Nghiên cứu khả năng hấp thu thuốc cimetidine của màng cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường nước dừa già

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

======

BÙI THỊ THANH HƢƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ

THUỐC CIMETIDINE CỦA MÀNG
CELLULOSE VI KHUẨN LÊN MEN
TỪ MÔI TRƢỜNG NƢỚC DỪA GIÀ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học ngƣời và động vật

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

ThS. PHẠM THỊ KIM DUNG

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện khóa luận này, tôi nhận được sự hướng dẫn
nhiệt tình và chu đáo về mọi mặt từ các thầy cô, bạn bè. Đặc biệt là sự giúp
đỡ tận tình của ThS. Phạm Thị Kim Dung, các thầy cô của Trung tâm Hỗ trợ
Nghiên cứu khoa học và Chuyển giao công nghệ, Trường Đại học Sư phạm
Hà Nội 2.
Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới phòng Đào tạo Trường ĐHSP
Hà Nội 2, các thầy cô giáo trong khoa Sinh - KTNN đã tạo mọi điều kiện giúp
đỡ tôi hoàn thành khóa luận.

Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt
quá trình học tập và thực hiện khóa luận này.
Lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, hơn nữa thời gian còn hạn chế, nên
tôi không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý, sửa
chữa của các thầy cô và các bạn để khóa luận của tôi được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Thanh Hƣơng


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những gì viết trong khóa luận “Nghiên cứu
khả năng hấp thụ thuốc Cimetidine của màng cellulose vi khuẩn lên
men từ môi trường nước dừa già” là công trình nghiên cứu của tôi
và hoàn thành trên cơ sở kế thừa và phát huy những công trình nghiên
cứu có liên quan của các tác giả khác, dưới sự hướng dẫn của ThS.
Phạm Thị Kim Dung.
Tất cả những số liệu đều được thu thập từ thực nghiệm và qua
xử lý thống kê, hoàn toàn không có số liệu sao chép và không trùng
lặp với bất cứ tài liệu nào. Trong đề tài của tôi có trích dẫn một số dữ
liệu của một số tác giả. Tôi xin phép tác giả được trích dẫn để bổ sung
cho khóa luận của mình. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Thanh Hƣơng

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.......................................................... 3
6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 4
NỘI DUNG....................................................................................................... 5
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 5
1.1. Đặc điểm của Acetobacter xylinum............................................................ 5
1.1.1. Phân loại .............................................................................................. 5
1.1.2. Đặc điểm hình thái............................................................................... 5
1.1.3. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa ............................................................... 5
1.2. Cấu trúc đặc tính của màng CV tạo bởi Acetobacter xylinum ................... 6
1.2.1. Cấu trúc ............................................................................................... 6
1.2.2. Đặc tính của màng CV......................................................................... 7
1.2.3. Tính chất độc đáo của màng CV ......................................................... 8
1.2.4. Các phương pháp sản xuất CV từ A. xylinum ..................................... 9
1.2.5. Sinh tổng hợp CV ................................................................................. 9
1.2.6. Ứng dụng của màng CV .................................................................... 10
1.3. Tổng quan về thuốc CM........................................................................... 12


1.3.1. Công thức ........................................................................................... 12
1.3.2. Tính chất lý hóa ................................................................................. 12
1.3.3. Tác dụng của CM............................................................................... 13
1.3.4. Tác dụng phụ của CM........................................................................ 13
1.3.5. Đặc điểm dược động học ................................................................... 14

1.3.6. Dược lực học của CM........................................................................ 15
1.4. Tình hình nghiên cứu về màng CV tại Việt Nam và trên thế giới ........... 15
1.4.1. Tại Việt Nam ...................................................................................... 15
1.4.2. Trên thế giới....................................................................................... 16
1.5. Tình hình nghiên cứu về thuốc CM tại Việt Nam và trên thế giới .......... 17
1.5.1. Tại Việt Nam ...................................................................................... 17
1.5.2. Trên thế giới....................................................................................... 17
1.6. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và trên thế giới về hướng nghiên cứu
......................................................................................................................... 18
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 20
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 20
2.1.1 Giống vi khuẩn .................................................................................... 20
2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất .................................................................... 20
2.2. Thiết bị và dụng cụ ................................................................................... 20
2.2.1. Thiết bị ............................................................................................... 20
2.2.2. Dụng cụ .............................................................................................. 21
2.3. Môi trường nghiên cứu............................................................................. 21
2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 22


