Nghiên cứu tổng hợp và biến tính Fe3O4 nano dùng làm chất mang curcumin trong điều trị bệnh

Có nhiều cách để tổng hợp hạt nano oxit sắt từ nhưng trong đề tài nghiên cứu khoa học này chúng tôi sử dụng phương pháp “hóa học xanh”. “Hóa học xanh” (hay còn gọi là hóa học bền vững) là một khái niệm chỉ một ngành hóa học và kỹ thuật khuyến khích việc thiết kế các sản phẩm và quá trình giảm thiểu việc sử dụng và tạo ra các chất độc hại. Các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng tăng với nhiều hóa chất độc hại tồn tại trong môi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe và cuộc sống của nhiều cộng đồng dân cư trên thế giới, đặc biệt đối với các nước đang phát triển. Đứng trước những thách thức này, “hóa học xanh” sẽ là một hướng đổi mới quan trọng để giúp ngành công nghiệp hóa chất phát triển tiếp mà không lặp lại những sai lầm của quá khứ, giúp ngành hóa chất đi theo hướng phát triển bền vững, mang lại những lợi ích tích cực cả về kinh tế, môi trường, xã hội và toàn nhân loại. Trong vấn đề điệu trị ung thư, curcumin được ưu tiên lựa chọn làm thuốc đưa vào cơ thể vì tính chất nổi trội của curcumin là làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành các tế bào ung thư mới mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành tính bên cạnh. Curcumin can thiệp vào hoạt động sao chép của NFκB là liên kết các bệnh viêm như ung thư. Curcumin có hoạt tính sinh học phong phú, như hoạt tính chống oxy hóa, chống viêm, diệt khuẩn, chống ung thư, đặc biệt ung thư trực tràng 2. Tuy nhiên, cucurmin rất ít tan trong nước, không bền trong quá trình trao đổi chất, và dẫn đến hạn chế trong các ứng dụng lâm sàng. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng để tăng tính tan trong nước và ứng dụng sinh học cho cucumin, các chất mang khác nhau được sử dụng để tạo viên thuốc dưới dạng mixen polymer, hạt nano lipit rắn, các hạt nano polymer, hạt vi cầu có khả năng phân hủy sinh học, lipit photpho, cyclodextrin. Vì lý do này, để gắn cucurmin lên bề mặt chất mang thì hạt nano oxit sắt từ phải được biến tính bề mặt 3. Sự biến đổi của bề mặt của các hạt nano Fe3O4 với các loại khác nhau của các polyme sinh học đã được thực hiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ứng dụng y sinh học. Nhiều polyme tự nhiên như PEG, APTES, chitosan, tinh bột, và PVA đã được sử dụng như là những chất tiềm năng cho mục đích phủ lớp bề mặt 7. APTES (3aminopropyltriethoxysilane), một aminosilane đang được nghiên cứu rộng rãi trong việc biến tính bề mặt để gắn các phần tử sinh học thực hiện các chức năng khác nhau. Các hạt nano Fe3O4, khi được phủ với APTES sẽ có khả năng tương thích sinh học cao, độc tính thấp và tăng khả năng tương tác với các phần tử sinh học. Trong nghiên cứu này, chúng tôi biến tính bề mặt oxit sắt từ bằng APTES. Các nhóm silane được gắn lên bề mặt oxit sắt từ bằng liên kết cộng hóa trị và thông qua các nhóm amino hoạt hóa để kết hợp với curcumin 8. Chính vì lí do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và biến tính Fe3O4 nano dùng làm chất mang curcumin trong điều trị bệnh” bằng phương pháp “hóa học xanh” để điều chế các hạt nano từ tính. Sau đó nghiên cứu khả năng hấp phụ và giải hấp phụ curcumin của chúng. Từ đó đề xuất điều chế các hạt mang curcumin có tính chất từ dùng trong điều trị bệnh.

