Nghiên cứu quá trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro bằng thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng trong vận chuyển thuốc

Nghiên cứu quá trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro bằng thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng trong vận chuyển thuốc Nghiên cứu quá trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro bằng thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng trong vận chuyển thuốc luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu q trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc LÊ THỊ HÀ PHƯƠNG Phuong.LTHCA180230@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Hóa học Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Đặng Trung Dũng Viện : Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 6/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc LÊ THỊ HÀ PHƯƠNG Phuong.LTHCA180230@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Hóa học Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Đặng Trung Dũng Chữ ký GVHD Bộ mơn : Hóa Dược Bảo vệ Thực vật Viện : Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 6/2020 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: LÊ THỊ HÀ PHƯƠNG Đề tài luận văn: “Nghiên cứu trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc” Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số SV: CA180230 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày với nội dung sau: Một số điểm tả: - Các dấu thập phân sửa thành dấu “,” thay dấu “.” - Trang 32 bỏ dòng “CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN” Một số điểm biên soạn: - Đã trình bày lại mục tiêu rõ rang - Kết luận dựa theo việc hoàn thành mục tiêu đề Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ/TỔNG QUAN/NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Lê Thị Hà Phương Số hiệu sinh viên : CA180230 Lớp : 18AKTHH Nội dung thiết kế/tổng quan/nghiên cứu “Nghiên cứu trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc” Các số liệu, kiện ban đầu: Dung dịch Na-alginate sử dụng 2% chế tạo vi hạt nguyên 4% chế tạo vi hạt đóng gói dịch chiết tỏi đen Nhiệm vụ thiết kế/tổng quan/nghiên cứu: - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate - Bước đầu nghiên cứu khả đóng gói dịch chiết tỏi đen vi hạt alginate ứng dụng vận chuyển thuốc Các vẽ, sơ đồ, sản phẩm cần đạt: - Thành công nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate - Đóng gói thành cơng dịch chiết tỏi đen bước đầu nghiên cứu ứng dụng vi hạt alginate trình vận chuyển thuốc Ngày giao nhiệm vụ: 25/09/2018 Ngày hoàn thành: 25/05/2020 Trưởng Bộ môn Cán hướng dẫn PGS.TS Đặng Trung Dũng Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc ………………… LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Lê Thị Hà Phương SHHV: CA180230 Chuyên ngành: Hóa Dược Bảo vệ thực vật Lớp: 2018A-KTHH Nơi công tác: Khoa Dược – Trường Đại học Hịa Bình Hà Nội Đề tài: Nghiên cứu q trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc Tôi xin cam đoan kết trình bày luận văn tơi nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS Đặng Trung Dũng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình Hà Nội, ngày tháng năm 2020 HỌC VIÊN Lê Thị Hà Phương LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu với giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, gia đình, bạn bè đồng nghiệp với nỗ lực cố gắng thân, luận văn tốt nghiệp cao học hoàn thành Tác giả chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tồn thể thầy tận tình dạy bảo, tạo điều kiện giúp đỡ suốt hai năm học vừa qua Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Đặng Trung Dũng, người dành nhiều thời gian, tâm sức, tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn tài trợ số 103.99-2018.11 Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (NAFOSTED) Việt Nam Đề tài số ĐTĐL.CN-69/19 thuộc