Sắc ký cột là phương pháp thường được sử dụng để phân tách các chất tùy theo các tính chất hóa lý của chúng. Trong phương pháp sắc ký cột, pha tĩnh thường là silicagen được nhồi vào cột sau đó hỗn hợp chất hoà tan trong dung môi hữu cơ được đưa lên cột sắc ký. Dùng dung môi tinh khiết để rửa giải để tách các chất ra khỏi nhau.
Đây là phương pháp được ứng dụng phổ biến nhất để phân tách các chất trong một hỗn hợp dựa vào sự khác nhau về độ phân cực của chúng. Khi dung môi kém phân cực đi qua cột sắc ký, những phần kém phân cực sẽ bị rửa giải đi ra cùng dung môi, những phần phân cực hơn chỉ đi qua khi dung môi được đưa vào có độ phân cực cao hơn.
Trong sắc ký cột dung môi dùng để rửa giải thường là n-hexan, axeton, etylaxetat, điclometan, metanol.
2.2. Phƣơng pháp xác định cấu trúc
2.2.1. Phổ hồng ngoại (Infrared - IR)
Phổ hồng ngoại được ghi trên máy đo hồng ngoại biến đổi Fourier hiệu FTIR Impact- 410 bằng phương pháp nén KBr.
Do các nhóm chức trong các hợp chất hữu cơ hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở những tần số trong các vùng từ 10000 đến 100cm-1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
dao động của phân tử. Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại có định lượng nhưng phổ hồng ngoại không biểu hiện thành các đường thẳng mà là các dải hấp thụ với cường độ khác nhau bởi vì sự biến đổi năng lượng dao động luôn đi kèm với sự biến đổi năng lượng dao động quay.
Phổ hồng ngoại là phổ hấp thụ 2 dạng năng lượng đó là năng lượng dao động và năng lượng quay.
Tần số hay độ dài sóng hấp thụ của mỗi chất phụ thuộc vào khối lượng tương đối của các nguyên tử, hằng số lực các dãy nối và cấu trúc hình học của nguyên tử.
Như vậy, phổ hồng ngoại cho phép nhận biết sự có mặt của các nhóm chức có trong phân tử hợp chất nghiên cứu, dựa vào cực đại hấp thụ đặc trưng của các nhóm chức đó.
2.2.2. Phổ tử ngoại (UV-VIS)
Sự hấp thụ trong vùng tử ngoại và khả kiến phụ thuộc vào cấu trúc điện tử của phân tử. Sự hấp thụ ấy gây ra sự chuyển dịch các điện tử từ obitan ở trạng thái cơ bản lên obitan có năng lượng cao hơn ở trạng thái kích thích.
Chỉ có một số dạng cấu trúc trong hợp chất hữu cơ mới có sự hấp thụ ấy nên trên thực tế phổ tử ngoại cũng chỉ giới hạn trong một số hợp chất, chủ yếu là các chất có cấu trúc liên kết π liên hợp.
Đặc điểm của phổ tử ngoại là phổ của một chất phức tạp có thể giống với phổ của một chất đơn giản nếu 2 chất ấy cùng chứa một nhóm cấu trúc giống nhau.
2.2.3. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (nuclear magnetic resonance, viết tắt là NMR) là phương pháp hiện đại trong việc phân tích cấu trúc các hợp chất hoá học, dựa trên nguyên tắc cộng hưởng của các hạt nhân của các nguyên tử khi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
được đặt trong một từ trường. Trong phổ NMR có hai thông số đặc trưng liên quan đến cấu trúc hoá học của một phân tử là độ chuyển dịch hoá học δ và hằng số tương tác spin – spin J. Từ các dữ liệu phân tích các phổ 1D và 2D NMR cho phép xây dựng cấu trúc phân tử của mẫu đó.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân được đo trên máy Bruker AM 500 FT-NMR Spectrometer, Viện Hoá học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với TMS (Tetrametylsilan) là chất chuẩn nội.
