hiện ở khả năng ngăn chặn sự peroxide hóa lipid trong vi lạp thể gan, màng hồng cầu và dịch đồng thể não chuột nhờ duy trì hoạt động của những enzyme kháng oxy hóa như SOD (superoxide dismutase), catalase và glutathione peroxidase [53, 54]

Nghiên cứu in vitro của nhóm Ak.Tuba [40] c ng chứng tỏ, curcumin có khả

năng trung h a gốc tự do ABTS, DPPH cao hơn so nhiều so với trolox, và tương đương so với -tocopherol, BHA và BHT

Hệ liên hợp c ng với cấu trúc -diketone và nhóm OH phenol được chứng minh

là nguyên nhân chính đem đến khả năng kháng gốc tự do và kháng oxy hóa cao của curcumin

Theo kết quả nghiên cứu của nhóm Slobodan [55], phản ứng bắt gốc tự do của curcumin xảy ra theo cơ chế nhường nguyên tử hydro (HAT: hydrogen atom transfer) chủ yếu từ nhóm CH2 trung tâm Trong môi trường trung tính hoặc acid (pH 3-7), dạng keto chiếm ưu thế, curcumin thể hiện khả năng cho nguyên tử H mạnh Hằng số tốc độ phản ứng của curcumin với gốc tự do CH3 (trong dung dịch DMSO 40% ở pH 5) và với gốc tự do tertbutoxyl (trong acetonitrile) đều gần với tốc độ điều khiển khuếch tán (diffusion controlled) với k lần lượt là 3.5 × 109 M-1s-1 và 7.5 × 109M-1s-1 Trong khi đó, DHZ (DHZ - được xem là cấu trúc 1/2 curcumin, hình 1.8) không phản ứng với gốc methyl, chứng tỏ sự hiện diện của hydro linh động trong CH2 là chính yếu trong khả năng cho H của curcumin Gốc tertbutoxyl phản ứng với DHZ ở tốc độ thấp hơn gần 10 lần (k = 1.1 × 109

M-1s-1) tương ứng với sự tách H từ nhóm OH phenol

Hình 1.8 DHZ (4-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-buten-2-one ) – half curcumin

Tuy nhiên trong một số nghiên cứu khác, sự tách hydro từ nhóm OH phenol lại được xác định là chủ yếu trong cơ chế kháng oxy hóa của curcumin [39, 56, 57] Trong khảo sát của nhóm Priyadarsini [57], ở c ng nồng độ, hoạt tính ức chế sự peroxide hóa lipid vi lạp thể gan chuột của curcumin và dimethoxycurcumin lần lượt

là 82% và 24% Nghiên cứu động học phản ứng với DPPH của hai hợp chất này c ng cho thấy hằng số tốc độ phản ứng của curcumin cao gấp 1800 lần dimethoxycurcumin Kết quả trên chứng tỏ vai tr quan trọng của nhóm OH phenol trong các phản ứng kháng oxy hóa của curcumin

Dimethoxycurcumin [56]

Nghiên cứu động học phản ứng của curcumin và half-curcumin (Hình 1.8) với gốc tự do aryloxy (ArO•), nhóm Keishi Ohara [56] đã chứng minh phản ứng trung h a gốc tự do của curcumin chủ yếu xảy ra theo cơ chế HAT của nhóm OH phenol và chịu ảnh hưởng lớn của dung môi Curcumin tồn tại chủ yếu ở dạng enol trong các dung môi acetonitrile, chloroform, benzene do liên kết hydro nội phân tử giữa nhóm OH enol với nhóm C=O bên cạnh Cấu trúc enol và liên kết hydro nội phân tử giúp bền hóa mạnh gốc tự do phenoxy tạo thành nhờ sự giải tỏa của cặp điện tử không chia tới những vị trí khác nhau trên cấu trúc So với half-curcumin, curcumin có thế oxy hóa thấp hơn do hệ liên hợp pi nối dài Điều này l giải hằng số tốc độ phản ứng ks của curcumin trong phản ứng trung h a gốc tự do ArO• cao gấp 4-5 lần ks của half- curcumin trong các dung môi trên

Ngược lại, trong các dung môi phân cực có proton, như trong rượu, phân tử rượu

dễ dàng tạo liên kết hydro với oxy nhóm carbonyl, vì vậy sẽ hạn chế sự hình thành liên kết hydro nội phân tử tại vị trí này Do đó, curcumin có thể tồn tại ở một số dạng như trans-enol hoặc diketone trong dung môi rượu Sự solvate hóa như vậy gây hạn chế khả năng giải tỏa cặp điện tử không chia trên gốc tự do curcumin và giảm sự ổn định của gốc Các giá trị ks thu được của curcumin và half-curcumin trong các dung môi methanol và ethanol vì vậy đều thấp hơn 10 lần so với trong các dung môi benzene, chloroform

Mặc d chưa có sự thống nhất về cơ chế quyết định trong phản ứng bắt gốc tự do của curcumin, hai hướng phản ứng trên, gồm: nhường hydro của nhóm OH phenol tạo gốc phenoxy được bền h a nhờ cộng hưởng và nhường hydro của nhóm methylene tạo gốc tự do tại carbon trung tâm được bền hóa bởi 2 nhóm C=O, đã góp phần giải thích khả năng kháng oxy hóa cao của curcumin (Hình 1.9)

Hình 1.9 Phản ứng trung h a gốc tự do của curcumin

1.2.3 Tính khả dụng sinh học của curcumin

Mặc d có hoạt tính sinh học cao, các nghiên cứu về dược động học đã chứng minh curcumin có tính khả dụng sinh học (bioavaiability) khá thấp

Nghiên cứu trên chuột cho thấy, sau khi uống, phần lớn curcumin được hấp thu, chuyển hóa và đào thải rất nhanh qua ruột, chỉ lượng nhỏ curcumin chuyển vào máu và các mô khác trong cơ thể

Ở liều uống 1 g/kg curcumin, 75% lượng curcumin bị đào thải qua phân và lượng rất nhỏ trong nước tiểu [58] Ở các liều thấp hơn 400, 80, 10 mg và 500 mg/kg, gần 40% curcumin không bị biến đổi tìm thấy ở phân sau 24 giờ [59, 60]

Sau khi uống, tại ống tiêu hóa, phần lớn curcumin bị chuyển hóa thông qua các phản ứng khử, glucuronoside hóa và sulfate hóa trước khi đi vào v ng tuần hoàn máu Sản phẩm chuyển hóa curcumin trong huyết thanh chuột được xác định gồm curcumin

glucuronoside, curcumin sulfate, lượng nhỏ hexahydrocurcumin, hexahydrocurcuminol, hexahydrocurcumin glucuronoside [61, 62] và sản phẩm kết hợp đồng thời glucuronoside/sulfate curcumin [63] Curcumin bị khử bởi hệ khử nội sinh (endogenous reductase system) và tham gia các phản ứng kết hợp được xúc tác bởi các enzyme tạo phản ứng glucuronoside hóa và sulfate hóa ở gan, thận và niêm mạc ruột [63] Khi tiêm curcumin bằng đường bụng (i.p.), sản phẩm chuyển hóa chính trong huyết thanh, ngoài curcumin glucuronoside c n có các sản phẩm khử khác, gồm dihydrocurcumin glucuronoside, tetrahydrocurcumin (THC) glucuronoside, hexahydrocurcumin glucuronoside và THC Sinh chuyển hóa curcumin và các sản phẩm chuyển hóa theo đường i.p được đề nghị trong hình 1.10 [64] Ở người, nghiên

cứu in vitro cho thấy, curcumin bị chuyển hóa nhanh ở ruột thông qua các phản ứng