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Tên bảng Danh mục hóa chất dùng đề tài Các mẫu vật liệu điều chế Mật độ quang curcumin nồng độ khác Dung lượng hấp phụ curcumin bề mặt vật liệu Phần trăm giải hấp curcumin mẫu sau hấp phụ Trang 39 47 53 55 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Tên hình Các loại nano phân chia theo thành phần cấu tạo Các loại nano phân chia theo tính chất bề mặt Vị trí tứ diện bát diện mạng tinh thể Fe3O4 Cấu trúc spinel đảo Fe3O4 Đường cong từ hóa vật liệu từ phụ thuộc vào kích thước Nguyên tắc tách tế bào từ trường Nguyên tắc tách tế bào từ trường sử dụng bốn nam châm tạo gradient từ trường xuyên tâm Nguyên lí dẫn thuốc dùng hạt nano từ tính Công thức cấu tạo 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES) Các cách liên kết khác APTES với bề mặt chất Cấu trúc loại curcuminoids củ nghệ Dạng Keto-enol curcumin Cấu trúc số chất chuyển hóa quan trọng curcumin Sơ đồ thuộc tính chống ung thư nanocurcumin Hình ảnh quy trình tổng hợp Fe3O4 nano Hình ảnh quy trình biến tính bề mặt Fe3O4 APTES Hình ảnh quy trình hấp phụ curcumin Thử từ tính mẫu vật liệu nam châm vĩnh cửu Giản đồ XRD mẫu Fe3O4 đối chứng (a) mẫu vật liệu tổng hợp (b) Giản đồ XRD mẫu 35:50-Fe3O4 Hình ảnh SEM mẫu vật liệu 35:50 – Fe3O4 Phổ IR mẫu vật liệu Hình ảnh chụp mẫu phủ APTES Giản đồ XRD mẫu so sánh (a), 35:50-Fe3O4 mẫu phủ APTES (b) Phổ IR 35:50-Fe3O4 mẫu biến tính APTES Đường chuẩn dung dịch curcumin Phổ IR curcumin nguyên chất mẫu hấp phụ curcumin Trang 19 20 21 22 23 25 25 27 32 33 34 35 36 38 41 42 42 47 48 49 50 50 51 52 53 54 55 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XRD X-Ray Diffraction IR Ifrared SEM Scanning Electron Microscopy APTES 3-aminopropyltriethoxysilane MNPs Magnetic nanoparticles PEG Polyethylenglycol LỜI CẢM ƠN Thay mặt thành viên nhóm nghiên cứu, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu trường Đại Học Quy Nhơn, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa, giảng viên trường, khoa tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài Nghiên cứu khoa học sinh viên Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS.Võ Viễn, người trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khoa học Với quan tâm hướng dẫn tận tình thầy, chúng em bước làm quen với trình nghiên cứu có thành định Trong suốt trình thầy hướng dẫn, chúng em học từ thầy nhiều kiến thức chuyên môn, tác phong làm việc điều bổ ích khác Một lần em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, chúc thầy khỏe mạnh thành công công việc Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn giảng viên phụ trách Trung tâm thí nghiệm thực hành, anh chị cao học K18, K19 nhiệt tình giúp đỡ chúng em suốt trình thực nghiệm Cuối cùng, em bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến người thân gia đình bạn bè động viên giúp đỡ suốt trình thực đề tài Đề tài lần đề tài mới, cố gắng nỗ lực hạn chế thời gian, kinh nghiệm kiến thức nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thông cảm góp ý quý thầy cô để đề tài hoàn thiện có hướng tiến vươn xa Em xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thị Hồng Nhung MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Cuối thập niên 80, công nghệ nano bắt đầu phát triển thu nhiều thành to lớn nhờ vào tính chất đặc biệt chúng mà vật liệu truyền thống Tính đặc biệt vật liệu nano có nhờ vào kích thước nhỏ bé chúng Nhờ vào thuộc tính lạ mà vật liệu nano ứng dụng không nghiên cứu mà mở rộng phạm vi ứng dụng nhiều lĩnh vực: dùng hạt nano công nghệ chế biến bảo quản thực phẩm, làm môi trường; ứng dụng ngành dược, chẩn đoán điều trị bệnh Dựa đặc tính vật lý, hóa học, nhiệt học học, hạt nano siêu thuận từ mở tiềm lớn cho ứng dụng y sinh: làm tác nhân tăng độ tương phản máy cộng hưởng từ hạt nhân, phân tách chọn lọc tế bào, hiệu ứng đốt nhiệt phân phát thuốc, Trong tất ứng dụng đòi hỏi hạt nano từ phải có độ bão hoà lớn, tương thích sinh học chức hóa bề mặt Để đáp ứng yêu cầu sắt vật liệu ưu tiên nhất, sắt có độ bão hòa lớn điều kiện nhiệt độ phòng, sắt không độc với thể người có tính ổn định làm việc môi trường không khí nên vật liệu oxit sắt từ nghiên cứu nhiều để làm hạt nano từ tính Hai loại oxit sắt ứng dụng nhiều y sinh học maghemite (γ - Fe2O3) magnetite (Fe3O4), magnetite vật liệu dùng phổ biến Bề mặt hạt cải biến thông qua việc bọc vài lớp nguyên tử polimer hữu cơ, kim loại (Au), oxit vô (như SiO 2, Al2O3) xa chức hóa việc gắn các phân tử có hoạt tính sinh học khác chitosan, APTES, PEG, … Hiện giới quan tâm nhiều đến việc ứng dụng hạt nano từ để chuẩn đoán điều trị bệnh bệnh ung thư Để tăng tính tương thích sinh học, hạt nano bao phủ loại hóa chất có tính phù hợp sinh học dextran, polyvinyl alcohol (PVA), Đặc biệt trình chữa trị ung thư, kháng thể sử dụng phải kháng thể có khả vô hiệu hóa tế bào ung thư ngăn chặn hình thành tế bào ung thư mới, ngăn chặn di Kháng thể curcumin lựa chọn hoàn hảo cho việc điều trị ung thư theo nghiên cứu cho thấy curcumin có tính chất chống ung thư, chống ôxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục kháng viêm Curcumin làm vô hiệu hóa tế bào ung thư ngăn chặn hình thành tế bào ung thư Curcumin có triển vọng việc chống ung thư, đặc biệt ung thư trực tràng [2] Jinsong Liu cộng [9] tiến hành điều chế đặc trưng hạt nano cation curcumin để cải thiện hấp thu tế bào, nghiên cứu cho thấy hạt nano cation curcumin, chitosan poly( ε -caprolactone) điều chế phương pháp kết tủa nano đơn giản Curcumin phát triển hạt nano chitosan/poly( ε -caprolactone) (chitosan/PCL) phần lớn cho dạng cấu trúc cầu có đường kính khác khoảng 220 nm 360 nm, với zeta khác biệt +30 mV mV theo giá trị pH Sự bao bọc curcumin vào hạt nano phù hợp với kết phân tích huỳnh quang Nghiên cứu nhả in vitro cho thấy khả nhả trì liên tục curcumin từ hạt nano suốt khoảng thời gian ngày nghiên cứu Kiểm tra độ độc tế bào in vitro phát thấy nồng độ thuốc phụ thuộc vào khả tồn tế bào kháng lại tế bào Hela OCM-1 sau 48 với thời kỳ ủ bệnh Hơn nữa, nghiên cứu hấp thu tế bào in vitro cho thấy hấp thu tế bào curcumin cải thiện mạnh trình kết nang curcumin vào bên hạt cation chitosan/PCL Do đó, phát triển hạt cation chitosan/PCL ứng cử viên triển vọng cho phân phối thuốc tế bào ưng thư M Popova [11] cộng sử dụng phương pháp điều chế hệ thống phân phối thuốc có khả hòa tan dựa hạt nano MCM-41 mao quản trung bình chức hóa Theo nghiên cứu này, silica MCM-41 với dạng cầu kích thước hạt nhỏ (100 nm) tổng hợp biến tính phương pháp sau tổng hợp (post-synthesis) với nhóm carboxylic và/hoặc amino Phản ứng trạng thái rắn áp dụng lần đầu cho việc tẩm thuốc mesalazine (5-aminosalicylic acid-5-ASA) tan Quá trình tẩm không tẩm thuốc chất mang silica đặc trưng XRD, TEM, hấp phụ vật lý N2, phân tích nguyên tố, phân tích nhiệt, FT-IR phổ NMR trạng thái rắn Việc tính toán lượng tử sử dụng để dự đoán tương tác phân tử thuốc nhóm chức chất mang Các hạt nano phủ sau natri alginate phủ thay đổi tỷ lệ nhả mesalazine từ hạt MCM-41-NH MCM-41-NH2COOH Đánh giá độ độc tế bào tế bào giải phẫu ung thư tuyến liên quan đến việc phủ alginate làm giảm tính độc mesalazin tẩm sau phủ (post-coated) so với mesalazine tinh khiết Chức hóa, polyme phủ lên hệ mesoporous phù hợp hệ thống phân phối thuốc Daniel cộng [12] tiến hành hấp phụ nhả phân tử thuốc từ vật liệu silica dạng lập phương FDU-12 dạng khối lục phương SBA-15 kiểm tra việc chức hóa tính chất bề mặt cấu trúc hóa học Bề mặt mao quản trung bình lựa chọn chức hóa sử dụng 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MPTS) N-(2-aminoethyl)-aminopropyl dimethoxymethylsilane (APMS) tạo bề mặt silica điện tích âm dương Việc thử nghiệm trình hấp phụ khả nhả thuốc chất kháng sinh cefuroxime phân tử kháng sinh có nguồn