2.2.4. Phổ khối lượng (Mass spectrometry- MS)
Phổ khối lượng là một trong các phương pháp thường được sử dụng để xác định khối lượng phân tử của chất nghiên cứu dựa vào sự phát hiện ra ion phân tử [M]+, [M+H]+, [M-H]- ..., từ đó giúp ta xây dựng công thức phân tử.
Phổ khối lượng được đo bằng phương pháp ESI trên máy Agilent 1120 tại Viện Hoá học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3. Phƣơng pháp HPLC xác định hàm lƣợng các hợp chất
Sử dụng phương pháp Sắc ký lớp mỏng cao áp (HPLC) để định lượng hợp chất.
- Cách tiến hành:
+ Kiểm tra tính thích hợp của hệ thống sắc ký: Tiến hành sắc ký với dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác khoảng 0,8 mg/ml đã chuẩn bị ở trên, độ lệch chuẩn tương đối của các diện tích đáp ứng từ 6 lần tiêm lặp lại không được lớn hơn 2,0 %.
+ Tiêm riêng biệt các dung dịch chuẩn, tiến hành sắc ký, ghi nhận các sắc ký đồ. Thiết lập đường chuẩn của astilbin giữa nồng độ dung dịch (mg/ml) và diện tích pic tương ứng theo phương trình y = ax + b.
+ Tiêm dung dịch thử, tiến hành sắc ký, ghi nhận sắc ký đồ. Tính nồng độ C (mg/ml) hoạt chất trong dung dịch thử dựa trên phương trình đường chuẩn đã xây dựng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hàm lượng hoạt chất có trong chế phẩm, tính theo chế phẩm khan, được tính theo công thức:
X (%) = C x D x 100 x 100
mc x (100 – a) Trong đó:
C: nồng độ của hoạt chất trong dung dịch thử (mg/ml) D: độ pha loãng của dung dịch thử
mc: lượng cân mẫu thử (mg) a: độ ẩm mẫu thử (%)
2.4. Phƣơng pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học của các cao chiết
2.4.1. Hoạt tính độc tế bào invitro 2.4.1.1. Nguyên liệu 2.4.1.1. Nguyên liệu
Các dòng tế bào ung thư KB (ung thư biểu mô), LU-1 (ung thư phổi), MCF-7 (ung thư vú).
Mẫu thử: các cao chiết.
2.4.1.2. Phương pháp nuôi cấy tế bào invitro
Các dòng tế bào ung thư được nuôi cấy dưới dạng đơn lớp trong môi trường nuôi cấy DMEM các thành phần kèm theo gồm 2 mM L-glutamine, 1,5 g/L sodium bicarbonate, 4,5 g/L glucose, 10 mM HEPES, và 1,0 mM sodium pyuvate, ngoài ra bổ sung 10% fetal bovine serum-FBS (GIBCO). Tế bào được cấy chuyển sau 3 – 5 ngày với tỉ lệ 1 : 3 và nuôi trong tủ ấm CO2 5% ở điều kiện 370C.
2.4.1.3. Phép thử sinh học xác định hoạt tính gây độc tế bào (cytotoxic assay)
Các tế bào ung thư được nuôi trong phiến vi lượng 96 giếng, được thử chất, nhuộm bằng SRB (Sulforhodamine B) và đo hàm lượng protein tổng số ở bước sóng 515 nm bằng máy Microplate Reader (BioRad), đo hàm lượng protein tế bào tổng số dựa vào mật độ quang học (OD – Optical Density). Giá trị OD máy đo được tỷ lệ thuận với lượng SRB gắn với phân tử protein, do đó lượng tế bào càng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
nhiều (lượng protein càng nhiều) thì giá trị OD càng lớn. Hoạt chất được chuẩn bị cho thí nghiệm ở các nồng độ 20 µg/ml; 4 µg/ml; 0,8 µg/ml; 0,16 µg/ml.