khử hóa, glucuronoside hóa và sulfate hóa, phản ứng xảy ra nhanh hơn so với ở chuột Tại gan, các phản ứng kết hợp tiếp tục xảy ra, tuy nhiên mức độ thấp hơn ở chuột [65] Các phản ứng chuyển hóa xảy ra nhanh Ở chuột, nồng độ cao nhất các sản phẩm chuyển hóa của curcumin trong huyết thanh đạt được chỉ 1 giờ sau khi uống [63] Nhiều nghiên cứu trên chuột c ng chứng minh, thời gian bán hủy của curcumin trong

cơ thể khá thấp Ở các liều uống 2 g/kg , 1 g/kg và 500 mg/kg curcumin, thời gian bán hủy đạt được lần lượt là 1.7 giờ, 1.45 giờ và 44.5 phút [66-68] Ở liều tiêm t nh mạch (i.v.) 40 mg/kg, chỉ sau 1 giờ đã không phát hiện curcumin trong huyết thanh [62] Chính vì các yếu tố trên, sinh khả dụng của curcumin trong cơ thể khá kém Nồng độ curcumin đo được trong huyết thanh ở các liều uống khác nhau trên cả chuột

và người đều rất thấp [66-68] Ở người với liều uống 2g, không phát hiện curcumin trong huyết thanh hoặc nồng độ curcumin cực kỳ thấp 0.006 g/ml sau 1 giờ [67] Ở nồng độ 500 mg/kg, sinh khả dụng của curcumin theo đường uống chỉ khoảng 1% [68] Nghiên cứu trên các bệnh nhân tiền ung thư hoặc có nguy cơ ung thư cao với các liều uống cao hơn 4g, 6g, 8g curcumin/ngày trong 3 tháng, cho thấy nồng độ curcumin trong huyết thanh thường đạt đỉnh 1 giờ đến 2 giờ sau khi uống và giảm dần trong v ng 12 giờ Ở liều 8g curcumin/ngày, hàm lượng cao nhất đạt được chỉ khoảng 1.325 g/ml và không phát hiện độc tính do phản ứng thuốc Tuy nhiên khi vượt qua ngư ng 8g, lượng curcumin quá lớn đối với khả năng tiếp nhận của cơ thể người bệnh [69]

Hình 1.10 Chuyển hóa sinh học và các sản phẩm chuyển hóa đề nghị cho curcumin

trong huyết thanh chuột khi đưa vào bằng đường i.p.[63]

Chưa có nhiều nghiên cứu về hoạt tính các sản phẩm chuyển hóa của curcumin Một số nghiên cứu đã chứng minh THC, một trong những sản phẩm chuyển hóa chính của curcumin, có hoạt tính cao hơn so với curcumin THC rất ổn định trong dung dịch đệm phosphate 0.1M ở các pH khác nhau, bền hơn curcumin trong môi trường giả sinh

lý [64] Nghiên cứu trên chuột cho thấy, THC dễ được hấp thu ở ống tiêu hóa hơn so với curcumin THC kích hoạt các enzyme kháng oxy hóa bằng hoặc tốt hơn curcumin

và quét gốc tự do sinh ra bởi ferric nitrilotriacetae in vitro tốt hơn curcumin [70] THC

thể hiện hiệu lực ức chế cao hơn curcumin đối với sự peroxide hóa lipid màng hồng

cầu gây ra do tertbutylhydroperoxide [71] và có tác dụng bảo vệ mạnh hơn so với curcumin đối với sự gây độc gan do chloroquine [72] Tuy nhiên trong một số nghiên cứu, THC thể hiện hoạt tính kém hơn curcumin Theo Ireson và cộng sự [62], sự chuyển hóa curcumin do khử hóa hoặc tạo thành các dạng liên kết curcumin glucuronoside và curcumin sulfate làm giảm hoạt tính ức chế biểu hiện gen COX-2 Ngoài ra, THC c ng không có khả năng ức chế sự kích hoạt NF-kappaB (nhân tố phiên mã) gây ra bởi yếu tố hoại tử khối u (TNF : tumor necreosis factor) và khả năng triệt tiêu sự tăng trưởng tế bào kém hơn nhiều so với các curcuminoid [73] Có thể thấy được sự chuyển hóa của curcumin đã ảnh hưởng rất lớn đến tác dụng dược l của hoạt chất này trong cơ thể

