Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày phương pháp điều chế vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan và đánh giá khả năng điều trị bỏng của tổ hợp vật liệu này. AgNP được tổng hợp từ AgNO3 với tác nhân khử natri citrat, có kích thước tương đối đồng nhất, nằm trong khoảng 16 – 18nm.
UED Journal of Sciences, Humanities & Education – ISSN 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nhận bài: 25 – 03 – 2015 Chấp nhận đăng: 25 – 06 – 2015 http://jshe.ued.udn.vn/ CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TRỊ BỎNG CỦA TỔ HỢP VẬT LIỆU AGNP - CURCUMIN - CHITOSAN HÒA TAN TRONG NƯỚC Trần Thị Nguyệta, Nguyễn Bá Trungb* Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp điều chế vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan đánh giá khả điều trị bỏng tổ hợp vật liệu AgNP tổng hợp từ AgNO3 với tác nhân khử natri citrat, có kích thước tương đối đồng nhất, nằm khoảng 16 – 18nm Sự hình thành nano bạc khẳng định thông qua phương pháp đo phổ UV-Vis nhiễu xạ tia X; kích thước hạt xác định phương pháp đo TEM Đánh giá khả kháng khuẩn cho thấy tổ hợp vật liệu có khả ức chế tốt với chủng vi khuẩn Escherichia coli Staphylococcus aureus Kết thử nghiệm lâm sàng thỏ thể rõ khả điều trị bỏng vật liệu này; vết thương bỏng khô, tượng viêm nhiễm khơng để lại sẹo lành Từ khóa: chitosan hịa tan; nano bạc; curcumin; vật liệu trị bỏng; vật liệu kháng khuẩn Mở đầu Theo thống kê hàng năm giới, tai nạn bỏng chiếm vị trí hàng đầu loại tai nạn xảy gia đình nguyên nhân đứng thứ hai gây tử vong trẻ em Vết thương bỏng thường dễ bị nhiễm khuẩn vùng da bị tổn thương, tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, đặc biệt khuẩn tụ cầu, làm tăng nguy nhiễm trùng, dẫn đến nhiễm trùng huyết vi khuẩn bị nhiễm vào máu lan truyền khắp thể Nhiễm trùng huyết thường tiến triển nhanh, gây sốc suy tạng, đe dọa nghiêm trọng đến sinh mạng sống Bỏng không ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe trình điều trị mà lành vết thương, cịn để lại nhiều di chứng nặng, đặc biệt khía cạnh thẩm mỹ Điều trị vết thương gây bỏng trình diễn biến phức tạp, dễ bị biến chứng Nghiên cứu điều trị bỏng hiệu đối tượng quan tâm nhà y học với mục tiêu thúc đẩy nhanh q trình hồi phục khơng để lại di chứng Q trình điều trị diễn thơng qua hàng loạt cố a Học viên cao học K27 Hóa hữu cơ, Đại học Đà Nẵng Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng * Liên hệ tác giả Nguyễn Bá Trung Email: nbtrung@ud.edu.vn Điện thoại: 0905188257 b Trường 10| chồng chéo lên keo tụ, viêm nhiễm, tăng trưởng tái tạo mơ [1] Để q trình phục hồi tổn thương diễn cách hồn hảo, số hợp chất hóa học đặc biệt, gọi chất kích thích phân bào (cytokin), xuất để gửi tín hiệu đến tế bào [2, 3] Các chất có vai trị quan trọng trình khơi mào, trì điều tiết phản ứng xảy sau tổn thương xuất Chính chất ngun nhân làm cho tình trạng vết thương xấu đi, hình thành sẹo lồi, xuất phản ứng viêm không kiểm sốt [4] Một số cơng trình nghiên cứu đánh giá cách định lượng tác dụng cytokin, đồng thời tìm kiếm tác nhân có khả tác động lên hiệu hoạt động cytokin điều trị vết thương Các nghiên cứu nano bạc có khả điều tiết giải phóng từ từ ion bạc vào dịch vết thương, giúp diệt khuẩn [5], điều biến, ức chế mạnh cytokin kích thích cytokin kháng viêm trình điều trị vết thương, đặc biệt vết thương bỏng Điều giúp trình hồi phục vết