Nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN THỊ MỸ TRANG NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO RUTIN Chun ngành: Cơng nghệ hóa học Mã số: 605275 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 năm 2012 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS LÊ THỊ HỒNG NHAN (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : Nguyễn Thị Phương Phong (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : Phan Thanh Sơn Nam (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 16 tháng 01 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Nguyễn Công Hào Nguyễn Thị Phương Phong Phan Thanh Sơn Nam Lê Thị Hồng Nhan Lê Thành Dũng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… i Luận án cao học ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN THỊ MỸ TRANG MSHV: 11050156 Ngày, tháng, năm sinh: 05/12/1988 Nơi sinh: ĐăkLăk Chun ngành: Cơng Nghệ Hóa Học Mã số : I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN NANO RUTIN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Đánh giá nguyên liệu (độ ẩm, cấu trúc, hình thái, kích thƣớc, độ tinh khiết) - Khảo sát ảnh hƣởng loại CHĐBM hỗ trợ trình tạo hệ - Khảo sát ảnh hƣởng yếu tố công nghệ - Khảo sát ảnh hƣởng chất bền hóa - Khảo sát ảnh hƣởng phƣơng pháp đồng hóa nâng cao - Đánh giá tính chất hệ phân tán thu đƣợc nhƣ tính chất lý, hóa, độ bền … III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS LÊ THỊ HỒNG NHAN Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƢỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) HV: Phan Thị Mỹ Trang ii Luận án cao học LỜI CẢM ƠN Để đạt đƣợc kết nhƣ hơm nay, tơi xin gửi lịng tri ân sâu sắc đến: Ban giám hiệu Trƣờng ĐH Bách Khoa TP.HCM, Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật hóa học Bộ môn Công nghệ hóa học , tất quý thầy cô truyền đạt kiến thức cho suốt q trình học trƣờng Tơi xin cảm ơn giáo viên hƣớng dẫn TS Lê Thị Hồng Nhan hết lịng hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô, anh chị mơn Kỹ thuật Hóa hữu cơ, trƣờng đại học Bách Khoa tạo điều kiện sở vật chất để tơi thực thí nghiệm tốt Cảm ơn bạn làm thí nghiệm phịng thí nghiệm Bộ mơn hóa hữu chia sẻ, động viên, giúp đỡ thực luận văn Sau xin cảm ơn sâu sắc đến gia đình ln bên cạnh động viên , chỗ dựa vƣ̃ng vật chất lẫn tinh thần để tơi n tâm hồn thành tốt luận văn thời gian qua Xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, tháng 12 năm 2012 Phan Thi ̣Mỹ Trang HV: Phan Thị Mỹ Trang iii Luận án cao học TÓM TẮT Luận văn tập trung nghiên cứu hệ phân tán nano rutin với nồng độ 1%, sử dụng ethanol chất đồng hoạt động bề mặt để hoà tan phân tán rutin Nhìn chung, kích thƣớc độ ổn định hệ chịu ảnh hƣởng yếu tố nhƣ loại chất hoạt động bề mặt, chất làm bền, nồng độ rutin, thời gian đồng hóa, thời gian đồng hóa, tốc độ thiết bị đồng hóa Với có mặt sodium stealoyl lactylate (SSL), kích thƣớc độ bền hệ tốt hẳn so với dùng Tween 20 Tween 80 Để tăng độ bền cho hệ phân tán, PVA 0.1% đƣợc sử dụng nhƣ chất làm bền Bên cạnh đó, kích thƣớc hạt đƣợc cải thiện cách thay đổi điều kiện đồng hố: đồng hóa tốc độ cao SY (5.9 μm), đồng hóa gia dụng Phillips (1.879 m) Đặc biệt, kích thƣớc hạt giảm đáng kể kết hợp đồng hóa tốc độ cao Phillips với đồng