Một ví dụ cụ thể như việc tạo ra phức lõi giữa naproxen, một loại thuốc giảm đau, hạ sốt, Với β-CD, giúp tăng khả năng tan của naproxen khi sử dụng trong cơ thể so với việc chỉ dùng đơn lẻ hoạt chất này. Phức chất này được tổng hợp bằng phương pháp đông khô hoặc trung hòa. Kết quả trong nghiên cứu này cho thấy, sau 30 phút lượng naproxen tự do tan ra trong nước là 27%, trong khi với hỗn hợp vật lí giữa naproxen và
β- cyclodextrin cũng như phức naproxen-β-CD 1:1( được tổng hợp bằng phương pháp đông khô) thì độ tan của naproxen lần lượt là 35% và 78% so với ban đầu. Nếu sử dụng phương pháp trung hòa với hỗn hợp NaOH-HCl để tổng hợp phức naproxen-β- CD thì độ tan của naproxen là 37% [73].
Hình 1.8 Hình ảnh và công thức của β−Cyclodextrin
1.3.2. CD-MOF
Do phần lớn MOF được mô tả cho đến nay được chế tạo từ thanh chống hữu cơ có nguồn gốc từ các nguyên liệu hóa dầu không tái tạo và kim loại chuyển tiếp, thường hiện diện trong các dung môi độc hại, ứng dụng của nó trong phân phối thuốc bị hạn chế. Trong trường hợp này, loại mới của MOFs để khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng CD, vì vậy được gọi là CD – MOF. Trong cấu trúc của nó, CD được liên kết bởi sự phối hợp của nhóm IA và IIA cation kim loại để tạo thành khung kim loại hữu cơ. Ví dụ: CD-MOF-1 và CD-MOF-2, chuẩn bị cân khối lượng từ KOH và RbOH tương ứng, hình thành các khối trung tâm của (γ− CD) sáu khối liên kết bởi tám phối hợp các cation kim loại kiềm. Những khối CD – MOF ổn định để loại bỏ các dung môi, vĩnh viễn xốp, với diện tích bề mặt của 1200 m2/g và có khả năng lưu trữ các loại khí và phân tử nhỏ trong lỗ.
Để loại bỏ các dung môi, như các mẫu tổng hợp CD-MOF-1 và CD-MOF-2 đã được ngâm trong CH2Cl2 trong ba ngày. Trong quá trình trao đổi dung môi CH2Cl2 được làm mới ba lần. Các kết quả mẫu CH2Cl2 trao đổi của CD-MOF đã được chuyển giao như một hệ thống treo, một tế bào hình thạch anh với các dung môi được chiết. Mẫu ẩm sau đó đã được tản di ở nhiệt độ phòng 10h và sau đó ở 450C trong 12 giờ.
Hình 1.9 TGA của tổng hợp mẫu CD-MOF-1(a); tổng hợp mẫu CD-MOF-2(b); mẫu đã được hoạt hóa của CD-MOF-1(c) và mẫu đã được hoạt hoá của CD-MOF-2(d)
Sự ổn định của mẫu tổng hợp mới của CD-MOF-1 và CD-MOF-2 đã được kiểm tra bởi phân tích nhiệt (TGA) trong điều kiện oxy hóa. Việc lưu giữ các dung môi của CD-MOF-1 và CD-MOF-2 với TGA (hình 1.8a và 1.8b) là tương ứng với giá trị thu được bằng cách phân tích nguyên tố. Ổn định nhiệt của các khung, sau khi mất dung môi lên đến nhiệt độ khoảng 1750C trong CD-MOF-1 và 2000Ctrong CD-MOF-2. Sự ổn định của CD-MOF-1 hoạt hóa được minh họa trong TGA (hình 1.8c), trong đó cho thấy nó duy trì số lượng đến khoảng 1750C, mất 2.4% số lượng ở khoảng 1000C tương ứng với sự mất của hai phân tử nước mỗi vòng γ-CD.