Dữ liệu sau đó được phân tích bằng bảng Excel và giá trị IC50 sẽ được xác định nhờ phần mềm TableCurve phiên bản số 4.
DMSO 10% là dung môi pha chất được sử dụng như đối chứng âm. Ellipticine được sử dụng làm đối chứng dương ở các nồng 20 µg/ml; 4 µg/ml; 0,8 µg/ml; 0,16 µg/ml. Dữ liệu sau đó được phân tích bằng bảng Excel và giá trị IC50 sẽ được xác định nhờ phần mềm TableCurve phiên bản số 4.
DMSO 10% là dung môi pha chất được sử dụng như đối chứng âm. Ellipticine được sử dụng làm đối chứng dương ở các nồng độ 20 µg/ml; 4 µg/ml; 0,8 µg/ml, 0,16 µg/ml.
Công thức tính:
% sống sót = [OD(chất thử) - OD(ngày 0)] x 100 OD(đối chứng âm) - OD(ngày 0)
Các phép thử được lặp lại 3 lần. Giá trị IC50 < 20 µg/ml (với dịch thô hoặc phân đoạn hóa học), IC50 > 4 µg/ml (với hoạt chất tinh khiết) được coi là có hoạt tính gây độc tế bào và có khả năng ức chế sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư.
2.4.2. Hoạt tính chống oxy hóa 2.4.2.1. Phương pháp đo MDA 2.4.2.1. Phương pháp đo MDA
a, Nguyên tắc:
Phương pháp xác định khả năng ức chế peroxy hóa lipid được tiến hành theo phương pháp của E.A.Makarova, 1989; Robak và cộng sự 1988.
Peroxid hóa lipid là một cơ chế thường gặp của những tế bảo bị tổn thương trong thực vật và động vật, nó được coi như là chất chỉ thị của quá trình stress oxy hóa trong tế bào và mô. Xác định khả năng ức chế peroxy hóa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
lipid thông qua việc xác định hàm lượng MDA, MDA được sinh ra trong quá trình peroxy hóa lipid, khi cho phản ứng với thiobarbiturric acid, một phân tử MDA phản ứng với hai phân tử thiobarbituric acid tạo phức màu hồng hấp thụ cực đại ở bước sóng 532 nm. Phản ứng được thực hiện ở môi trường PH 2-3, ở nhiệt độ 90-1000
C trong vòng 10-15 phút. Sau đó đo cường độ màu của phức suy ra lượng MDA có trong mẫu.
b, Phƣơng pháp:
Chuột BALB/c khỏe mạnh, có khối lượng từ 25 – 30g. Pha thuốc thử TBA 0,8%.
Mỗi mẫu thử chất chiết được tiến hành nghiên cứu ở 4 nồng độ: 4000ug/ml; 2000ug/ml; 1000ug/ml; 500ug/ml (các mẫu được pha trong DMSO).
Tách não chuột và nghiền đồng thể trong dung dịch đệm KCl 1,15% ở nhiệt độ 0- 50C. Lấy 0,5ml dịch đồng thể, thêm vào 0,1ml các nồng độ mẫu
thử và 1,4 ml đệ ở 370
. Kết thúc phản ứng bằng acid tricloacetic, ly tâm 1000 vòng/phut, lấy 2ml dịch trong cho phản ứng với 1ml acid thiobarbituric 0,8% và đo màu ở bước sóng 532nm.
Trolox (Calbiochem Ltd, Co.) đồng phân của vitaminE được sử dụng làm chất đối chứng.
