Nghiên cứu sự vận tải và phân phối thuốc berberincủa màng bacterial cellulose lên men từ nước vo gạo định hướng sử dụng qua da

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH- KTNN

======

TRẦN THỊ KIM THOA

NGHIÊN CỨU SỰ VẬN TẢI VÀ PHÂN PHỐI
THUỐC BERBERIN CỦA MÀNG BACTERIAL
CELLULOSE LÊN MEN TỪ NƢỚC VO GẠO
ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG QUA DA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý ngƣời và động vật
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

TS. LÊ NGỌC HOÀN

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn trân thành và sâu sắc tới
thầy: TS. Lê Ngọc Hoàn, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, ngƣời đã tận tình
hƣớng dẫn, chỉ bảo cũng nhƣ giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm khóa luận
vừa qua.
Tôi xin trân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo của Trung tâm Hỗ
trợ NCKH & CGCN và Bộ môn Sinh lý ngƣời và động vật và các chị là học
viên cao học đã cho tôi nhiều lời khuyên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tôi trong quá trình làm thực nghiệm tại bộ môn.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới toàn bộ các thầy, cô giáo và cán bộ

nhân viên Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2- những ngƣời đã dạy bảo và
giúp đỡ tôi trong suốt 4 năm học tại đây.
Cuối cùng, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, ngƣời
thân, bạn bè, những ngƣời luôn bên tôi, chia sẻ, động viên, giúp đỡ tôi những
lúc gặp nhiều khó khăn nhất.
Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2016.
SINH VIÊN

Trần Thị Kim Thoa


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu này là của riêng tôi, các số liệu,
kết quả trong khóa luận là trung thực, không trùng lặp với bất kì công trình
nghiên cứu nào khác.
Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2016.
SINH VIÊN

Trần Thị Kim Thoa


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Tên đầy đủ

Từ viết tắt
A. xylinum

Acetobacter xylinum

BC

Bacterial cellulose

BH

Berberine hydrochloride

C
E. coli
h

Nồng độ
Escherichia coli
Giờ

HIV

Virus suy giảm miễn dịch ở ngƣời

PC

Plant cellulose

OD

Optical Density

Et al

An other

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3
4. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 5
1.1. Giới thiệu cellulose vi khuẩn (Bacterial celluose-BC) .............................. 5
1.1.1. Vi khuẩn sản sinh ra BC.......................................................................... 5
1.1.2. Đặc điểmvà ứng dụng của BC ................................................................ 6
1.1.2.1. Đặc điểm cấu trúc của BC.................................................................... 6
1.1.2.2. Tính chất độc đáo của BC .................................................................... 6
1.1.2.3. Ứng dụng của BC ................................................................................. 7
1.2. Tình hình nghiên cứu về hƣớng nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ............. 9
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 9
1.2.2.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc........................................................... 10
1.3. Giới thiệu về thuốc Berberin .................................................................... 10
1.3.1. Cấu trúc ................................................................................................. 10
1.3.2. Nguồn gốc ............................................................................................. 11
1.3.3. Tính chất................................................................................................ 11
1.3.4. Tác dụng dƣợc lý................................................................................... 12
1.4. Tình hình nghiên cứu về thuốc Berberin trong và ngoài nƣớc ................ 13
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 13
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................ 13
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 15
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 15
2.1.1. Giống vi khuẩn. .................................................................................... 15

2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất ........................................................................ 15
2.1.3.Thiết bị và dụng cụ................................................................................. 15
2.1.4. Môi trƣờng tạo màng BC ...................................................................... 15
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 17
2.2.1. Phƣơngpháp lên men thu màng BC từ môi trƣờng nƣớc vo gạo .......... 17
2.2.2. Phƣơng pháp xử lý màng BC trƣớc khi hấp thụ thuốc ......................... 18
2.2.3. Phƣơng pháp xác định đƣờng chuẩn ..................................................... 20
2.2.4. Phƣơng pháp xác định lƣợng thuốc đƣợc hấp thụ qua màng BC ......... 21
2.2.5. Phƣơng pháp pha môi trƣờng đệm PBS ( Phosphate buffered saline)PBS 1X ............................................................................................................ 22
2.2.6. Phƣơngpháp xác định lƣợng thuốc giải phóng thông qua hệ thống
vận tải đƣợc thiết kế ........................................................................................ 23
2.2.7. Phƣơng pháp phân tích dƣợc động học giải phóng của BH ................. 23
2.2.8. Phƣơng pháp xử lý thống kê ................................................................ 24
2.3. Địa điểm tiến hành nghiên cứu ................................................................ 24
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 25
3.1. Thu màng BC ........................................................................................... 25
3.1.1. Màng BC thu đƣợc khi nuôi cấy trong môi trƣờng nƣớc vo gạo.......... 25
3.1.2. Màng BC thu đƣợc sau khi nuôi cấy ..................................................... 26
3.1.3. Màng BC tinh chế ................................................................................. 26
3.2. Màng BC hấp thụ thuốc BH..................................................................... 27
3.3. Xác định lƣợng thuốc BH giải phóng khỏi màng BC trong môi trƣờng
pH= 7,4 ............................................................................................................ 30
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 37
1. Kết luận ....................................................................................................... 37
2. Đề nghị ........................................................................................................ 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 38