1.2.4 Các phương pháp cải thiện tính khả dụng sinh học của curcumin

Nhằm cải thiện sinh khả dụng và hoạt tính của curcumin, các hướng nghiên cứu đang được quan tâm hiện nay bao gồm: sử dụng các chất tá dược phụ trợ, biến đổi và đưa curcumin vào các hệ dẫn truyền nano, liposome, micelle, phức phospholipid và tổng hợp dẫn xuất, chất tương tự curcumin

Sử dụng các tá dược phụ trợ Một số tá dược như piperine, quercetin, genistein

đã thể hiện tác dụng hiệp lực, giúp tăng hoạt tính và sinh khả dụng của curcumin Piperine với khả năng ức chế phản ứng glucuronoside hóa ở gan và ruột đã được chứng minh giúp tăng sự hấp thu curcumin ở ruột, tăng nồng độ curcumin trong huyết thanh, cải thiện sinh khả dụng của curcumin trên cả chuột và người mà không gây tác dụng phụ [60, 67, 74] Ở người, khi uống 2g curcumin kết hợp với 20 mg piperine, nồng độ curcumin trong huyết thanh tăng lên chỉ trong 0.25-1 giờ sau khi uống, cải thiện sinh khả dụng đến 2000% [67] Piperine c ng thể hiện tác dụng hiệp lực rất tốt khi kết hợp với curcumin trong điều trị những rối loạn gây ra do chứng trầm cảm [75] Curcumin kết hợp quercetin c ng được chứng minh giúp làm giảm 60.4% số lượng polip và 50.9% kích thước polip trên các bệnh nhân FAT (bệnh polip đa u tuyến có tính di truyền) so với trước khi uống với rất ít hiệu ứng phụ [76] Trong một nghiên cứu khác, curcumin kết hợp genistein (một thành phần từ đậu nành) trong chế độ ăn đã

ức chế hoàn toàn sự tăng sinh tế bào ung thư MCF-7 (d ng tế bào ung thư ngực điều khiển bởi estrogen) gây ra do việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu và cho hiệu quả ức chế tốt hơn so với việc sử dụng một mình curcumin hoặc genistein [17]

Hệ dẫn truyền nano Hệ dẫn truyền trên cơ sở hạt nano như polymer nano, nano

micelle, nh nano đã được chứng minh giúp tăng khả năng phân tán, hòa tan của curcumin trong nước, nhờ đó tăng khả năng dẫn truyền, đưa curcumin vào cơ thể Trong nghiên cứu của S Bisht và cộng sự [77] , curcumin được bọc (encapsule) trong các hạt polymer nano với kích thước hạt dưới 100 nm đã giúp tăng khả năng “phân

tán” trong nước của curcumin và thể hiện hoạt tính kháng tế bào ung thư tụy in vitro

tương đương curcumin Trong một nghiên cứu khác [78], curcumin “nhúng” trong các

“túi” nano-phospholipid (CmVe) và trong các hạt cầu nano-lipid (CmLn) đã chứng tỏ giúp tăng hiệu quả dẫn truyền curcumin bằng đường t nh mạch vào các mô đại thực bào CmVe c ng thể hiện hoạt tính quét anion gốc superoxide O2 •-