c, Cách tính:
Số liệu được xử lí trên hệ thống Excell
Hoạt tính chống oxy hóa (HTCO)(%) được tính theo công thức:
HTCO(%)= [(ODchứng - ODthử )/ODchứng](%)
Trong đó: ODchứng : mật độ quang của dung mỗi DMSO ODthử : mật độ quang của mẫu thử.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.4.2.2. Phương pháp phân lập và nhân nuôi trực tiếp tế bào gan chuột
a,Phương pháp phân lập và nhân nuôi trực tiếp tế bào gan chuột
Chuột BALB/c khỏe mạnh được sử dụng để tách tế bào gan. Gây chết chuột bằng cồn 800, sau đó sử dụng panh, kéo mổ chuột, tách lấy gan. Gan chuột sau khi tách được rửa sạch bằng PBS, thu dịch có tế bào gan, li tâm, loại bỏ dịch nổi. Tế bào được hòa trong NH4Cl để phá vỡ hồng cầu. Sauk hi li tâm, tế bào thu được hòa lại trong môi trường MEME có 10% FBS và các thành phần cần thiết khác.
b, Phép thử sinh học kiểm tra khả năng chống oxy hóa của hoạt chất trên tế bào gan:
Tế bào gan chuột được phân lập bằng trysin 1% cho từng thí nghiệm. Sau khi được phân lập, tế bào gan sẽ được đưa vào đĩa thí nghiệm 96 giếng với mật độ 1x104
tế bào/giếng để nuôi qua đếm trong tủ ấm 5% CO2, ở 370C. Tế bào sau đó sẽ được ủ hoạt chất ở các nồng độ khác nhau trong 2h. Tiếp theo, 100µM H2O2 sẽ được đưa vào mỗi giếng và ủ trong 2h. Để xác định số tế bào gan sống sót sau tác động của H2O2 cũng như tác động của hoạt chất nghiên cứu, MTT nồng độ 1mg/ml (50 µM/giếng) sẽ được đưa vào các giếng và được ủ tiếng 4h ở 370C. Loại bỏ toàn bộ dịch nổi và đưa vào mỗi giếng 100 µM/giếng DMSO 100% và đo mật độ quang học của chất formazan tạo thành bằng máy Microplate Reader ở bước sóng 492nm. Tất cả thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Các số liệu được xử lí bằng phần mềm TableCurve 2D phiên bản 4.0 và exel để tính giá trị trung bình. Độ chính xác của số liệu được tính bằng R2. Nếu R2
≥ 0,95 thì kết quả được xem là đáng tin cậy với sai số thống kê P ≤ 0,05.
c, Công thức tính
% sống sót = [OD(chất thử) - OD(H2O2)] x 100 OD(Tế bào) - OD(H2O2)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Giá trị ED50 (nồng độ bảo vệ được 50% đối với sự sống sót của tế bào) sẽ được xác định nhờ vào phần mềm máy tính TableCurve. Chất thử nào có ED50 < 20 µg/ml (với chất chiết thô, hoặc với phân đoạn hóa học) hoặc ED50 ≤ 4 µg/ml (với chất tinh khiết) sẽ được xem là có hoạt tính chống oxi hóa và bảo vệ tế bào gan.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM
3.1. Phân lập astilbin, một số hợp chất và tạo các cao chiết TPL-EtOH, TPPL-As40 TPPL-As40
3.1.1. Phân lập astilbin và các hợp chất gần astilbin trên sắc ký lớp mỏng 3.1.1.1. Qui trình phân lập astilbin và các hợp chất gần astilbin theo SKLM 3.1.1.1. Qui trình phân lập astilbin và các hợp chất gần astilbin theo SKLM
Mẫu rễ Thổ phục linh khô thu mua ở Tuyên Quang (500g), được sấy khô, nghiền nhỏ và được ngâm, chiết trong ethanol 85% bằng siêu âm trong 30 phút ở 50oC. Quá trình đuợc tiến hành 5 lần (1 x 1,8 L; 4x1L) (kiểm tra SKLM thấy không còn astilbin), gộp các dịch chiết lại rồi quay cất chân không thấp loại dung môi. Phần cặn nước còn lại được chiết với n-hexan (3x 0,05 L) để loại các chất trên. Phần dịch nước được chiết 5 lần với ethyl axetat (1 x 0,05 L; 4 x 0,02 L) kiểm tra SKLM đến hết astilbin trong dịch nước. Kết hợp các dịch chiết EtOAc lại, quay cất loại dung môi sau đó phần cặn EtOAc được tách bằng SKC trên silicagen. Bước đầu tiên là qúa trình tách nhanh trên cột silicagen ngắn thu được các phân đoạn gồm: phân đoạn astilbin sạch (5,43 g) (chất 1); phân đoạn astilbin lẫn các chất dưới (3,07 g); phân đoạn astilbin
lẫn các chất trên (2 g); phân đoạn các chất trên 0,5g, phân đoạn các chất dưới (3 g) (Hình 3.1).
