1.4.1. Tạo dung dịch nano vàng trong dung dịch chitosan bằng phƣơng pháp khử hóa học có gia nhiệt thông thƣờng.
Từ trước đến nay, phương pháp khử hóa học được sử dụng chủ yếu để tổng hợp các hạt nano dùng trong nghiên cứu và trong ứng dụng thực tiễn. Có thể nói, khử các hợp chất phức tạp của kim loại trong dung dịch loãng là cách thức chung nhất để tổng hợp các hạt nano kim loại. Người ta thay đổi các yếu tố như: các tiền chất ban đầu, tác nhân khử, các yếu tố lý hóa, các phương thức tổng hợp, … để điều khiển phản ứng khử và quá trình hình thành, phát triển của mầm. Để tổng hợp các hạt nano vàng người ta thường khử dung dịch loãng của chloroaurate (AuCl4)- với các chất khử khác nhau tùy vào mục đích muốn đạt được. Có thể nói đây là phương pháp đơn giản và nhanh chóng để thu được các hạt nano.
1.4.2. Ứng dụng của nano vàng – chitosan
Với những tính năng ưu việt của hạt nano vàng như đã nêu ở trên, ta đem phối nano vàng – chitosan vào nền kem điều trị nám da.
Tất cả các loại kem đều ở dạng nhũ, thường là nước/dầu hay dầu/nước. Sản phẩm dạng kem phải ổn định trong thời gian dài, không bị phân lớp. Màng kem tạo trên da phải mỏng, đều, mềm mại, có độ mịn, độ bóng và bám tốt trên da. Không gây cảm giác khó chịu và có pH thích hợp với da.
Kem chứa hạt nano vàng sẽ có khả năng chống tàn nhang và lão hóa da. Hạt nano vàng có kích thước nhỏ nên dễ dàng xâm nhập qua lớp biểu bì của da, thấm sâu vào tế bào. Vàng là kim loại âm tính, có tính chống oxy hóa mạnh, vì vậy làm giảm khả năng oxy hóa và các gốc tự do từ bên trong cơ thể. Bên cạnh đó, nano vàng có khả năng diệt khuẩn khá tốt.
1.5. Tổng quan về mỹ phẩm 1.5.1. Đối tƣợng da 1.5.1. Đối tƣợng da
Da là lớp mỏng bao bọc xung quanh cơ thể, có cấu trúc phức tạp và có những chức năng sau:
Bảo vệ cơ thể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và các chất hóa học của môi trường xung quanh; các tác nhân lý hóa làm hại cơ thể, sự thoát hơi nước của cơ thể.
Cảm giác, nhờ có chức năng cảm giác mà cơ thể có thể thích ứng với ngoại cảnh và tránh được nhiều yêu tố độc hại.
Điều hòa nhiệt độ cho cơ thể: nhờ một phần xung động từ các cơ quan thụ cảm nhiệt độ ở trung bì đến trung tâm điều hòa nhiệt độ ở đồi thị, nhờ 2 cơ chế: ra mồ hôi và phản ứng vận mạch.
Chức năng bài tiết: da có chức năng bài tiết mồ hôi để điều hòa nhiệt độ và thải trừ các chất cặn bã, độc hại cho cơ thể.
Chức năng dự trữ lưu hóa: da giữ vai trò quan trọng trong việc giữ thăng bằng nước, muối, các chất điện giải Ca, K, Mg…
Da là tổ chức khá phức tạp, mô da là một khối tổng hợp gồm 3 lớp: biểu bì, trung bì và hạ bì kết hợp chặt chẽ với nhau thành các lớp tổ chức bao phủ mang tính chất chun giãn, có tính nhớt, tạo hình, có các lớp biểu mô, các mô liên kết, các tuyến, lông và gốc lông, thớ cơ, tận cùng các dây thần kinh, lưới mạch máu và bạch mạch. Các tế bào biểu bì luôn luôn thay thế mới hoàn toàn trong 4-6 tuần [23].