2.4.1. Nhân giống......................................................................................... 22
2.4.2. Phương pháp lên men tạo màng CV .................................................. 22
2.4.3. Phương pháp xử lý màng CV trước khi hấp thụ thuốc ...................... 24
2.4.4. Phương pháp đánh giá độ tinh khiết của màng CV .......................... 25
2.4.5. Phương pháp dựng đường chuẩn của CM ........................................ 25
2.4.6. Phương pháp xác định lượng thuốc CM hấp thụ trên các màng CV 27
2.4.7. Phương pháp xử lí thống kê............................................................... 28
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................... 29
3.1. Tạo màng CV từ môi trường nước dừa già .............................................. 29
3.2. Thu màng CV ........................................................................................... 30

3.3. Quá trình xử lý màng CV trước khi hấp thụ thuốc .................................. 31
3.4. Kiểm tra độ tinh khiết của màng CV ....................................................... 31
3.5. Khả năng hấp thụ thuốc CM trên các màng CV khác nhau ..................... 32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 39


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1

A. xylinum

Acetobacter xylinum

2

CV

Cellulose vi khuẩn

3

CM

Cimetidine

4

cs

cộng sự

5

ĐHSP

Đại học Sư phạm

6

FDA

Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm
Hoa Kỳ

7

OD

Mật độ quang phổ

8

Nxb

Nhà xuất bản


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Các ứng dụng của CV ..................................................................... 11
Bảng 2.1. Thành phần của nước dừa già ......................................................... 21
Bảng 2.2. Môi trường nuôi cấy A. xylinum tạo màng CV ............................. 22
Bảng 2.3. Giá trị mật độ quang (OD) của dung dịch CM ở các nồng độ
(mg/ml) khác nhau (n = 3) .............................................................................. 26
Bảng 3.1. Giá trị OD hấp thụ thuốc của màng CV (n = 3) ............................. 34
Bảng 3.2. Lượng thuốc hấp thụ vào các màng CV với độ dày khác nhau tại
thời điểm 2 giờ ................................................................................................ 35
Bảng 3.3. Tỉ lệ thuốc hấp thụ vào các màng CV khác nhau với độ dày màng
khác nhau trong 2 giờ ...................................................................................... 35


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của CV....................................................... 6
Hình 2.1. Phương trình đường chuẩn của CM ................................................ 26
Hình 3.1. Hình ảnh màng CV lên men từ môi trường nước dừa già .............. 29
Hình 3.2. Màng CV thu ở ngày thứ 7 ............................................................. 30
Hình 3.3. Các quy trình xử lý màng CV ......................................................... 31
Hình 3.4. Kết quả thử sự hiện diện của đường glucose .................................. 32
Hình 3.5. Chuẩn bị hấp thụ thuốc CM ............................................................ 33
Hình 3.6. Màng CV đang hấp thụ thuốc ......................................................... 33
Hình 3.7. Tỉ lệ thuốc hấp thụ vào các màng có độ dày khác nhau ................. 36
Hình 3.8. Tỉ lệ thuốc hấp thụ trong cùng độ dày màng .................................. 36


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Quy trình sản xuất CV ................................................................... 23
Sơ đồ 2.2. Quy trình tinh chế màng CV.......................................................... 24

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây đã có sự chú ý đặc biệt về việc sử dụng các
vật liệu sinh học trong các sản phẩm 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 có những đặc tính trên được chú ý là cellulose. Vật liệu này vượt
trội so với các polyme tự nhiên và tổng hợp khác. Trong đó, Cellulose vi
khuẩn (CV) là sản phẩm của một số loài vi khuẩn, đặc biệt là chủng
Acetobacter xylinum. CV được tạo thành từ A. xylinum có cấu trúc hóa học rất
giống cellulose của thực vật nhưng có một số tính chất hóa lý đặc biệt như: độ
bền cơ học và khả năng thấm hút nước cao, đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết
cao và độ polymer hóa lớn, có khả năng phục hồi độ ẩm ban đầu, có thể bị
thủy phân bởi enzyme... Vì vậy CV được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
công nghệ như: thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ pin... đặc biệt trong
lĩnh vực y học. CV đã được nghiên cứu dùng làm màng trị bỏng, mặt nạ
dưỡng da, mạch máu nhân tạo... Ngoài ra, CV còn là một hàng rào cản oxi và
các sinh vật khác, ngăn cản sự phân hủy các cơ chất ở trong tế bào và ngăn
cản tác động của tia UV, ổn định về kích thước và hướng. Dựa vào những đặc
tính của màng để làm tăng khả năng hấp thụ và làm tăng hiệu quả sử dụng
thuốc.
Các nghiên cứu cho thấy màng CV được tạo ra từ các nguyên liệu rẻ
tiền, dễ kiếm, có thể sản xuất trên quy mô công nghiệp. Môi trường nuôi cấy
vi khuẩn A. xylinum rất đa dạng như nước dừa già, rỉ đường, nước mía...
Trong đó nước dừa già được coi là môi trường kinh điển trong nuôi cấy A.
xylinum với hàm lượng chất dinh dưỡng cao, rẻ tiền, phổ biến, phù hợp với sự
phát triển của loại vi khuẩn này.