hóa áp suất cao APV sau chu kỳ (830 nm với rutin 1% 860 nm với rutin 5%) hay đồng hóa nghiền bi cao tốc (400 nm với rutin 1% 995 nm với rutin 5%) Từ kết đạt đƣợc chứng tỏ việc nâng cao nồng độ rutin hệ huyền phù mà đảm bảo kích thƣớc nano khả quan có nhiều triển vọng ứng dụng tƣơng lai ABSTRACT This thesis focused on researching dispersions of nano rutin with rutin concentration of above 1%, use ethanol and cosurfactant to dissolve and disperse rutin In general, the particle size and stability of rutin suspension were affected by several factors such as types of surfactants, stables, rutin concentration, homogenization time, homogenization rate and homogenizers In presence of sodium stealoyl lactylate (SSL), size and stability of the dispersions were better than those using Tween 20 and Tween 80 To increase stability of dispersions of rutin, PVA 0.1% was used as a stable In addition, the size of rutin particles was also improved by changing the conditions of homogenization: high speed homogenizer SY (5.9 m), household blender Phillips (1.879 m) Especially, this size was also dramatically reduced in case of combining household blender and high pressure homogenizer APV in cycle (830 nm for rutin 1% and 860 nm for rutin 5%) or high speed ball mill (400 nm for rutin 1% and 995 nm for rutin 5%) From the results obtained demonstrate to improve the concentration of rutin in dispersions while maintaining nanoscale is positive and promising applications in the future HV: Phan Thị Mỹ Trang iv Luận án cao học MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT III ABSTRACT III MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH MINH HỌA VII DANH MỤC BẢNG BIỂU XIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XV DANH MỤC PHỤ LỤC XVII LỜI MỞ ĐẦU XXI CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ RUTIN 1.1.1 Tính chất vật lý hóa học 1.1.2 Hoạt tính sinh học rutin 1.1.3 Ứng dụng dược phẩm 1.2 CÔNG NGHỆ NANO 1.2.1 Vật liệu nano 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Tính chất vật liệu nano 1.2.4 Kỹ thuật công nghệ nano 10 1.2.5 Huyền phù nano 15 1.3 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HỆ PHÂN TÁN TẠO HẠT NANO 19 1.3.1 Sự hình thành tinh thể nano rutin 19 HV: Phan Thị Mỹ Trang v Luận án cao học 1.3.2 Khả tái phân tán hạt nano rutin rắn 21 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 23 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 24 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.3.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu 25 2.3.2 Xác định độ tinh khiết nguyên liệu 26 2.3.3 Đo kích thước hạt 28 2.3.4 Phân tích hình thái hạt SEM (Scanning electron microscopy) 29 2.3.5 Phân tích hình thái hạt TEM (Transmission Electron Microscope) 29 2.3.6 Phân tích cấu trúc 29 2.3.7 Đánh giá độ đục 30 2.3.8 Đánh giá màu sắc ngoại quan 30 2.3.9 Đánh giá sơ kích thước qua MLP (Magnitude of Laser Pathway) 32 2.3.10 Đánh giá độ sa lắng 33 2.3.11 Xác định hàm lượng rutin hệ 34 2.4 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 35 2.4.1 Đánh giá đặc tính nguyên liệu 35 2.4.2 Nghiên cứu tạo hệ phân tán huyền phù rutin 35 2.4.3 Nghiên cứu hệ phân tán huyền phù rutin với phương pháp đồng hóa nâng cao 39 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 42 3.1 ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH NGUYÊN LIỆU 42 3.1.1 Tính chất nguyên liệu 42 3.1.2 Phân tích nhiễu xạ XRD 44 3.1.3 Hình thái kích thước nguyên liệu 45 3.2 NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN 46 3.2.1 Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt 46 HV: Phan Thị Mỹ Trang vi Luận án cao học 3.2.