Luận văn công nghệ sinh học chế tạo vật liệu nano vàng chitosan định hướng ứng dụng trong dược phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM HUỲNH THỊ CẨM QUYÊN Bieân Hoøa – 11/2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG    BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM SVTH: HUỲNH THỊ CẨM QUYÊN CVKH: PGS. TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG Bieân Hoøa – 11/2012 i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên con xin được gửi đến Ba, Mẹ là người đã nuôi dạy con trong suốt thời gian qua. Em xin cám ơn các Anh đã ủng hộ và giúp Em trong những ngày tháng gia đình còn gặp nhiều vất vả. Con xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Cô PGS. TS Nguyễn Thị Phương Phong bộ môn Hoá Lý – Khoa Hoá – ĐH Khoa Học Tự Nhiên, người thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để em có thể vượt qua khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cám ơn Th.S Võ Quốc Khương, chị Nguyễn Trần Tường Vy, tập thể các bạn trong nhóm Nano đã giúp đỡ và hỗ trợ hoàn thành khóa luận. ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về kim loại vàng (Au) 2 1.1.1. Tổng quát 2 1.1.2. Tính chất vật lý của vàng 2 1.1.3. Tính chất hóa học 2 1.1.4. Ứng dụng của vàng 3 1.2. Tổng quan về chitosan 5 1.2.1. Cấu trúc của chitosan 5 1.2.2. Tính chất của chitosan 6 1.2.3. Ứng dụng của chitosan 7 1.3. Tổng quan về nano vàng 8 1.3.1. Hạt nano kim loại 8 1.3.2. Tính chất của hạt nano kim loại 8 1.3.2.1. Tính chất quang 8 1.3.2.3. Tính chất điện 9 1.3.2.4. Tính chất từ 10 1.3.3. Hạt nano vàng 10 1.3.4. Phương pháp điều chế hạt nano vàng 13 1.3.4.1. Phương pháp khử hóa học 13 iii 1.3.4.2. Phương pháp khử vật lý 15 1.3.4.3. Phương pháp sinh học 15 1.3.4.4. Phương pháp khử hóa lý 17 1.3.5. Ứng dụng của hạt nano vàng 18 1.3.5.1. Trong công nghệ sinh học 18 1.3.5.2. Trong xúc tác 20 1.3.5.3. Trong mỹ phẩm 21 1.4. Tổng quan về vàng - chitosan 23 1.4.1. Tạo dung dịch nano vàng trong dung dịch chitosan bằng phương pháp khử hóa học có gia nhiệt thông thường. 23 1.4.2. Ứng dụng của nano vàng – chitosan 23 1.5. Tổng quan về mỹ phẩm 24 1.5.1. Đối tượng da 24 1.5.2. Các bệnh liên quan đến da 25 1.4.3. Các nguyên liệu cơ bản dùng trong mỹ phẩm 27 1.5.4. Mỹ phẩm có chứa hạt nano vàng 30 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1. Hóa chất và dụng cụ-thiết bị 31 2.1.1. Hóa chất 31 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 32 2.2. Nội dung nghiên cứu 33 2.2.1. Các phương pháp phân tích đặc điểm nguyên liệu chitosan 33 2.2.1.1. Phương pháp phân tích FT-IR 33 2.2.1.2. Phương pháp đo sắc ký thẩm thấu gel GPC 34 iv 2.2.1.3.Phương pháp chụp ảnh FE-SEM 35 2.2.2. Phương pháp chế tạo hạt nano vàng 36 2.2.3. Các phương pháp phân tích hạt nano vàng và màng nano vàng 37 2.2.3.1. Phương pháp đo phổ hấp thụ bằng máy quang phổ UV-Vis 37 2.2.3.2. Phương pháp chụp ảnh TEM 39 2.2.3.3. Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano vàng 40 2.2.4. Phương pháp tạo nền kem. 42 2.2.5. Các phương pháp phân tích mẫu kem nền và kem nano vàng – chitosan. 