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Ứng dụng của BC ........................................................................... 7
Bảng 2.1: Môi trƣờng tạo màng BC.............................................................. 17
Bảng 2.2: Nồng độBH và giá trị OD345nm (n=3)............................................ 20
Bảng 2.3: Môi trƣờng đệm PBS .................................................................... 22
Bảng 3.1: Giá trị trung bình OD của dung dịch BH 5% khi ngâm màng
BC (n=3)........................................................................................................ 29
Bảng 3.2: Lƣợng thuốc hấp thụ BH qua màng BC (n=3) ............................. 29
Bảng 3.3: Giá trị OD345nm trung bình của BH giải phóng từ màng BC qua
các thời điểm khác nhau (n=3) ...................................................................... 31
Bảng 3.4 : Tỉ lệ BH đƣợc giải phóng qua màng BC ở các khoảng thời gian
khác nhau (n=3)............................................................................................. 33
Bảng 3.5:Hệ số tƣơng quan (R), hằng số tốc độ giải phóng (k) và các giá
trị mũ số giải phóng (n) từ môi trƣờng pH= 7,4 và độ dày màng khác nhau
(n=3) .............................................................................................................. 35


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1.1: công thức cấu tạo của BH ............................................................... 11
Sơ đồ 2.1: Quy trình tạo màng BC thô............................................................ 18
Sơ đồ 2.2: Quy trìnhthu màng BC tinh chế..................................................... 19
Hình 3.1: Màng BC nuôi cấy trong môi trƣờng nƣớc vo gạo. ........................ 25
Hình 3.2: Màng BC thô ................................................................................... 26
Hình 3.3: Màng BC sau khi tinh chế............................................................... 27
Hình 3.4: Màng BC hấp thụ dung dịch thuốc BH 5% .................................... 28


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Berberine hydrochloride (BH) là một alkaloid thực vật nổi tiếng với

lịch sử lâu đời, đã đƣợc sử dụng ở cảViệt Nam và Trung Quốc trong y học cổ
truyền. Nó đƣợc sử dụng để điều trị tiêu chảy do kháng khuẩn của nó, chống
tăng và tính chất chống tiết. Gần đây, các nghiên cứu cũng đã chứng minh
rằng BH có thể có những tính chất dƣợc lý khác bao gồm chống ung thƣ,
chống HIV, chống bệnh tiểu đƣờng, đau mắt hột, giải lo âu và thuốc giảm
đau, nấm da, trị bỏng, …
Tuy nhiên, BH có sinh khả dụng thấp, trong đó đã cản trở các ứng
dụng điều trị của nó trong một thời gian dài. Khả năng hòa tan nƣớc kém của
BH là một nhƣợc điểm đã hạn chế sự phát triển và ứng dụng của BH nhƣ là
một công thức dƣợc phẩm. Mặt khác, BH cũng có tác dụng phụ tiềm năng
liên kết với bắp của mình và tiêm tĩnh mạch, nhƣ sốc phản vệ và phát ban
thuốc. Do đó, cần thiết để thiết kế một loại màng vận chuyển và phân phối
giúp thuốc giải phóng một cách từ từ, tăng khả dụng sinh học và truyền thuốc
tốt hơn do đó có thể tăng khả năng điều trị bệnh của BH.
Việc đƣa thuốc vào cơ thể qua da là một trong những đƣờng phổ biến
và truyền thống để phân phối thuốc. So đƣờng uống thì hệ thống truyền thuốc
qua đƣờng da nó cũng có nhiều lợi thế nhƣ an toàn, đơn giản, giúp cho những
đối tƣợng không uống đƣợc thuốc có thể điều trị đúng liều lƣợng, hạn chế
đƣợc một số tác dụng phụ của thuốc, …và tăng hiệu quả truyền thuốc.
Trong tự nhiên có một số vi khuẩn có khả năng sinh ra màng BC. Khi
nuôi cấy những vi khuẩn này trong môi trƣờng chứa glucose, glycerol hoặc
một số nguồn cacbon hữu cơ khác nhau chúng có khả năng hình thành trên bề
mặt một lớp màng cellulose sinh học thuần khiết và đƣợc gọi là màng sinh
học BC [11].

