Nghiên cứu tạo hệ phân tán nano của rutin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA W›X KHƯU CHÂU QUANG NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Mà NGÀNH: 605275 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HCM, 07/ 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc - -oOo - TP HCM, ngày tháng năm … NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: KHƯU CHÂU QUANG Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/11/1982 Nơi sinh : Đồng Nai Chun ngành : Cơng nghệ hóa học MSHV: 00506094 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Khảo sát số phương pháp tạo hệ phân tán nano rutin: vi tinh thể polymer - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hệ, độ ổn định: thiết bị đồng hóa, thời gian đồng hóa, chất ổn định… - Đánh giá tính chất hệ nano thu tính chất vật lý, hóa lý, độ bền… 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25/01/2010 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05/07/2010 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ THỊ HỒNG NHAN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Kính gửi lịng biết ơn sâu sắc đến đấng sinh thành gia đình tận tình chia sẻ từ tinh thần đến vật chất, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập lúc gặp khó khăn Kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS Lê Thị Hồng Nhan, người Cơ tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu cho thời gian học chuẩn bị luận văn bảo vệ học vị Thạc sĩ Kính gửi đến tất thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM lời cảm ơn chân thành - nhà giáo tận tâm trang bị cho kiến thức cần thiết, đặc biệt thầy cô môn Hữu Cơ suốt q trình học tập Nhân đây, tơi thành thật cảm ơn em Nguyễn Thị Kim Hạnh, thầy cô, anh chị bạn môn Công nghệ Sinh Học, Cơng Nghệ Thực Phẩm, Phịng Thí Nghiệm trọng điểm quốc gia – Vật liệu Polymer & Composite giúp đỡ tơi nhiều q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Thạc sĩ Tơi kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô hội đồng chấm luận văn dành thời gian q báu để xem xét góp ý cho luận văn hoàn thiện Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2010 Học viên Khưu Châu Quang NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN TÓM TẮT Hai hệ phân tán nano rutin môi trường nước nghiên cứu: hệ hạt nano rutin hệ nano polymer - CTS Đối với hệ hạt nano rutin, hệ PEG400/ nước, tinh thể rutin có kích thước trung bình khoảng 1μm (phân tích SEM) diện chất ổn định Tween80 cần thiết cho trình phân tán tinh thể rutin Trong hệ PEG400/ Ethanol, phân tích TEM cho thấy số với chiều rộng khoảng 500nm chiều dài 2-5 μm số hình cầu riêng biệt có đường kính khoảng 250nm Trong hệ Ethanol/ nước, kích thước hạt tùy thuộc vào loại thiết bị đồng hóa máy khuấy từ (1,6-2,6 μm), máy xay sinh tố (150 – 250 nm), đồng hóa cao tốc (khoảng 50 nm) đồng hóa cao áp (10-20 nm) Kích thước hạt hệ phân tán giảm đáng kể sử dụng chất ổn định Tween80 hay PVP chất chống keo tụ (TSC) Đối với hệ nano polymer, chitosan polymer gốc cation tự nhiên sử dụng tạo liên kết với tác nhân tạo liên kết ngang STPP Với hỗ trợ chất mang PEG400, rutin phân tán bao bọc mạng polymer Sản phẩm thu hạt rutin hình cầu hệ polymer có tạo liên kết ngang bao bọc nhân rutin có kích thước khoảng 30 – 130 nm Hệ phân tán nano rutin kiểm tra đánh giá kỹ thuật DLS, SEM, TEM số phương pháp phân tích khác MLP Các kết đạt hữu ích cho nghiên cứu lý thuyết ứng dụng thực tế hạt nano rutin mỹ phẩm phân phối thuốc i NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN ABSTRACT There were two types of rutin particles in water being approached: rutin nanocrystals and chitosan rutin nanospheres For preparing rutin nanocrystals, the PEG400/water system could create rutincrystals which had average size of about 1μm and a presence of Tween80 was still necessary for dispersing rutin crystals In system using both PEG400/EtOH solvents, the TEM photos showed rode-like particles with width of about 500nm and length of – μm and some discrete spheres with diameter of about 