Nghiên cứu hệ thống vận tải và phân phối thuốc 3 curcumin của bacterial cellulose lên men từ nước vo gạo định hướng sử dụng qua đường uống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN
LỜI CẢM ƠN
----------------------Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Ngọc Hoàn,
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo,
động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện và hoàn
NGUYỄN THỊ THU HÀ
thành khóa luận.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo tại Trung tâm Hỗ trợ
NCKH và CGCN Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi
hoàn thành khóa luận.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN,

NGHIÊN
HỆ
THỐNG
VẬN
VÀbèPHÂN
Trường
ĐHSPCỨU
Hà Nội
2. Đặc
biệt là gia
đìnhTẢI
và bạn
đã luôn PHỐI
bên cạnh
THUỐC
CURCUMIN
CỦA
động

viên, giúp
đỡ tôi trong suốt
quá BACTERIAL
trình học tập cũng CELLULOSE
như trong thời gian
tôi thực
hiện MEN
khóa luận
này.NƯỚC VO GẠO ĐỊNH HƯỚNG
LÊN
TỪ
Mặc dù đã SỬ
có nhiều
cố gắng
để hoàn
thành khóa
luận một cách tôt nhất.
DỤNG
QUA
ĐƯỜNG
UỐNG
Tuy nhiên do buổi đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học cũng như
hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô giáo để khóa luận hoàn
chỉnh hơn.KHÓA

LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật
Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016.

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hà

HÀ NỘI, 2016


TRƯỜNG
TRƯỜNGĐẠI
ĐẠIHỌC
HỌCSƯ
SƯPHẠM
PHẠMHÀ
HÀNỘI
NỘI2 2
KHOA
KHOASINH
SINH– –KTNN
KTNN
---------------------------------------------

NGUYỄN
NGUYỄNTHỊ
THỊTHU
THUHÀ
HÀ

NGHIÊN
NGHIÊNCỨU
CỨUHỆ

HỆTHỐNG
THỐNGVẬN
VẬNTẢI
TẢIVÀ
VÀPHÂN
PHÂNPHỐI
PHỐI
THUỐC
THUỐCCURCUMIN
CURCUMINCỦA
CỦABACTERIAL
BACTERIALCELLULOSE
CELLULOSE
LÊN
LÊNMEN
MENTỪ
TỪNƯỚC
NƯỚCVO
VOGẠO
GẠOĐỊNH
ĐỊNHHƯỚNG
HƯỚNG
SỬ
SỬDỤNG
DỤNGQUA
QUAĐƯỜNG
ĐƯỜNGUỐNG
UỐNG

KHÓA

KHÓALUẬN
LUẬNTỐT
TỐTNGHIỆP
NGHIỆPĐẠI
ĐẠIHỌC
HỌC
Chuyên
Chuyênngành:
ngành:Sinh
Sinhlýlýhọc
họcngười
ngườivàvàđộng
độngvật
vật
Người
Ngườihướng
hướngdẫn
dẫnkhoa
khoahọc
học
TS. LÊ NGỌC HOÀN
TS. LÊ NGỌC HOÀN

HÀ NỘI, 2016
HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Ngọc Hoàn,
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo,

động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện và hoàn
thành khóa luận.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô tại Trung tâm Hỗ trợ NCKH
và CGCN Trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn
thành khóa luận.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh – KTNN,
Trường ĐHSP Hà Nội 2. Đặc biệt là gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh
động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian
tôi thực hiện khóa luận này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để hoàn thành khóa luận một cách tôt nhất.
Tuy nhiên do buổi đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học cũng như
hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô giáo để khóa luận hoàn
chỉnh hơn.

Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016.
Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hà


LỜI CAM ĐOAN

Để đảm bảo tính trung thực của khóa luận, tôi xin cam đoan:
Khóa luận “Nghiên cứu hệ thống vận tải và phân phối thuốc
Curcumin của Bacterial cellulose lên men từ nước vo gạo định hướng sử
dụng qua đường uống’’ là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực
hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Ngọc Hoàn. Các kết quả trình bày trong
khóa luận là trung thực, khách quan và chưa được công bố trong bất kỳ công
trình nào trước đây. Nếu có gì sai sót, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016.
Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hà


