3. Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bảo
1.3. Giới thiệu về công nghệ nano
Các hạt nano là những hạt có kích thước từ 1 đến 100 nm. Hat nano 1a một quan tâm khoa học lớn vi chúng là một cau nói hiệu quả giữa các vật liệu lớn với
17
GVHD; TS. Lẻ Thị Hong Nhan - _ SVTH: Phan Minh Hanh
các nguyên tư hoặc cau trúc phan tử. Nghiên cứu vẻ hạt nano là một nghiên cứu khoa học rộng lớn do tiém ning img dụng rộng rai trong điều trị bệnh cho con
người.
1.3.1, Tong quan về vật liệu nano: [16-18]
Công trình khoa học nay bao gồm những nghiên cứu các chất được gọi là cấu tử nano ma thưc tế lả một tập hợp nano kết hợp bởi những nguyên tử va phân tử.
Mặc di bat cứ hạt nào cỏ kích cỡ đường kính < Im cũng là một cấu tử nano, nhiều sáng kiên trong nước được khuyến khích đẻ phát triển các hạt <100 nm vì nó biếu thị một số tính chất vật lý và sinh học độc đáo. Tuy nhiên mục tiêu này kha thi hơn với vật liệu rắn hơn là thuốc và polymer, mém hơn với điểm nóng chảy dưới
300°C. Vị lý do này, có một mục tiêu hợp lý hơn dé nhăm đến là các hạt <300 nm cho thuốc va vật liệu polymer.[ 19]
Nhờ vào việc giảm đáng kẻ kích cỡ. các câu tử nano có nhiêu tính chất hóa lý
độc đáo.
- Sự tăng đáng kẻ diện tích bé mặt va số phân tử của bẻ mặt. 19, 20]
4000 Sự nano hóa Sự micron hóa
3500 Nanongaton Mcronzation
- pat]xe
+ 50nm -
sã ae on oD
i: “es
3 = tom — 103m[+] .
i g0 041 i 10 °
log particle size [im]
Hình 1.8: A Sy ting đáng kế diện tích bẻ mặt nhờ giảm kích cở hạt [20]
- Hạt kích thước dưới 1000 nm sẽ không đứng yên vì đỉnh của chuyển động Brown lớn hơn nhiều sức kéo lực hấp dẫn, vi thé đà có tuổi thọ kéo dai. Chúng cỏ thé
dé dàng giữ trạng thái lơ lửng mặc dù mật độ lớn { 19]
- Diem nóng chảy của vật liệu nano sé rớt xuống mười hay hang trăm độ nhỏ
hơn vật liệu lớn.[21]
- Một sự tang kịch tính trong tinh hoà tan được, trong sự bão hòa nông độ, và trong vận tốc hòa tan.[20, 22]
18
GVHD: TS. Lê Thị Hong Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
"""'11._.... © Ä # k œ “œ ẰẲ9 cả we .. Lò 54/Ld+
Pa %1 0(lđ me [remy
Sayre — 9099405 —œ— lfỉym 94/60
Hình 1.9: — Hiệu qua cua đường kính hat ran trong thi dy gia định ve tinh tan
(S: tinh tan ở hệ mặt của hat; S; - tính tan bên trong) (22
Microparticies Nanapartecte
k €, €; \
e c.-€, c-Ch
is smal | s large
. a —_ ô -⁄
® \ h , 1 ' h
Hình 1.10: Giám khoảng cách khuyếch tán h và như thé tăng gradient nông độ (c,-c.Wh và cuối củng
trong tốc độ hỏa tan de/dt = Ð.A. (c,-c, Wh [20]
- Dễ hap thụ qua tế bao, da và ruột.
- Có một vải tính chất quang học vả vật lý khác so với vật liệu có kích thước lớn hơn. Hình: thé hiện rất rd sự thay đối mau sắc của hệ khi kịch thước hạt thay
đôi.