- Phân đoạn các chất trên lẫn astilbin được tách lại bằng SKC trên silicagen lặp lại nhiều lần thu được chất 2 là engeletin (dihydrokaempferol -3-
O-Rhamnopyranoside.
- Phần các chất dưới lẫn astilbin đã được tách lại bằng SKC trên silicagen thường, silicagen pha đảo, sephadex thu được hợp chất 3 là 3-O- caffeoyl-shikimic acid
Quá trình phân lập astilbin và 2 hợp chất gần astilbin (trên SKLM) được trình bày trong sơ đồ dưới đây (Hình 3.1)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.1: Sơ đồ tách astilbin và các hợp chất gần trên SKLM Rễ thổ phục linh
(500 g)
Cao chiết etanol (58,4 g)
Dịch nước Dịch chiết
n-hexan
Cao chiết EtOAc
(14 g) Cao chiết n-hexan
Astilbin lẫn chất dưới 3,07 g Chất 3: 3-O-caffeoyl- shikimic acid 0,045 g Chất 1 Astilbin 5,43 g Astilbin lẫn chất trên 2 g Astilbin Tổng 6 g Hiệu suất tách 1,2%
- Ngâm chiết bằng etanol (1 x 1,8 L + 4 x 1L) - Chiết, lọc lấy dịch, cô cất loại dung môi
- Pha loãng với nước theo tỉ lệ (1: 1; V/V) - Chiết bằng n- hexan (3 x 0,05 L)
Chiết bằng EtOAc (2x 0,05 L + 3 x 0,02 L ) Quay cất loại dung môi
Tách SKC trên silicagen Hệ dung môi tách n-Hexane : EtOAc
Tách SKCtrên: - silicagen, - pha đảo - sephadex Quay cất loại dung môi Kết tinh Tách SKC Trên silicagen Chất 2: Engeletin (Dihydrokaempferol -3-O-Rha) 0,075 g Hỗn hợp chất trên 0,5 g Hỗn hợp chất dưới 3 g 0,14 g 0,43 g
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.1.1.2. Số liệu phổ của các chất phân lập được
Chất 1: Astilbin Trạng thái: tinh thể trắng FT-IR max (cm-1): 3427, 3263, 2912, 1640, 1603, 1519, 1476, 1363, 1301, 1177, 1070, 977. ESI-MS (m/z ): 486 [M-H+2H2O]- 1 H-NMR (Me3OD; 500MHz): 6,98 (1H,d, J=1,8Hz, H-2‟), 6,86(1H, dd, J = 8,2 Hz, 1,8 Hz, H-6‟), 6,82(1H, d, J = 8,1 Hz, H-5‟), 5,94(1H, d, J= 2,1Hz, H- 6), 5,92(1H, d ,J= 2,1Hz, H-8), 5,10(1H, d, J=10,7, H-2), 4,60(1H, d, J= 10,7 Hz, H-3), 4,28(1H, dd, J= 3,6 Hz, 6,3 Hz, H-3”), 4,07(1H, d, J=1,2Hz, H-1”), 3,68(1H, d, J = 3,3 Hz & 9,6Hz, H-3”), 3,56(1H, dd, J=1,7&3,1 Hz, H-2”), 3,36(1H, d, J = 11,6 Hz, H-4”), 