43 2.2.5.1. Phương pháp đo độ lún kim. 43 2.2.5.2. Phương pháp kiểm tra độ độc hại (độ kích ứng da). 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1. Phân tích nguyên liệu chitosan bằng phương pháp FT-IR, FE-SEM, GPC. 45 3.1.1. Kết quả phân tích FT-IR 45 3.1.2. Kết quả phân tích GPC 46 3.1.3. Kết quả phân tích FE-SEM 46 3.2. Chế tạo các hạt nano vàng trong chitosan 47 3.3. Kết quả TEM 55 3.4. Kết quả XRD 60 3.5. Khảo sát tính kháng khuẩn của dung dịch nano vàng 61 3.6. Tạo nền kem và kem nano vàng – chitosan. 62 3.6.1. Độ lún kim. 62 3.6.2. Kết quả kiểm tra kích ứng da 62 3.6.3. Kiểm tra nồng độ vàng trong kem. 64 v CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 4.1. Kết luận 66 4.2. Đề nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vàng thỏi 3 Hình 1.2: Ứng dụng trong điều trị ung thư 4 Hình 1.3: Ngôi nhà được trang trí bằng vàng 5 Hình 1.4: Sử dụng vàng trong các mạch điện 5 Hình 1.5: Công thức cấu tạo của chitin và chitosan 6 Hình 1.6: Minh họa cơ chế xuất hiện plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại. 9 Hình 1.7: Chiếc cốc Lycurgus. 12 Hình 1.8: Một số thực vật được dùng trong sinh tổng hợp các hạt nano kim loại. 16 Hình 1.9: Ảnh TEM của tế bào Yarrowia lipolytica NCIM 3589 có chứa các hạt nano vàng bên trong. 17 Hình 1.10: Hạt nano vàng với một số đối tượng sinh học 19 Hình 1.11: Hạt nano vàng sử dụng trong dẫn truyền thuốc 20 Hình 1.12: Đồng vị phóng xạ của hạt vàng Au -198 kích thước vài nanomet có thể tiêu diệt được các khối u. 20 Hình 1.13: Ứng dụng nano vàng trong mỹ phẩm. 22 Hình 1.14: Cấu tạo da 25 Hình 1.15: Công thức melanin. 26 Hình 1.16: Một số dầu mỡ thông dụng 27 Hình 1.17: Cấu trúc chung của chất hoạt động bề mặt 28 Hình 2.1: Mấy khuấy từ IKA  RET control-vis và pipet BIOHIT Proline, Đức. 32 Bercher 100ml, bình định mức 50ml. 32 Hình 2.2: Máy đo phổ FT- IR BRUKER EQUINOX 55. 34 Hình 2.3: Máy sắc ký thẩm thấu gel GPC AGILENT 1100 Series. 35 vii Hình 2.4: Máy FE-SEM JSM 740F, Nhật. 35 Hình 2.5: Qui trình chế tạo hạt nano vàng trong chitosan có vitamin C làm chất khử. 36 Hình 2.6: (a) Mẫu chứa dung dịch chitosan – vitamin C – HAuCl 4 , (b) Mẫu chứa dung dịch nano vàng trong chitosan 36 Hình 2.7: Sơ đồ quang phổ kế hai chùm tia. 37 Hình 2.8: Máy quang phổ UV-Vis-NIR-V670, JASCO. 38 Hình 2.9: Máy TEM, JEM-1400, Nhật. 39 Hình 2.10: Cấu tạo của kính hiển vi điện tử truyền qua. 40 Hình 2.11: Sơ đồ tạo nền kem. 42 Hình 2.12: Phương pháp đo độ lún kim 43 Hình 3.1: Phổ FT-IR của chitosan nguyên liệu. 45 Hình 3.2: Công thức cấu tạo của chitosan. 46 Hình 3.3: Kết quả phân tích FE-SEM chitosan. 