Hình 1.11: Sự thay đổi mau sắc theo độ lớn của kích thước hạt
19 Truong Đại-Học S
GVHD: TS. Lê Thị Hỏng Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
1.3.2. Kỹ thuật co ban cua công nghệ nano [19]
Hai nguyên ly cơ ban của công nghệ nano đó là: Top-down va Bottom-up. Từ
hai nguyên lý nảy, ta có thé tiên hành bảng nhiều giải pháp công nghệ và kỹ thuật
Ệ
Hinh 1.12: (A) Bottom-up process and (B) Top-down process
dé chế tạo vật liệu câu trúc nano.
1.3.2.1. Bottom-up
Nghĩa là lắp ghép các hạt cỡ phân tử hay nguyên tứ lại dé thu được kích thước
nano.
Nguyên lý này rất khó thực hiện bởi vì để tạo ra kích thước micro, dung môi sử dung đất tiền. Thêm vào đó, điều kiện tiên quyết cho sự kết tủa là thuốc tan kém nhất trong một loại dung môi, và dung môi này có thể hoà trộn với một chất không dung môi khác. Có rất nhiều nghiên cứu đã đi sâu phát triển hợp chất này nhưng hoà tan rất ít trong nước. Từ đó việc thực hiện công nghệ nano theo phương thức bottom-up trở thành kỹ thuật có thể tạo ra các hình thái vật liệu có ứng dụng rat
nhiều trong công nghiệp. :
1.3.2.2. Top-down
Nguyên lý nay bắt dau từ nguyên liệu có kích thước lớn. dùng lực dé chuyén
các vật liệu này vẻ kích thước nano. Kỹ thuật được dùng để chuyển kích thước vat liệu vẻ nano được ding nhiều nhất là đồng hóa va nghiên.
1.3.3. Các dang hat nano [16]
Có rất nhiều thé cấu tạo của các hạt nano trong thuốc như nanocrystal, nanoemulsion, nanocapsule, nanosphere and liposome. Mỗi loại thi đặc trưng cho những kỹ thuật khác nhau dé tạo ra sản phẩm.
20
GVHD: TS. Lê Thị Hong Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
Hạt vì nhữ
Hệ nhũ tương là hệ phân tán các chat long mà thường là không hòa tan vào nhau. Tủy theo môi trường phan tan là nước hay dau mà nhũ tương được gọi là nhũ dau trong nước hay nước trong dau (Hình 1.13). Hệ được gọi la vi nhũ tương khi kích thước các hạt phân tan nhỏ, có thẻ đạt đến kích thước nano.
ple trong: xác
hại nước
Hình 1.13: Hệ vi nhũ.
Dé tạo độ bền cho nhũ có thé dùng thêm chất nhũ hóa, các chất này ngăn can các hạt nhũ kết tụ lại với nhau dẫn đến hiện tượng tách pha nhũ.
Hat vi tinh thé
Hat vi tinh thé có thé ở dang rin hoặc phân tán trong môi trường không lỏng.
Những hat tinh thé nano điển hình được diéu chế bằng cách điều khiến sự kết tinh
va quá trình giảm bớt kích cỡ hạt bằng nang lượng cao.
Quitrình sản xuất vi tinh thé bao gồm nghiên ướt, đồng hoá áp suất cao hay kết hợp giữa quá trình kết tỉnh và sự chia nhỏ phân tử bằng cách đồng kết tủa và đồng hoá. Qui trình nay có 3 bước:
e Chuắn bị nguyên liệu và pha loãng nguyên liệu
se Két tinh dé tạo ra hôn hợp có những hạt chất rắn nhỏ li ti, những hạt này không én định và dé phân huý.
® Đông hoá áp suất cao. những hạt này sẽ bị phá vỡ vả ôn định.