1


BC là sản phẩm của một loài vi khuẩn, đặc biệt là chủng Acetobacter
xylinum. BC có cấu trúc và đặc tính rất giống với PC- cellulose của thực vật

(gồm các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết β- 1,4 glucorit),
cellulose vi khuẩn khác với cellulose thực vật ở chỗ: không chứa các hợp chất
cao phân tử nhƣ ligin, hemicellulose, peptin và sáp nến do vậy chúng có một
số tính chất hóa lý đặc biệt nhƣ: Độ bền cơ học, khả năng thấm hút nƣớc cao,
đƣờng kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao, độ polymer hóa lớn, có khả năng phục
hồi độ ẩm ban đầu [4], .... Nhờ những đặc tính độc đáo trên nên màng BC
đƣợccoi là một nguồn polymer mới, là một giải pháp trên con đƣờng tìm
nguồn nguyên liệu mới hiện nay. Nó đã và đang thu hút đƣợc sự chú ý của
nhiều nhà khoa học ngay từ nửa sau thế kỉ XIX và hiện đƣợc ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ:Thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy,
mỹ phẩm, y học, ... đáng chú ý nhất trong sự kiểm soát các hệ thống vận
chuyển thuốc. BC đã đƣợc sử dụng nhƣ trong một vài hệ thống để phân phối
thuốc. Amin et al. [18] đã báo cáo việc sử dụng màng BC làm màng bọc cho
paracetamol bằng cách sử dụng kĩ thuật phun phủ. Kết quả cho thấy màng BC
giúp cho thuốc đƣợc giải phóng một cách kéo dài làm tăng hiệu quả sử dụng
của thuốc. Hay Almeida, IF., et al. [16] đã sử dụng màng BC nhƣ hệ thống
phân phối thuốc. Gần đây hơn, Huang et al. [21] nghiên cứu việc sử dụng
màng BC cho việc kiểm soát in vitro của Berberine. Ngoài ra, màng BC còn
đƣợc dùng làm chất màng đặc biệt cho các sợi pin và tế bào năng lƣợng
(Brown,1989), làm các sợi truyền quang, là môi trƣờng cơ chất trong sinh học
sử dụng để cố định protein hay cho sắc kí. Trong lĩnh vực mỹ phẩm màng BC
đƣợc sử dụng làm mặt nạ dƣỡng da.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng màng BC đã đƣợc quan tâm
và đã đạt đƣợc những thành tựu nhất định. Trƣờng Đại học Y dƣợc TP. Hồ
Chí Minh cũng nghiên cứu sử dụng màng BC có tẩm dầu mù u làm màng trị

2


bỏng thử nghiệm trên thỏ. Kết quả cho thấy màng BC giúp vết thƣơng mau

lành và ngăn không cho vết thƣơng nhiễm trùng [11]. Ngoài ra, sản phẩm BC
còn đƣợc ứng dụng trong phẫu thuật, ghép mô, cơ quan [4, 19].
Với mục đích thiết kế một hệ thống vận tải và phân phối thuốc dựa trên
màng BC giúp BH có thể truyền tốt hơn qua da, làm thuốc đƣợc giải phóng
một cách kéo dài, qua đó có thể khắc phục tính tan ít trong nƣớc đồng thời
làm tăng khả dụng sinh học của thuốc BH trong điều trị bệnh, tôi đã chọn đề
tài: “Nghiên cứu sự vận tải và phân phối thuốc Berberincủa màng
bacterial cellulose lên men từ nước vo gạo định hướng sử dụng qua da”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu,chế tạo màng BC từ vi khuẩn A. xylinum.
Thiết kế hệ thống vận tải và phân phối thuốc BH làm cho thuốc đƣợc
giải phóng một cách kéo dài, điều đó có thể khắc phục tính tan ít trong nƣớc,
làm tăng khả dụng sinh học của thuốc BH trong điều trị bệnh ở ngƣời.
3. Nội dung nghiên cứu
Tạo đƣợc màng BC từ vi khuẩn A. xylinum.
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 BH thông qua hệ
thống vận tải đƣợc thiết kế.
4. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Tiếp tục nghiên cứu tiềm năng của màng BC trong việc vận tải và phân
phối thuốc tại chỗ hoặc thẩm thấu qua da. Việc nghiên cứu ứng dụng màng
BC nhằm làm cho thuốc đƣợc giải phóng kéo dài, qua đó có thể khắc phục
hạn chế của thuốc BH dạng thƣơng mại sẽ mở ra một hƣớng sản xuất thuốc
hiệu quả, mang lại lợi ích cho việc điều trị.