Chương trình phát triển khoa học lĩnh vực Hóa học, Khoa học sống, Khoa học trái đất Khoa học biển giai đoạn 20172025 tài trợ cho nghiên cứu Do hạn chế kiến thức, tài liệu tham khảo thời gian thực nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận góp ý, bảo thêm từ thầy cô bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn chỉnh HỌC VIÊN Lê Thị Hà Phương TÓM TẮT LUẬN VĂN Tại Việt Nam, nghiên cứu rong nâu chiết xuất từ rong nâu quan tâm tiến hành số viện nghiên cứu trường đại học thời gian gần đưa vào hệ thống giảng số sở đào tạo Điều xuất phát từ lợi ích to lớn mà rong nâu mang lại cho sống ứng dụng làm thực phẩm, môi trường nuôi cấy tế bào nấm men, làm nhiên liệu sinh học Đối với ngành công nghiệp sản xuất dược phẩm, rong nâu sử dụng làm nguồn nguyên liệu để chiết tách polysarcaride có hoạt tính sinh bao gồm: alginate, fucoidan, laminaran… với khả ứng dụng rộng rãi Trong số polysarcaride chiết xuất từ rong nâu, alginate hợp chất đặc biệt quan tâm nghiên cứu có nhiều ưu điểm khả phân hủy sinh học, độc tính thấp tính linh hoạt hóa học Đồng thời alginate hợp chất có đặc tính tạo gel ổn định mơi trường nước cách thêm cation đa hóa trị Điều làm cho alginate trở nên hữu ích cho nghiên cứu ứng dụng vận chuyển thuốc bất động tế bào Ngồi ra, đặc tính khác quan trọng alginate khả liên kết ngang tốt, nhạy pH có tính bám dính Điều góp phần lớn cho nghiên cứu dẫn thuốc đường uống Việc nghiên cứu ứng dụng alginate chất dẫn thuốc đẩy mạnh vài năm gần thường tập trung vào khía cạnh như: quy trình chế tạo hạt micro alginate, cấu trúc, hình dạng, kích thước ảnh hưởng thơng số tới q trình giải phóng thuốc môi trường thể sống Dựa tài liệu tham khảo ngồi nước, nhận thấy, nghiên cứu ứng dụng hợp chất alginate làm chất dẫn thuốc bắt đầu tiến hành số trường Đại học lãnh thổ Việt Nam Tuy nhiên, nay, việc sử dụng kỹ thuật vi lưu để chế tạo vi hạt alginate làm chất dẫn thuốc chưa cơng bố nước ta Đề tài: “Nghiên cứu trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro ứng dụng vận chuyển thuốc” mở hướng tiếp cận để nghiên cứu chế tạo vi hạt, đồng thời đặt số mục tiêu sau: - Sử dụng kỹ thuật vi lưu thiết bị vi lưu để chế tạo vi hạt alginate có kích thước nhỏ, đồng Đây kỹ thuật thân thiện với môi trường, đại quan tâm giới việc chế tạo vi hạt vật liệu ứng dụng cơng nghiệp hóa dược - Khống chế thành cơng thơng số hình dạng, kích thước, … vi hạt alginate thơng qua q trình chế tạo - Các vi hạt alginate chế tạo thành công bước đầu ứng dụng làm vật liệu đóng gói dịch chiết tỏi đen Đề tài triển khai gồm nội dung sau: - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN THUỐC 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Các hình thức vận chuyển thuốc vào thể [2] 1.1.3 Các phương tiện vận chuyển thuốc vào thể 1.2 TỔNG QUAN VỀ ALGINATE 15 1.2.1 Giới thiệu chung 15 1.2.2 Cấu trúc alginate 16 1.2.3 Tính chất lý hóa alginate 17 1.3 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ KÊNH DẪN VI LƯU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VI HẠT ALGINATE 23 1.3.1 Giới thiệu chung 23 1.3.2 Phương pháp chế tạo 24 1.3.3 Ứng dụng 26 1.4 KẾT LUẬN CHUNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG 29 2.1.1 Thiết bị dụng cụ 29 2.1.2 Chuẩn bị hóa chất 29 2.2 THIẾT LẬP HỆ NGHIÊN CỨU 30 2.2.1 Sơ đồ hệ thống nghiên cứu 30 2.2.2 Thuyết minh hệ thống nghiên cứu 30 2.3 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 31 2.