Micelle
Micelle thực chát là một dang của hệ nhũ tương khhi cho chat hoat dong be
GVHD; TS. Lê Thị Hỏng Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
[ủy mỏi trưởng phan tán la nước hay dâu ma các chất hoạt đông be mật sẽ đưa dau ưa đầu hay ua nước vao trong lỗi của micelles. Bên trong lỗi cua micelle 1a những vi hạt, micelle nham giúp phân tin các vi hạt nảy vào trong môi trưởng liền tục tốt hon
Hình 1.14: Micelle
Hạt nanopolymer [23]
Hat nano polymer la một dang phan tan các hạt nguyễn liệu vao trong các hạt
polymer với nhiều hình dang khác nhau. Chúng ba gồm hai loại: nanosphere vả
nanocapsule.
Nanosphere: Nanoshce là dang hạt mà nguyên liệu nằm phân tan đồng đệu khắp trong matrix polymer.
Nanocapsule: Nanocapsule là dang ma hat nguyén liệu được phân tan trong lỗi của hat polymer.
Liposome [24]
Liposomes là những tiêu phan nhân tạo hình cầu cỏ kích thước nano được cau
tạo cơ bản từ các thành phan phospholipid tự nhiên va cholesterol. Năm 1961. nha
khoa học người Anh Alec D. Bangham đã phát hiện ra rằng khi các phân tử phospholipid kết hợp với nước sẽ lập tức hình thành những qua câu được cấu tạo
GVHD: TS. Lê Thị Héng Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
bởi những mảng kép do cấu trúc phan tử phospholipid với một đầu phân tử hoa tan
được trong nude, trong khi đó dau kia của phân tử không hoa tan trong nước
"PP lag " - ®Ð®
if YSSsBes ange
as > <==
27 00s
Hình 1.17: liposome
1.4. Agar hay Agar - agar [25-27]
Agar là một chat tạo sệt cỏ nguồn gốc tử táo đỏ như Gelidium hoặc rong biển
(Sphaerococcus euchema). Thương mai chúng có nguồn gốc chủ yếu tử amansii
Gelidium.
Agar được gọi bang nhiều tên khác nhau. Vi dụ: Mã Lai va Indonesia gọi la
agar-agar; tiếng Nhật là kanten có nghĩa 1a "thời tiết lạnh": Hàn Quốc gọi là
hancheon; Thái thì chúng được gọi là Woon; Tamil và Telugu gọi là như kasuv paal.
1.4.1, Cấu trúc của agar
Agar là một polymer gém các tiểu đơn vị của đường galactose: agarose và
agaropectin,
-Agarose có cấu tạo mach thăng, trung tinh, từ các gốc beta D- galactopyranose và 3-6- alhidro-L- galactose. Cả hai gốc có sự sắp xếp xen kẽ. Độ bén các liên kết khác nhau. Liên kết alpha 1-3 dé phân hủy bằng enzyme tạo thành
neoagarobiose. Liên kết beta 1-4 dé thủy phân với xúc tắc của acid và tạo thành gốc
agar- agarobiose. Agar- agarobiose làm cho agar-agar trong môi trường nước có khả nang tạo gel.
- Agaropectin có kha nang tạo gel thấp trong nước. cấu trúc của nỏ đến nay vẫn chưa xác định rò. Chi biết rằng nó được tạo nên bởi sự sắp xép xen kẻ giữa D- galactose và L-galactose va chúng chứa tat ca các nhóm phân cực trong agar,
Agarose la một polymer trung tinh, tạo nén tính đông của agar. Agaropectin là
một polymer tích điện âm. làm cho agar cỏ tính nhảy.
GVHD: TS. Lê Thị Hồng Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
OH ©H
a.
.+
Hình 1.18: Cấu trúc của một polymer agarose.
1.4.2. Cơ chế tạo gel của agar
Agar-agar không tan trong nước lạnh nhưng tan tốt trong nước nóng. Dung địch agar-agar nóng khi dé nguội ở nhiệt độ 32 - 45°C bị keo tụ. kéo theo các phân tử nước cùng tách ra ở dạng gel rắn chắc ma ta quen gọi là thạch vả tan ra ở nhiệt
độ 85°C-98°C.
Cơ chế tạo gel của agar có thé được hiển thị như trong Hình 1.19. Ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của gel, nhiệt kích động khắc phục xu hướng hình thành helices và polymer tôn tại trong giải pháp như là ngẫu nhiên một cuộn dây.