3


Đánh giá những ƣu nhƣợc điểm của màng BC nạp BH để từ đó đề xuất

hƣớng nghiên cứu trên các thuốc khác qua da.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Tạo đƣợc màng BC từ vi khuẩn A. xylinum trong môi trƣờng nƣớc vo
gạo.
Từ màng BC đã đƣợc tạo ra đƣợc dùng làm hệ thống vận tải phân phối
thuốc nhằm làm cho thuốc đƣợc giải phóng một cách kéo dài, điều này có thể
khắc phục đƣợc tính tan ít trong nƣớc của BH để dùng trong việc tăng hiệu
quả điều trị của thuốc.
Từ kết quả nghiên cứu đƣợc có thể áp dụng vào thực tiễn.

4


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu cellulose vi khuẩn (Bacterial celluose - BC)
Cellulose là đại phân tử tồn tại phổ biến nhất trên trái đất, là thành phần
chính của sinh khối thực vật cũng nhƣ đại diện cho các polymer ngoại bào của
vi sinh vật. Cellulose vi khuẩn (becterial cellulose - BC) là sản phẩm trao đổi
chất sơ cấp và chủ yếu tạo màng bảo vệ [9].
1.1.1. Vi khuẩn sản sinh ra BC
Cho đến nay, A. xylinum đƣợc đánh giá là loài vi khuẩn có khả năng sinh
màng BC hiệu quả nhất trong tự nhiên. Loài vi khuẩn gram âm sống hiếu khí
bắt buộc, không sinh bào tử và là một trong những loài tiến hóa nhất của
nhóm vi khuẩn tía. Mỗi tế bào A. xylinum có thể chuyển hóa tới 108 phân tử
glucose và phân tử cellulose trong 1 giờ nên khả năng tổng hợp cellulose là
rất lớn [11].
A. xylinum có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di động hoặc
không và không sinh bào tử. Chúng là vi khuẩn gram âm nhƣng gram của
chúng có thể bị biến đổi do tế bào già đi hay do điều kiện môi trƣờng nuôi

cấy. Tế bào đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi. A. xylinum thuộc loại vi khuẩn
hiếu khí bắt buộc vì thế chúng tăng trƣởng ở bề mặt tiếp xúc giữa môi trƣờng
lỏng và môi trƣờng khí và có khả năng tạo màng cellulose trên môi trƣờng
nuôi cấy [11].
Trên môi trƣờng rắn sau khoảng 3-7 ngày nuôi cấy, khuẩn lạc A. xylinum
có dạng nhỏ, nhày, có màu kem, hơi trong nhƣng sau 1 tuần thì khuẩn lạc to,
đục, màu cà phê sữa, khô dần [11].
Trên môi trƣờng lỏng sau 24 giờ nuôi cấy thì xuất hiện một lớp màng
đục dày, sau 36-48 giờ hình thành một lớp màng trong và ngày càng dày.

5


1.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của BC
1.1.2.1. Đặc điểm cấu trúc của BC
Cellulose là một polymer không phân nhánh bao gồm những gốc
glucopyranose nối với nhau bởi liên kết β-1,4- glucan. Các nghiên cứu cho
thấy BC có cấu trúc giống hệt PC (cellulose thực vật).Tuy nhiên, chúng khác
nhau về cấu trúc đại thể [19]. Chiều rộng của các sợi cellulose đƣợc tạo ra từ
gỗ thông là 30000 – 75000 nm trong khi những dải vi sợi celluose có chiều
dài từ 1 – 9 µm hình thành nên cấu trúc lƣới dày đặc, đƣợc ổn định bởi các
nối hydrogen. BC khác với PC về chỉ số kết chặn, về mức độ polymer hóa.
1.1.2.2. Tính chất độc đáo của BC
Độ tinh khiết cao: BC là cellulose sinh học duy nhất đƣợc tổng hợp
không có chứa lignin hay hemicellulose. Do đó BC có thể bị vi khuẩn phân
hủy hoàn toàn và là nguồn nguyên liệu tái sinh.
Độ bền dai cơ học lớn: Cellulose có độ bền dai cao, chịu lực kéo cao,
trọng lƣợng nhẹ, độ bền đáng kể.
Khả năng hút nƣớc cực cao ở trạng thái ẩm: Khả năng giữ nƣớc đáng kể,
lực ẩm cao. Màng cellulose vi khuẩn có khả năng giữ nƣớc rất lớn, nó có thể