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 3
5. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 3
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.....................................................4
7. Bố cục của khóa luận................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 5
1.1. Một vài đặc điểm của BC ....................................................................... 5
1.1.1. Vi khuẩn sản sinh ra BC ................................................................. 5
1.1.2. Môi trường nuôi cấy A. xynilum ..................................................... 5
1.1.3. Cấu trúc của màng BC .................................................................... 6
1.1.4. Một số đặc tính của màng BC ........................................................ 6
1.1.5. Sinh tổng hợp BC ............................................................................ 7
1.1.6. Ứng dụng của màng BC .................................................................. 7
1.2. Sơ lược về Cur ....................................................................................... 8
1.2.1. Công thức cấu tạo ........................................................................... 8
1.2.2. Một số tính chất lí hóa của Cur ...................................................... 9
1.2.3. Dược tính....................................................................................... 10
1.2.4. Sinh khả dụng của Cur .................................................................. 12
1.2.5. Một số chế phẩm chứa Cur.............................................................12
1.3. Tình hình nghiên cứu về Cur ............................................................... 12

1.3.1. Trên thế giới .................................................................................. 12
1.3.2. Tại Việt Nam ................................................................................. 13


CHƯƠNG 2..................................................................................................... 15
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 15
2.1. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................. 15
2.1.1. Giống vi khuẩn .............................................................................. 15
2.1.2. Nguyên liệu - hóa chất .................................................................. 15
2.1.3. Trang thiết bị ................................................................................. 15
2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 16
2.2.1. Phương pháp tạo màng và xử lý màng BC ................................... 16
2.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng Cur......................................... 17
2.2.3. Tạo màng BC nạp Cur .................................................................. 19
2.2.4. Phương pháp xác định lượng Cur nạp vào màng BC................... 19
2.2.5. Phương pháp xác định lượng thuốc giải phóng thông qua hệ thống
vận tải thiết kế ......................................................................................... 20
2.2.6. Khảo sát độ khuếch tán của Cur từ màng BC ở các độ dày khác
nhau ......................................................................................................... 21
2.2.7. Phương pháp phân tích dược động học giải phóng của Curcumin..
2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu thống kê .............................................. 22
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 23
3.1. Tạo màng BC của A. xylinum trong môi trường nước vo gạo ............ 23
3.2. Thu màng BC từ môi trường...............................................................24
3.3. Tinh chế màng BC ............................................................................... 25
3.4. Màng BC hấp thụ thuốc Cur ................................................................ 25
3.5. Xác định lượng thuốc Cur giải phóng khỏi màng BC.........................28
3.6. Dược động học giải phóng thuốc của màng BC..................................34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 38

PHỤ LỤC


BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên Tiếng Anh

Tên Tiếng Việt

A.xylinum

Acetobacter xylinum

Vi khuẩn Acetobacter xylinum

BC

Bacterial cellulose

Màng cellulose vi khuẩn

Cur

Curcumin

Curcumin

E. coli

Escherichia coli

Vi khuẩn đại tràng

PC

Plant cellulose

Cellulose thực vật

TS

Doctor

Tiến sĩ


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của nước vo gạo
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Cur
Bảng 2.1. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
Bảng 2.2. Bảng nồng độ Cur và giá trị OD427 nm (n = 3)
Bảng 2.3. Dung dịch đệm đa năng Britton và Robinson
Bảng 3.1. Giá trị OD hấp thụ thuốc Cur của màng BC ( n = 3)
Bảng 3.2. Khối lượng Cur được hấp thụ, tỷ lệ hấp thụ và cường độ hấp thụ
Cur của màng BC (n =3 )
Bảng 3.3. Nồng độ Cur và giá trị quang phổ (OD) của Cur (n = 3)
Bảng 3.4. Mật độ quang phổ màng BC đang giải phóng thuốc ở các thời điểm

lấy mẫu (n = 3)
Bảng 3.5. Tỉ lệ thuốc Cur giải phóng tại các thời điểm lấy mẫu (n =3)
Bảng 3.6. Hệ số tương quan (R2), tốc độ giải phóng thuốc (k) và trị số mũ giải
phóng (n) đối với các môi trường pH khác nhau


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tinh chế màng BC
Hình 2.2. Đồ thị đường chuẩn Cur OD 427nm
Hình 3.1. Màng BC khi nuôi cấy tĩnh ngày thứ 4
Hình 3.2. Màng BC với thời gian nuôi cấy khác nhau
Hình 3.3. Màng BC tinh chế
Hình 3.4. Màng BC đang hấp thụ thuốc Cur
Hình 3.5. Phương trình hồi quy của mẫu Cur
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn khả năng giải phóng thuốc Cur của màng BC
Hình 3.7. Đường cong biểu diễn tỉ lệ giải phóng thuốc Cur của màng BC