ở nồng độ M Curcumin phối trộn trong hệ nh nano O/W c ng được chứng minh giúp cải thiện hoạt tính kháng viêm của curcumin [79] Khả năng ức chế sự ph nề ở tai chuột bị gây viêm bởi TPA (12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate) đạt 43% và 85% ở các kích thước hạt nh lần lượt là 618.6 nm và 79.5 nm trong khi với c ng nồng độ 1% curcumin ở dạng micelle không phát hiện thấy tác dụng Trong nghiên cứu của nhóm Sahu [80] curcumin được bọc trong nano-micelle có độ h a tan trong nước tăng lên, cải thiện liều lượng và khả năng dẫn truyền curcumin bằng đường t nh mạch mà không gây ảnh hưởng đến hoạt tính kháng ung thư của hoạt chất này Sự ổn định cao của các hạt micelle này trong các môi trường giả sinh l khác nhau giúp thuốc có thời gian lưu dài hơn trong cơ thể và cải thiện sinh khả dụng của curcumin [80]

Hệ dẫn truyền liposome, micelle và phức phospholipid Liposome là một

trong những hệ dẫn truyền thuốc, protein, hormone thông dụng nhất hiện nay nhờ ưu điểm dễ tổng hợp, dễ phân hủy sinh học, khả năng tải thuốc cao, có thể mang cả phân

tử kị nước và ái nước Nghiên cứu của nhóm Kunwan [81] đã chứng minh hệ dẫn truyền liposome giúp tăng khả năng vận chuyển curcumin vào tế bào lympho lách, tế bào ung thư bạch huyết EL14 so với hệ dẫn truyền albumin huyết thanh người (human serum albumin) và hệ dung môi nước – DMSO [81] Trong nghiên cứu khác của Li và cộng sự [82, 83], curcumin được bọc trong liposome c ng được chứng minh giúp đưa

curcumin vào cơ thể bằng đường t nh mạch Các thử nghiệm in vitro và in vivo cho

thấy liposome curcumin có khả năng điều giảm hoạt động của NF-kappaB (yếu tố nhân liên quan đến tiến trình phát triển ung thư biểu mô tụy), thể hiện tác dụng kháng

tăng trưởng mạch khối u Liposome curcumin c ng thể hiện hoạt tính ức chế mạnh in vivo sự phát triển khối u tế bào ghép ngoại lai Colo205 và Lovo, cao hơn so với oxaliplatin (tác nhân hóa trị liệu chuẩn đối với ung thư ruột kết) ở tế bào Colo205

Các hệ dẫn truyền khác như micelle hay phức hợp với phospholipid c ng được chứng minh giúp cải thiện sinh khả dụng của curcumin Trong nghiên cứu của Letchford và cộng sự [84], curcumin ở dạng micelle với polymer chứa MePEG-b-PCL (methoxy polyethylene glycol-block-polycaprolactone diblock copolymers) giúp tăng 13×105 lần độ h a tan curcumin Trong một nghiên cứu khác, curcumin ở dạng micelle với polymer cho thời gian bán hủy sinh học trên chuột cao hơn 162 lần so với khi curcumin h a tan trong hỗn hợp PEG-DMA (polyethylene glycol dimethacrylate) và dextrose [85] Hệ phức hợp curcumin với phospholipid hoặc phosphatidylcholine c ng được chứng minh làm tăng đáng kể sinh khả dụng của curcumin nhờ giúp tăng nồng

độ đỉnh curcumin trong huyết thanh sau khi uống và tăng thời gian bán hủy của curcumin [86, 87] Trong nghiên cứu của nhóm Maiti [66], phức hợp curcumin – phospholipid đã chứng tỏ giúp tăng 3 lần khả năng h a tan trong nước và tăng tác dụng bảo vệ gan nhờ phục hồi lại lượng enzyme trong hệ thống glutathione ở gan, enzyme superoxide dismutase, catalase và hoạt chất thiobarbituric acid so với curcumin tự do