hút 60-700 lần trọng nƣớc của nó.
Màng cellulose đƣợc hình thành trực tiếp trong quá trình sinh tổng hợp
vì vậy việc sản xuất giấy, sợi không cần qua các bƣớc trung gian.
Màng cellulose đƣợc định hƣớng trong quá trình tổng hợp: Có khả năng
hình thành các sợi biến động, tạo các bền theo một trục. Theo Brown và
White (1989) [31] có thể hình thành một gang tay cellulose không cần khâu
bằng cách sử dụng một khối đất xốp mà không khí thấm qua đƣợc và dìm
xuống không khí bên trong môi trƣờng lỏng nuôi cấy A. xylinum, tế bào vi

6


khuẩn sẽ tập hợp xung quanh đất xốp và hình thành cellulose theo hình dạng
mong muốn.
Màng cellulose đƣợc biến đổi trực tiếp trong quá trình tổng hợp: Khi
thêm chất phụ gia hay cơ chất nhất định vào trong quá trình tổng hợp BC thì
có thể làm thay đổi những thuộc tính của BC. Nếu cho thuốc nhuộm vào môi
trƣờng nuôi cấy có thể kiểm soát các tính chất vật lý của cellulose trong quá
trình tổng hợp.
Tổng hợp trực tiếp các dẫn xuất của cellulose nhờ vào sự tác động gen
liên quan đến quá trình tổng hợp cellulose từ đó giúp kiểm soát hình dạng
cellulose, kiểm soát trọng lƣợng phân tử cellulose.
1.1.2.3. Ứng dụng của BC
Màng BC có nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ: Độ tinh sạch, độ kết tinh, độ
bền sức căng, độ bền đàn hồi, độ co giãn, khả năng giữ hình dạng ban đầu,
khả năng giữ nƣớc và hút nƣớc cao, bề mặt tiếp xúc lớn hơn bột gỗ thƣờng,
bề mặt dƣới của vi sợi dƣới 100 mm, bị phân hủy sinh học, có tính thƣơng
tích sinh học, tính trơ chuyển hóa, không độc và không gây dị ứng [19].
Với những ƣu điểm nổi bật, BC ngày càng đƣợc nghiên cứu nhiều và có
nhiều ứng dụng rộng rãi [3, 8, 10, 11, 16, 18, 19, 20, 29] đƣợc thể hiện cụ thể

trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Ứng dụng của BC
Lĩnh vực ứng dụng