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, cùng với xu hướng quay về sử dụng các sản
phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên, việc phát triển các hoạt chất có nguồn gốc
thảo dược ngày càng trở thành mối quan tâm lớn đối với ngành Y dược Việt
Nam. Một trong những hoạt chất có nguồn gốc thảo dược được quan tâm
nhiều hiện nay đó là Curcumin.
Curcumin (Cur) là một hoạt chất polyphenol của thân rễ cây Nghệ vàng
(Curcuma longa L.). Cur đã được sử dung rộng rãi trong suốt hơn 5000 năm
qua trong nhiều bài thuốc y học cổ truyền ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là
tại Ấn Độ và Trung Quốc [8]. Chúng được sử dụng như một chất tạo màu,

làm đẹp da và liền sẹo. Cur đã được nghiên cứu và chứng minh với các tác
dụng dược lý quan trọng như: tính kháng khuẩn, chống viêm, chống virus,
chống oxy hóa và chống ung thư [2]. Gần đây, nhiều công trình nghiên cứu đã
chỉ ra rằng Cur có khả năng ức chế sự tăng sinh tế bào trên nhiều dòng tế bào
ung thư in vitro và đã được dùng để ngăn ngừa và điều trị nhiều bệnh ung thư
in vivo [8]. Quan trọng hơn, Cur không độc hại với các tế bào khỏe mạnh.
Tuy nhiên, rào cản lớn khiến tinh chất nghệ Cur chưa được ứng dụng rộng rãi
là do Cur tan rất ít trong nước (0.001%), sinh khả dụng thấp [12]. Vì vậy, khi
dùng theo đường uống Cur hòa tan một phần rất nhỏ vào các dịch thể của ống
tiêu hóa, chỉ 7 - 10% [5]. Cur được hấp thu vào máu, lại bị chuyển hóa nhanh
chóng tại ruột và gan đã làm sinh khả dụng thực tế của Cur chỉ đạt 2 - 3% [5].
Vi khuẩn từ các chi Gluconacetobacter sản xuất ra nhiều loại Bacterial
cellulose (BC) tinh khiết. Nét cấu trúc quan trọng trong dạng kết tinh của BC
khác với cellulose ở thực vật (Plant cellulose - PC) ở chỗ chúng không có sự
kết hợp hemicellulose, lignin, hay những thành phần phụ khác, mà được cấu
tạo từ những sợi microfibril tạo nên những bó sợi song song cấu thành mạng

1


lưới cellulose với độ bền cơ học, độ tinh khiết, khả năng thấm hút, khả năng
polymer cao và đường kính sợi nhỏ. Ngoài ra, màng BC còn là hàng rào cản
oxi và các sinh vật khác, ngăn cản sự phân hủy các cơ chất ở trong tế bào và
sự tác động của UV, có tiềm năng cao cho các ứng dụng trong các hệ thống
vận chuyển thuốc, cho cả thẩm thấu qua da, qua đường miệng, mô kỹ thuật và
một số ứng dụng y sinh học khác [1, 4, 15, 17], ....
Uống là một trong những đường ưa thích nhất và truyền thống để phân
phối thuốc. So với đường tiêm, đường uống có lợi thế hơn là độ an toàn cao,
đơn giản, tiện lợi và dễ tuân thủ hơn, ngăn chặn nguy cơ lây truyền bệnh, hiệu
quả sử dụng thuốc cao hơn, làm giảm chi phí và cho phép linh hoạt hơn trong

kiểm soát liều lượng thuốc.
Gần đây, các nhà nghiên cứu đã có sự chú ý đặc biệt tới việc sử dụng
các vật liệu sinh học trong chăm sóc sức khỏe vì khả năng tái tạo, tương thích
sinh học và phân hủy sinh học của chúng. Một trong những vật liệu sinh học
đó là màng BC. Một số nghiên cứu trên thế giới về việc ứng dụng màng BC
làm hệ thống phân phối và vận chuyển thuốc qua đường uống với một số loại
thuốc có hiệu quả rõ rệt, khắc phục được nhược điểm của thuốc ở dạng thông
thường. Aminetal [10] đã báo cáo việc sử dụng màng BC làm màng bao bọc
cho Paracetamol bằng cách sử dụng kỹ thuật phun phủ. Kết quả cho thấy
màng BC giúp cho thuốc được giải phóng một cách kéo dài làm tăng hiệu quả
sử dụng của thuốc.
Cur có thể được phát triển như một loại thuốc điều trị thông qua thay đổi
công thức hoặc gắn lên hệ vận chuyển, cho phép nâng cao khả năng hấp thụ
của tế bào. Để vận chuyển cur đến các cơ quan đích, cần cải thiện độ hòa tan
và sinh khả dụng của nó.
Xuất phát từ các nghiên cứu về màng BC và Cur nêu trên, chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ thống vận tải và phân phối thuốc

2


Curcumin của Bacterial cellulose lên men từ nước vo gạo định hướng sử
dụng qua đường uống’’.
2. Mục đích nghiên cứu
- Thiết kế hệ thống vận tải và phân phối thuốc nhằm tạo hệ thống giải
phóng thuốc kéo dài, điều này có thể làm tăng sinh khả dụng của và tăng hiệu
quả điều trị của thuốc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Màng BC làm từ môi trường nước vo gạo,
thuốc Cur dạng tinh khiết 95%.