250nm In EtOH/ water system, the size of rutincystals was affected by equipment such as magnetic stirrer (crystals in range of 1.6-2.6 μm), household blender (rutin cores in range of 150 – 250nm), speed homogenizer (core size of about 50 nm) and High pressure homogenizer (core size in range of 10 – 20 nm) Size of particles was dramatically reduced in systems using Tween80 or PVP as stabilizers and TSC as antifloculent For forming rutin nanospheres, chitosan which was a cation polyelectrolyte in nature was used to form crosslinked particles with crosslinkers such as STPP Rutin was loaded on the spheres by a support of PEG400 The resulted products were rutin nanospheres or crosslinked polymeric systems having rutin cores with core size in range of about 30 – 130 nm (by SEM) Nano-sytems of rutin were examined and evaluated by DLS, SEM, TEM techniques and other analysis methods such as magnitude of laser pathway (MLP) The results are very useful for academic research as well as for practical application and nanorutin for cosmetic and drug delivery ii NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ TÓM TẮT i ABSTRACT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC PHỤ LỤC xiii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ RUTIN 1.1.1 Tính chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.1.3 Hoạt tính sinh học rutin 1.1.4 Rutin từ hoa hòe Sophora Japonica L 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO 1.2.1 Tổng quan vật liệu nano 1.2.2 Kỹ thuật công nghệ nano 1.2.2.1 Bottom-up 1.2.2.1.1 Phương pháp đồng kết tủa .9 1.2.2.1.2 Vi nhũ tương 10 1.2.2.1.3 Phương pháp siêu tới hạn .11 1.2.2.2 Top-down 12 1.2.2.2.1 Phương pháp nghiền 12 1.2.2.2.2 Đồng hoá áp suất cao 12 1.2.2.2.3 Phương pháp siêu âm 12 1.2.2.2.4 Kết hợp phương pháp kết tụ phương pháp đồng hóa 13 1.2.3 Huyền phù nano 13 iii NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 1.2.3.1 Hệ nano tinh thể 13 1.2.3.1 Hạt nano polymer 14 1.2.3.1.1 Nanosphere 15 1.2.3.1.2 Nanocapsule 16 1.2.4 Liposome 17 1.2.5 Micelle 18 1.3 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 18 1.3.1 Hạt nano tinh thể rutin dược phẩm 18 1.3.2 Hạt nano tinh thể rutin mỹ phẩm 20 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21 2.1.1 Mục tiêu đề tài 21 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 THỰC NGHIỆM 22 2.2.1 Phân tích đặc điểm nguyên liệu 22 2.2.2 Khảo sát hệ hạt nano rutin 23 2.2.3 Khảo sát hệ nano polymer rutin 26 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.3.1 Phương pháp phân tích đặc điểm nguyên liệu rutin 27 2.3.1.1 Độ ẩm nguyên liệu 27 2.3.1.2 Quá trình tinh chế rutin tinh khiết 28 2.3.1.3 Xây dựng mối quan hệ độ hấp thu A nồng độ dung dịch rutin tinh khiết 28 2.3.1.4 Độ tinh khiết nguyên liệu rutin 29 2.3.2 Phương pháp phân tích hệ phân tán rutin 29 2.3.2.1 Đo độ hấp thu UV-VIS 29 2.3.2.2 Kiểm tra ngoại quan tia laser 31 2.3.2.3 Đo màu 31 2.3.2.4 Đo DLS (Dynamic light scattering): 34 iv NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 2.3.2.5 Đo TEM (Transmission electron microscopy) 34 2.3.2.6 Đo SEM (Scanning electron microscopy) 35 2.4 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36 3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUYÊN LIỆU 36 3.2 KHẢO SÁT HỆ HẠT NANO CỦA RUTIN 37 3.2.1 Sử dụng dung môi PEG400 để tạo hệ hạt nano rutin 38 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ rutin 38 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng Tween80 40 3.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng loại chất ổn định 42 3.2.2 Sử dụng dung môi PEG400/ ethanol để tạo hệ hạt nano rutin 45 3.2.3 Sử dụng dung môi ethanol để tạo hệ hạt nano rutin 47 3.2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng loại thiết bị 48 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng điều kiện đồng hóa 59 3.2.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ đồng hóa 59 3.2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đồng hóa 62 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng lượng chất ổn định 64 3.2.3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng lượng Tween80 64 3.2.3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng PVP 67 3.