Sản phẩm

Thực phẩm

Tráng miệng
Ăn kiêng ( kem, salad)
Thịt nhân tạo
Vỏ bao xúc xích

7


Nƣớc uống siro không có cholesterol
Trà Kobucha hay manchurian
Y dƣợc

Lớp màng trị bỏng
Tác nhân vận chuyển thuốc
Da nhân tạo
Chất làm co mạch

Mỹ phẩm

Móng nhân tạo
Đánh móng dày và mỏng hơn

Môi trƣờng

Miếng xốp làm sạch vết dầu tràn
Hấp thu chất độc
Quần áo, giày dép tự phân hủy

Dầu mỏ

Thu hồi dầu

Trang phục

Sản xuất sợi nhân tạo
Y phục quân đội

Thể thao

Lều lắp ráp

Sản phẩm rừng

Gỗ nhân tạo
Giấy, giấy đặc biệt để lƣu trữ hồ sơ
Thùng hàng có độ bền cao

Lĩnh vực khác

Làm màng lọc

8

Tả lót có thể tái chế
Màng rung động âm thanh
Môi trƣờng nuôi cấy mô thực vật

1.2. Tình hình nghiên cứu về hƣớng nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Tính đến cuối năm 2014 trên thế giới chỉ có 18 nghiên cứu ứng dụng BC
trong vận tải và phân phối thuốc đã đƣợc báo cáo [16], 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. Nhƣ vậy, trong lĩnh vực này cần tiếp tục đƣợc
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 da với một số loại thuốc đã cho thấy có
hiệu quả rõ rệt, khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của thuốc ở dạng thông thƣờng.
Nghiên cứu của Wei B. và cộng sự (2011) cho thấy màng khô BC thu đƣợc
sau khi ngâm trong benzalkonium chloride (một tác nhân kháng khuẩn;
Merck KGaA, Darmstadt, Đức) có khả năng giải phóng thuốc trên mỗi đơn vị
diện tích bề mặt đã đƣợc 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 [30]. Tiềm
năng vận tải và phân phối thuốc của màng BC qua da đã đƣợc nghiên cứu
bằng cách tải tetracycline trong chùm electron mẫu chiếu xạ và không đƣợc
chiếu xạ. BC không chiếu xạ cho phép giải phóng thuốc nhanh hơn so với ảnh
hƣởng của BC chiếu xạ. Kết quả nghiên cứu này cho thấy màng BC không chỉ
có khả năng vận tải mà còn đề xuất một mô hình cho giải phóng thuốc qua
màng [16]. Việc nghiên cứu sử dụng màng BC cho việc thẩm thấu qua da của
nhiều thuốc nhƣ là Luan J. et al. (2012) [23], đã nghiên cứu màng BC cho

9

băng vết thƣơng nạp sulfadiazine bạc, một loại thuốc phổ biến đƣợc sử dụng
trong điều trị vết thƣơng nhiễm khuẩn do bỏng. Nó đã đƣợc chứng minh rằng
sau khi sử dụng màng BC ngâm tẩm bạc sulfadiazine, hoạt động kháng
khuẩn đối với P. aeruginosa,E. coli và S. aureus đạt hiệu quả tốt hơn dạng
kem bôi thông thƣờng. Và nhiều loại thuốc khác.
1.2.2.Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng màng BC còn ở mức độ
khiêm tốn, các nghiên cứu ứng dụng mới chỉ dừng lại bƣớc đầu nghiên cứu.
Các kết quả ứng dụng của màng BC hầu nhƣ mới chỉ dừng lại ở điều kiện thí
nghiệm. Mới đây, nhóm nghiên cứu của tác giảNguyễn Văn Thanh và cộng sự
(2006) [11] đã tiến hành nuôi cấy, tinh chế và thu màng BC từ A. xylinum đạt
hiệu quả cao. Đồng thời nhóm nghiên cứu trên cũng đã tiến hành thử nghiệm
in vivo trong ứng dụng màng BC điều trị bỏng với 2 loại màng BC gồm cho
thêm hoạt chất tái sinh mô và hoạt chất kháng khuẩn. Kết quả cho thấy tác
dụng của màng có thêm hoạt chất tái sinh mô tốt hơn hẳn.
Việc nghiên cứu sử dụng màng BC là một tác nhân vận chuyển thuốc
vẫn còn là một hƣớng đi mới.
1.3. Giới thiệu về thuốc Berberin
Tên quốc tế: Berberine
Nhóm dƣợc lý: Thuốc đƣờng tiêu hóa
Thuốc nghiên cứu ở dạng: Berberine hydrochloride (BH)
1.3.1. Cấu trúc
Berberin là một nhóm alcaloid thực vật thuộc nhóm isoquinolin có
khung là protoberberin [1]. Isoquinolin còn đƣợc gọi là penzo pyridin hay 2benzamin là một hợp chất hữu cơ thơm heterocyclic [34].

10

Công thức cấu tạo:

Hình 1.1: công thức cấu tạo của BH
Công thức phân tử: C20H18NO4Cl.2H2O

KLPT: 371.82

Tên khoa học: 5,6 dihydro- 8,9- dimethoxy- 1,3dioxa- 6a – azo
niaindeno (5,6- a) anthracen clorid dihydrat.[2]
1.3.2. Nguồn gốc
BH thƣờng có trong rễ, thân rễ, thân, vỏ cây những cây thuộc chi
Berberis, Hydrastis candensis, Coptis chinensis [34], BH có nhiều trong thân
và rễ cây vằng đắng với tỷ lệ 1,5 - 3%, berberin chiếm ít nhất là 82% so với
alcaloid toàn phần [9].
BH thƣờng có lẫn tạp chất alcaloid khác nhau nhƣ: palmatin, jatrorrhizin.
Giới hạn tạp chất palmatin không quá 2%, jatrorrhzin không quá 5% [12, 26].
1.3.3. Tính chất
Lý tính: tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi có vị rất đắng.
Độ chảy khi ở dạng base là 145