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ điều kiện đồng hóa 50 3.2.3 Ảnh hưởng chất làm bền 61 3.3 NGHIÊN CỨU HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN VỚI CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA NÂNG CAO 66 3.3.1 Ảnh hưởng thiết bị đồng hóa cao áp APV 66 3.3.2 Ảnh hưởng máy nghiền bi cao tốc 78 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC - - HV: Phan Thị Mỹ Trang vii Luận án cao học DANH MỤC HÌNH MINH HỌA Hình 1: Cơng thức cấu tạo Rutin Hình 2: Cơng thức cấu tạo quercetin Hình 3: Ứng dụng rutin dƣợc phẩm Hình 4: Kích thƣớc loại vật liệu nano ( L kích thƣớc khơng phải kích thƣớc nano) [13] Hình 5: Sự tăng đáng kế diện tích bề mặt nhờ giảm kích cỡ hạt [15] Hình 6: Hiệu đƣờng kính hạt rắn thí dụ giả định tính tan Hình 7: Sự giản khoảng cách khuếch tán h nhƣ tăng gradient nồng độ (cs-cx)/h cuối tăng tốc độ hòa tan dc/dt = D.A (cs-cx)/h [15] Hình 8: (A) nguyên lý Bottom-up (B) nguyên lý Top-down 10 Hình 9: Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch 11 Hình 10: Hệ nhũ tƣơng nƣớc dầu dầu nƣớc 12 Hình 11: Piston-gap method (A) and jet-stream method (B) [19] 14 Hình 12: Hạt nano hệ polymer 16 Hình 13: Hình dạng tính chất nanosphere 16 Hình 14: Quá trình kết tinh nanosphere 17 Hình 15: Hình dạng tính chất nanocapsule 17 Hình 16: Quá trình kết tinh nanocapsule 18 Hình 17: Hình ảnh kính hiển vi ánh sáng (độ phóng đại 1000 lần) rutin thơ (a) tinh thể nano rutin sau đồng hóa áp suất cao (b) [21] 20 Hình 1: Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 23 Hình 2: Các loại thiết bị đồng hoá 25 HV: Phan Thị Mỹ Trang viii Luận án cao học Hình 3: Máy đo độ ẩm SATORIUS MB45 26 Hình 4: Khơng gian màu CIELab 31 Hình 5: Khơng gian màu CIE-LCh 31 Hình 6: Giá để cuvet sử dụng đo màu máy so màu Minolta 32 Hình 7: Ảnh minh họa chiếu đèn laser qua mẫu 33 Hình 8: Quá trình sa lắng 34 Hình 9: Quy trình tạo hệ phân tán huyền phù rutin 35 Hình 1: HPLC nguyên liệu rutin (A), rutin chuẩn (B), quercetin chuẩn (C) 43 Hình 2: Kết nhiễu xạ tia X Rutin nguyên liệu 44 Hình 3: Ảnh TEM nguyên liệu 45 Hình 4: Độ sa lắng theo thời gian hệ phân tán rutin sử dụng chất ổn định khác thực máy SY 47 Hình 5: Sự thay đổi giá trị độ đục hệ phân tán mẫu chứa chất ổn định SSL 48 Hình 6: Sự thay đổi giá trị màu sắc hệ phân tán mẫu chứa chất ổn định SSL 49 Hình 7: Sự thay đổi giá trị MLP hệ phân tán mẫu sử dụng SSL 49 Hình 8: Kích thƣớc trung bình hệ phân tán rutin sử dụng chất trợ phân tán SSL thực máy Phillips 50 Hình 9:Ảnh hƣởng điều kiện đuổi dung môi giá trị MLP hệ phân tán rutin đồng hóa máy SY sử dụng chất trợ phân tán SSL 0.5% 51 Hình 10:Ảnh hƣởng điều kiện đuổi dung môi giá trị MLP hệ phân tán rutin đồng hóa máy Phillips sử dụng chất trợ phân tán SSL 0.5% HV: Phan Thị Mỹ Trang 51 - 57 - Luận án cao học Phụ lục 32: Phân bố kích thước