46 Hình 3.4: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của thời gian 48 Hình 3.6: Các mẫu dung dịch nano vàng – chitosan khi thay đổi tỷ lệ nHAuCl 4 /nvitamin C. 50 Hình 3.7: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát ảnh hưởng nHAuCl 4 /nvitamin C. 51 Hình 3.8: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của pH. 52 Hình 3.9: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát ảnh hưởng pH. 53 Hình 3.10: Mẫu khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 54 Hình 3.11: Phổ UV-Vis của các mẫu dung dịch keo nano vàng khảo sát 54 Hình 3.12: Ảnh TEM của mẫu 4 56 viii Hình 3.13: Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng – chitosan trong mẫu 4. 56 Hình 3.14: Ảnh TEM khảo sát theo tỷ lệ Mẫu 10. 57 Hình 3.15: Biểu đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 10. 57 Hình 3.16: Ảnh TEM của mẫu dung dịch nano vàng – chitosan được chế tạo 58 pH = 5. 58 Hình 3.17: Biểu đồ phân bố kích thước hạt của mẫu dung dịch nano vàng – chitosan tại pH = 5. 58 Hình 3.18: Ảnh TEM dung dịch nano vàng – chitosan khi không sử dụng chất khử vitamin C. 59 Hình 3.19: Biểu đồ phân bố kích thước hạt nano vàng – chitosan khi không sử dụng chất trợ khử vitamin C. 59 Hình 3.20: (a) Ảnh TEM nano vàng – chitosan sử dụng chất trợ khử vitamin C trong quá trình điều chế 60 (b) Ảnh TEM nano vàng – chitosan không sử dụng chất khử vitamin C trong quá trình điều chế. 60 Hình 3.21: Giản đồ XRD của mẫu nano vàng điều chế được 60 Hình 3.22: (a) Mẫu đối chứng; (b) Mẫu kháng khuẩn của dung dịch nano vàng – chitosan 61 Hình 3.23: Kem nền 62 Hình 3.24: Kem nano vàng – chitosan thành phẩm. 65 [...]... độ vàng trong kem chứa 10% dung dịch nano vàng – chitosan 64 Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra nồng độ vàng trong kem chứa 15% dung dịch nano vàng – chitosan 64 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học và công nghệ nano đã có những bước phát triển mạnh mẽ, những nghiên cứu và công nghệ nano được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong cuộc sống, đặc biệt là lĩnh vực y – sinh học Ứng dụng của vật liệu. .. thái vật liệu khối như: có khả năng xúc tác các phản ứng sinh hóa, thay đổi bước sóng hấp thụ theo kích thước của hạt, mang đặc tính gắn kết với các phân tử sinh học Do đó, các hạt nano vàng đang có tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ sinh học và lĩnh vực xúc tác Với tiềm năng ứng dụng rộng lớn của nano vàng hiện nay, trong nội dung đề tài này chúng tôi thực hiện nghiên cứu chế tạo vật liệu nano vàng- chitosan. .. của thực vật có thể cung cấp một cách khai thác vàng rẻ hơn cách khai thác vàng từ các mỏ Đồng thời, thực vật cung cấp vàng ở những dạng hoàn toàn thích hợp với việc sử dụng trong lĩnh vực công nghệ nano sinh học đang phát triển Sinh tổng hợp các hạt nano vàng bằng cách sử dụng vi sinh vật: dùng vi khuẩn làm tác nhân khử ion kim loại đang mở ra một hướng phát triển mới trong công nghệ nano sinh học Người... kích thước của hạt nano với các vật thể sinh học Kết hợp với khả năng tương thích sinh học cao, các hạt nano vàng đang được đưa vào ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học Các hạt nano vàng ứng dụng trong lắp ráp ADN và cảm biến ADN: tiếp hợp của các hạt nano vàng với các nucleotit thiếu đang là một hướng quan tâm lớn trong lĩnh vực cảm biến ADN