gốc streptomyces nghiên cứu Các phân tử thuốc dẫn tới phận bên mesopores, kết xác nhận sau phân tích định dạng chiều sâu XPS, định hướng tới với việc tẩm đồng Cấu trúc lập phương 3D kích thước rộng mao quản hình cầu vật liệu FDU-12 nâng cao khả tẩm kháng sinh đơn vị diện tích bề mặt cho thấy nhả thuốc trì so với SBA-15 điều kiện tương tự Nghiên cứu nano từ y học Việt Nam Ở Việt Nam nay, nhu cầu chẩn đoán sớm số bệnh nan y lớn Mặt khác, toán sử dụng hợp lý số thuốc đặc trị (tiết kiệm thuốc, trị địa chỉ, giảm phản ứng phụ, tiết kiệm chi phí) vấn đề cần giải N T Khuat, cộng [1] điều chế hạt nano từ Fe 3O4 phương pháp đồng kết tủa, sau chức hóa lớp kép chất hoạt động bề mặt (lõi/axit oleic/natri dodecyl sulfat) để ứng dụng làm chất mang thuốc, hạt nano từ phủ lớp kép tẩm thuốc kháng sinh chloramphenicol để khảo sát ảnh hưởng trình nhả thuốc vi khuẩn Escherichia coli (E.coli) Nước hòa tan chloramphenicol chloramphenicol phủ hạt nano từ tính Nghiên cứu hạt nano từ tính nhả thuốc kháng sinh từ từ, đó, trì độ ổn định ảnh hưởng thuốc kháng sinh lâu so với thuốc kháng sinh hòa tan nước thông thường Một nghiên cứu khác C.V Thach cộng [3] sử dụng phương pháp đồng kết tủa để tổng hợp hạt nano từ tính (MNPs) phản ứng dung dịch FeCl2/FeCl3 với amoniac Kích thước hạt MNPs điều khiển từ 10nm đến 14,6nm thay đổi nồng độ dung dịch Các hạt siêu từ tính nhiệt độ phòng, từ tính bão hòa MNPs tăng lên với tăng nồng độ chất phản ứng Các hạt nano từ tính phủ đơn lớp axit oleic (OA) có bề mặt kỵ nước với lớp kép axit oleic/natri dodecyl sulfat (OA/SDS) có bề mặt ưa nước Các hạt phủ phân tán n-hexan nước OA/SDS phủ hạt nano sử dụng để tẩm thuốc kháng sinh chloramphenicol Phạm Xuân Núi cộng [4] tổng hợp hạt nano từ tính chitosan-Fe 3O4 phương pháp đồng kết tủa sử dụng glutaraldehyde tác nhân tạo liên kết ngang cho cố định hóa enzyme lipase Enzyme lipase cố định sở tạo liên kết peptit thông qua cầu nối glutaraldehyde với hạt nano từ tính chitosan-Fe 3O4 Đặc trưng hệ xúc tác phân tích phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) phổ hồng ngoại (FT-IR) Qua đặc trưng phương pháp cho thấy enzyme lipase cố định hạt nano từ tính, hạt có dạng vi cầu, với kích thước từ 12 - 15nm Hệ xúc tác tổng hợp sử dụng cho trình trao đổi este hóa chéo thành metyl este với độ chuyển hóa 93% 30 phản ứng, nhiệt độ 40oC, sử dụng metanol cho trình phản ứng theo giai đoạn tỷ lệ mol dầu/metanol 1:4 Nhóm nghiên cứu Hà Phương Thư cộng Viện khoa học vật liệu [6] định hướng nghiên cứu quy trình chế tạo đánh giá tác động lên tế bào ung thư hệ nano copolymer tương thích sinh học mang paclitaxel phối hợp curcumin với định hướng thử nghiệm in vitro in vivo xác minh: độc tính, hiệu diệt tế bào ung thư khởi phát đường chết theo chương trình, khả hướng đích lên tế bào ung thư chuột thí nghiệm Nano curcumin kết đề tài nghiên cứu PGS.TS Phạm Hữu Lý, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm Từ năm 2012 tạo sản phẩm nano curcumin cách sử dụng sóng siêu âm cao tần, biến curcumin thành phần tử kích thước nano nhằm nâng cao hiệu điều trị số bệnh lý Với kích thước siêu nhỏ (30nm - 100nm) giúp nano curcumin hòa tan tốt nước gấp nhiều lần, đồng thời thẩm thấu vào máu nhanh hơn, phát huy hiệu điều trị gấp 40 lần so curcumin thông thường Sản phẩm có tác dụng hỗ trợ tốt điều trị viêm loét dày, tá tràng; phục hồi vết thương, vết loét, nhanh liền sẹo sau phẫu thuật; ngăn ngừa, hạn chế tiến triển khối u phục hồi sức khỏe, làm đẹp da cho phụ nữ sau sinh Lý chọn đề tài Toàn cầu có khoảng 23 triệu người sống chung với bệnh ung thư, năm có 14 triệu người mắc 8,2 triệu người tử vong Vì vậy, nhu cầu dược liệu điều trị ngăn ngừa ung thư cần thiết Tuy