Trong agar sự hiện diện của các sulfate C, tại các liên kết |.4-L-galactose còn lại chăng hạn như trong tiên thân của agarose, trên thực tế như là một 'Kink' dé ngăn
24
GVHD: TS. Lẻ Thị Hồng Nhan SVÌTH: Phan Minh Hạnh
ngửa việc hinh thánh từ hai helix. Kết thúc cua vành dai để tạo thành 3, 6- anhydrode, va loại bo C-6 sulfate nhóm làm cho các chuối thing va dẫn đến những trạng thải đều đặn trong polymer, dẫn đến tăng cường sức mạnh gel do tang kha
năng hình thành một đôi helix (Rees, 1969).
Nói chung, những thé mạnh cua gel agar là đều được chứa đựng trong agarose.
Năm 1961, Rees thửa nhận rằng Alkali (chất kiểm) có thé loại bỏ chỗ xoan
(sulfation tại C-6 của 1. 4-liên kết-L-galactose cỏn lại) hiện có trong phân tử agar.
và 3, 6-anhydro vòng được hình thành. Sau đó. tang 3, 6-AG va giảm sulfate sẽ cho
ra dang agar có tinh gel mạnh..
= | Pekinkane
Hình 1.20: Chuyến Me |đối các tiền thân của agarose vào agaropectin
1.4.3. Ứng dụng của agar
Agar được sử sung trong nhiều ngành như trong bánh kẹo, sữa và các ngành công nghiệp đóng gói thịt, trong được phẩm, trong và các lĩnh vực y sinh.
4% Trong thực phẩm
Từ hơn ba trăm năm, việc áp dụng thạch dé sản xuất thực phẩm của con người
được tiến hành tại một số nước va đảm bao vé an toàn cao. Tổ chức Y tế Thế giới cấp giấy phép sử dụng agar trong công nghiệp thực phẩm của con người va chúng cũng da được chấp nhận va ủy quyên bởi các quy định của các quốc gia khác nhau bao gồm Vương quốc Anh. Cộng hòa Liên bang Đức, Liên Xô, Pháp và Ba Lan,
FDA của Hoa Ky giao cho agar một phản loại của Gras (Noi chung công nhận là an toàn).
GVHD: TS. Lê Thị Hồng Nhan SVTH: Phan Minh Hạnh
4% Trong dược phẩm:
+ Moi trường nudi cây vi sinh: Agar là nguyên liệu có giá trị nhất trong các ứng dụng trong vi sinh học. Chúng đang được sử dung lam môi trưởng nuôi cấy cho tat cả các vi khuân gây bệnh và không gây bệnh thực té. Agar là không dé dang dé chuyển hỏa va có độ cứng tốt gel, độ đản hỏi. sự rõ rang và ôn định. Không có trong các vi khuẩn gây bệnh được biết đến tiêu hóa thạch. Thông thường 1.2-1,5% thạch được sử dung cho mục đích này. Tại Mỹ, môi trường nuôi cấy vi sinh sử dụng 1/6 là
agar,
+ lật liệu lay dấu nha khoa: Trong lĩnh vực tạo vật dụng thay thé của nha
khoa, chúng là vật liệu cẩn thiết dé tạo các phôi chính xác cúa các đối tượng có chi tiết phức tạp. Agar pha trộn với các chất khác là hỗn hợp lý tưởng dé lấy dấu nha khoa vi có thể giúp tái tạo chính xác. Nông độ thạch trong vat liệu lay dâu lên đến
13-17%, Hiện nay, alginate cũng được sứ dụng làm vật liệu lay dau trong nha khoa
như agar.
+ Phổi trộn thuốc nhuận tràng: Agar là một chất hút âm và có thé hap thụ
nước và mớ rộng đáng kẻ, làm tăng số lượng lớn và kích thích nhu động của ruột, loại bỏ chất thải tạo điều kiện nên được đùng phối hợp trong các thuốc nhuận tràng.
CHƯƠNG 2