hạt hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 chứa chất làm bền PVA PVA 0.05% PVA 0.1% PVA 0.2% HV: Phan Thị Mỹ Trang - 58 - Luận án cao học Phụ lục 33: Phân bố kích thước hạt hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 đồng hóa máy đồng hóa cao áp với áp suất 1000 bar sau thời gian khác A-5 chu kỳ A-0 chu kỳ A-10 chu kỳ A-15 chu kỳ A-20 chu kỳ HV: Phan Thị Mỹ Trang - 59 - Luận án cao học Phụ lục 34: Phân bố kích thước hạt hệ phân tán FR:E:SSL = 5:30:1.5 đồng hóa máy đồng hóa cao áp với áp suất 1000 bar sau thời gian khác Ru 5%-0 chu kỳ Ru 5%-5 chu kỳ Ru 5%-10 chu kỳ Ru 5%-15 chu kỳ Ru 5%-20 chu kỳ HV: Phan Thị Mỹ Trang - 60 - Luận án cao học Phụ lục 35: Phân bố kích thước hạt hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 đồng hóa máy nghiền bi cao tốc sau thời gian khác N-15ph N-30ph N-45ph N-60ph N-75ph HV: Phan Thị Mỹ Trang - 61 - Luận án cao học Phụ lục 36: Phân bố kích thước hạt hệ phân tán FR:E:SSL = 5:30:1.5 đồng hóa máy nghiền bi cao tốc sau 60 phút N-Ru 5%-60ph HV: Phan Thị Mỹ Trang - 62 - Luận án cao học Phụ lục 37: Phần kết nghiên cứu công bố báo”Khả nâng cao nồng độ rutin hệ phân tán nano” tạp chí Khoa học cơng nghệ số 50 (3A), năm 2012 HV: Phan Thị Mỹ Trang - 63 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 64 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 65 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 66 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 67 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 68 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 69 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 70 - Luận án cao học HV: Phan Thị Mỹ Trang - 71 - Luận án cao học PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHAN THỊ MỸ TRANG Ngày, tháng, năm sinh: 05/12/1988 Nơi sinh: Krông Năng-ĐăkLăk Địa liên lạc: C7A/11P ấp 3A, Xã Vĩnh Lộc B, Huyện Bình Chánh, TP.HCM Q TRÌNH ĐÀO TẠO Bậc đào tạo Thời gian Nơi đào tạo Đại Học 20062011 Trƣờng ĐH Tôn Đức Thắng, TP.HCM Tổng Hợp Hữu “Nghiên cứu tổng hợp Cơ khảo sát hoạt tính xúc tác IRMOF-3 phản ứng ngƣng tụ Knoevenagel” Cao học 20112013 Trƣờng ĐH Bách Khoa TP.HCM Cơng nghệ hóa “Nghiên cứu tạo hệ phân học tán nano Rutin” Chuyên ngành Tên luận án tốt nghiệp Q TRÌNH CƠNG TÁC Thời gian Nơi công tác Chức vụ 10/200612/2010 Trung tâm gia sƣ Tài Năng Trẻ Gia sƣ (mơn Hóa) 03/200804/2009 Trƣờng ĐH Tôn Đức Thắng Nghiên cứu - “Tách Chitin từ vỏ tôm ứng dụng màng sinh học tự phân hủy” Từ 04/201109/2011 Cty CP Dƣợc phẩm SPM Nhân viên kiểm nghiệm Từ 09/201107/2012 Trƣờng THPT Phùng Hƣng Giáo viên Hóa HV: Phan Thị Mỹ Trang ... để tạo hệ phân tán nano rutin dự kiến yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất hệ 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề tài ? ?Nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin? ?? đƣợc nghiên cứu với mục tiêu nghiên cứu tạo hệ phân. .. lĩnh vực Đề tài: ? ?Nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin? ?? đƣợc đặt với mục tiêu nghiên cứu tạo hệ phân tán nano rutin nƣớc với nồng độ 1% đánh giá khả nhƣ đặc tính hệ Kết nghiên cứu đạt đƣợc luận... xuất rutin đề tài nghiên cứu hệ phân tán kích thƣớc nano rutin Các đề tài nghiên cứu ban đầu nên nồng độ rutin hệ nhỏ (