1,21(3H, d, J=6,2Hz, H-6”); 13 C-NMR (MeOD, 125MHz): 196,0(C-4); 168,5(C-7); 165,5(C-5); 164,1(C-9); 147,4(C-4‟); 146,5(C-3‟), 129,2(C-1‟), 120,5(C-6‟); 116,3(C-2‟), 115,5(C-5‟); 102,5(C-10); 102,1(C-1”); 97,4(C-6); 96,2(C-8); 83,9(C-2); 78,5(C-3); 73,8(C-4”); 72,2(C-3”); 71,8(C-2”); 70,5(C-5”); 17,8(C-6”). Chất 2: Engeletin (Dihydrokaempferol-3-O-L-rhamnopyranoside) FT-IR max (cm-1): 3419, 2937, 1634, 1591, 1518, 1458, 1379, 1290, 1170, 1026, 977, 826. ESI-MS (m/z ): 433 [M-H]+ 1 H-NMR (500 MHz, MeOD), δ (ppm) : 7,37 (2H, d, J = 8,5 Hz, H-2‟ and H-6‟), 6,86 (2H, d, J = 8,6 Hz, H-3‟ và H-5‟), 5,94 (1H, d, J = 2,1 Hz, H- 6), 5,91 (1H, d, J = 2,1 Hz, H-8), 5,14 (1H, d, J = 10,9 Hz, H-2), 4.62 (1H, d, J = 10,9 Hz, H-3), 4,28 (1H, dq, J = 6,2và 9,6 Hz, H-5‟‟), 4,06 (1H, d, J = 1,2Hz, H-1‟‟), 3,68 (1H, dd, J = 3,2 và 9,6 Hz, H-3‟‟), 3,53(1H, dd, J = 1,5 and 3,0 Hz, H-2‟‟), 3,34-3,30(1H, m, H-4”) và 1,21 (3H, d, J = 6,2Hz, H-6‟‟). 13 C-NMR (MeOD, 125MHz): 196,0(C-4); 168,5(C-7); 165,4(C-5);
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 164,0(C-9); 159,3(C-4”); 130,0(C-2‟, 6‟); 128,6(C-1‟); 116,4(C-3‟, 5‟); 102,5(C-10), 102,2(C-1”); 97,4(C-6); 96,3(C-8); 83,7(C-2); 78,6(C-3); 73,7(C-5”); 72,1(C-4”); 71,7(C-2”); 70,5(C-3”); 17,83(C-6”). Chất 3: 3-O-caffeoyl-shikimic acid Trạng thái: tinh thể trắng ESI-MS (m/z ): 335[M-H]- 1 H-NMR (Me3OD; 500MHz): 7,58 (1H, d, J= 15,0Hz, H-8‟), 7,07(1H, d, J = 2 Hz, H-2‟), 6,96(1H, dd, J = 2 Hz, 8,2 Hz, H-6‟), 6,8(1H, d, J = 8,2 Hz, H-5‟), 6,59-6,56(1H, m, H-6), 6,30(1H, d, J = 15,9 Hz, H-7‟), 5,28-5,24(1H, m, H-3), 4,36(1H, t, J= 4,2 Hz, H-5), 3,84(1H, 2xd, J= 4,3 Hz, H-4), 2,97(1H, 2xd, J = 5,4 Hz, H-2a), 3,34(1H, 2xd, J= 7,3 Hz, H-2b). 13
C-NMR (MeOD, 125MHz):175,0(COOH), 169,0 (COO), 149,6(C-4‟), 147,0(C-3‟), 146,8(C-8‟), 137,1(C-6), 131,9(C-1), 127,8(C-1‟), 122,9(C-6‟), 116,5(C-5‟), 115,4(C-7‟), 115,1(C-2‟), 71,9(C-3), 71,4(C-4), 67,9(C-5), 31,7(C-2).
3.1.2. Khảo sát một số vùng nguyên liệu Thổ phục linh ở miền Bắc 3.1.2.1. Thu mua Thổ phục linh tại các vùng khảo sát