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate……… 31 2.3.2 Khảo sát q trình đóng gói dịch chiết tỏi đen vi hạt alginate……… 32 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.4.1 Chế tạo vi hạt alginate phương pháp vi lưu 32 i 2.4.2 Nghiên cứu cấu trúc vi mô bề mặt phương pháp vật lý…………… 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 36 3.2 QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VI HẠT ALGINATE 36 3.2.1 Quá trình chế tạo vi hạt alginate thiết bị kênh dẫn vi lưu…………… 36 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate……… 39 3.3 KHẢO SÁT Q TRÌNH ĐĨNG GĨI DỊCH CHIẾT TỎI ĐEN CỦA VI HẠT ALGINATE 47 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Nội dung SEM IM PGE Polyethylene glycol TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) HPLC M β-D-mannuronic acid G α-L-guluronic acid FDA Cơ quan quản lý Dược phẩm Thực phẩm Hoa Kỳ MFDs Thiết bị tập trung dòng chảy 10 FFMFD 11 CP Pha liên tục 12 DF Pha phân tán 13 UV-VIS 14 PDMS Polydimethylsiloxane 15 H37Rv Tên chủng vi khuẩn lao Kính hiển vi quét (Scanning Electron Microscope) Kính hiển vi quang học phản xạ (Inverted Microscope) Sắc ký lỏng hiệu cao (High-performance liquid chromatography) Thiết bị tập trung dòng chảy kênh dẫn vi lưu Máy quang phổ cực tím khả kiến (Ultraviolet-visible spectroscopy) iii quang học phản xạ chụp lại camera kết nối với máy tính Hình 3.8 Hình dạng vi hạt alginate với nồng độ canxi clorua thay đổi: a) 1%; b) 5%; c) 10%; d) 15% (Thước đo 300µm) Hình ảnh quan sát thơng qua kính hiển vi quang học dễ dàng nhận thấy khác biệt hình dạng vi hạt alginate tương ứng với thay đổi nồng độ canxi clorua Ở nồng độ canxi clorua 1% (Hình 3.8a), vi hạt alginate dạng hình cầu có hình dạng khơng cố định khác, chí số hạt cịn bị bóp méo Với nồng độ canxi clorua tăng lên 5%, hình dạng vi hạt gần giống hình cầu hơn, nhận thấy, phần vi hạt có kích thước nhỏ tỷ lệ nghịch với nồng độ canxi clorua Điều chứng tỏ thay đổi nồng độ canxi clorua ảnh hưởng đến phản ứng tạo gel trình chế tạo vi hạt alginate Nồng độ canxi clorua 10% 15% cho thấy vi hạt có hình dạng đồng hơn, hạt ngắn nhiều so với thí nghiệm khảo sát 1% 5% Nguyên nhân trình nồng độ ion canxi cao đồng nghĩa với việc gradient nồng độ cao hơn, dẫn đến gel hóa xảy với tốc độ nhanh hơn, vi hạt alginate mà củng cố nhanh nên dạng hình cầu 44 vi giọt ban đầu gần giữ nguyên Đồng thời gia tăng tốc độ gel hóa làm giảm hội tạo vi giọt Thơng qua thí nghiệm khảo sát cho thấy nồng độ tối ưu dung dịch canxi clorua sử dụng q trình gel hóa từ 10% trở lên cho vi hạt với dạng hình cầu với kích thước hạt bé mật độ phân bố đồng Trong luận văn này, tác giả sử dụng nồng độ dung dịch canxi clorua 10% làm nồng độ tối ưu cho trình khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate 3.2.2.4 Tốc độ khuấy trình gel hóa Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến hình dạng vi hạt alginate tạo thành thực điều kiện cố định với tốc độ dòng pha phân tán 0.1ml/h tốc độ dòng pha liên tục 3.5ml/h Nồng độ dung dịch natri alginate dung dịch canxi clorua chuẩn bị 2% 10% trọng lượng Hình 3.9 Hình dạng vi hạt Ca-alginate tạo thành khi: a) Khơng có tác động khuấy; b) Có tác động khuấy tốc độ 125 vòng/phút (Thước đo – Scale bar 300µm) Hình 3.9 cho thấy rõ ràng tác động khuấy lên kích thước mật độ phân bố vi hạt alginate tạo thành So sánh vi hạt tạo thành hình 3.9a hình 3.9b thấy khác biệt rõ ràng hình dạng vi hạt Trong điều kiện thí nghiệm, tác động khuấy q trình gel hóa tốc độ 125 vịng/phút, vi hạt hình thành có hình dạng gần giống hình cầu hơn, ngắn với đường kính qn 130µm Khi khơng có tác động khuấy, mật độ phân bố vi hạt rộng hơn, kích thước vi hạt khơng có độ quán 45 Để khảo sát thay đổi hình dạng kích thước vi hạt alginate cách chi tiết hơn, luận văn tiến hành thực nghiệm chế tạo vi hạt Ca-alginate tốc độ khuấy 60 vòng/phút, 125 vòng/phút 250 vịng/phút q trình gel hóa tương ứng với nồng độ canxi clorua sử dụng để khảo sát 1%, 5%, 10% Hình 3.10 cho thấy thay đổi hình dạng kích thước vi hạt alginate thay đổi tốc độ khuấy tương ứng với thay đổi nồng độ canxi clorua a) Nồng độ CaCl2 1% b) Nồng độ CaCl2 5% c) Nồng độ CaCl2 10% Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ CaCl2 tốc độ khuấy đến hình dạng kích thước vi hạt Ca-alginate q trình gel hóa (Thước đo – Scale bar 300µm) 46 