1

Thuốc Cimetidine (CM) là chất đối kháng thụ thể histamin H2, ra đời đầu
tiên và là sự lựa chọn đầu tay của các bác sĩ trong những năm 80 của thế kỉ
trước được dùng để điều trị bệnh dạ dày - tá tràng ngắn hạn. CM lần đầu tiên
có mặt tại thị trường Anh năm 1976, sau 12 năm được nghiên cứu bởi tập
đoàn dược phẩm Smith, Kline và French (SK & F nay là GlaxoSmithKline).
Các nhà khoa học của SK & F đã nhận thấy vai trò kích thích tiết acid dạ dày
của histamin trong cơ thể từ năm 1964, nhưng ở thời điểm đó các kháng
histamin cổ điển không có tác dụng để ức chế hoạt động này. Kể từ khi họ
chứng minh được sự hiện diện của receptor histamin H2 ở tế bào thành dạ dày,
mục đích duy nhất của nhóm nghiên cứu là tìm ra một chất có khả năng ức
chế cạnh tranh với histamin, gắn vào receptor histamin H2 nhưng lại ức chế
tiết acid. Chất đó chính là chất kháng histamin H2 [7], [17]. Vào tháng 11 năm
1976, CM sau khi trải qua hàng loạt các thử nghiệm với kết quả thành công
mỹ mãn đã được ra mắt trên thị trường với tên Tagamer. Vào ngày 01 tháng
01năm 1979, CM chính thức được Cục quản lý dược và mỹ phẩm Hoa Kỳ kê
đơn [7]. Tuy nhiên, khả năng hòa tan trong nước của CM thấp làm giảm hiệu
quả điều trị, sinh khả dụng thực tế của CM ở người đau dạ dày khoảng 56 68%, nửa đời thải trừ của CM là 2 giờ [26]. Trong quá trình dùng thuốc,
người bệnh có thể gặp những tác dụng phụ không mong muốn như: tiêu chảy,
đau đầu, chóng mặt, ngủ gà, lú lẫn, trầm cảm, rối loạn chức năng gan, viêm
tụy có thể xảy ra... các phản ứng này cũng sẽ khỏi khi ngừng thuốc. Do đó cần
thiết kế hệ thống hấp thụ thuốc CM để giúp thuốc được hấp thụ một cách hiệu
quả.
Với mục đích tạo ra màng CV dựa trên loài vi khuẩn thuộc chủng A.
xylinum, từ đó chế tạo màng sinh học để khảo sát khả năng hấp thụ thuốc CM
qua màng CV nhằm hạn chế các tác dụng phụ của thuốc, khắc phục tính ít tan
trong nước và tăng lượng thuốc hấp thụ vào cơ thể trong điều trị bệnh viêm

2

loét dạ dày. Đó là lý do chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp
thụ thuốc cimetidine của màng cellulose vi khuẩn lên men từ môi trường
nước dừa già”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, chế tạo màng CV từ vi khuẩn A. xylinum.
Thiết kế chế tạo hệ thống hấp thụ thuốc CM dựa trên màng CV nhằm
tăng khả năng hấp thụ vào cơ thể, khắc phục một số tác dụng không mong
muốn của thuốc, phát huy hiệu quả tốt trong chữa trị bệnh viêm loét dạ dày ở
người.
3. Nội dung nghiên cứu
Tạo màng CV lên men từ môi trường nước dừa già.
Thiết kế hệ thống hấp thụ thuốc CM dựa trên màng CV.
Xây dựng đường chuẩn từ đó lập phương trình xác định hàm lượng
thuốc được hấp thụ qua màng CV.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Sự hấp thụ thuốc CM dựa trên màng CV lên men
từ môi trường nước dừa già.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu invitro.
Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu khoa học và Chuyển
giao công nghệ trường ĐHSP Hà Nội 2.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
Tăng thêm hiểu biết về ứng dụng của màng CV. Tiếp tục nghiên cứu
tiềm năng của màng CV trong việc hấp thụ thuốc. Việc nghiên cứu ứng dụng
màng CV nhằm khắc phục những hạn chế của thuốc CM mang lại lợi ích cho
việc điều trị.