thương hồn thiện khơng để lại sẹo Bên cạnh nano bạc, chitosan - poly(β-(1-4)-2-amino2-deoxy-D-glucose), polymer thiên nhiên có vỏ lồi giáp xác tơm, cua… [6], ý sử dụng làm màng trị bỏng có hoạt tính sinh học cao: kháng khuẩn, kháng nấm, tăng cường miễn dịch thể; có khả tăng sinh tế bào [7] Vì vậy, gel Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 5, số (2015),10-15 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 5, số (2015),10-15 chitosan sử dụng nhiều điều trị bỏng mơ [8, 9] Ngồi ra, curcumin chiết tách từ nghệ biết đến chất có tác dụng giúp vết thương chóng lành, trị thâm, liền sẹo [4] Với mục tiêu điều chế màng trị bỏng có khả kháng khuẩn, thúc đẩy nhanh trình làm lành vết thương, chống hình thành mơ sẹo lồi, chúng tơi sử dụng chitosan hòa tan (WS chitosan), nano bạc curcumin để tạo tổ hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan, ứng dụng điều trị vết thương gây bỏng Thực nghiệm 2.1 Nguyên liệu hoá chất Các hoá chất sử dụng nghiên cứu AgNO3(r), chitosan hòa tan (WS chitosan) thuộc loại tinh khiết hãng Sigma, Aldrich Môi trường nuôi cấy vi khuẩn sử dụng cho nghiên cứu tính kháng khuẩn phương pháp khuếch tán đĩa Mueller-Hinton (BioRAD) Vi khuẩn gốc Escherichia coli (E coli) Staphylococcus aureus (S aures) cung cấp từ Khoa Vi sinh, Bệnh viện Đà Nẵng Thỏ sử dụng để nghiên cứu thỏ trưởng thành, nuôi nhốt riêng suốt trình thí nghiệm Chuồng ni vệ sinh hàng ngày để tránh lây nhiễm trùng vết thương bỏng tác động yếu tố bên 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Điều chế dung dịch nano bạc Cho vào cốc phản ứng 125ml dung dịch AgNO3 5mM, dung dịch đặt máy khuấy từ gia nhiệt đến 90oC, khuấy máy khuấy từ với tốc độ 200 vòng/phút Nhỏ từ từ giọt 5ml dung dịch natricitrat 1% vào dung dịch AgNO3 Tiếp tục trì nhiệt độ phản ứng 90oC khuấy 20 phút Hỗn hợp phản ứng chuyển dần từ không màu sang vàng đậm đến nâu sẫm, chứng tỏ có hình thành AgNP Sản phẩm keo AgNP để nguội đến nhiệt độ phòng lưu giữ 4oC đến sử dụng 2.2.2 Tạo tổ hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan Hòa tan 0,1 gam curcumin vào 1ml cồn tuyệt đối, khuấy thu dung dịch lỏng sệt Thêm tiếp gam WS chitosan vào hỗn hợp trên, cho thêm vào 5ml dung dịch nano bạc (500 ppm), khuấy trộn kĩ để tạo hỗn hợp đồng Đậy kín bảo quản hỗn hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan 4oC sử dụng 2.2.3 Phân tích đặc trưng vật lý vật liệu Phổ UV-Vis AgNP dung dịch WS chitosan ghi lại máy đo UV-Vis chùm tia Perkin-Elmer Lambda khoảng bước sóng từ 350 600 nm Cấu trúc tinh thể hạt AgNP WS chitosan xác định nhiễu xạ tia X máy Bruker AXS D8 Advance Kích thước hạt AgNP xác định thơng qua chụp TEM có độ phân giải cao máy JEOL JEM 1100 Thành phần hóa học vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan xác định dựa vào việc ghi lại phổ tán xạ lượng tia X 2.2.4 Đánh giá khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan Tính kháng khuẩn vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan đánh giá thông qua khả ức chế màng vi khuẩn phương pháp khuếch tán đĩa môi trường nuôi cấy agarose Mẫu tẩm giấy lọc, đặt dinh dưỡng agarose cấy sẵn vi khuẩn cần nghiên cứu, ủ 37oC Sau 24 giờ, dùng thước đo đường kính vịng ức chế để đánh giá khả kháng khuẩn Đường kính vịng ức chế rộng khả ức chế màng với vi sinh vật hiệu 2.3.5 Thử nghiệm khả trị bỏng vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan thỏ Khả trị bỏng tổ hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan thử nghiệm thỏ tháng tuổi có trọng lượng xấp xỉ kg Vết gây bỏng có tiết diện (1 × 1) cm2 thực cách áp miếng nhôm đốt nóng bếp gas phút lên vị trí gây bỏng cạo lơng Tiến hành gây bỏng vị trí dọc bên lưng thỏ Các vết bỏng vệ sinh hàng ngày bôi mẫu thuốc thử nghiệm + Vết bỏng 1: Không sử dụng loại thuốc nào, để vết bỏng lành tự nhiên + Vết bỏng 2: Bôi WS chitosan lên vết bỏng + Vết bỏng 3: Bôi tổ hợp vật liệu AgNP – WS chitosan lên vết bỏng + Vết bỏng 4: Sử dụng hỗn hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan phối trộn bôi lên vết bỏng Quan sát vết bỏng trình phục hồi vết thương bỏng, đánh giá rút kết luận Kết thảo luận 3.1 Tổng hợp AgNP từ AgNO3 natricitrate 11 Trần Thị Nguyệt, Nguyễn Bá Trung Dung dịch keo AgNP điều chế từ môi trường đồng thể thông qua trình khử AgNO3 natri citrat theo quy trình 2.2.1 Ion citrat có khả khử ion Ag+ thành tập hợp ngun tử bạc có kích thước nano Nồng độ chất khử natri citrat tiền chất AgNO3, nhiệt độ, thời gian phản ứng yếu tố định đến kích thước hạt AgNP tạo thành Dung dịch AgNO3 ban đầu không màu, thêm chất khử natri citrat, dung dịch chuyển dần sang màu vàng nâu, đến nâu đen trình bày hình 1b, chứng tỏ hạt AgNP hình thành Đây hạt keo dương, làm bền ion citrat dư dung dịch Như vậy, ion citrat ngồi đóng vai trị chất khử, cịn tác nhân làm bền hạt keo AgNP, tránh tượng dính kết, tập hợp tạo thành hạt có kích thước lớn hơn, làm giảm tính chất quý vốn có hạt có kích thước nano Hình a) Phổ UV-vis dung dịch AgNP; b) Màu sắc dung dịch keo AgNP điều chế với thời gian khác Hình 1a trình bày phổ UV-Vis dung dịch keo AgNP điều chế thời gian khác Theo thuyết Mie, đỉnh hấp thụ cực đại hạt nano chuyển vùng có bước sóng lớn kích thước hạt tăng lên, nồng độ hạt keo nano cao độ hấp thụ quang lớn Kết đo phổ UV-vis cho thấy phút đầu giai đoạn tạo thành mầm tinh thể AgNP từ ion bạc nên cường độ tín hiệu cộng hưởng plasmon ghi bé Từ phút thứ 10 trở đi, dung dịch phản ứng có thay đổi màu đáng kể, đỉnh hấp thụ cực đại quang phổ plasmon bề mặt AgNP dịch chuyển bước sóng lớn hơn, cường độ hấp thụ tăng Điều chứng tỏ có gia nồng độ, thay đổi kích thước hạt keo AgNP tạo thành Kết hồn tồn phù hợp với hình ảnh màu ghi nhận Hình 1b Kích thước hạt keo AgNP tạo thành (thực phản ứng 900C, 20 phút, AgNO3 5mM) thể rõ Hình thơng qua chụp TEM Các hạt AgNP có kích thước đồng đều, phân bố khoảng 16 -18 nm Kết phân tích nhiễu xạ tia X mẫu AgNP Hình cho thấy nhiễu xạ Brag giá trị 2 38.25o, 43.95o, 64.5o 77.21o, đặc trưng cho mặt (111), (200), (220) (311) tương ứng mạng lập phương tâm mặt Ag [10] Với đỉnh nhiễu xạ nhận trên, ta hồn tồn khẳng định mẫu sản phẩm tổng hợp AgNP Hình Ảnh TEM AgNP Hình Giản đồ XRD AgNP WS chitosan 3.2 Tạo vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin - WS chitosan có màu nâu vàng, sệt; bơi lên da hình thành lớp màng mịn, có khả bám dính tốt da 3.3 Xác định thành phần vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin - WS chitosan Chúng tiến hành tạo vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan theo mục 2.2.2 Sản phẩm thu 12 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 5, số (2015),10-15 Độ đồng mẫu sản phẩm, thành phần nguyê tố vật liệu tổ hợp vị trí khác mẫu xác định cách đo phổ tán xạ lượng tia X Kết thu thể Hình cho thấy ngồi đỉnh có cường