(bị phân hủy). Độ tan dạng base tan chậm

trong nƣớc, hơi tan trong ethanol, khó tan trong ether. Dạng muối clorid tan ở
tỷ lệ 1/400 trong nƣớc, dễ tan trong nƣớc sôi, tan trong ethanol, thực tế không

11


tan trong cloroform và ether. Dạng muối Sulfat dễ tan trong nƣớc, tan trong
ethanol. Hóa tính, berberin có tính chất nhƣ một base bậc 4, tạo muối bằng

cách thay thế nhóm -OH, việc tạo muối berberin không giống nhƣ các
alcaloid khác mà muối tạo thành giống muối của hydroxyd kim loại, nghĩa là
có loại hai phân tử nƣớc [2].
Hóa tính:
Hóa tính của N: Berberin có tính chất nhƣ một base yếu, tạo muối bằng
cách thay thế nhóm OH, việc tạo muối Berberin không giống nhƣ các alcaloid
khác mà muối tạo thành giống muối của hydroxyd kim loại, nghĩa là có loại
phân tử nƣớc [2].
Hóa tính của oxy: Berberin kém ổn định trong môi trƣờng kiềm mạnh, N
không vững bền trong môi trƣờng kiềm mạnh, dễ hỗ biến mở vòng cho chức
andehyd gọi là berberial [2].
Hóa tính mạnh kép: Berberin có thể mất mạch kép tại nhân giữa để cho
các hydro alkaloid không màu [2].
1.3.4. Tác dụng dược lý
BH có tác dụng kháng vi trùng nhƣ: vi khuẩn (shigella, tụ cầu và liên cầu
khuẩn), thể protozoal, vi nấm, candida, virus, nấm men, kí sinh trùng gây
bệnh ( kí sinh trùng sốt rét, kí sinh trùng đƣờng ruột) [25, 33].
BH có tác dụng kìm khuẩn tả và E. coli, đặc biệt khi dùng sẽ không ảnh
hƣởng tới sự phát triển bình thƣờng của hệ vi khuẩn có ích ở ruột, khi dùng
phối hợp với một số thuốc kháng sinh sẽ hạn chế tác dụng phụ gây ra bởi các
thuốc kháng sinh đối với hệ sinh vật đƣờng ruột [33].
BH có tác dụng bài tiết ion trong lòng ruột, ức chế co cơ, giảm
cholesterol và trygycerid, chống tiểu đƣờng, ức chế cơn nhịp nhanh thất, giảm
viêm cho ngƣời bị viêm khớp, tăng tiểu cầu của bệnh nhân xuất huyết, giảm

12


tiểu cầu tiên phát và thứ phát, kích thích sự bài tiết mật và thải trừ bilirubin
[33].

Chỉ định:[5, 25, 33]
Bệnh lỵ trực khuẩn, hội chống lỵ, viêm ruột, tiêu chảy, viêm ống mật và
đặc biệt là bệnh sỏi mật, vàng da, sốt, sốt rét, mụn nhọt.
Điều trị viêm kết mạc, đau mắt đỏ do kích thích bên ngoài (do nắng, gió,
lạnh, bụi…) và điều trị bệnh đau mắt hột.
Điều trị bệnh Leishmania, Trichomonas.
Tƣơng tác thuốc: [33]
Vitamin B6 và Nicotinamid có thể làm mất tác dụng kháng khuẩn của
BH.
Chống chỉ định: [33]
Phụ nữ có thai vì gây co bóp tử cung của BH.
Ngƣời dị ứng với BH (rất hiếm gặp).
1.4. Tình hình nghiên cứu về thuốc Berberin trong và ngoài nƣớc
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Lin Huang, Xiuli Chen, Thanh Nguyen Xuan, Huiru Tang, Liming
Zhang và Guang [21] nghiên cứu tạo ra Chitosan tráng (bọc) nano-liposome
cho việc phân phối uống berberine hydrochloride. Kết quả cho thấy chitosan
bọc nano-liposome là hiệu quả hơn so với những ngƣời không tráng cho việc
cung cấp bằng miệng của BH. Ngoài ra, Chu L, Yang Y, Wang X, và cộng sự
[32] đã có công trình nghiên cứu về Berberine kích thích vận chuyển glucose
thông qua một cơ chế khác biệt với insulin. Và nhiều nghiên cứu khác.
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về Berberin nhƣ:

13


Nguyễn Thị Thùy, Vũ Bình Dƣơng, Nguyễn Trang Điệp, Hoàng Văn
Lƣơng [14] đã có công trình nghiên cứu bào chế viên nén Berberin giải phóng
tại đích đại tràng.