1.4.VITAMIN C
Hình 1.10 Một số nguồn gốc VitaminC
Vitamin C hay còn được gọi là acid ascorbic, có nhiều trong các loại rau quả tươi như nước cam, chanh, quýt và có hàm lượng cao trong rau xanh, đặc biệt là bông cải xanh, tiêu, khoai tây, cải bruseel, cà chua…
CTPT: C6H8O6
Tên IUPAC: 2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol
Là một vitamin tan trong nước, do đó cơ thể không thể giữ được nó. VitC cần cho sự phát triển và hoàn thiện các mô trong cơ thể, giúp cơ thể tổng hợp collagen, một số protein quan trọng cho da, sụn, gân, các dây chằng và mạch máu. VitC cũng hữu ích cho việc làm lành vết thương, làm răng và xương chắc khỏe.
VitC là một chất chống oxi hóa giống như vitamin E, β-carotene và nhiều chất dinh dưỡng khác từ thực vật. Các chất chống oxi hóa ngăn cản tác hại của các gôc tự do gây ra khi cơ thể chuyển hóa thực phẩm thành năng lượng. Việc các gốc tự do quá nhiều sẽ gây nên sự lão hóa và một số bệnh như ung thư, tim, viêm khớp.
VitC có thể giúp tránh một số bệnh sau:
− Bệnh tim: VitC có thể giúp phòng tránh đau tim. VitC không giúp hạ lượng cholesterol hay làm giảm nguy cơ đau tim, mà nó giúp bảo vệ các động mạch khỏi những tác hại. Là một chất chống oxi hóa, nó có thể làm chậm sự xơ vữa
động mạch, tránh những nguy hại do cholesterol( cholesterol bám lên thành động mạch và gây nên đau tim). Ngoài ra, vitC cũng giúp động mạch linh hoạt hơn.
− Cao huyết áp: nhiều nghiên cứu cho thấy, những người ăn thực phẩm giàu chất chống oxi hóa, bao gồm vitamin C sẽ giúp giảm nguy cơ bị cao huyết áp. Do đó, các nhà dinh dưỡng học thường khuyên nên ăn nhiều trái cây, rau củ chứa nhiều chất chống oxi hóa.
− Cảm cúm thông thường: bổ sung một lượng nhỏ vitamin C hàng ngày có thể giúp giảm nguy cơ bị cảm cúm. Tuy nhiên, đây chỉ là kinh nghiệm dân gian, chưa có khoa học chứng minh.
− Ung thư: thực phẩm giàu vitamin C giúp giảm nguy cơ ung thư, gồm ung thư da, chứng loạn sản cổ tử cung( tiền ung thư cổ tử cung) và ung thư ngực.
Tuy nhiên, dùng một lượng lớn vitC một lúc không giúp ích cho việc điều trị ung thư. Hơn nữa, bác sĩ lo ngại rằng hàm lượng chất chống oxi hóa lớn có thể ảnh hưởng đến thuốc hóa trị. Do đó, nếu người bệnh đang trong thời kì hóa trị thì việc dùng vitamin C nên được sự cho phép của bác sĩ.
− Viêm khớp: vitC giúp tổng hợp collagen cần thiết cho sụn. Sụn bị phá hủy do viêm khớp, tạo nên một lực ép lên xương và khớp. Các gốc tự do được tạo ra trong cơ thể có thể phá hủy tế bào và DNA, việc này cũng liên quan đến việc phá hủy sụn. Chất chống oxi hóa như vitamin C hạn chế tác hại của gốc tự do ngăn được viêm khớp.
− Thoái hóa điểm vàng do tuổi tác: vitC có thể kết hợp với các chất chống oxi hóa khác như kẽm, β-carotene và vitamin E để bảo vệ mắt chống lại thoái hóa điểm vàng (AMD), là nguyên nhân gây mù lòa ở người trên 55 tuổi.
− Tiền động kinh: vitC và vitamin E có thể giúp tránh chứng tiền động kinh ở phụ nữ. Bệnh này là hậu quả của chứng cao huyết áp và có quá nhiều protein trong nước tiểu.