Dẫn xuất và chất tương tự curcumin Cấu trúc hóa học của curcumin đóng vai

tr quan trọng hàng đầu tạo nên hoạt tính sinh học cao của hợp chất này Việc điều chỉnh cấu trúc curcumin nhằm cải thiện hoạt tính và sinh khả dụng của curcumin c ng

là một trong những hướng nghiên cứu đang rất được quan tâm trong thời gian gần đây Phương pháp tổng hợp, cấu trúc, hoạt tính và tính khả dụng sinh học của các dẫn xuất curcuminoid sẽ được trình bày kỹ hơn trong mục tiếp theo

1.3 Các nghiên cứu về tổng hợp và hoạt tính sinh học của dẫn xuất curcumin

Các dẫn xuất và hợp chất tương tự curcumin được tổng hợp thông qua việc biến đổi các nhóm chức đặc trưng trên curcumin gồm các phản ứng biến tính nhóm OH, OCH3 trên 2 vòng phenyl, biến tính nhóm methylene trung tâm, hệ liên hợp enone và cấu trúc -diketone Ngoài ra, các dẫn xuất c ng có thể được tổng hợp thông qua phản ứng ngưng tụ từ các thành phần có cấu trúc nhỏ hơn giữa các dẫn xuất của benzaldehyde và 2,4-pentadione

1.3.1 Các phương pháp tổng hợp một số dẫn xuất của curcumin

1.3.1.1 Thay đổi nhóm thế trên 2 vòng phenyl

Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất này chủ yếu thông qua phản ứng biến tính nhóm OH phenol, phản ứng demethyl hóa ArOCH3 và phản ứng ngưng tụ giữa các dẫn xuất benzaldehyde với 2,4-pentadinone

Các phản ứng biến tính nhóm OH phenol đã được các nhóm tác giả thực hiện bao

gồm: sulfoamoyl hóa, O-acyl hóa và O-glycosyl hóa

 Sulfoamoyl hóa nhóm OH [88]:

 O-acetyl hóa OH [89], tổng hợp dẫn xuất di-O-acetyl-curcumin:

 O-acyl hóa OH, tổng hợp dẫn xuất glycinoyl-, alaninoyl- và

di-O-piperoyl curcumin [89]:

Di-O-glycinoyl curcumin

 O-glycosyl hóa OH với tetra-O-acetylglycopyranosylchlorid, tạo dẫn xuất

4,4’-di--D-glucopyranoside curcumin [89]

Nhóm OCH3 trên v ng phenyl được biến tính chủ yếu bằng phản ứng demethyl

hóa tạo cấu trúc o-hydroxyphenol [90, 91]

Ngoài ra, một phương pháp được ứng dụng nhiều trong tổng hợp dẫn xuất của curcumin là thông qua phản ứng ngưng tụ giữa các dẫn xuất của benzaldehyde và 2,4-pentadione [88, 92]

Phương pháp này có ưu điểm là có thể đưa nhiều nhóm thế khác nhau lên 2

v ng phenyl mà không phụ thuộc vào cấu trúc của curcumin

Giai đoạn thứ nhất là phản ứng tạo phức giữa B2O3 và acetylacetone giúp hạn chế phản ứng ngưng tụ Knoevenagel Tiếp theo benzaldehyde tương ứng và base được thêm vào tạo phản ứng ngưng tụ với phức boron-acetylacetone Cuối c ng gia nhiệt với acid loãng giúp b gãy phức, hình thành sản phẩm [93]

1.3.1.2 Phản ứng trên nhóm -diketone

Các dẫn xuất trong nhóm này chủ yếu đi từ sự biến đổi cấu trúc -diketone của curcumin thông qua các phản ứng với các amine tạo imine, oxime, semicarbazide hoặc thông qua phản ứng với hydroxyamine, các hydrazine tạo dị v ng isoxazole, pyrazole

và các dẫn xuất của curcumin pyrazole

 Tổng hợp dẫn xuất imine, oxime [94]