nhiên, phương pháp hóa trị liệu thường dùng lại tính đặc hiệu Khi vào thể, thuốc chữa bệnh không phân bố tập trung nên tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng, gây nên tác dụng phụ thuốc Chính thế, việc sử dụng hạt từ tính làm chất dẫn thuốc đến vị trí cần thiết cho thể trọng, đặc biệt hạt có kích thước nano Hạt nano với kích thước nhỏ kết hợp với thành phần thuốc chuyên dụng dễ dàng lưu thông thể người Ứng dụng gọi dẫn truyền thuốc hạt từ tính nghiên cứu từ năm 1970 Việc sử dụng ứng dụng đem lại lợi ích: thu hẹp phạm vi phân bố thuốc thể nên làm giảm tác dụng phụ thuốc giảm lượng thuốc điều trị Hạt nano từ tính lựa chọn để sử dụng dược liệu thường oxit sắt từ, vật liệu đuộc quan tâm đến kích thước hạt nano mà tượng từ tính bất thường gọi siêu thuận từ Oxit sắt từ sử dụng nhiều lĩnh vực y sinh học, hạt nano Fe3O4 xử lí biến tính bề mặt, mặt làm tăng ổn định hóa học hạt nano, mặt khác cải thiện tương thích sinh học hạt nano Có nhiều cách để tổng hợp hạt nano oxit sắt từ đề tài nghiên cứu khoa học sử dụng phương pháp “hóa học xanh” “Hóa học xanh” (hay gọi hóa học bền vững) khái niệm ngành hóa học kỹ thuật khuyến khích việc thiết kế sản phẩm trình giảm thiểu việc sử dụng tạo chất độc hại Các nguồn tài nguyên thiên nhiên dần cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày 10 Thể tích dung dịch chiết Thể tích dung dịch (ml) Fe(NO3)3 0.01M (ml) 25 50 25:50-Fe3O4 30 50 30:50-Fe3O4 35 50 35:50-Fe3O4 40 50 40:50-Fe3O4 STT Kí hiệu mẫu Khảo sát sơ ban đầu từ tính vật liệu nam châm vĩnh cửu (Hình 3.1) Hình 3.1 Thử từ tính mẫu vật liệu nam châm vĩnh cửu Qua hình ta thấy, với tỉ lệ dung dịch chiết : dung dịch Fe(NO 3)3 = 25:50 hoàn toàn không tạo hạt có từ tính, tỉ lệ 30:50 40:50 có hình thành ít, tỉ lệ 35:50 tỉ lệ tối ưu để tổng hợp nên hạt có từ tính 3.2.1 Giản đồ XRD Để đặc trưng thành phần pha mẫu tổng hợp, kỹ thuật nhiễu xạ tia X đặc trưng kết hình 3.2 Để so sánh, giản đồ mẫu Fe 3O4 tài liệu tham khảo [15] thể Có thể thấy bốn mẫu tổng hợp, mẫu 35:50-Fe3O4 có pic phù hợp tài liệu công bố Các mẫu lại thấy có xuất pic tương ứng với mặt 220, 311, 400, 333 440, nhiên có cường độ không lớn Điều cho thấy hàm lượng Fe3O4 mẫu không cao Điều phù hợp với kết thử từ tính hình 3.1 44 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu Fe3O4 đối chứng (a) [15] mẫu vật liệu tổng hợp (b) Để khảo sát chi tiết mẫu tốt nhất, 35:50-Fe3O4, giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu trình bày rõ hình 3.3 45 Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu 35:50-Fe3O4 Kết cho thấy mặt (220), (311), (222), (511) (440) Fe3O4 quan sát rõ góc 2θ = 30,121; 35,741; 37,341; 57,541 62,581 tương ứng, kết hoàn toàn phù hợp với liệu tinh thể Fe 3O4 kết tinh theo hệ lập phương (nhóm không gian: Fd3m) Tuy nhiên, độ tinh thể Fe3O4 thấp 3.2.2 SEM 46 Hình 3.4 Hình ảnh SEM mẫu vật liệu 35:50 – Fe3O4 Hình thái mẫu tốt thể hình 3.4 Kết SEM cho thấy vật liệu 35:50-Fe3O4 tổng hợp thu dạng hạt hình cầu với kích thước khoảng 50 nm 3.2.3 Phổ IR Hình 3.5 Phổ IR mẫu vật liệu 47 Phổ hồng ngoại mẫu tổng hợp trình bày hình 3.5 Có thể dễ dàng nhận thấy rằng, mẫu 35:50-Fe3O4 có peak đặc trưng rõ liên kết Fe–O tần số 580 cm-1, lúc đó, mẫu lại không xuất peak Kết phù hợp với kết XRD thu hàm lượng Fe 3O4 mẫu 35:50-Fe3O4 lớn Ngoài ra, mẫu xuất peak khoảng từ 3446 cm-1 – 3503 cm1 dao động nhóm –OH Nhóm H 2O tâm OH vị trí khuyết tật mạng bề mặt Fe3O4 [8] 3.3 Biến tính bề mặt Fe3O4 APTES dung môi khác Hình 3.6 Hình ảnh chụp mẫu phủ APTES Từ ảnh chụp cho thấy màu mẫu phủ giống – màu nâu đỏ 3.3.1 Giản đồ XRD Giản đồ XRD mẫu phủ APTES trình bày hình 3.7 Kết nhìn chung cấu trúc không đổi, pic đặc trưng Fe 3O4 tồn