− Hen suyễn: một số nhà nghiên cứu thấy rằng những người bị hen suyễn thường dùng lượng vitC thấp hơn người thường.
− Vitamin C trong mỹ phẩm.
− Trong lĩnh vực làm đẹp, vitC thường được thêm vào trong các sản phẩm chăm sóc da. VitC sản sinh collagen giúp tái sinh da, giúp làn da trông mịn màng và tươi trẻ hơn hẳn. VitC có thể giúp da chống lại tia UVB (nguyên nhân gây ra nếp nhăn và cháy nắng ở da) bằng cách vô hiệu hóa các gốc tự do hoặc oxy hoạt động do ánh nắng tạo ra. Do đó, vitamin C thường được thêm vào các sản phẩm chống nắng để tăng cường bảo vệ da lâu hơn vì khi được bôi lên da thì nó không dễ bị rửa trôi.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1.MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Trong số nhiều phương pháp và các yếu tố được xem xét trong quá trình tổng hợp một khung cơ kim mới, sự chú ý gần đây chuyển sang các phương pháp xanh, trong đó dung môi, phối tử, kim loại được sử dụng đều không có hại. Hơn nữa, quá trình tổng hợp không sử dụng năng lượng nhiệt. Do đó, CD-MOF khung kim loại hữu cơ dựa trên thực phẩm tự nhiên có tên Cyclodextrin và kim loại kiềm, được tổng hợp bằng phương pháp khuếch tán dung môi để thích ứng với các yêu cầu nêu trên.
Gần đây,cấu trúc của nhiều CD-MOF tạo ra từ γ-CD và α-CD phối hợp với kiềm hoặc muối của ion kim loại kiềm đã được báo cáo [74-76]. Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:
− Khảo sát điều kiện tạo CD-MOF Hiệu suất thu
Tính chất tinh thể Diện tích bề mặt, lỗ xốp Hấp phụ khí
− Ứng dụng trong lưu trữ thuốc
2.2.NGUYÊN LIỆU
− Methanol (Trung Quốc)
− Sodium hydroxide (Trung Quốc)
− Potassium hydroxide (Trung Quốc)
2.3.THIẾT BỊ SỬ DỤNG
− Tính xốp của vật liệu được xác định bằng kính hiển vi điện tử quét JEOL JSM- 740F và kính hiển vi điện tử truyền qua JEO JEM 1400.
− Nhiễu xạ XRD được xác định bằng máy: Bruker-D8 Advance, sử dụng bức xạ CuKα tại phòng thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
− Diện tích bề mặt riêng được đo bằng quá trình hấp phụ khí N2 thực hiện bởi thiết bị Micrometric ASAP 2020
− Phổ hồng ngoại được đo bằng máy: Brucker TENSOR37 tại phòng thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
− Độ bền nhiệt của vật liệu được xác định bằng thiết bị NETZCH 409P, chu trình nhiệt 10oC/phút trong không khí.
2.4.PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
2.4.1. Tổng hợp CD-MOF
β-CD (1.135g, 1mmol) và sodium hydroxide (0.2g, 5mmol) được hòa tan trong 20mL nước cất trong beacher. Các mẫu được khuếch tán chậm trong 50mL MeOH trong lọ thủy tinh khoảng 15-20 ngày. Quan sát mầm tinh thể hình thành đầu tiên đến khi tinh thể ngừng tạo ra. Các tinh thể không màu hình thành được lọc, rửa nhiều lần với MeOH và để khô trong không khí.
Hiệu suất của quá trình tổng hợp vật liệu CD-MOF được tính trên tổng khối lượng tinh thể thu được so với tổng khối lượng β−CD và NaOH ban đầu.
Việc tổng hợp được tiến hành với các tỉ lệ mol khác nhau giữa β-CD và NaOH. Ngoài ra, sẽ tổng hợp CD-MOF-K dựa trên khảo sát đã thực hiện của CD-MOF- Na với β-CD và KOH ở tỉ lệ mol 1:7 và 1:8.