độ cao ngun tố C, O có thành phần curcumin WS chitosan, giản đồ cịn có xuất thêm đỉnh nhiễu xạ bạc kim loại giá trị lượng 2,983 keV Thành phần % nguyên tố bạc mẫu xác định đồng nhất, chiếm 0,01% Điều chứng tỏ AgNP phân tán đồng tổ hợp vật liệu ClKa 002 4000 CuKa CuKb FeKa FeKb AgLb2 FeKesc 800 KKb CaKa 1200 CaKb 1600 AgLb 2000 AgLa 2400 ClKb Counts 2800 KKa 3200 CKa OKa FeLl FeLa CuLl CuLa ClKesc MgKa AlKa SiKa PKa CaKesc 3600 7.00 8.00 9.00 400 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 10.00 keV Hình Phổ EDX vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan 3.3 Đánh giá khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin - WS chitosan Chúng tiến hành đánh giá khả kháng khuẩn theo mục 2.2.4Error! Reference source not found vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan với hai chủng vi khuẩn: Gram (-) Escherichia coli Gram (+) Staphylococcus aureus (khuẩn tụ cầu vàng) Kết ức chế vi khuẩn Hình cho thấy khả kháng khuẩn AgNP nhỏ vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan Dung dịch keo AgNP có khả kháng tốt vi khuẩn Gram (-) Escherichia coli, ứng với đường kính vòng ức chế 10 mm vi khuẩn Gram (+) Staphylococcus aureus ứng với đường kính vịng ức chế 12 mm Trong đó, vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan thể khả kháng khuẩn tốt với đường kính vịng trịn ức chế vi khuẩn Gram (-) Escherichia coli vi khuẩn Gram (+) Staphylococcus aureus 12 mm 14 mm Hình Kháng khuẩn đồ dung dịch keo AgNP (1) Vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan (2) sau 24 ủ đối với: (a) Escherichia coli, (b) Staphylococcus aureus (khuẩn tụ cầu) 3.4 Đánh giá khả trị bỏng vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan Kết thử nghiệm khả điều trị bỏng tổ hợp vật liệu trình bày Hình 13 Trần Thị Nguyệt, Nguyễn Bá Trung Hình Quá trình hồi phục vết thương sau điều trị; (1) rửa vết thương, để tự hồi phục; (2) Dung dịch WS chitosan; (3) AgNP - WS chitosan; (4) AgNP – Curcumin – WS chitosan Sau ngày điều trị, vị trí gây bỏng (1) có tượng viêm, xuất nốt có vịm dầy, dịch nốt trắng đục, đáy vết có màu tím sẫm, đám da bỏng ướt, gồ cao so với vùng da lân cận; vết (2), (3), (4) xuất vài nốt chứa dịch vàng nhạt, đáy vết có màu hồng máu, chưa có tiến triển rõ rệt Sau 15 ngày, vị trí gây bỏng (1): Vết bỏng khơ, nhiên chưa lành hẳn, tế bào chết cịn bám chặt vào vết bỏng; vị trí gây bỏng (2) (3): Quá trình hồi phục nhanh so với vị trí gây bỏng (1), vết bỏng dần hồi phục cịn để lại sẹo; vị trí gây bỏng (4): Vết bỏng phục hồi hoàn toàn, da hình thành bóng mịn khơng có dấu hiệu sẹo, lông bắt đầu mọc trở lại Từ kết thử nghiệm lâm sàng ban đầu thỏ cho thấy tổ hợp vật liệu AgNP – Curcumin – WS chitosan có tác dụng rõ điều trị bỏng, khơng có tượng hình thành sẹo lồi Chính phóng thích dần ion bạc từ hạt nano bạc giúp tiêu diệt khuẩn, tránh nhiễm trùng vết thương ngăn chặn tượng tạo sẹo lồi; WS chitosan xúc tiến cho việc hình thành mơ [8, 9]; curcumin ngăn cản tạo thành sẹo vết thương Kết luận Vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan hịa tan thể tính kháng khuẩn tốt với hai chủng vi khuẩn: Gram (-) Escherichia coli Gram (+) Staphylococcus aureus (khuẩn tụ cầu vàng) Kết thử lâm sàng thỏ cho thấy vật liệu tổ hợp có khả điều trị bỏng tốt, vết thương bỏng khơ, khơng 14 có tượng viêm nhiễm không để lại sẹo Tổ hợp vật liệu tiếp tục nghiên cứu để triển