Dưới tác động tốc độ khuấy tăng dần từ 60 vịng/phút đến 250 vịng/phút, hình dạng vi hạt có thay đổi rõ rệt Ở tốc độ khuấy thấp (60 vòng/phút), vi giọt Na-alginate chưa kịp gel hóa dồn lại với tạo thành vi hạt có kích thước to nhỏ khác Khi tốc độ khuấy tăng lên 125 vòng/trên phút, vi giọt bị lực tác động mạnh hơn, phân tán q trình gel hóa dẫn đến kích thước vi hạt đồng Điều dễ dàng nhận thấy hình 3.10 với tốc độ khuấy 125 vòng/phút Tuy nhiên, với nồng độ canxi clorua sử dụng q trình gel hóa 1%, tốc độ khuấy 250 vòng/phút khiến vi hạt tạo thành bị vỡ tạo thành hình dạng khơng xác định Điều giải thích lực tác động đến vi giọt mạnh, thời gian gel hóa (do nồng độ canxi clorua thấp) chậm, khiến vi giọt bị biến dạng trình tạo vi hạt Ở nồng độ canxi clorua 5% 10%, tượng khơng cịn xảy ra, vi hạt hình thành có hình dạng trịn, ngắn khơng bị biến dạng nồng độ canxi clorua đủ để q trình gel hóa xảy cân với tốc độ khuấy Từ thí nghiệm cho thấy, kích thước vi hạt alginate phụ thuộc vào tốc độ dòng pha phân tán chứa dung dịch Na-alginate tốc độ dòng pha liên tục chứa dầu đậu nành cịn phụ thuộc vào tốc độ khuấy q trình gel hóa Tuy nhiên, hình dạng vi hạt alginate lại phụ thuộc vào nồng độ canxi clorua Kích thước phần vi hạt alginate tỷ lệ nghịch với nồng độ canxi clorua Thực nghiệm cho phép tác giả lựa chọn tốc độ khuấy tối ưu phục vụ cho luận văn nghiên cứu tương ứng với nồng độ canxi clorua 10% 125 vịng/phút 3.3 KHẢO SÁT Q TRÌNH ĐĨNG GĨI DỊCH CHIẾT TỎI ĐEN CỦA VI HẠT ALGINATE Nghiên cứu trình đóng gói dịch chiết tỏi đen cách tiến hành nhũ tương hóa hỗn hợp dung dịch gồm dịch chiết tỏi đen dung dịch Na-alginate 4% với tỷ lệ 1:1 máy khuấy từ với tốc độ 1500 vòng/phút 30 phút Bọt khí sinh q trình khuấy khử máy siêu âm bơm hút chân không Sự phân tán dịch chiết tỏi đen dung dịch natri alginate 4% quan sát kính hiển vi quang học, hình ảnh chụp lại thơng qua camera kết nối với máy tính Từ thí nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate cho thấy điều kiện tối ưu để tiến hành khảo sát q trình đóng gói dịch chết tỏi đen vi hạt alginate 47 a) Dung dịch natri alginate b) Dịch chiết tỏi đen c) Dịch chiết tỏi đen phân tán dung dich natri alginate 4% Hình 3.11 Các dung dịch quan sát kính hiển vi điện tử: a) Dung dịch natri alginate; b) Dịch chiết tỏi đen; c) Dịch chiết tỏi đen phân tán dung dịch natri alginate 4% Quá trình tiến hành điều kiện cố định với với tốc độ dòng pha phân tán 0.1ml/h tốc độ dòng pha liên tục 3,5ml/h Dung dịch Naalginate chuẩn bị nồng độ 4% để đảm bảo sau trộn lẫn với tinh dầu tỏi đen độ nhớt dung dịch không bị thay đổi Nồng độ dung dịch CaCl2 cho q trình gel hóa chuẩn bị 10% Tốc độ khuấy 125 vòng/phút giữ nguyên thời gian thực nghiệm Hệ thống vận hành liên tục 5h khảo sát a) Vi hạt alginate nguyên b) Vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình 3.12 Quan sát vi hạt tạo thành kính hiển vi quang học: a) Vi hạt alginate nguyên bản; b) Vi hạt alginate dóng gói dịch chiết tỏi đen (Thước đo – Scale bar: 120µm) Hình 3.12a vi hạt Ca-alginate nguyên không chứa dịch chiết tỏi đen, vi hạt quan sát thấy có dạng trong, hình thái dạng hình cầu có đặc 48 trưng vi hạt alginate làm rắn bên kênh dẫn vi lưu Khi đưa tinh dầu tỏi đen vào vi hạt, qua quan sát kính hiển vi quang học nhận thấy có mặt cách rõ ràng dịch chiết tỏi đen vi hạt Dịch chiết phân bố vi hạt vi hạt tạo thành thấy xuất dịch chiết cách đồng Bước đầu cho thấy có nhiều khả dịch chiết tỏi đen đưa vào bên vi hạt alginate (Hình 3.12b) Để nghiên cứu chi tiết khác biệt bề mặt vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen, tiến hành quan sát loại vi hạt thu kính hiển vi điện tử quét (SEM) Các vi hạt thu sau gel hóa giữ ổn định dung dịch CaCl2 24h đồng hồ Sau đó, sử dụng lưới lọc với mắt lưới có đường kính 30µm để lọc bỏ dung dịch, hạt gel thu đem sấy khô nhiệt độ 50oC Hình ảnh vi hạt quan sát kính hiển