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tiềm năng vận tải và phân phối
thuốc Cur dựa trên màng BC định hướng sử dụng qua đường uống.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tạo màng và xử lý màng BC.
- Thiết kế hệ thống vận tải và phân phối thuốc qua màng BC.
- Khảo sát, đánh giá khả năng vận tải và phân phối thuốc thông qua hệ
thống vận tải được thiết kế.
5. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu quy trình nuôi cấy A. xylinum từ các nguyên liệu sẵn có.
Thu sản phẩm BC từ dịch nuôi cấy.
Chế tạo màng BC dùng để hấp thụ thuốc.
Thử nghiệm tác dụng hấp thụ và giải phóng Cur của BC.
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học
Tiếp tục nghiên cứu tiềm năng của màng BC để áp dụng chúng vào
nhiều các lĩnh vực khác nhau trong thực tiễn đời sống. Mở ra hướng nghiên
cứu mới về khả năng vận tải và phân phối thuốc của màng BC trên các loại
thuốc khác nhau nhằm tăng sinh khả dụng sinh học của loại thuốc đó.

3


6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Sử dụng màng BC làm hệ thống vận tải và phân phối thuốc Cur để tạo ra
hệ thống giải phóng thuốc kéo dài.
7. Bố cục của khóa luận
Gồm 40 trang, 11 bảng, 9 hình được chia thành các phần chính như sau:
Mở đầu (4 trang), chương 1 (Tổng quan tài liệu: 10 trang), chương 2 (Vật liệu
và phương pháp nghiên cứu: 9 trang), chương 3 (Kết quả và thảo luận: 15
trang), Kết luận và kiến nghị: 1 trang, tài liệu tham khảo: 26 tài liệu, phụ lục:

3 trang.

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một vài đặc điểm của BC
1.1.1. Vi khuẩn sản sinh ra BC

- Màng BC được tổng hợp từ một số loại vi khuẩn như: Acetobacter,
Achromobacter, Agrobecterium, Pseudomonas,…
- Acetobacter xylinum là vi sinh vật tạo cellulose hữu hiệu nhất. Giống
vi khuẩn A. Xylinum sử dụng được lấy từ Phòng thí nghiệm Vi sinh, Trường
ĐHSP Hà Nội 2.
1.1.2. Môi trường nuôi cấy A. xynilum

Môi trường nuôi cấy A. Xylinum là môi trường tổng hợp từ các nguồn
dinh dưỡng cần thiết như nguồn cacbon, nitơ, nguồn sulfur và phospho, các
yếu tố tăng trưởng và các yếu tố vi lượng.
Trong đó, nước vo gạo được xem là môi trường thích hợp trong nuôi
cấy A. xylinum. Thành phần dinh dưỡng của nước vo gạo được trình bày như
trong bảng 1.1 [8].
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng cuả nước vo gạo
Hàm lượng

Thành phần
Vitamin nhóm B ( B1, B2, B5, B6)

30% - 60%

Protein

15,7%

Đường

2%

Khoáng chất

Fe ( 7% - 8%) , Zn ( 12% - 13%)

Acid amin

leucine , valine , lysine

Nước vo gạo là môi trường thích hợp để nuôi cấy vi khuẩn vì trong
nước vo gạo chứa rất nhiều chất dinh dưỡng và các chất kích thích tố tăng
trưởng như nhóm vitamin B1, B3, B5; nhóm khoáng chất như sắt, đồng, kẽm
và các acid amin.

5


Nước vo gạo sau khi vo được sử dụng không quá 3 giờ, tránh để cho
nước bị chua làm cho đường, vitamin và các chất dinh dưỡng khác giảm đi
dẫn đến cho hiệu suất kém.
1.1.3. Cấu trúc của màng BC

Cấu trúc hóa học cơ bản của BC giống PC, tuy nhiên chúng khác nhau

về cấu trúc đại thể. Các sợi mới sinh ra của BC kết lại với nhau để hình thành
nên các sợi sơ cấp (subfibril), có chiều rộng khoảng 1.5 nm. Các sợi sơ cấp
này kết lại thành các vi sợi, các vi sợi nằm trong các bó, cuối cùng hình thành
các dải. Các dải có chiều dày 3 - 4 nm, chiều rộng 70 - 80 nm; 3.2 x133 nm.
Cấu trúc của BC phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện nuôi cấy [17].