3

Mở ra những hướng nghiên cứu mới của màng CV trên nhiều loại thuốc
khác nhau.
* Ý nghĩa thực tiễn
Xây dựng được quy trình tạo màng CV từ chủng A. xylinum.
Tạo ra màng CV mỏng, dai, nhẵn để hấp thụ thuốc tốt nhất.
Từ màng CV được tạo ra sử dụng làm hệ thống hấp thụ thuốc nhằm
tăng sinh khả dụng của thuốc.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp tạo màng CV.
- Phương pháp xử lý màng CV trước khi hấp thụ thuốc.
- Phương pháp đánh giá độ tinh khiết của màng CV.
- Phương pháp xây dựng đường chuẩn của thuốc CM.
- Phương pháp xác định lượng thuốc CM hấp thụ vào màng CV.
- Phương pháp xử lý thống kê.

4


NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm của Acetobacter xylinum
1.1.1. Phân loại
A. xylinum thuộc nhóm vi khuẩn Acetic, chi Acetobacter, họ
Pseudomonadaceae, là loại hiếu khí bắt buộc, có chu mao và sản xuất
cellulose ngoại bào [4].
Theo khóa phân loại của Bergey, A. xylinum thuộc:
Lớp: Schizomycetes
Bộ: Pseudomonadales
Bộ phụ: Pseudomonadieae
Họ: Pseudomonadaceae

1.1.2. Đặc điểm hình thái
A. xylinum có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, kích thước ngang
khoảng 0,6 - 0,8µm, dài khoảng 2 - 3µm, vi khuẩn không sinh bào tử, gram
âm, không di động, xếp riêng rẽ đôi khi xếp thành chuỗi, nhưng khi tế bào già
hay do điều kiện môi trường nuôi cấy hình dạng có thể bị biến đổi, tế bào dài
hơn, phình to ra, phân nhánh hoặc không phân nhánh [4].
1.1.3. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa
A. xylinum thường sống chung với nấm chè trong một loại nước giải
khát dân gian làm từ chè loãng gọi là “Thủy hoài sâm”, người Trung Quốc gọi
là “Hải bảo” hay “Vị bảo”, người Nga gọi là “Nấm chè”, người Pháp gọi là
“Champignon De Longue Vie – nấm trường sinh”, người Nhật gọi chúng là
“Kombucha” [5].
A. xylinum là loài vi khuẩn hiếu khí. Nhiệt độ tố ưu cho vi khuẩn phát
triển là từ 25 - 30ºC. Ở nhiệt độ 37ºC tế bào sẽ bị suy thoái hoàn toàn. Nhiệt

5


độ thích hợp là 25ºC. Vi khuẩn tăng trưởng trong khoảng pH từ 3 - 8, pH tối
ưu để sản xuất cellulose là 5,5 [4]. Trên môi trường rắn sau khoảng 3 - 7 ngày
nuôi cấy, khuẩn lạc A. xylinum có dạng nhỏ, nhày, có màu kem, hơi trong
nhưng sau 1 tuần thì khuẩn lạc to, đục, màu cà phê sữa, khô dần. Trong môi
trường nuôi cấy lỏng, vi khuẩn sử dụng đường để chuyển hóa thành cellulose
tạo lớp màng dày trên bề mặt của môi trường. Sau 36 - 48h lớp màng dày,
trong và đạt độ dày nhất định sau 7 - 10 ngày.
Vi khuẩn có khả năng oxy hóa ethanol thành acid acetic, phản ứng
catalase dương tính, không tăng trưởng trên môi trường Hoyer, không tạo sắc
tố nâu, có khả năng tổng hợp cellulose, chuyển hóa glucose thành acid acetic,
chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton.
1.2. Cấu trúc đặc tính của màng CV tạo bởi Acetobacter xylinum

1.2.1. Cấu trúc
Cellulose vi khuẩn (CV) cấu tạo bởi những chuỗi polymer β - 1,4glucopyranose không phân nhánh. Những nghiên cứu đã cho thấy cấu trúc
hóa học cơ bản của CV giống cellulose của thực vật (plant cellulose - PC), tuy
nhiên chúng khác nhau về cấu trúc đại thể [17].