tại, nhiên độ tinh khiết không cao mẫu chưa phủ có xuất nhiều pic lạ Điều chứng tỏ, trình phủ làm ảnh hưởng phần đến cấu trúc Fe3O4 48 Hình 3.7 Giản đồ XRD mẫu so sánh [15] (a), 35:50-Fe3O4 mẫu phủ APTES (b) 3.3.2 Phổ IR 49 Hình 3.8 Phổ IR 35:50-Fe3O4 mẫu biến tính APTES Từ hình 3.8 ta thấy, mẫu 35:50-Fe3O4-APTES-C6H5CH3 xuất peak dao động 2920 cm-1 2851 cm-1 chứng tỏ có mặt nhóm –CH –CH3 APTES, mẫu lại diện peak Peak ~ 1631 cm -1 cho thấy có dao động nhóm N–H APTES Qua phổ IR ta thấy mẫu phủ APTES có tần số dao động gần giống nhau, minh chứng có mặt APTES Fe 3O4, nhiên mẫu với dung môi toluen dường diện APTES phủ lên bề mặt rõ rệt 3.4 Đánh giá khả hấp phụ curcumin 3.4.1 Xây dựng đường chuẩn dung dịch curcumin Bảng 3.2 Mật độ quang curcumin nồng độ khác (bước sóng 428 nm) C (mg/l) A 0,227 0,358 0,475 0,648 0,783 0,947 1,068 1,178 10 1,276 1,508 Từ bảng số liệu trên, xây dựng đường chuẩn dung dịch curcumin là: 50 A = 0,1419C + 0,0737 Trong đó, A: mật độ quang, C: nồng độ Hình 3.9 Đường chuẩn dung dịch curcumin 3.4.2 Đánh giá khả hấp phụ curcumin Áp dụng công thức tính dung lượng hấp phụ: q= đó: q: dung lượng hấp phụ (mg/g), Co: nồng độ dung dịch cucurmin ban đầu (mg/l), C: nồng độ dung dịch cucurmin sau thời gian t hấp phụ (mg/l), V: thể tích dung dịch cucurmin dùng để hấp phụ (l), m: khối lượng chất hấp phụ dùng (g), dung lượng hấp phụ mẫu vật liệu tính sau (Bảng 3.3) 51 Bảng 3.3 Dung lượng hấp phụ curcumin bề mặt vật liệu Co C q (mg/l) (mg/l) (mg/g) Cur–35:50–Fe3O4–APTES–H2O 10,063 8,372 1,691 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C2H5OH 10,077 9,203 0,874 8,67 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C6H5CH3 10,035 9,076 0,958 9,55 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C2H5OH:H2O=1:1 10,260 9,541 0,719 7,00 Tên mẫu % 16,8 Bảng 3.3 cho thấy, điều kiện thời gian, lượng mẫu, nồng độ thể tích dung dịch curcumin, vật liệu biến tính APTES dung môi nước cho kết tốt 1,69 mg/g Điều cho thấy dung môi dùng để phủ, dung môi nước cho kết tốt Hình 3.10 Phổ IR curcumin nguyên chất mẫu hấp phụ curcumin 52 Để minh chứng hấp phụ curcumin, mẫu sau hấp phụ đặc trưng phổ hồng ngoại Sự diện curcumin tìm thấy peak ~ 2924 cm -1 đặc trưng cho dao động nhóm –C-O-CH3, vòng thơm dao động khoảng tần số 1518 cm -1 peak ~ 1628 cm-1 đánh dấu có mặt dao động C–H vòng thơm [18] Khi quan sát kỹ, thấy mẫu phủ có pic đặc trưng cho curcumin Tuy nhiên dung lượng hấp phụ bé nên cường độ pic phổ IR không rõ ràng 3.5 Đánh giá khả giải hấp phụ curcumin Như trình bày phần Thực nghiệm, để đánh giá khả giải hấp, vật liệu sau hấp phụ khuấy dung dịch đệm 10 Kết giải hấp phụ thể qua bảng 3.4 Công thức: % giải hấp = × 100% Trong đó: X nồng độ curcumin sau giải hấp (mg/l) C0 nồng độ dung dịch curcumin ban đầu (mg/l) C nồng dộ dung dịch curcumin sau thời gian t hấp phụ (mg/l) Bảng 3.4 Phần trăm giải hấp curcumin mẫu sau hấp phụ Nồng độ (mg/l) Phần trăm (X) (%) Cur–35:50–Fe3O4–APTES–H2O 0,221 26,08 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C2H5OH 0,256 58,55 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C6H5CH3 0,256 53,38 Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C2H5OH:H2O=1:1 0,326 90,78 Mẫu Từ bảng ta thấy, dung dịch đệm photphat (pH=7,4), sau 10 mẫu Cur–35:50–Fe3O4–APTES–C2H5OH:H2O=1:1 giải hấp tốt 90,78%, mẫu Cur–35:50–Fe3O4–APTES–H2O 26,08% Mặc dù mẫu Cur–35:50–Fe3O4– APTES–H2O khả hấp phụ tốt lại giải hấp Kết cho thấy mẫu có dung lượng hấp phụ tốt tồn nhiều tâm có lực tốt với curcumin nên khó giải hấp, lúc đó, mẫu có dung lượng thấp ngược lại KẾT LUẬN 53 Từ kết thu trên, số kết luận rút sau: Đã tìm điều kiện tối ưu để điều chế Fe 3O4 phương pháp hóa học xanh, dùng