Hình 1.14: Cấu tạo da
Lớp biểu bì: dày 0,07 – 1,8 mm, là lớp ngoài cùng của da, bán trong suốt, chỗ da dầy có đủ 6 lớp tế bào nhưng tối thiểu gồm 2 lớp tế bào (lớp mầm và lớp phủ ngoài sừng hóa). Tất cả các cơ quan của tế bào được tao ra bởi quá trình keratin hóa và quá trình chết của tế bào. Lớp cản tế bào chết gọi là lớp sừng. Lớp biểu bì có chức năng bảo vệ cơ thể chống lại mọi ảnh hưởng có hại của môi trường và sự xâm nhập của vi khuẩn. Lớp biểu bì có chức năng tổng hợp vitamin D dưới tác động bức xạ của mặt trời. Lớp biểu bì cũng chứa các tế bào sắc tố quyết định màu sắc của da và ngăn chặn không cho tia cực tím đi sâu vào da.
Lớp trung bì: dày từ 0,7 – 7mm, là lớp xơ rắn chắc, được cấu tạo từ các chất nền tảng, các tế bào liên kết, bó sợi liên kết và sợi đàn hồi, các tuyến ống và nang lông, cơ dựng lông, mạch máu, thần kinh. Thành phần chính là chất tạo keo ( colagen) chiếm 77% trọng lượng lớp trung bì. Sự liên kết giữa sợi colagen và sợi đàn hồi làm cho da khỏe, đàn hồi và dễ co giãn. Lớp trung bì có chức năng là nơi nuôi biểu bì, cơ quan bài tiết mồ hôi, chất nhờn, đào thải chất bã và chất độc, là cơ quan nhận cảm giác, thực hiện cung cấp máu đến da và điều hòa nhiệt độ cơ thể.
Lớp hạ bì: là mô liên kết mỡ, lớp cuối cùng gắn các cơ quan xương, cơ, bắp thịt đến da. Lớp này chứa các dây thần kinh và các tế bào thịt. Mô mỡ thực hiện chức năng giảm chấn động và là khu vực dự trữ năng lượng [24].
Sự lão hóa: biểu hiện qua sự xuất hiện các nếp nhăn, giảm tính đàn hồi của da. Lão hóa được chia làm 2 loại: lão hóa tự nhiên và lão hóa quang học.
Lão hóa tự nhiên: khi tuổi tăng lên, các tế bào ở lớp bì phát triển chậm nên không thể tự thay đổi chính nó. Kết quả là lượng ẩm lớp sừng giảm dẫn đến tạo thành bó tế bào trên mặt da làm da bị tróc vảy, xù xì và khô. Tỷ lệ colagen đươc tổng hợp bị giảm nên xuất hiện các vết nhăn trên da.
Lão hóa nhân tạo: là do phơi nắng liên tục, bề dày của sợi đàn hồi tăng, sợi colagen bị tổn thương và bị giảm tác dụng.
Sắc tố melamine: melamine được sinh ra do tác dụng của men thirocinazer từ thirocine (là một loại acid amin) trong tế bào sắc tố melanosite có trong lớp nền của biểu bì. Melanin thường tồn tại chủ yếu ở hai dạng: melanin màu da và melanin màu sậm.
Hình 1.15: Công thức melanin.
Nguyên nhân hình thành vết nám và tàn nhang: Khi làn da tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng, sự tấn công sẽ tác động đến các tế bào hắc sắc tố tại vùng sinh sản của tế bào và phá hủy DNA trong da gây nên quá trình oxy hóa làm cho các tế bào
sản sinh ra nhiều hắc sắc tố hơn. Các hắc sắc tố này di chuyển lên bề mặt da, bám quanh các tế bào da và quanh các mạch máu tại vùng sinh sản tế bào da hình thành các đốm đen trong da.