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của BC
1.1.4. Một số đặc tính của màng BC

Màng cellulose sản xuất bởi các chủng A. Xylinum có độ tinh sạch cao
với nguồn gốc thực vật như hemicellulose, pectin và lignin (Kurosumiet al.
2009) [1]. Nó thể hiện tính độc nhất và cấu trúc đặc tính sinh hóa như sợi
nano siêu mịn với cấu trúc mạng (1,5 - nm chiều rộng) [23]. BC thể hiện độ
hấp thụ nước tốt do cấu trúc mặt lưới của nó cung cấp một diện tích bề mặt
lớn đảm bảo cho nó hấp thụ nước một cách tốt nhất (khoảng 200 lần trọng
lượng của nó) [26]. Sản phẩm này có những tính chất rất đặc biệt như: độ tinh
sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ bền cơ học cao, có thể bị
phân hủy sinh học, giữ ẩm tốt, không độc và không gây dị ứng, có khả năng

6


chịu nhiệt tốt, đặc biệt là khả năng cản khuẩn mà không làm thay đổi cấu trúc
hay tính chất [13].Với các tính chất này BC rất phù hợp để chọn lựa cho ứng
dụng vận tải và phân phối thuốc.
1.1.5. Sinh tổng hợp BC

Cellulose được tổng hợp từ một số nhóm vi khuẩn và đặc biệt là
A.xylinum là sản phẩm cuối cùng của sự biến dưỡng cacbon, phụ thuộc vào
trạng thái sinh lý của tế bào bao gồm cả chu trình pentose phosphate hoặc chu

trình Krebs, kết hợp với quá trình tạo glucose.
Ngày nay, quá trình tổng hợp cellulose ở A.xylinum gồm nhiều bước
liên tiếp, gồm 2 giai đoạn chính: giai đoạn polyme hoặc giai đoạn kết tinh.
Phương pháp sản xuất BC: lên men tĩnh và lên men động.
1.1.6. Ứng dụng của màng BC

Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều những công trình nghiên cứu ứng
dụng màng BC vào các lĩnh vực khác nhau như: công nhệ thực phẩm (màng
bảo quản trái cây, chất ổn định thực phẩm, ...), lĩnh vực y học (màng điều trị
bỏng, làm da giả, mạch máu nhân tạo, mặt nạ dưỡng da, ...).
Tính đến cuối năm 2014 trên thế giới chỉ có 18 nghiên cứu ứng dụng
BC trong vận tải và phân phối thuốc đã được báo cáo [19], trong đó có 9
nghiên cứu với màng BC tinh khiết, 2 nghiên cứu với thể chất biến đổi màng
BC và 7 với các vật liệu nanocomposite. Như vậy, trong lĩnh vực này cần tiếp
tục được tiến hành nghiên cứu.
Một số nghiên cứu trên thế giới về việc ứng dụng màng BC làm hệ
thống phân phối và vận chuyển thuốc qua đường uống với một số loại thuốc
đã cho thấy có hiệu quả rõ rệt, khắc phục được nhược điểm của thuốc ở dạng
thông thường. Nghiên cứu của Wei B. và cộng sự (2011) cho thấy màng khô
BC thu được sau khi ngâm trong benzalkonium chloride (một tác nhân kháng
khuẩn; Merck KGaA, Darmstadt, Đức) có khả năng giải phóng thuốc trên mỗi

7


đơn vị diện tích bề mặt đã được tìm thấy là 0,116 kg/cm2, và tác dụng của
thuốc kéo dài ít nhất 24h chống lại hoạt động của S. aureus và B. subtilis. Sợi
BC với các hạt nano bạc đã sản xuất thành công lên đến 99,99% hoạt tính
kháng khuẩn chống lại E.coli và S.Aureus [25]. Nghiên cứu khác cho thấy
việc sử dụng nanocomposites bạc với BC đã cho hiệu quả kháng khuẩn cao

[22]. Các S- enantiomer của propranolol, một loại thuốc chống cao huyết áp,
có được giải phóng từ một lớp composite của BC với methacrylate, và đã thử
nghiệm in vivo cho kết quả tốt [1, 6]. Một miếng dán có thể giải phóng thuốc
Enantiomeric đã được chứng minh bằng cách sử dụng một bể chứa gel và
polyme in dấu phân tử (MIP) màng.
1.2. Sơ lược về Cur
1.2.1. Công thức cấu tạo

- Tên IUPAC: (1E, 6E) - 1,7- bis (4- hydroxy- 3- metoxyphenyl) - 1,6heptadien- 3,5- dion
- Công thức phân tử: C21H20O6.
- Phân tử khối: 368,38 g / mol.
- Nhiệt độ nóng chảy: 183°C (361 K).
- Cur là tinh thể màu nâu đỏ là hoạt chất được chiết ra từ củ nghệ vàng
thuộc họ gừng. Hiện tại người ta tìm thấy Cur tồn tại ở 4 dạng hợp chất[14]:
+ Cur là hợp chất chính chiếm 60%:

Curcumin
+ Demetoxy - Curcumin chiếm 24% có công thức cấu tạo như sau:

8


Demetoxy - Curcumin
+ Bis - Demetoxy - Curcumin chiếm 14%:

Bis – Demetoxy - Curcumin
+ Và một hợp chất mới phát hiện là Xiclocurcumin chiếm khoảng 1%:

Xiclocurcumin
1.2.2. Một số tính chất lí hóa của Cur

- Cur là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trưng của củ
nghệ.
- Màu của Cur bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự
hiện diện của SO2 với nồng độ ≥ 10 ppm.
- Cur là chất màu tan trong môi trường kiềm, cồn, acetone, benzene,
axit acetic, hầu như không tan trong nước ở môi trường acid và trung tính.
- Dung dịch Cur trong dung môi hữu cơ etanol có độ hấp thu cực đại ở
bước sóng khoảng từ 420 - 430 nm.

9


- Sự điện ly của Cur [16]:
+ Môi trường pH < 1: Cur có màu đỏ thể hiện trạng thái proton hóa
H4A+.
+ Môi trường 1< pH > 7: hầu hết các diferulolylmethane đều ở dạng
trung hòa H3A, có khả năng hòa tan rất thấp và dung dịch có màu vàng.
+ Môi trường pH > 7.5: dung dịch chuyển sang màu đỏ. Giá trị hằng số
phân ly pKa của 3 proton dạng acid của Cur (dạng H2A- , HA- 2, A3- ) được xác
định tương ứng là 7.8, 8.5, 9.
Nghiên cứu ở kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp (HPLC) cho kết quả điện ly
theo pH của Cur được thể hiện như bảng 1.2 [26].
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của pH lên màu và dạng tồn tại của Cur
pH
<1
1- 7
> 7.5

Màu của dung dịch

Dạng ion tồn tại

Đỏ
Huyền phù màu vàng
Đỏ

H4A+
H3A
H2A- , HA- 2, A3-

- Cur có thể phản ứng với acid boric tạo nên hợp chất có màu đỏ cam
nên được ứng dụng dùng để nhận biết muối của nguyên tố Bo [14].
- Khi đun Cur với kiềm tạo thành vanilic acid và ferulic acid.
- Oxy hóa bằng pemanganat tạo thành vanilic.
- Tác dụng với hydroxylamin tạo dẫn xuất isoxozol.
- Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của Cur cho hỗn hợp dẫn xuất hexahydro
và tetrahydro hóa học.
1.2.3. Dược tính

- Cur là chất hủy diệt tế bào ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế
hủy diệt từng bước các tế bào ác tính. Cur được coi là chất tiêu biểu nhất cho

10


thế hệ mới các chất chống ung thư vừa rất hiệu lực vừa an toàn, không gây tác
dụng phụ [9].
- Cur có khả năng giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ và làm tăng hồng
cầu, loại bỏ cholesterol xấu, điều hòa huyết áp, hạ mỡ máu, ngăn chặn béo

phì, làm cho da dẻ hồng hào, tăng cường sắc đẹp, sức lực và cả tuổi thọ, …
- Cur giúp cơ thể chống lại các vi khuẩn sống kí sinh trong ruột, đặc
biệt tốt cho hệ tiêu hóa. Các nghiên cứu cho thấy, nghệ có thể kích thích tiêu
hóa và giải phóng các enzim tiêu hóa, phá vỡ liên kết cacbonhydrat và các
chất béo. Chất Cur có tự nhiên trong củ nghệ được các nhà khoa học chứng
minh có khả năng dễ dàng thẩm thấu và tiếp cận tới từng tế bào viêm do có
khả năng [5]:
+ Tăng tiết chất nhầy mucin, bảo vệ niêm mạc dạ dày khỏi tác động ăn
mòn gây loét của acid dịch vị.
+ Ức chế và tiêu diệt tới 65 chủng vi khuẩn Hp (Helicobacter pylori)
nguyên nhân của hơn 90% trường hợp đau dạ dày mà không sợ kháng thuốc.
+ Tái tạo niêm mạc dạ dày , giúp các vết loét nhanh chóng được phục hồi.
Tuy nhiên, do vi khuẩn Hp rất dễ lây qua đường ăn uống và đường
miệng nên khả năng tái nhiễm vi khuẩn này là rất cao. Vì vậy, cần phải phối
hợp Cur với nhiều chất khác ví dụ như Thymomodulin để ngăn chặn viêm
loét dạ dày một cách hiệu quả [5].
- Mặc dù, các nghiên cứu thử nghiệm cho thấy khả năng trị liệu tuyệt
vời đó của Cur, tuy nhiên thách thức lớn nhất là Cur ít tan trong nước. Khi
dùng theo đường uống, Cur hòa tan một phần rất nhỏ vào các dịch thể của ống
tiêu hóa, chỉ 7 - 10% Cur được hấp thu vào máu, lại bị chuyển hóa nhanh qua
gan, làm cho sinh khả dụng thực tế của Cur chỉ đạt 2 - 3%, nên Cur chưa được
ứng dụng nhiều trong phòng và trị bệnh [5].