dịch chiết chè chất khử Điều kiện tối ưu tỉ lệ thể tích dịch chiết chè/dung dịch Fe(NO3)3 0,01M 35/50 Đã phủ thành công APTES Fe 3O4 dung môi khác Tuy nhiên, dung môi (H2O, etanol, toluene etanol + H2O), dung môi tốt H2O Các vật liệu phủ có khả hấp phụ giải hấp phụ curcumin, vật liệu hấp phụ tốt (trong dung môi nước) có khả giải hấp kém, vật liệu hấp phụ (hỗn hợp dung môi nước etanol) có khả giải hấp tốt Chúng tổng hợp biến tính bề mặt hạt nano Fe 3O4 dùng làm chất mang curcumin dùng chữa bệnh TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 [1] N T Khuat, V A T Nguyen, T.-N Phan, C V Thach, N H Hai ADN N Chau, Extension of the Inhibitory Effect of Chloramphenicol on Bacteria by Incorporating It into Fe3O4 Magnetic Nanoparticles, J Korean Phys Soc., 52 (2008) 1323-1326 [2] N H Hai, N D Phu, N H Luong, N Chau, H D Chinh, L H Hoang and D L Leslie-Pelecky, Mechanism for Sustainable Magnetic Nanoparticles under Ambient Conditions, J Korean Phys Soc., 52 (2008) 1327-1331 [3] C V Thach, N H Hai and N Chau, Size Controlled Magnetite Nanoparticles and Their Drug Loading Ability, J Korean Phys Soc., 52 (2008) 1332-1335 [4] Phạm Xuân Núi, Nguyễn Ngọc Sơn, Lê Thị Cúc, Tổng hợp đặc trưng xúc tác enzyme lipase cố định nano từ tính ứng dụng cho trình chuyển hóa biodiesel từ dầu dậu nành, Tạp chí dầu khí, Số 11/2013, tr 37-42 [5] Nguyễn Cửu Khoa, Báo cáo chuyên đề Vật liệu nano polymer ứng dụng trong: Y dược, vật liệu mới, TP Hồ Chí Minh 8/2012 [6] Phuong Thu Ha, Mai Huong Le, Thi My Nhung Hoang, Thi Thu Huong Le, Tuan Quang Duong, Thi Hong Ha Tran, Dai Lam Tran and Xuan Phuc Nguyen, Preparation and anti-cancer activity of polymer-encapsulated curcumin nanoparticles, Adv Nat Sci: Nanosci Nanotechnol 035002 [7] Aggarwal, B B., & Harikumar, K B (2009) Potential therapeutic effects of curcumin, the anti-inflammatory agent, against neurodegenerative, cardiovascular, pulmonary, metabolic, autoimmune and neoplastic diseases The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 41(1), 40–59 [8] Sasikala Sundar, Ramalashmi Mariappan, Shakkthivel Piraman, Synthesis and characterization of amine modified magnetite nanoparticles as carries of Curcuminanticancer drug, Powder Technology (2014), 5-7 [9] Jinsong Liu, et al., Preparation and characterization of cationic curcumin nanoparticles for improvement of cellular uptake, Carbohydrate Polymers 90 (2012) 16– 22 55 [10] Tianyi Wang et al, Potential application of functional porous TiO2 nanoparticles in light-controlled drug release and targeted drug delivery, Acta Biomaterialia Vol 13 (2015) 354-363 [11] M Popova et al., New method for preparation of delivery systems of poorly soluble drugs on the basis of functionalized mesoporous MCM-41 nanoparticles, Microporous and Mesoporous Materials 198 (2014) 247–255 [12] Daniel Carmona, Francisco Balas, Jesus Santamaria, Pore ordering and surface properties of FDU-12 and SBA-15 mesoporous materials and their relation to drug loading and release in aqueous environments, Materials Research Bulletin 59 (2014) 311–322 [13] Shaikh J, Ankola DD, Beniwal V, Singh D, Ravi Kumar MNV (2009), Nanoparticle encapsulation improves oral bioavailability of curcumin by at least 9fold when compared to curcumin administered with piperine as absorption enhancer, Eur J Pharm Sci, 37, 223-230 [14] Wahlstrom B, Blennow GA (1978), Study on the fate of curcumin in the rat, Acta Pharmacol Toxicol (Copenh), 43, 86-92 [15] Prasad Cheera, Sreenivasulu Karlapudi, Gangahara Selloa, Venkatesswarlu Ponneri (2016), A facial green synthesis of spherical Fe 3O4 magnetic nanoparticles and their effect on degradation of methylene blue in aqueous solution, 