Nguyên nhân, nhờ vào tiềm năng sử dụng của khả năng... dung dịch cho thấy kích thước hạt nano vàng nhỏ hơn và đồng đều hơn khi điều khiển các đặc tính của nguồn chiếu xạ [14] 18 1.3.5 Ứng dụng của hạt nano vàng Trong nội dung này chúng tôi chỉ đề cập đến hai hướng ứng dụng chủ yếu hiện nay cuả các hạt nano vàng là lĩnh vực công nghệ sinh học và hóa xúc tác 1.3.5.1 Trong công nghệ sinh học Các hạt nano vàng có kích thước trong khoảng 1-100 nm, nó tương tự... họa cơ chế dẫn thuốc của hạt nano vàng 20 Hình 1.11: Hạt nano vàng sử dụng trong dẫn truyền thuốc Các hạt nano vàng được dùng làm tác chất trong trị liệu quang nhiệt: Đây là hướng ứng dụng đã được ứng dụng rộng rãi trong y học, các nghiên cứu của Bieke Van de Broek và cộng sự cho thấy các hạt nano vàng có khả năng hấp thụ mạnh ánh sáng trong vùng hồng ngoại gần Khi chiếu xạ laser, các hạt nano vàng. .. trong nano vàng thúc đẩy cơ thể sản xuất ra những hormon giúp thư giãn trong tâm trí và cơ thể Nano vàng được dùng trong các loại sản phẩm: lotion, nước hoa, dầu gội đầu, kem dùng ở vùng quanh mắt, các loại sản phẩm điều trị, xà bông, mặt nạ dưỡng da Hình 1.13: Ứng dụng nano vàng trong mỹ phẩm Trong năm 2007, đã có một bằng sáng chế WO/2007/011103 A1 về tạo ra các loại màu (thuốc nhuộm) trong mỹ phẩm. .. [1], [2] 1.2.3 Ứng dụng của chitosan Trong y tế, chitosan có tác dụng làm màng chữa bỏng, tá dược độn trong làm cốm, tá dược ổn định viên nén, thuốc trị viêm loét dạ dày tá tràng Chitosan- colagen hỗn hợp làm giảm cholesterol trong máu làm giảm sự hấp thụ lipid Chitin được dùng làm da nhân tạo, thuốc diệt khuẩn, chỉ khâu trong phẫu thuật Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan làm phụ gia thực phẩm duy trì... chất trong ampun hàn kín Thành phần của các hợp chất tạo thành khá phức tạp, trong đó đơn giản hơn cả là AuSe3, AuTe2 Vàng có phản ứng với các halogen Khi cho khí clo đi qua vàng nung nóng sẽ tạo ra muối clorua tương ứng (AuCl3) Vàng chỉ phản ứng với flo ở nhiệt độ cao 1.1.4 Ứng dụng của vàng Trong nền kinh tế: vàng là một loại tiền tệ đặc biệt dùng để trao đổi trong hơn 5.000 năm nay Lượng vàng tích... hợp đã được nghiên cứu, kiểm nghiệm Hình 1.8: Một số thực vật được dùng trong sinh tổng hợp các hạt nano kim loại Sinh tổng hợp các hạt nano vàng đi từ thực vật: trong những năm gần đây, một số nhà máy đã sử dụng thành công và báo cáo về việc tổng hợp hiệu quả và nhanh chóng của các hạt nano bạc, nano đồng, nano vàng chiết xuất từ các thực vật như cây me, cây lô hội, sả, lúa mì, cỏ linh lăng, cây phong . TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM . ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – MÔI TRƯỜNG    BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO VÀNG – CHITOSAN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC. các phân tử sinh học Do đó, các hạt nano vàng đang có tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ sinh học và lĩnh vực xúc tác. Với tiềm năng ứng dụng rộng lớn của nano vàng hiện nay, trong nội dung