11


Cur ở nhiều nước trên thế giới được coi như vừa là thuốc vừa là thực
phẩm điều trị gần 20 loại ung thư khác nhau. Riêng đối với ung thư máu các
nhà khoa học cho biết Cur có tác dụng tăng hồng cầu, chống suy kiệt sức lực.
1.2.4. Sinh khả dụng của Cur

Cur được hấp thụ một lượng rất nhỏ sau khi ăn. Cur không bền vững
trong ruột và chỉ một lượng nhỏ đi qua đường tiêu hóa và nhanh chóng bị
thoái hóa hoặc liên hợp thành glucuronidation.
Nghiên cứu của Shoba G., Joy D., Joseph T. và các cộng sự tại khoa
Dược, Đại học Y St. John, Bangalore, Ấn Độ đã cho thấy hoạt chất piperine
chiết xuất từ hạt tiêu đen có tác dụng tăng hấp thu và giảm đào thải của Cur
trong máu lên rõ rệt. Một nghiên cứu của nhóm này được đăng tải trên tạp chí
Pubmed của Thư viện y khoa quốc gia và Viện sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ
tháng 5 năm 1998 đã chứng minh được sinh khả dụng của Cur trên cơ thể
người khi kết hợp với piperine từ hạt tiêu theo tỉ lệ 1% đã tăng lên tới 2000%
so với khi không dùng piperine [21].
1.2.5. Một số chế phẩm có chứa Cur
Hiện nay, nguồn nguyên liệu Nano Curcumin đã được chuyển giao cho
công ty dược trung ương sản xuất thành công viên nang mềm CumarGold.
Ngoài ra trên thị trường cũng có rất nhiều các sản phẩm được làm từ
Cur như thực phẩm chức năng Cumasen, Nanocurcumin - tam thất - xạ đen,
BKA Cumin 95, ….
1.3. Tình hình nghiên cứu về Cur
1.3.1. Trên thế giới

Bằng sáng chế đầu tiên về Cur dạng nano được mang mã số EP 103266
A2 ngày 30/5/2001 (Ib - 8), và tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano Cur dành
cho mục đích y học được công bố vào năm 2005 [10].

12


Kể từ đó là sự bùng nổ các nghiên cứu và bằng phát minh về nano Cur
(năm 2005 có 18 bằng thì đến năm 2010 đã lên đến gần 100 bằng). Để đánh

giá tiềm năng ứng dụng của Cur dạng nano trong lĩnh vực y học, 254 bằng
phát minh có liên quan đã được phân tích, cho thấy 24% bằng liên quan đến
điều trị ung thư, sau đó là các bệnh tim mạch 13%, các chứng viêm 12%,
bệnh tiểu đường 11%, bệnh khớp 10% và bệnh tiêu hóa 9%, …[12].
Những nghiên cứu trên thực nghiệm đầu tiên để chứng minh tác dụng
điều trị của Cur, đó là tác dụng chống tăng đường huyết (Srinivasan, M.
1972), tác dụng chống viêm (Srimal, R.C. 1973), tác dụng chống oxy hóa
(Sharma, O.P. 1976), tác dụng chống thấp khớp (Deodhar, S.D. 1980), tác
dụng bảo vệ gan (Kiso, Y. 1983), tác dụng chống ung thư (Kuttun. R. 1985), tác
dụng kháng khuẩn (Jordan, W.C. 1996), tác dụng bảo vệ thận (Venkatesan, N.
2000), tác dụng chống viêm loét dạ dày (Ronita De, 2009) [13].
Aggarwal B.B. và cộng sự (2007) [13] đã chứng minh tác dụng chống
ung thư tá tràng thực nghiệm trên chuột nhắt và ung thư dạ dày thực nghiệm
trên chuột cống của Cur. Cho chuột nhắt chế độ ăn có 2 - 5% Cur, hoặc cho
uống Cur 2 tuần trước, trong và sau khi gây ung thư dạ dày bằng benzopyren
đã cho thấy tác dụng ức chế rất có ý nghĩa hiệu quả gây ung thư của
benzopyren.
1.3.2. Tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, rất nhiều các nhà khoa học tại các trung tâm
nghiên cứu lớn cũng đang tiến hành thử nghiệm để chế tạo vật liệu Nano
Curcumin từ củ nghệ vàng như Viện hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam (Viện HLKHVCNVN), Trung tâm nghiên cứu và triển
khai Khu công nghệ cao TP.HCM, Đại học Dược Hà Nội.
PGS.TS. Phạm Hữu Lý thuộc Viện Hóa học, Viện HLKHVCNVN cùng
các cộng sự đã sản xuất thành công quy mô pilot nano Curcumin. Sản phẩm