84-85 [16] Maria Martinez-Cabanas, Marta Lopez-Garcia, Jose L Barriada, Roberto Herrero, Manuel E Sastre de Vincente (2016), Green synthesis of iron oxide nanoparticles Development of magnetic hybric materials for efficient As(V) removal, 8587 [17] Zarrin Es’haghi, Fatemeh Vafaeinezhad, Sara Hooshmand (2016), Green synthesis of magnetic iron nanoparticless coated by olive oil and verifying its efficiency in extraction of nickel from environmental samples via UV-vis spectrophotometry, 403-408 [18] John A Howarter, Jeffrey P Youngblood (2006), Optimization of Silica Silanization by 3-Aminopropyltriethoxysilane, 11142-11143 56 [19] Sandeep Kumar Vashist, Edmond Lam, Sabahudin Hrapovic, Keith B Male and John H T Luong, Immobilization of Antibodies and Enzymes on 3-Aminopropyltriethoxysilane-Functionalized Bioanalytical Platforms for Biosensors and Diagnostics [20] Đặng Thị Minh Lụa (2012), Nghiên cứu tạo phức hệ nano tích hợp curcumin, Luận văn thạc sĩ khoa học, Viện khoa học công nghệ Việt Nam [21] Conney A, 2003, Enzyme induction and dietary chemicals as approaches to cancer chemoprevention: The seventh DeWitt S, Goodman lecture, Cancer Res, 63, 70057031 [22] Aggarwal BB, Surh YJ, Shishodia S, Eds, 2007, Advances in experimental medicine and biology, In The Molecular Target and Therapeutic Uses of Curcumin in Health and Disease, Springer: New York, NY, USA [23] Roughley PJ, Whiting DA, 1973, Experiments in the biosynthesis of curcumin, J Chem Soc Perkin Trans 1, 20, 2379-2388 [24] Basnet P, Tho I, Skalko-Basnet N Curcumin, 2010, A Wonder Drug of 21st Century: Liposomal Delivery System Targeting Vaginal Inflammation, 5th International Congress on Complementary Medicine Research, Tromsø, Norway, Abstract Number A9M2K9C [25] Jovanovic SV, Steenken S, Boone CW, Simic MG, 1999, H-atom transfer is a preferred antioxidant mechanism of curcumin, J Am Chem Soc, 121, 9677-9681 [26] Wahlstrom B, Blennow GA, 1978, Study on the fate of curcumin in the rat, Acta Pharmacol Toxicol (Copenh), 43, 86-92 [27] Ravindranath V, Chandrasekhara N, 1981, In vitro studies on the intestinal absorption of curcumin in rats, Toxicology, 20, 251-257 [28] Ravindranath V, Chandrasekhara N, 1981, Metabolism of curcumin: Studies with curcumin, Toxicology, 22, 337-344 [29] Holder GM, Plummer JL, Ryan AJ, 1978, The metabolism and excretion of curcumin (1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6- heptadiene-3,5 dione) in the rat, Xenobiotica, 8, 761-768 57 [30] Shoba G, Joy D, Joseph T, Majeed M, Rajendran R, Srinivas PS, 1998, Influence of piperine on the pharmacokinetics of curcumin in animals and human volunteers, Planta Med, 64, 353-356 [31] Strimpakos AS, Sharma RA, 2008, Curcumin: Preventative and therapeutic properties in laboratory studies and clinical trials, Antioxid Redox Sign, 10, 511-545 [32] Kurien BT, Scofield RH, 2009, Oral administration of heat-solubilized curcumin for potentially increasing curcumin bioavailability in experimental animals, Int J Cancer, 125, 1992-1993 58 ... tiến hành nghiên cứu đề tài Nghiên cứu tổng hợp biến tính Fe3O4 nano dùng làm chất mang curcumin điều trị bệnh phương pháp “hóa học xanh” để điều chế hạt nano từ tính Sau nghiên cứu khả hấp... phụ curcumin phương pháp đo quang UV-Vis Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Tổng hợp biến tính hạt Fe 3O4 nano từ APTES dùng làm chất mang curcumin - Phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp biến tính. .. phụ curcumin chúng Từ đề xuất điều chế hạt mang curcumin có tính chất từ dùng điều trị bệnh Mục tiêu đề tài Tổng hợp biến tính hạt nano oxit sắt từ APTES, nghiên cứu khả hấp phụ giải hấp phụ curcumin