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng chất chống keo tụ trisodium citrate dehydrate (TSC) 68 3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT HỆ NANO POLYMER 74 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố thành phần đến khả tạo hạt hệ polymer 74 3.3.1.1 Điều kiện chuẩn bị mẫu 74 3.3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chitosan đến khả tạo vi hạt 74 3.3.1.2.1 Đánh giá độ sa lắng hệ 75 3.3.1.2.2 Đánh giá độ hấp thu hệ 82 3.3.1.2.3 Đánh giá sơ kích thước hạt .84 3.3.1.2.4 Đánh giá thay đổi màu sắc hệ 86 v NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 3.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng PEG400 87 3.3.1.3.1 Đánh giá độ sa lắng hệ 88 3.3.1.3.2 Đánh giá độ hấp thu A 93 3.3.1.3.3 Đánh giá sơ kích thước hạt .94 3.3.1.3.4 Đánh giá màu sắc hệ 96 3.3.2 Đánh giá sản phẩm 97 3.3.2.1 Kết phân tích SEM 98 3.3.2.2 Kết phân tích TEM 104 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 112 vi NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cơng thức cấu tạo rutin Hình Cơng thức cấu tạo quercetin Hình Cây hoa hịe - Sophora Japonica L Hình Sự tăng đáng kế diện tích bề mặt nhờ giảm kích cỡ hạt Hình Hiệu đường kính hạt rắn thí dụ gỉa định tính tan .8 Hình 1.6 Giảm khoảng cách khuếch tán h tăng gradient nồng độ (cs-cx)/h cuối tốc độ hòa tan dc/dt = D.A (cs-cx)/h Hình Nguyên lý Bottom-up(A)và Top-down(B) Hình 1.8 Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch 10 Hình 1.9 Hệ nhũ tương nước dầu dầu nước 10 Hình 1.10 Cơ chế hoạt động phương pháp vi nhũ tương 11 Hình 1.11 Hạt nano hệ polymer 15 Hình 1.12 Hình dạng tính chất nanosphere 15 Hình 1.13 Quá trình kết tinh nanosphere .15 Hình 1.14 Hình dạng tính chất nanocapsule .16 Hình 1.15 Quá trình kết tinh nanocapsule 16 Hình 1.16 Liposome 17 Hình 1.17 Micelle 18 Hình 1.18 Ảnh bột mịn rutin (a) tinh thể nano rutin sau đồng hóa cao áp (b)dưới kính hiển vi 19 Hình Sơ đồ nghiên cứu 22 Hình 2 Sơ đồ phân tích đặc điểm nguyên liệu rutin .23 Hình Qui trình tạo hệ hạt nano rutin .24 Hình Máy xay sinh tố Phillip HR1361 (A), máy đồng hóa cao tốc Silent Crusher M (B), máy đồng hóa cao tốc SY (C), máy khuấy từ (D) máy đồng hóa cao áp (E) .25 Hình Qui trình tạo hệ nano polymer rutin 26 Hình Máy đo độ ẩm SATORIUS MB45 .27 vii NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 167 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 168 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 169 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 170 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 171 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 172 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 173 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 174 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 175 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 176 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 177 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 178 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 179 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 180 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN 181 ... Châu Quang NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN TÓM TẮT Hai hệ phân tán nano rutin môi trường nước nghiên cứu: hệ hạt nano rutin hệ nano polymer - CTS Đối với hệ hạt nano rutin, hệ PEG400/... hạt rutin xuống kích thước nano Hướng nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin cịn mẻ, chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu giới nước lĩnh vực Mục tiêu đặt đề tài nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin. .. hạt nano rutin hình 23 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO CỦA RUTIN Pha nước Chất ổn định Đồng hóa tốc độ cao Dung mơi Rutin Hịa tan Bay dung mơi Hệ hạt nano rutin Hình Qui trình tạo hệ hạt nano rutin