13


này được thương mại hóa với tên đăng ký là Curmanano - có kích thước dưới

100nm, tan tốt trong nước, hấp thụ nhanh qua màng tế bào, sinh khả dụng lên
tới 80 - 95%, giúp mang lại hiệu quả điều trị gấp 40 lần Cur thường [12].
Curmanano chính là nguyên liệu để sản xuất, bào chế CumarGold - sản phẩm
đầu tiên có chứa nano Cur tại Việt Nam, giúp phòng ngừa và điều trị hiệu quả
các bệnh nan y, mạn tính.
Hiện nay, vẫn chưa có bằng sáng chế nào có liên quan tới hướng ứng
dụng sử dụng màng BC để làm tăng sinh khả dụng của Cur. Các nghiên cứu
về Cur trên thế giới và ở Việt Nam hầu như hướng tới nghiên cứu về nano
Cur và ứng dụng trong điều trị các bệnh về ung thư là chủ yếu. Do đó, đề tài
mở ra một hướng đi mới trên cơ sở sử dụng màng BC làm vật liệu vận tải và
phân phối thuốc để làm tăng sinh khả dụng của Cur, khắc phục các yếu điểm
của thuốc trong điều trị bệnh.

14


CHƯƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Giống vi khuẩn

Giống vi khuẩn A. Xylinum thuần chủng được cung cấp bởi Phòng thí
nghiệm Vi sinh, Trường ĐHSP Hà Nội 2.
2.1.2. Nguyên liệu – hóa chất

- Nguyên liệu: nước vo gạo.
- Hóa chất:
+ Curcumin 95% xuất sứ từ Maharashtra, Ấn Độ.
+ Màng BC (99% hàm lượng nước) được sản xuất bằng cách sử dụng
vi khuẩn A. xylinum (Phòng thí nghiệm Vi sinh, Trường ĐHSP Hà Nội 2) lên

men trong môi trường dinh dưỡng.
+ Dung môi là etanol 96% và chất phản ứng khác được cung cấp từ
Trung tâm Hỗ trợ NCKH & CGCN Trường ĐHSP Hà Nội 2.
+ Đường glucose, acid acetic, acid citric, peptone, amoni sunfat, kali
đihiđrophotphat, HCl, NaOH, … đạt tiêu chuẩn phân tích.
2.1.3. Trang thiết bị

- Máy đo quang phổ UV - 2450 (Shimadzu - Nhật Bản).
- Cân phân tích, cân kỹ thuật (Sartorius - Thụy Sỹ).
- Nồi hấp khử trùng HV - 110/HIRAIAMA.
- Buồng cấy vô trùng (Haraeus).
- Tủ sấy, tủ ấm (Binder - Đức).
- Bể ổn nhiệt 1013.
- Máy khuấy từ gia nhiệt CC162 (IKA - Đức).
- Máy lắc tròn tốc độ chậm (Orbital Shakergallenkump - Anh).
- Bể rửa siêu âm TCP 280.

15


- Tủ lạnh Daewoo, tủ lạnh sâu.
- Và nhiều dụng cụ hóa sinh thông dụng khác.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp tạo màng và xử lý màng BC

A. xylinum được nuôi cấy trong môi trường có cải tiến từ môi trường
chuẩn Hestrin - Schramm [22] bằng cách thay cao nấm men bằng nước vo
gạo được trình bày như trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
Nước vo gạo

1000ml

Glucose

20g

KH2PO4

2g

Acid acetic

(NH4)2SO4

3g

10% dịch giống A. xylinum

Pepton

5ml

4g

Nguyên liệu nước vo gạo sau khi lọc loại bỏ cặn và tạp chất sau đó
thêm các chất dinh dưỡng cần thiết tạo màng. Hấp tiệt trùng ở 113⁰C, trong
15 phút. Để nguội rồi bổ sung dịch giống và acid acetic.
Sau khi ủ tĩnh cho 6 ~ 14 ngày ở 26℃, màng BC được nhúng vào nước
cất trong 2 ngày, và sau đó các màng BC được tinh chế bằng cách rửa nhiều

lần theo quy trình như hình 2.1.

16