 Tổng hợp curcumin semicarbazone, curcumin thiosemicarbazone [95, 96]:

Curcumin semicarbazone

 Tổng hợp dẫn xuất isoxazole curcumin [94, 97-99]

Phản ứng trên được nhóm Mishra [99] thực hiện giữa curcumin với hydroxylamine hydrochloride (tỷ lệ mol 1/1) trong dung môi CH3COOH (85oC, 6 giờ) nhưng c ng được một số nhóm nghiên cứu thực hiện ở điều kiện acid trung bình hoặc yếu hơn trong dung môi ethanol (nhiệt độ hồi lưu, 4 giờ ) [94], hoặc trong ethanol có

bổ sung pyridine (tỉ lệ mol curcumin/NH2OH.HCl/pyridine 1/5/5) ở nhiệt độ hồi lưu

và thời gian phản ứng dài hơn, 48 giờ [97]

 Tổng hợp dẫn xuất pyrazole và phenylpyrazole curcumin [90, 94, 97, 99-102]:

Pyrazole curcumin Pyrazole curcumin được nhiều nhóm tác giả tổng hợp sử dụng tác nhân hydrazine hydrate (tỷ lệ mol curcumin/hydrazine 1/1-1/2) trong CH3COOH (nhiệt độ

ph ng, 7 giờ hoặc ở 85oC, 6 giờ hoặc ở nhiệt độ hồi lưu, 2 giờ) [88, 97, 99, 100, 102] Phản ứng c ng được nhóm Shim [101] thực hiện với hydrazine hydrochloride trong dung môi methanol, bổ sung triethylamine (tỷ lệ mol curcumin/NH2NH2.HCl/Et3N 2/1/1) và xúc tác CH3COOH ở nhiệt độ ph ng, 24 giờ

Dẫn xuất của pyrazole curcumin [97] Các dẫn xuất của pyrazole curcumin được nhóm Narlawar [97] tổng hợp tương

tự như với pyrazole curcumin sử dụng tác chất là alkyl hydrazine hydrochloride trong dung môi methanol, bổ sung triethylamine (tỷ lệ mol curcumin/RNH2NH2.HCl/Et3N 1/5/5) và lượng nhỏ xúc tác CH3COOH, ở nhiệt độ ph ng, 48 giờ

Dẫn xuất hydroxyethyl pyrazole curcumin (R=-CH2CH2OH) được thực hiện trong toluene (tỷ lệ mol curcumin/RNH2NH2.HCl 1/2), xúc tác TFA (trifluoroacetic acid), nhiệt độ hồi lưu trong 24-48 giờ

Dẫn xuất của phenylpyrazole curcumin

Dẫn xuất của phenylpyrazole curcumin được tổng hợp tương tự như với pyrazole curcumin, sử dụng tác nhân là dẫn xuất của phenylhydrazine hydrochloride [97, 99,

103, 104] Dung môi sử dụng có thể là toluene (nhiệt độ hồi lưu, 24-48 giờ) [97], hoặc

CH3COOH (nhiệt độ hồi lưu, 8 giờ) [99] Phản ứng tổng hợp

hydrazinobenzoylcurcumin (R=p-COOH) được thực hiện với tác nhân

4-hydrazinobenzoic acid trong methanol, bổ sung triethylamine (tỷ lệ mol curcumin/hydrazine/Et3N 2/1/1) và lượng nhỏ xúc tác CH3COOH ở nhiệt độ ph ng trong 24 giờ [101]

1.3.1.3 Thế H methylene

Nhóm methylene trung tâm được biến tính thông qua các phản ứng cộng Michael, phản ứng alkyl hóa cấu trúc -diketone của curcumin và thông qua phản ứng ngưng tụ aldol giữa dẫn xuất của benzaldehyde và dẫn xuất của 2,4-pentadione

 Phản ứng cộng Michael (Michael addition) [105]:

 Phản ứng alkyl hóa C cấu trúc -diketone [106]:

 Phản ứng ngưng tụ aldol [105]:

1.3.1.4 Khử hóa curcumin

Thông qua phản ứng khử hóa cấu trúc heptadienone của curcumin tạo các dẫn xuất tetrahydrocurcumin, hexahydrocurcumin [62, 64, 106]

1.3.2 Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất curcuminoid

Để tăng sinh khả dụng của curcumin, nhóm Misha [107] đã thực hiện liên kết curcumin với các amino acid như glycine, D-alanine là những thành phần cơ bản trong

tế bào vi khuẩn, với glucose, acid acetic là những thành phần trong thực phẩm dễ dàng được tiếp nhận bởi tế bào chất Các thành phần này được xem là các chất liên kết sinh học (bioconjugate) sẽ đóng vai tr chất mang giúp curcumin dễ dàng hấp thu vào tế bào Sau khi phân bố trong cơ thể, các liên kết tạo thành (ester, glucoside) sẽ thủy phân phóng thích curcumin tạo tác dụng dược l Nhóm đã xác định hoạt tính kháng

khuẩn, kháng nấm in vitro của các dẫn xuất tạo thành Với c ng nồng độ, hợp chất 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl) curcumin và 4,4’-di-O-acetyl-curcumin (Hình 1.11) thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn so với cefixime, một kháng sinh đang được lưu hành trên thị trường Hợp chất 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl) curcumin

và 4,4’-di-O-piperoyl curcumin có hoạt tính kháng nấm gần như tương đương với fluconazole, một loại thuốc kháng nấm khá thông dụng Hoạt tính tăng lên của các dẫn

xuất trên so với curcumin được tác giả l giải có thể nhờ sự tăng hấp thu vào tế bào, sự làm chậm quá trình chuyển hóa curcumin do liên kết mới đã giúp che 2 nhóm OH phenol, do vậy tạo nên nồng độ curcumin đủ lớn trong tế bào bị nhiễm bệnh

Hình 1.11 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl)curcumin, 4,4’-di-O-acetyl curcumin và

4,4’-di-O-piperoyl curcumin [107]

Vai tr của các chất liên kết sinh học trong việc cải thiện sinh khả dụng của curcumin c ng được chứng minh trong 1 nghiên cứu khác [108] khi các dẫn xuất monoester và diester của curcumin với valine, glycine, glutamic acid và demethylenate piperic acid (Hình 1.12) đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mạnh hơn so

với curcumin và tương đương với amoxyclav Ngoài ra, hoạt tính một số monoester

mạnh hơn so với diester tương ứng, chứng tỏ vai tr nhóm OH phenol c n lại trên curcumin, nhóm OH tự do này có thể giúp tạo liên kết tại vị trí hoạt động

Hình 1.12 Diester của curcumin với valine, glycine, glutamic acid và

demethylenatepiperic acid [108]

Các dẫn xuất di-piperoyl curcumin, di-glycinoyl curcumin (Hình 1.11) c ng được chứng minh có khả năng gây tiến trình tự hủy tế bào mạnh hơn curcumin [109] Mặc d chưa có nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa sự biến đổi cấu trúc curcumin với sự cải thiện tính khả dụng sinh học của curcumin, rất nhiền dẫn xuất

c ng đã được chứng minh in vitro và in vivo có hoạt tính sinh học cao hơn curcumin

Nghiên cứu của nhóm Chen về hoạt tính kháng peroxide hóa LDL (low density lipoprotein) ở người của 9 dẫn xuất khác nhau của curcumin (Hình 1.13) gây ra bởi gốc tự do AAPH tan trong nước hoặc ion Cu2+đều cho kết quả 2>3>1~4~5>6~7~8~9

Hình 1.13 Các dẫn xuất của curcumin trong nghiên cứu của nhóm Chen [39]