1.4.3. Các nguyên liệu cơ bản dùng trong mỹ phẩm
Số lượng cũng như thành phần của các nguyên liệu tủy theo công thức từng loại sản phẩm. Mỗi nguyên liệu có thể có một hay nhiều chức năng, và có tác động tương đồng hoặc hỗ trợ cho các nguyên liệu khác [24].
Dầu, mỡ, sáp
Là chất dầu, không tan trong nước, tạo lớp film chống thấm nước. Dầu đặc trưng bởi tính chất kỵ nước và tính không tan trong nước. Chúng có thể được sử dụng làm chất nhũ hóa hoặc làm dung môi cho các chất hữu cơ, có độ nhớt thấp và tồn tại ở thể lỏng 21oC. Mỡ có tính chất tương tự như dầu nhưng tồn tại ở thể rắn tại 21oC. Sáp là chất rắn ở 21oC [25].
Một số dầu, mỡ thông dụng:
Hình 1.16: Một số dầu mỡ thông dụng.
+ Glycerides: Phản ứng với acid tạo ra các mono, di, tri este. Các triglyceride của glycerine và các acid béo có nhiều và chiếm phần lớn trong các loại dầu mỡ tự nhiên.
Tính chất lý hóa của các glyceride được xác định bởi cấu trúc và tính chất của các acid béo trong phân tử. Các acid béo từ 10 C trở lên tương đối khó bay hơi, đôi khi có mùi mạnh và đặc trưng [25].
- Sáp:
+ Tạo lớp màng chống thấm nước nhờ có mặt carbon dài kỵ nước.
+ Tan trong dầu, làm tăng nhiệt độ nóng chảy của lớp màn dầu trên da, làm tăng khả năng làm mềm da.
+ Có thể được sử dụng làm tác nhân nhũ hóa hay trợ nhũ hóa trong một số trường hợp.
+ Thông thường làm tác nhân lắng, cải thiện độ mịn và cấu trúc của kem nhũ tương.
Chất hoạt động bề mặt:
Hiện tượng cơ bản của chất hoạt động bề mặt là hấp phụ. Một tác nhân hoạt động bề mặt là vật liệu có tính chất làm thay đổi năng lượng bề mặt mà nó tiếp xúc. Sự giảm năng lượng bề mặt có thể dễ quan sát thấy trong sự tạo bọt, sự lan rộng một chất lỏng trên một chất rắn, sự phân tán chất rắn trong môi trường lỏng.
Tất cả các chất hoạt động bề mặt thông thường có một điểm chung về cấu trúc: phân tử có 2 phần một phần kỵ nước và một phần ưa nước. Phần kỵ nước thường là các mạch hydrocarbon. Phần ưa nước thường là các nhóm phân cực như nhóm carboxylic, sunfate, sunfonate.
Hình 1.17: Cấu trúc chung của chất hoạt động bề mặt.
Có thể phân loại chất hoạt động bề mặt theo nhiều cách nhưng có lẻ hợp lý nhất là phân loại theo hợp chất ion.
Đuôi kỵ nước (Hydrophobic chain)
(
Đuôi ưa nước (Hydrophibic head)
Chất hoạt động bề mặt anion: là chất mà phân tử của chúng trong nước có ion hoạt động bề mặt tích điện âm ( nhóm anion liên kết trực tiếp với phần kị nước): Fatty acid soap RCOO-M+; Alkyl sulfate ROSO-M+; Mono glyceride sulfate RCOOCH2CHOHCH2OSO3-M+.
Chất hoạt động bề mặt cation: là các chất mà phân tử của chúng trong nước có ion hoạt động bề mặt tích điện dương.
Chất hoạt động bề mặt không ion: phần ưa nước thường được cấu tạo từ vô số các nhóm phân cực.
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: có khả năng tạo các ion hoạt động bề mặt tích điện dương lẫn âm.