Hình 2. 1 Sơđồ tổng hợp vật liệu CD-MOF-Na β-CD β-CD (1mmol, 1.135g) NaOH (5mmol, 0.2g) Nước 20mL Hòa tan Khuếch tán MeOH 50mL Rửa Sấy CD-MOF
2.4.2. Ngoại quan
Vật liệu sau khi được tổng hợp được tiến hành soi dưới hình hiển vi để quan sát bề mặt cấu trúc cũng như sự đồng đều trong cấu trúc của CD-MOF qua kết quả của kính hiển vi, SEM, TEM.
2.4.3. Độ tan của vật liệu
• Vật liệu CD-MOF sau khi tổng hợp được thừ lại độ tan trong 2 dung môi là nước và MeOH trong 3 ngày để đánh giá độ bền của vật liệu.
• Cách tiến hành:
Mẫu 1: Cân 0.0011g CD-MOF cho vào 3 lọ sau đó thêm 5mL nước vào, để yên sau mỗi ngày lấy 1 lọ đem đi sấy khô và cân lại khối lượng mẫu.
Mẫu 2: Cân 0.0050g CD-MOF cho vào 3 lọ sau đó thêm 50mL MeOH vào, để yên sau mỗi ngày lấy 1 lọ đem đi sấy khô và cân lại khối lượng mẫu.
2.4.4. Tính chất của vật liệu
Vật liệu được tổng hợp, sau quá trình đánh giá các chỉ tiêu như trên sẽ tiến hành xác định một số tính chất: FT-IR, XRD, diện tích bề mặt và khả năng hấp phụ khí, TGA.
Sau khi vật liệu được đo FT-IR sẽ chứng minh được ion Na+có khả năng được gắn vào vòng β-cylodextrin và một số nhóm chức cũng sẽ xuất hiện. Điều này giúp cho việc xác định vật liệu tổng hợp ra là CD-MOF.
Vật liệu sau đó được được đánh giá bằng nhiễu xạ XRD với góc 2θ đặc trưng của MOF.
Hình 2. 2 Máy nhiễu xã tia X Bruker-D8 Advance
Diện tích bề mặt riêng BET của vật liệu MOFs được xác định bằng phương pháp hấp phụ N2 qua 5 điểm áp suất P/Po ở 77oK. Mẫu trước khi được đưa vào hấp phụ được đuổi dung môi ở 110oC trong 3giờ. Ngoài ra, diện tích bề mặt riêng còn được xác định bằng phương pháp hấp phụ CO2 ở 805oC . Mẫu được rửa nhiều lần với MeOH và không sấy khô, tiến hành hoạt hóa bằng CO2 siêu tới hạn trong vòng 3-6giờ. Bơm CO2
từ dạng khí sang dạng lỏng và CO2 siêu tới hạn.
Độ bền nhiệt của CD-MOF được đánh giá thông qua phân tích nhiệt trọng lượng. Từ đó xác định khoảng nhiệt độ mà thành phần trong CD-MOF phân hủy thông qua sự giảm khối lượng theo nhiệt độ.
2.5.ỨNG DỤNG
Vật liệu CD-MOF sau khi đã khảo sát sẽ được tiến hành khảo sát hấp phụ bằng vitamin C ở các nồng độ khác nhau giữa VitC:CD-MOF thông qua dung dịch chuẩn I2/KI trong 5 ngày.
2.5.1. Xác định nồng độ dung dịch I2/KI
• Tạo dung dịch I2/KI (0.005M):cân 2g KI và 1.3g I2 vào bercher, cho 100mL nước vào, khuấy cho I2 tan. Cho tất cả vào bình định mức, thêm nước cho đủ 1 lít dung dịch.
• Dung dịch hồ tinh bột: cân 0.5g tinh bột cho vào 50 mL nước ấm, khuấy tan.
• Dùng dung dịch Na2S2O3 để xác định lại nồng độ dung dịch I2/KI.