vi điện tử quét với khác độ phóng đại khác a) Vi hạt alginate nguyên b) Vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình 3.13 Các vi hạt phân tích phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) với độ phóng đại gấp 500 lần (Scale bar – Thước đo = 200µm) Ở độ phóng đại gấp 500 lần (Hình 3.13) cho thấy vi hạt sau làm khô có kích thước dao động khoảng từ 30-40µm Kích thước khác biệt nhiều (nhỏ gần ba lần) so với vi hạt chưa làm khô Điều dễ dàng lý giải vi hạt alginate nguyên hay vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen cấu tạo liên kết hydrogel Thông thường cấu trúc hydrogel có chứa từ 60 đến 80% nước Trong trình làm khơ nhiệt độ thích hợp, hạt gel bị phân tử nước (H2O) làm cho cấu trúc ban đầu bị biến dạng, liên kết co lại với tạo thành vi hạt có kích thước nhỏ nhiều so với hạt gel ban đầu 49 Hình ảnh thu kính hiển vi điện tử quét với độ phóng đại gấp 500 lần (Hình 3.13) vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen cho thấy tương quan với hình ảnh thu kính hiển vi điện tử quang học phản xạ (Hình 3.12) Các vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen cho hình dạng gần giống hình cầu, phần vốn có vi hạt ngun biến hoàn toàn Điều đưa đến khả dịch chiết tỏi đen đóng vai trị chất hoạt động bề mặt làm cân sức căng bề mặt pha dầu pha nước, đồng thời tác động lên trình tạo hạt dẫn đến việc đóng hạt diễn nhanh hơn, vi hạt mà biến a) Vi hạt alginate nguyên b) Vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình 3.14 Các vi hạt phân tích phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) với độ phóng đại gấp 10.000 lần Ở độ phóng đại gấp 10.000 lần (Hình 3.14) cho thấy bề mặt vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen có độ xốp tương đối Tuy nhiên, bề mặt vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen lại xuất khe nứt phần gồ ghề (Hình 3.14b) cịn vi hạt alginate nguyên (Hình 3.14a) cho thấy bề mặt phẳng mịn hoàng toàn 50 c) Vi hạt alginate nguyên d) Vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình 3.15 Các vi hạt phân tích phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) với độ phóng đại gấp 100.000 lần 150.000 lần Với độ phóng đại từ 100.000 lần đến 150.000 lần, cho thấy rõ ràng bề mặt xốp vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi hoàn toàn khác Đối với vi hạt alginate nguyên bản, phần xốp co cụm lại với tạo thành phần bề mặt kẽ hở (hình 3.15a), điều hồn tồn trái ngược vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen với xuất khoảng trống đan xen tạo thành liên kết gần giống với mạng lưới tinh thể (hình 3.15b) lý giải cho việc xuất vết nứt bề mặt vi hạt đóng gói dịch chiết tỏi đen Từ phương pháp đánh giá vi hạt thu kính hiển vi điện tử quang học kính hiển vi điện tử quét, bước đầu cho thấy khả thành cơng vi hạt alginate đóng gói loại vật liệu khác bên hạt Tuy nhiên, để đánh giá xác thành phần vật liệu mà vi hạt alginate đóng gói được, chúng tơi thực nghiên cứu đánh giá phổ FTIR EDX vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi 51 Hình 3.16 Phổ FTIR vi hạt alginate nguyên Hình 3.17 Phổ FTIR vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình ảnh thu từ phương pháp chụp phổ FTIR vi hạt alginate nguyên (hình 3.16) vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen (hình 3.17) cho thấy xuất băng sóng hấp thụ mạnh 3443,18 cm-1 3425,54 cm1 đặc trưng cho nhóm hydroxyl O‒H thuộc cấu trúc polymer Các dao động nằm vùng 2855 cm-1 2925cm-1 tần số hấp thụ đặc trưng cho dao động hóa trị C‒H Các nhóm carbonyl thường có đỉnh hấp thụ xuất vùng 1755-1740 cm-1, nhiên trường hợp này, liên kết hydro nhóm C=O 52 ester nhóm hydroxyl enolic nên băng sóng hấp thụ xuất gần vùng 1650 cm1 (cụ thể 1633 cm-1 vi hạt nguyên 1628 cm-1 vi hạt đóng gói dịch chiết tỏi đen) Từ đặc trưng thu phương pháp chụp phổ FTIR hai loại vi hạt khác nhận thấy vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen mang liên kết đặc trưng cấu trúc giống với vi hạt alginate nguyên Tuy nhiên, dao động đặc trưng cho cấu trúc alginate, phổ FTIR hình 3.17 vi hạt đóng gói dịch chiết tỏi đen cho thấy xuất băng sóng hấp thụ 1423 cm-1 1033 cm-1 Đối với băng sóng hấp thụ 1423 cm-1 cho thấy tần số cao hơi, bước sóng ngắn hơn, điều lý giải cho xuất nhóm sunfonat hữu Mặt khác, xuất dao động 1033 cm-1 (S=O) 617 cm-1 (C‒S) cho thấy khả có mặt hợp chất lưu huỳnh vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Hình 3.18 Phổ EDX vi hạt alginate nguyên Khảo sát nguyên tố có mặt vi hạt alginate nguyên vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen phương pháp chụp phổ EDX hai điểm thuộc vi hạt điểm (Hình 3.18, 3.19) cho thấy xuất nguyên tố bao gồm Ca, Na, C, O nguyên tố cấu thành nên vi hạt alginate (ngồi cịn có Si thuộc thành phần cấu tạo lớp nền) 53 Hình 3.19 Phổ EDX vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Tuy nhiên, phổ EDX vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen (Hình 3.19) cho thấy xuất lượng nhỏ nguyên tố lưu huỳnh (S), đồng thời hình ảnh chụp vi hạt quan sát phần lưu huỳnh (S) (màu hồng) đóng gói vi hạt phần lưu huỳnh (S) nằm lớp Trong phần 2.3.2 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, dựa tài liệu tham khảo, tác giả cho biết có mặt hợp chất chứa lưu huỳnh dịch chiết tỏi đen Thêm vào đó, qua đối chiếu khác phổ FTIR phổ EDX vi hạt alginate nguyên (hình 3.16, 3.18) vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen (hình 3.17, 3.19) cho thấy xuất bước sóng đặc trưng hợp chất lưu huỳnh khẳng định thành cơng q trình đóng gói dịch chiết tỏi đen vi hạt alginate Các phương pháp đánh giá kết thực nghiệm khẳng định tác giả hồn thành q trình khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng kích thước vi hạt alginate nguyên đồng thời thành công q trình sử dụng vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen Nghiên cứu mở hướng phát triển cho việc sử dụng loại vật chất có kích thước siêu vi q trình sản xuất thuốc thực phẩm chức Việt Nam 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 KẾT LUẬN Luận văn “Nghiên cứu trình chế tạo hạt Alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc” thực nghiên cứu chế tạo vi hạt alginate thiết bị tập trung dòng chảy vi lưu bước đầu khảo sát ứng dụng đóng gói dược phẩm vi hạt alginate Sau trình nghiên cứu thu kết sau: Đã thiết lập hệ thống thực nghiệm phù hợp với việc chế tạo vi hạt polyme alginate Dựa kết này, tiến hành khảo sát hạt polyme hydrogel có tính chất ưu việt Đã chế tạo thành công hạt polymer alginate có kích thước vi mơ (micro) hệ thiết bị vi lưu với kích thước, hình dạng cấu trúc khác Kết cho thấy ảnh hưởng điều kiện thực nghiệm đến trình chế tạo vi hạt alginate Dựa vào kết điều chỉnh điều kiện thực nghiệm phù hợp với mục đích sử dụng vi hạt ứng dụng vận chuyển dược phẩm Ứng dụng thành công vi hạt alginat để bao bọc dịch chiết tỏi đen Kết cho thấy khả thành công việc sử dụng vật liệu alginate trình đóng gói thuốc thực phẩm chức 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN TRONG TƯƠNG LAI Từ bước đầu thành cơng q trình khảo sát vi hạt alginate q trình đóng gói dịch chiết tỏi đen vi hạt alginate, luận văn cho thấy hướng phát triển tương lai: - Nghiên cứu ổn định vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen điều kiện nhiệt độ phòng (25oC) - Nghiên cứu hiệu suất đóng gói dịch chiết tỏi đen - Nghiên cứu q trình giải phóng dịch chiết tỏi đen vi hạt alginate - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng hình dạng, kích thước, độ xốp độ chứa nước vật liệu alginate q trình giải phóng dịch chiết tỏi Đồng thời, đánh giá tác dụng hạ cholesterol, hạ đường huyết chống oxy hóa vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen so sánh với dịch chiết tỏi đen ban đầu - Đánh giá độc tính cấp vi hạt alginate