E.coli (Eaton, 2008)
Tharanathan(2004)[Chitosan cho thấy một phổ kháng khuẩn rộng kháng lại cả nấm và vi khuẩn Gram dương và Gram âm [9].
Hong Kyoon No (2002) nghiên cứu ảnh hưởng của sáu loại khối lượng phân tử khác nhau của chitosan, chitosan oligomer đến khả năng kháng khuẩn trên 7 loại vi khuẩn gram dương và 4 vi khuẩn gram âm. Kết quả thấy rằng chitosan cĩ khối lượng phân tử cao cĩ khả năng kháng khuẩn tốt hơn chitosan oligomer cĩ khối lượng phân tử thấp hơn. Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan
mạnh hơn ở vi khuẩn gram âm hơn là vi khuẩn gram dương. Chỉ số MIC của chitosan biến động trong khoảng 0.05-0.1% tùy thuộc vào khối lượng phân tử và loại vi khuẩn. Hong Kyoon No cũng khẳng định rằng hoạt tính kháng khuẩn của chitosan thể hiện tốt hơn ở mơi trường pH thấp [12].
Nguyễn Anh Dũng (2004) cũng nghiên cứu khả năng kháng E.coli của chitosan, chitosan oligomer và chitosan oligomer cải biến bằng cách gắn với salicylic aldehyde đã làm gia tăng hoạt tính kháng khuẩn lên nhiều lần. MIC của chitosan đối với E. coli khoảng 250 ppm, oligoglucosamine khoảng 80- 100 ppm và salicyden oligoglucosamine (SO) chỉ cịn 30-40 ppm [3].
Muối ammonium bậc bốn của chitosan thể hiện hoạt tính kháng khuẩn rất cao. Ví dụ: diethylmethylchitosan cloride thể hiện hoạt tính kháng khuẩn cao hơn chitosan. Hydroxypropyl chitosan ghép với acid maleic natri ức chế hơn 99% vi khuẩn Staphylococcus aureus và E. coli trong 30 phút tiếp xúc với nồng độ 100 ng/ml.
Avadi (2004) nghiên cứu chế tạo dẫn suất diethylmethylchitosan (DEMC) để tăng khả năng hịa tan trong dung mơi, nước và tăng tính kháng khuẩn gấp hai lần so với chitosan khơng cải biến (bảng 2.5) [6].
Nguyen Anh Dzung, Phạm Quang Anh, Pham Anh Hong (2007) nghiên cứu cải biến chitosan bằng cách gắn tạo nhánh chitosan với gốc đường glucose, glucosamine, trimethyl chitosan để tăng hoạt tính kháng khuẩn. Kết quả ghi nhận trong bảng 2.6 [38].
Bảng 2.4. Chỉ số MIC (µg/ml) và MBC (µg/ml) của chitosan và DEMC
Mơi trường Kiểm chứng (mẫu
trắng)
Chitosan DEMC
MIC MBC MIC MBC MIC MBC
Nước cất - - - - 500 500 AcOH 0,25% khối lượng 2500 2500 250 250 125 125 AcOH 0,5% khối lượng 2500 2500 225 225 110 110 AcOH 0,75% khối lượng 1250 1250 158 158 87,5 87,5 AcOH 1,00% khối lượng 1250 1250 125 125 62,5 62,5
Bảng 2.5. Chỉ số MIC của một số dẫn suất chitosan trên một số vi khuẩn
Các dẫn suất
MIC (ppm)
MSSA MRSA E. faecalis E. coli P.
aeruginosa Chitosan 200 560 400 200 200 Oligosaccharide 200 600 480 200 200 Glucose chitosan 80 80 80 40 40 Glucose oligosaccharide 100 180 140 100 100 Glucosamine chitosan 40 40 40 30 30 Glucosamine oligosaccharide 50 60 50 40 40 Trimethyl chitosan 10 20 20 5 10 Trimethyl oligosaccharide 100 140 120 100 120 Carboxymethyl chitosan 40 60 40 40 40
Sun (2006) nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của CMC (Carboxy methyl chitosan) và QC (Quarterinized chitosan). Kết quả cho thấy chỉ số MIC của CMC là 500ppm với E.coli và 1500 ppm với S. aureus; chỉ số MIC của QC là 125ppm với E.coli và 250ppm với S. aureus [47].
Tikhonov (2006) cũng nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của chitosan khối lượng phân tử thấp (4,7 kDa) và chitosan cải biến. Kết quả cho thấy chitosan khối lượng phân tử thấp cĩ hoạt tính kháng khuẩn thấp. Ở nồng độ 1% chitosan (4.7 kDa) tỷ lệ chết của E.coli chỉ là 91.6% [49].
Vật liệu hạt nano chitosan cĩ diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan thơng thường nên cĩ hiệu quả kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan. Qi et al. (2005) nghiên cứu chế tạo hạt nano chitosan để tăng hoạt tính kháng khuẩn. Hạt nano chitosan được chuẩn bị bằng phương pháp tạo gel trong tripolyphosphate (TPP), kích thước hạt khoảng 30-50nm. Các thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano chitosan trên 4 loại vi khuẩn
E.coli, S. typhimurium, S. choleraesuis và S. aureus cho thấy hoạt tính kháng
khuẩn tăng lên nhiều lần so với chitosan. MIC (nồng độ tối thiểu ức chế) của hạt nano chitosan là 1/8-1/32 microgam/ml so với chitosan là 8-16 microgam/ml và kháng sinh doxycycline là 1-4 microgam/ml [41].