khai ứng dụng điều trị bỏng có hiệu người Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Gia Tiến, Nghiên cứu tác dụng nano bạc điều trị chỗ tổn thương bỏng, Báo cáo nghiệm thu đề tài nhánh Nghị định thư - Viện Bỏng Lê Hữu Trác Hà Nội, 26 – 27 [2] M H Branton, J B Kopp (1999), TGF-beta and fibrosis, Microbes Infect 1349 – 1365 [3] N H Chau, N Q Buu (2008), et al, Some results in manufacturing of nanosilver and investigation of its application for disinfection- Adv Nat Sci and Tech (VAST) 241 – 248 [4] Trần Thị Ngọc Dung, Nguyễn Hoài Châu, Đào Trọng Hiền… (2011), Nghiên cứu tác dụng băng nano bạc lên trình điều trị vết thương bỏng, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 4987 – 4992 [5] Mahendra R, et al (2009), Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials, Biotechnol Adv 76 – 83 [6] Entsar S Abdou, Khaled S.A Nagy and Maher Z Elsabee (2008), Extraction and characterization of chitin and WS chitosan from local sources, Bioresource Technology 1359 – 1367 [7] Majeti N.V Ravi Kumar (2000), A review of chitin and WS chitosan applications, Reactive & Functional Polymers – 27 [8] Jin Y, Ling PX, et al (2007), Effects of WS chitosan and heparin on early extension of burns, Burns 1027 – 1031 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 5, số (2015),10-15 [9] Okamoto Y, Shibazaki K, Minami S, et al (1995), Evaluation of chitin and WS chitosan on open wound healing in dogs, J Vet Med Sci 57851– 57854 [10] Kassaee M.Z, et al (2008), -Ray synthesis of starch-stabilized silver nanoparticles with antibacterial activities, Radiation Physics and Chemistry 1074 – 1078 FABRICATING SILVER NANOPARTICLES – CURCUMIN – WATER SOLUBLE CHITOSAN COMPOSITE AND EVALUATING ITS CAPACITY FOR BURN TREATMENT Abstract: This paper presents a method for fabricating AgNP – Curcumin – WS chitosan composite and evaluating its capability for burn treatment The size of AgNP synthesized from AgNO3 using sodium nitatre as a reducing agent was in the range of 16 to 18 nm The formation of the synthesized AgNP was characterized by means of the UV – Vis method and X-ray diffraction (XRD); the size of the synthesized AgNP was specified via the TEM method Antibacterial tests against Gram-negative and Gram-positve bacteria showed that the synthesized sample demonstrated significant effects against both Escherichia coli and Staphylococcus aureus Clinical tests on rabbits resulted in the fact that the burns was dry and disinfected, especially with no scars left after healing, which proved the capability for burn treatment of this material Key words: water soluble chitosan; silver nanoparticle; curcumin; antibacterial materials; burn treatment materials 15 ... chế để đánh giá khả kháng khuẩn Đường kính vịng ức chế rộng khả ức chế màng với vi sinh vật hiệu 2.3.5 Thử nghiệm khả trị bỏng vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan thỏ Khả trị bỏng tổ. .. 10.00 keV Hình Phổ EDX vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan 3.3 Đánh giá khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin - WS chitosan Chúng tiến hành đánh giá khả kháng khuẩn theo mục... phần hóa học vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan xác định dựa vào việc ghi lại phổ tán xạ lượng tia X 2.2.4 Đánh giá khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp AgNP – Curcumin – WS chitosan Tính