đóng gói dịch chiết tỏi đen - Tiếp tục khảo sát khả đóng gói vi hạt alginate loại vitamin, thực phẩm chức hay loại thuốc điều trị ung thư khác 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lavik E B., Kuppermann B D., Humayun M.S., Drug Delivery retina, 2013, 734-745 Jain K K., Drug Delivery Systems – An Overview, Methods in Molecular Biology, 2008, 1-50 Polymer Solutions News Team, What is s Drug Delivery System, Materials Science Research & Innovations, 2016 a) Claudia Zylberberg and Sandro Matosevic, Pharmaceutical liposomal drug delivery: a review of new delivery systems and a look at the regulatory landscape, 2016; 23(9): 3319–3329 b) Drug delivery systems (2015) Strategies to Modify the Drug Release from Pharmaceutical Systems, 87–194 Rizvi S., & Saleh A (2018) Applications of nanoparticle systems in drug delivery technology, Saudi Pharmaceutical Journal, 2018, 26(1), 64-70 C Pinto Reis, et al., Nanoencapsulation I., Methods for preparation of drugloaded polymeric nanoparticles, Nanomedicine, 2006, 8–21 J Panyam, V Labhasetwar, Biodegradable nanoparticles for drug and gene delivery to cells and tissue, Adv Drug Deliv Rev., 2003, 329– 347 S.Y Kim, Y.M Lee, Taxol-loaded block copolymer nanospheres composed of methoxy poly(ethylene glycol) and poly(epsilon-caprolactone) as novel anticancer drug carriers, Biomaterials, 2001, 1697–1704 Zahoor Ahmad, Rajesh Pandey, Sadhna Sharma and G.K Khuller, Alginate Nanoparticles as Antituberculosis Drug Carriers: Formulation Development, Pharmacokinetics and Therapeutic Potential, The Indian Journal of Chest Diseases & Allied Sciences, 2006, 48, 171-176 10 Qurrat-ul-Ain, Sadhna Sharma1, G K Khuller and S K Garg, Alginate-based oral drug delivery system for tuberculosis: pharmacokinetics and therapeutic effects, Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 2003, 51, 931–938 11 Jayapal John Joseph & Dhanaraj Sangeetha & M Shivashankar, In vitro Release and Cytotoxic Studies of Novel Alginate Nanocarrier for the Antitumor Drug: Sunitinib, Regenerative Engineering and Translational Medicine 12 Zolinza (vorinostat) Capsules Full Prescribing Information, Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ 08889, USA, 2016 13 International Nonproprietary Names for Pharmaceutical Substances (INN) Recommended International Nonproprietary Names: List 56, WHO Drug Information, 2006, 20 (3): 232 14 ZOLINZA, Merck's Investigational Medicine for Advanced Cutaneous T-Cell Lymphoma (CTCL), To Receive Priority Review from U.S Food and Drug Administration, Merck & Co June 7, 2006 Archived from the original on September 14, 2006, 2006 15 Suresh S Ramalingam, Robert A Parise, Ramesh K Ramananthan, Theodore F Lagattuta, Lori A Musguire, Ronald G Stoller, Douglas M Potter, 56 Athanassios E Argiris, James A Zwiebel, MerrillJ Egorin and Chandra P Belani1 Phase I and Pharmacokinetic Study of Vorinostat, A Histone Deacetylase Inhibitor, in Combination with Carboplatin and Paclitaxel for Advanced Solid Malignancies Clin Cancer Res, 2007,13(12) 3605-3610 16 Tuan Hiep Tran & Thiruganesh Ramasamy & Duy Hieu Truong & Beom Soo Shin & Han-Gon Choi & Chul Soon Yong & Jong Oh Kim Development of Vorinostat-Loaded Solid Lipid Nanoparticles to enhance pharmacokinetics and efficacy against Multidrug-Resistant Cancer Cells Pharm Res (2014) 31:1978–1988 17 Charles M M., Thevaki M., Jon D., Stephane S., James M M., John P A., Simon P J., David M V., R Charles C., Structure-activity relationships of aryloxyalkanoic acid hydroxamides as potent inhibitors of histone deacetylase, Bioorg Med Chem.Lett., 2007, 17, 136-141 18 Alena Tomšik, Ljubiša Šarić, Serena Bertoni, Michele Protti, Beatrice Albertini, Laura Mercolini, Nadia Passerini, Encapsulations of wild garlic (Allium ursinum L.) extract using spray congealing technology, Food Research International, 2018 19 