Bảng 2.6. Chỉ số MIC (µg/ml) và MBC (µg/ml) của kháng sinh Doxycycline và Chitosan nanoparticles Doxycycline và Chitosan nanoparticles
Vi khuẩn Doxycyline CNP CNP-Cu
MIC MBC MIC MBC MIC MBC
E. coli K88 1 8 1/8 4 1/16 2 E. coli ATCC 25922 2 16 1/16 2 1/16 2 S. choleraesuis ATCC 50020 4 32 1/8 4 1/16 2 S. typhinurium ATCC 50013 4 64 ¼ 8 1/8 4 S. aureus ATCC 2593 ¼ 8 ¼ 8 1/8 4
CNP: chitosan nanoparticles, CNP-Cu: chitosan nanoparticles hấp thụ Cu
2.3.8. Hoạt tính chống đơng máu của dẫn xuất sulfated chitosan
Hiện tượng đơng máu liên quan đến sự hoạt động liên tiếp của một loạt các enzyme serine proteinases, nhất là thrombin xúc tác sự chuyển đổi fibrinogen thành fibrin khơng tan. Khả năng của sulfated glycosaminoglycans can thiệp vào quá trình đơng máu đã được thử nghiệm lâm sàng rộng rãi và cĩ ý nghĩa thiết thực. Heparin, như là một tác nhân chống thrombin hiệu quả, đã sử dụng lâm sàng trong thời gian dài. Theo Doczi và Wolfrom (1953) cơng bố so với heparin, chitosan sulfate cĩ tiềm năng kháng đơng cao bằng khoảng 45% nhờ cĩ cấu trúc hĩa học tương tự heparin. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sulfat hĩa đã được thực hiện bằng cách sử dụng axit chlorosulfonic trong N, N-dimethylformamide ở nhiệt độ phịng để tránh phân hủy chitosan. Khơng giống heparin, sulfated chitosan khơng thấy thể hiện hoạt tính chống
đơng máu, gây chảy máu quá mức ở bệnh nhân. Một mức độ sulfate hĩa cao hơn được thể hiện là cĩ lợi cho sự kháng đơng, với sự đánh giá thời gian thrombin. Sự sắp xếp của nhĩm sulfate được cho thấy cĩ ảnh hưởng lớn quá trình kháng đơng, ví dụ, nhĩm C-6 sulfate đã là một chìa khĩa cần thiết, vì sự desulfation của nĩ dẫn đến mất hoạt tính. Sự thay đổi hĩa học của chitosan sulfate cũng được quan tâm nghiên cứu bởi vì nĩ sẽ làm gia tăng sự giống nhau về cấu trúc của chitosan sulfate và cấu trúc của heparin. Hoạt tính kháng đơng của polysaccharides sulfate nĩi chung là kết quả từ sự tương tác giữa các nhĩm sulfate tích điện âm với chuỗi peptid tích điện dương. Nhĩm
N-acetyl cũng cho thấy sự cải thiện hoạt tính kháng đơng.
2.3.9.Ứng dụng làm tá chất cho vaccin
Nhờ đặc tính khơng độc, khơng gây phản ứng phụ, cĩ khả năng kích thích hệ thống miễn dịch của tế bào mà chitosan và đặc biệt là hạt nano chitosan được tập trung nghiên cứu làm tá chất cho vaccine. Maletter (1984) [30] đã chứng minh khả năng tăng cường hoạt động của hệ thống miễn dịch của một số dẫn suất chitin trong invivo. Maletter chỉ ra rằng chitin cĩ mức độ deacetyl hĩa 70% kích thích miễn dịch trung gian tế bào và tăng cường hình thành kháng thể đặc hiệu trong thí nghiệm trên chuột và heo Guinea. Shibata (1996) cũng cơng bố chứng minh các hạt chitin và chitosan cĩ khả năng cảm ứng tăng tổng hợp interferon gamma và đại thực bào. Các tác giả cũng khẳng định khả năng kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể phụ thuộc rất nhiều vào mức độ deacetyl hĩa, khối lượng phân tử và nhĩm thế trên chitin, chitosan.
Illum (2001) nghiên cứu cho thấy chitosan như là một tá chất mới cho vaccin. Kết quả đáp ứng miễn dịch ở lơ thí nghiệm kháng nguyên cúm là rất thấp, chỉ số IgG chỉ là 102 trong khi ở tá chất chitosan là 103 ở lần chủng thứ
nhất. Ở lần nhắc hai, đối chứng antigen là 102 và tá chất chitosan là 105 [13].Van der Lubben (2001) nghiên cứu sử dụng chitosan làm tá chất cho vaccin qua niêm mạc mũi.
Nhờ cĩ kích thước nanomet và tích điện tích dương nên chitosan dễ dàng đi qua tế bào biểu mơ vào trong tế bào và thải chậm vaccine để kích thích miễn dịch. Do cĩ khả năng thải chậm (slow release) nên đáp ứng miễn dịch sẽ kéo dài và ổn định hơn [53].
Ana Vila (2004) nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosan để mang vaccin tetanus qua niêm mạc mũi. Kích thước hạt nano là 350 nm, điện tích là + 40mV, cĩ hiệu suất mang vaccin tetanus là 50-60%. Kháng thể IgG ở thí nghiệm sử dụng hạt nano chitosan cao gấp 5 lần so với sử dụng kháng nguyên tetanus tự do sau 2 tuần, tăng gấp 15 lần sau 12 tuần và 25 lần sau 24 tuần. Kháng thể đặc hiệu ở thí nghiệm sử dụng hạt nano chitosan cao hơn so với đối chứng gấp 2.5 lần và tăng lên theo thời gian từ 2-24 tuần [6].
Zaharoff (2007) cơng bố nghiên cứu cho thấy dung dịch chitosan tăng cường đáp ứng miễn dịch trung gian tế bào và miễn dịch dịch thể. Chitosan làm tăng kháng thể đặc hiệu kháng nguyên lên 4 lần so với đối chứng và CD4