• Tiến hành xác định lại nồng độ dung dịch I2/KI.
• Tiến hành chuẩn độ: cho 1ml dung dịch Vit C và 10 giọt dung dịch hồ tinh bột vào erlen, cho dung dịch I2/KI vào buret. Nhỏ từ từ dung dịch I2/KI vào dung dịch Vit C đến khi dung dịch chuyển sang màu xanh thì dừng lại.
• Công thức áp dụng: C1.V1=C2.V2
Trong đó: C1: nồng độ dung dịch Na2S2O3, N V1: thể tích dung dịch Na2S2O3, mL C2: nồng độ dung dịch I2/KI, N V2: thể tích dung dịch I2/KI, mL
2.5.2. Đặc tính của CD-MOF khi hấp phụ vitamin C
Trong thực tế thì acid ascorbic rất dễ bị oxi hóa. Trong đề tài này vẫn sử dụng acid ascorbic C6H8O6 để tiến hành khảo sát. Độ bền của Vit C được đánh giá thông qua phương pháp chuẩn độ bằng dung dịch I2/KI với chỉ thị hồ tinh bột và được chuẩn độ qua 5 ngày để đánh giá mức độ tin cậy của phương pháp.
Bảng 2. 1 Tỉ lệ Vitamin C : CD-MOF-Na với các nồng độ Nồng độ 0.0101M 0.0151M 0.0201M Tỉ lệ 1:1 2:1 3:1 1:1 2:1 3:1 1:1 2:1 3:1 Khối lượng CD-MOF- Na (g) 0.1650 0.0825 0.0550 0.2598 0.1299 0.0866 0.3054 0.1527 0.1018 Bảng 2. 2 Tỉ lệ Vitamin C : CD-MOF-K với các nồng độ Nồng độ 0,0110M 0,0158M 0,0193M Tỉ lệ 1:1 2:1 3:1 1:1 2:1 3:1 1:1 2:1 3:1 Khối lượng CD-MOF-K (g) 0.1916 0.0937 0.0620 0.2721 0.1346 0.0918 0.3359 0.1673 0.1143
Vật liệu sau khi đã được hấp phụ vitamin C sẽ được kiểm tra một lần nữa bằng: FT-IR, TGA.
2.5.3. Lượng Vitamin C hấp phụ vào vật liệu
Lượng nguyên liệu được cho theo tỉ lệ và nồng độ như Bảng 2.1. Sau mỗi ngày sẽ hấp phụ vào lượng CD-MOF đã cho vào.
CHấp phụ= [Cđ. (1 - %Cph) - Ccòn lại] . V . M
Trong đó: Cđ: nồng độ VitC ban đầu, M %Cph: nồng độ Vit C đã phân hủy Ccòn lại: nồng độ Vitamin còn lại, M V: thể tích mẫu được pha, mL
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1.TỔNG HỢP CD-MOF
Trong luận văn này sẽ tổng hợp hai dạng CD-MOF với tâm kim loại là Na và K.
3.1.1. Tổng hợp CD-MOF-Na
Vật liệu CD-MOF-Na đã được tổng hợp bằng phương pháp khuếch tán dung môi trong thời gian khá dài, từ 15 đến 20 ngày. Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự hình thành của tinh thể CD-MOF-Na như tỷ lệ nguyên liệu β-CD và ion Na+, nguồn cung cấp Na+, nhiệt độ, thời gian,… Tuy nhiên, trong điều kiện thực hiện hạn chế và thử nghiệm ban đầu cho thấy yếu tố tỷ lệ nguyên liệu β-cyclodextrin và ion Na+ có nhiều ảnh hưởng nên sẽ được thay đổi để khảo sát. Nguồn cung cấp Na+ sử dụng là NaOH và giữ cố định trong toàn bộ luận văn. Các yếu tố khác như dung môi, nhiệt độ được giữ không đổi. Trong quá trình tổng hợp, quan sát sự hình thành tinh thể và thời