Feng-Lian Yang, Xue-Gang Li, Fen Zhu, And Chao-Liang Lei, Structural Characterization of Nanoparticles Loaded with Garlic Essential Oil and Their Insecticidal Activity against Tribolium castaneum, Coleoptera: Tenebrionida J Agric Food Chem 2009, 57, 10156–10162 20 Raquel Piletti, Micheli Zanetti, Guilherme Jung, Josiane Maria Muneron de Melloc,Francieli Dalcanton, Cintia Soares, Humberto Gracher Riella, Márcio Antônio Fioric, Microencapsulation of garlic oil by β-cyclodextrin as a thermal protection method for antibacterial action, Materials Science & Engineering, (2019) 139–149 21 Hồ Đức Cường, Nghiên cứu cấu trúc khảo sát hoạt tính sinh học fucoidan aginate từ hai loài rong nâu Sargassum henslowianun Sargassum swartzii Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2014 22 Lissette Agüero, Dionisio Zaldivar-Silva, Luis Pena, Marcos L Dias, Alginate microparticles as oral colon drug delivery device: A review, Carbohydrate Polymers, 2017, 168, 32–43 23 Lissette Agüero, Dionisio Zaldivar-Silva, Luis Pena, Marcos L Dias, Alginate microparticles as oral colon drug delivery device: A review, Carbohydrate Polymers, 2017, 168, 32–43 24 Gianni Ciofani et al., A drugdelivery system based on alginate microspheres, Biomed Microdevices, 2007, 9, 395-403 25 a) Đặng Trung Dũng, Fabrication of Microfluidic Devices using Microcasting for Laser Scanning and Microparticle Preparation, Luận án tiến sĩ Kyungpook National University, 2011 b) Mohamed G.A Mohamed, Sina Kheiri, Saidul Islam, Hitendra Kumar, Annie Yang, Keekyoung Kim, An 57 Integrated Microfluidic Flow-focusing Platform for On-chip Fabrication and Filtration of Cell-laden Microgels, Lab on a Chip, 2019 26 S Lin, A S Fisch, X Bi and W Parce, Separation of phospholipids in microfluidic chip device: application to high-throughput screening assays for lipid-modifying enzymes, Analytical Biochemistry, 2003, (314), 97–107 27 L Lei, I L Mattos and Y Chen, Microfluidic devices for optical determination of ethanol concentration, Microelectronic Engineering, 2008, (85), 1318– 1320 28 D Y Zhang, V Lien, Y Berdichevsky, J H Choi and Y H Lo, Fluidic adaptive lens with high focal length tunability, Appl Phys Lett, 2003, (83), 3171-3172 29 L Pang, U Levy, K Campell, A Groisman and Y Fainman, Set of two orthogonal adaptive cylindrical lenses in a monolith elastomer device, Opt Express, 2005, (13), 9003-9013 30 Q Xu, M Hashimoto, T T Dang, T Hoare, D S Kohane, G M Whitesides, R Langer and D G Anderson, Preparation of monodisperse biodegradable polymer microparticles using a microfluidic flow-focusing device for controlled drug delivery, 2009, 1575–1581 31 T Nisisako, T Torii and T Higuchi, Novel microreactors for functional polymer beads, Chemical Engineering Journal, 2004, 23–29 32 Keng-Shiang Huang, Ming-Kai Liu, Chun-Han Wu, Y-Tang Yen & Yu-Cheng Lin, Calcium alginate microcapsule generation on a microfluidic system fabricated using the optical disk process, Journal of Micromechanics and Microengineering, 2017, 1428-1434 33 Dang T.D., Joo S.W., Preparation of tadpole-shaped calcium alginate microparticles with sphericity control, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 102, 2013, 766-771 58 ... TRÌNH CHẾ TẠO VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VI HẠT ALGINATE 3.2.1 Quá trình chế tạo vi hạt alginate thiết bị kênh dẫn vi lưu Các vi giọt alginate chế tạo thiết bị kênh dẫn vi lưu với... Nội Đề tài: Nghiên cứu trình chế tạo hạt alginate có kích thước micro thiết bị kênh dẫn vi lưu ứng dụng vận chuyển thuốc Tôi xin cam đoan kết tơi trình bày luận văn nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS... ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 36 3.2 QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VI HẠT ALGINATE 36 3.2.1 Quá trình chế tạo vi hạt alginate thiết bị kênh dẫn vi lưu? ??…………