Chất tạo độ nhớt, chất làm đặc
Là những chất có tác dụng làm tăng độ nhớt sản phẩm, tạo cảm giác đậm đặc, tạo vẻ dễ chịu của sản phẩm, tạo trạng thái rắn cho các sản phẩm, khả năng đàn hồi, khả năng phục hồi cấu trúc sau khi chịu tác dụng lực, tạo lớp bọt bền chắc. Chủ yếu là những chất có khả năng tạo liên kết ngang, gel, trương nở [25].
Chất giữ ẩm
Là các vật liệu hút ẩm có tính chất hút hơi nước từ không khí ẩm đến khi đạt được cân bằng. Khi chọn vật liệu hút ẩm phải thỏa mãn các điều kiện: Sản phẩm phải hút ẩm từ không khí và duy trì nó ở điều kiện độ ẩm thong thường; Hàm lượng nước ít thay đổi theo độ ẩm tương đối; Chất làm ẩm có độ nhớt thấp, dễ trộn vào sản phẩm, tuy nhiên chất có độ nhớt cao giúp ngăn ngừa sự tách rời nhũ tương; Chất làm ẩm nên tương hợp với nhiều vật liệu, có tính chất dung môi hay làm tan [25].
Chất bảo quản
Thành phần sản phẩm mỹ phẩm: dầu, mỡ, sáp, nước, các thành phần khác là môi trường thuận tiện cho vi khuẩn phát triển. Vi khuẩn có trong bao bì sản phẩm, nhiễm khuẩn trong quy trình sản xuất, trong quá trình sản xuất. Vì vậy chất bảo
quản được thêm vảo sản phẩm để ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm và bảo vệ người tiêu dung [25].
1.5.4. Mỹ phẩm có chứa hạt nano vàng
Tất cả các loại kem đều ở dạng nhũ, thường là nước/dầu hay dầu/nước. Sản phẩm dạng kem phải ổn định trong thời gian dài, không bị phân lớp. Màng kem tạo trên da phải mỏng, đều, mềm mại, có độ mịn, độ bóng và bám tốt trên da. Không gây cảm giác khó chịu và có pH thích hợp với da.
Kem chứa hạt nano vàng sẽ có khả năng chống tàn nhan và lão hóa da. Hạt nano vàng có kích thước nhỏ nên dễ dàng xâm nhập qua lớp biểu bì của da, thấm sâu vào tế bào. Vàng là kim loại âm tính, có tính chống oxy hóa mạnh, vì vậy làm giảm khả năng oxy hóa và các gốc tự do từ bên trong cơ thể. Bên cạnh đó, nano vàng có khả năng diệt khuẩn khá tốt.
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất và dụng cụ-thiết bị
2.1.1. Hóa chất
Bảng 2.1: Hóa chất dùng trong nghiên cứu chế tạo nano vàng - chitosan
Tên hóa chất Công thức Hãng sản xuất Thành phần
Chloroauric acid HAuCl4.3H2O Merck 99,0% Chitosan (C12H24N2O9)n Sigma-Aldrich DD 75%
Sodium hydroxide NaOH Merck 96,0%
Acid acetic CH3COOH Merck 99,5%
Vitamin C C6H8O6 Merck 99,7%
Nước cất milyporee H2O Merck 99.9%
- Chloroauric acid (HAuCl4) được sử dụng làm tiền chất để chế tạo các hạt nano vàng.
- Chitosan (DD 75%) được sử dụng làm tác chất để khử muối vàng đồng thời cũng là chất bảo vệ các hạt nano vàng mới được tạo thành.
- Acid acetic được sử dụng để hòa tan chitosan.
- Vitamin C (C6H8O6) được sử dụng làm tác chất khử trong quá trình khử Au3+
về Auo.
- Sodium hydroxide (NaOH) được sử dụng để điều chỉnh độ pH. - H2O được sử dụng trong quá trình pha hóa chất.