Phạm Viết Trang, Nguyễn Liêm [15] đã có nghiên cứu góp phần
nghiên cứu cải tiến quy trình chiết suất Berberin từ cây vàng đắng.
Và còn nhiều nghiên cứu khác.
Tuy nhiên hƣớng nghiên cứu sử dụng màng BC để vận tải và phân phối
thuốc BH thì vẫn là một hƣớng đi mới.

14


CHƢƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Giống vi khuẩn
Giống vi khuẩn A. xylinum dùng lên men thu nhận màng BC đƣợc cung
cấp từ Phòng thí nghiệm Vi sinh vật Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 [9].
2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất
Nguyên liệu: nƣớc vo gạo
Hóa chất:
Thuốc BH dạng tinh khiết (Sigma – Mỹ) và dạng chế phẩm bán trên thị
trƣờng.
Sử dụng các hóa chất đặc biệt (pepton, cao nấm men) của hãng MERD,
DIFCO.
Các hóa chất thông thƣờng có nguồn gốc từ Trung Quốc và Việt Nam
nhƣ (đƣờng glucose, acid acetic, amoni sulfat, điamoni phosphate, NaOH,
HCl) và một số hóa chất khác ở dạng tiêu chuẩn phân tích.
2.1.3.Thiết bị và dụng cụ
Máy đo quang phổ UV – 2450 (Shimadzu – Nhật Bản); Cân phân tích
(Sartorius – Thụy sỹ), nồi hấp Tommy (Nhật),buồng cấy vô trùng (Haraeus);
Tủ sấy, tủ ấm (Binder - Đức); Khuấy từ gia nhiệt (IKA – Đức); Máy lắc tròn
tốc độ chậm (Orbital Shakergallenkump - Anh); Tủ lạnh Electrolux; Máy lắc

TEIO TRCH (Hàn Quốc); Máy rung siêu âm; Bể ổn nhiệt.
Bình tam giác để lên men tạo màng BC, hộp lồng, ống nghiệm, bình định
mức, pipet…
2.1.4. Môi trường tạo màng BC
Dựa trên môi trƣờng chuẩn [11], tôi đã thay thế cao nấm men bằng một
nguyên mới là nƣớc vo gạo để tạo màng BC do chi phí rẻ và trong nƣớc vo

15


gạo có rất nhiều vi chất dinh dƣỡng, vitamin thuộc nhóm B nhƣ vitamin B1,
B5,…vitamin E và một số thành phần có lợi khác. Vì vậy A. xylinum rất thích
hợp phát triển trong môi trƣờng này.
Cùng với nƣớc vo gạo, chúng tôi bổ sung thêm chất dinh dƣỡng
(glucose, kalihydrophotphat, điamoni sunfat, pepton) với lƣợng thích hợp tạo
môi trƣờng tối ƣu để lên men tạo màng BC [11] đƣợc thể hiện ở bảng 2.1.

16


Bảng 2.1: Môi trường tạo màng BC
STT

Hóa chất

Khối lƣợng

1

Nƣớc vo gạo

1000 ml

2

Glucose

20 g

3

Kali hydrophotphat

2g

4

Điamoni sunfat

3g

5

Pepton

5g

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phươngpháp lên men thu màng BC từ môi trường nước vo gạo
Quá trình lên men tạo màng BC sử dụng quy trình lên men tĩnh: Môi

trƣờng dinh dƣỡng để lên men A. xylinum đƣợc cho vào các bình lên men có
bề mặt thoáng rộng. Trong quá trình lên men các bình đƣợc đậy bằng vải xô
có độ xốp giúp tạo độ thông khí giữa môi trƣờng lên men và môi trƣờng bên
ngoài nhƣng vẫn tránh đƣợc khả năng nhiễm khuẩn. Nhiệt độ thích hợp cho
quá trình lên men 28-30oC. Sợi cellulos nằm ở mặt phân cách giữa môi trƣờng
lỏng và không khí. Cellulose tiếp tục đƣợc tổng hợp bám lên màng cellulose
bên trên. Sau 7-10 ngày có thể thu BC [11].
Cụ thể quy trình tạo màng BC lên men từ nƣớc vo gạo đƣợc thực hiện
theo quy trình ở sơ đồ 2.1 [11].

17