Bảng 2.2: Hóa chất dùng trong nghiên cứu chế tạo nền kem. Nền kem Thành phần Khối lượng (g) Tác dụng
Emuldage SE – PE 4,50 Nhũ hóa
Glycerin 3,00 Dung môi
Tướng nước
PEG-150 distearate 3,00 Giữ ẩm
Ethylenediaminetetraacetic acid
0,05 Hoạt động bề
mặt Nước 80,20 (vừa đủ 100ml) Dung môi
Lanolin 0,50 Làm mềm
Cetyl alcohol 1,50 Tác nhân phụ
trợ hóa học Tướng
dầu
Isopropyl myristate 3,00 Bám dính
Glycerin monostearate 1,00 Nhũ hóa, sáp làm mềm
Phenopin 0,25 Bảo quản
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
Hình 2.1: Mấy khuấy từ IKA RET control-vis và pipet BIOHIT Proline, Đức. Bercher 100ml, bình định mức 50ml.
Máy khuấy từ IKA RET control-visc, Đức (Phòng Hóa lý ứng dụng, ĐH KHTN, Tp. HCM).
Máy đo pH IQ Scientific Instruments (Bộ môn Hóa phân tích, ĐH KHTN, Tp. HCM).
Máy quang phổ UV-Vis-NIR-V670, JASCO, Nhật (Phòng Hóa lý ứng dụng, ĐH KHTN, Tp. HCM).
Máy TEM, JEM-1400, Nhật (Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Vật liệu Polyme và Composit, ĐH Bách Khoa, Tp. HCM).
Máy FE-SEM JSM 7401F, Nhật (Phòng thí nghiệm công nghệ nano, Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh).
Máy đo phổ FT-IR BRUKER EQUINOX 55, Đức (Phòng Thí Nghiệm Trung Tâm, ĐH KHTN, Tp. Hồ Chí Minh).
2.2. Nội dung nghiên cứu
Với mục tiêu nghiên cứu và điều chế các hạt nano vàng trong chitosan, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước, và sự phân bố kích thước của các hạt nano nhằm hướng đến chế tạo nano vàng-chitosan ứng dụng trong dược phẩm.
Các nội dung cần nghiên cứu:
- Phân tích đặc điểm nguyên liệu chitosan.
- Khảo sát chế tạo hạt nano vàng trong dung dịch chitosan.
- Khảo sát chế tạo hạt nano vàng trong chitosan với chất khử vitamin C. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt nano vàng – chitosan. - Tạo nano vàng – chitosan hướng tới ứng dụng trong kem dưỡng da.
- Tạo nền kem và phối nano vàng – chitosan, khảo sát độ ổn định của hệ kem.
2.2.1. Các phƣơng pháp phân tích đặc điểm nguyên liệu chitosan 2.2.1.1. Phƣơng pháp phân tích FT-IR
Hình 2.2: Máy đo phổ FT- IR BRUKER EQUINOX 55.
Phương pháp FT-IR (Fourrier Transformation InfraRed) hoạt động dựa trên sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của vật chất cần nghiên cứu. Phương pháp này ghi nhận các dao động đặc trưng của các liên kết hóa học giữa các nguyên tử, và hàm lượng mẫu cần phân tích thấp. Để thu phổ, một lượng nhỏ của chitosan được trộn lẫn với KBr và nén thành dạng viên.
Phổ FT-IR của chitosan được đo bằng máy đo phổ FT-IR BRUKER EQUINOX 55 của Phòng Thí Nghiệm Trung Tâm, ĐH KHTN, Tp. Hồ Chí Minh.
2.2.1.2. Phƣơng pháp đo sắc ký thẩm thấu gel GPC Nguyên lý hoạt động
GPC là một thiết bị sắc ký có thể xác định được khối lượng phân tử của các hợp chất cao phân tử. Hỗn hợp được tách dựa theo kích thước của phân tử các chất phân tích được phân bố khác nhau vào trong các lỗ xốp của pha tĩnh. Các phân tử có