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của CV

6


Theo AJ. Brown (1886), CV gồm nhiều sợi siêu nhỏ có bản chất là
hemicellulose, đường kính 1,5nm, kết hợp với nhau. Các sợi này kết hợp với
nhau thành bó, nhiều bó hợp thành dãy, mỗi dãy dài khoảng 100nm, rộng
khoảng 3 - 8nm.
Đặc tính cấu trúc của CV phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi cấy.
Khi nuôi cấy theo phương pháp tĩnh (S - CV: Static - Cellulose vi
khuẩn), A. xylinum tạo ra cellulose nhiều hơn và tạo thành màng dày trên bề
mặt môi trường. Màng CV thu được dẻo dai, dày, có màu trắng trong hơi ngả
màu vàng.
Khi nuôi cấy động (A - CV: Agitated - Cellulose vi khuẩn), một lượng
nhỏ cellulose hình thành dưới dạng huyền phù phân tán trong đó chuỗi β-1,4glucan xếp một cách ngẫu nhiên. CV được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy
động dưới dạng các hạt nhỏ, các sợi rối rắm, cong và không trật tự do sự dao
động của môi trường nuôi cấy.
Lượng CV được sinh ra giữa hai phương pháp nuôi cấy động và tĩnh
cũng khác nhau: khối lượng màng khô của phương pháp nuôi cấy động nhỏ
hơn so với nuôi cấy tĩnh [7], [17].
1.2.2. Đặc tính của màng CV
Trong nuôi cấy tĩnh, CV tích lũy trên bề mặt môi trường dinh dưỡng
lỏng thành lớp màng mỏng như da, sau khi tinh chế và làm khô tạo thành sản
phẩm tương tự như giấy da với độ dày 0,01 - 0,5mm. Màng CV sản xuất bởi

các chủng A. xylinum có độ tinh sạch cao so với màng PC như hemicellulose,
pectin và lignin (Kurosumi et al. 2009) [27]. Sản phẩm này có những tính chất
đặc biệt như: độ tinh sạch cao, có khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ bền
cơ học cao, có thể bị phân hủy sinh học, bề mặt tiếp xúc lớn hơn gỗ bình
thường, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt tốt (khoảng
100ºC không gây ảnh hưởng lớn đến tính chất của CV nhưng nhiệt độ thấp có

7


thể làm tăng tính mềm dẻo của nó) đặc biệt là có khả năng cản khuẩn. Với đặc
tính này, CV đã được ứng dụng làm màng lọc vô khuẩn. Ngoài ra CV còn có
khả năng giữ nước tốt hơn nhiều so với cellulose thực vật...
1.2.3. Tính chất độc đáo của màng CV
Độ tinh khiết cao: CV là cellulose sinh học duy nhất được tổng hợp
không có chứa lignin hay hemicellulose. Do đó CV 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 lượng nhẹ, độ bền đáng kể.
Khả năng hút nước cực cao ở trạng thái ẩm: khả năng giữ nước đáng kể,
lực ẩm cao. Màng CV có khả năng giữ nước rất lớn, nó có thể hút khoảng 200
lần trọng lượng của nó.
Màng CV được hình thành trực tiếp trong quá trình sinh tổng hợp vì vậy
việc sản xuất giấy, sợi không cần qua các bước trung gian.
Màng CV được định hướng 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) có thể hình thành một gang tay cellulose không cần khâu bằng cách sử
dụng một khối đất xốp mà không khí thấm qua được và dìm xuống không khí
bên trong môi trường lỏng nuôi cấy A. xylinum, tế bào vi khuẩn sẽ tập hợp
xung quanh đất xốp và hình thành cellulose theo hình dạng mong muốn.

Màng CV được 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 CV thì có thể
làm thay đổi những thuộc tính của CV. Nếu cho thuốc nhuộm vào môi trường
nuôi cấy có thể kiểm soát các tính chất vật lý của cellulose trong quá trình
tổng hợp.

8


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 lượng phân tử cellulose.
1.2.4. Các phương pháp sản xuất CV từ A. xylinum
* Lên men tĩnh
Môi trường dinh dưỡng để lên men A. xylinum được cho vào các khay
lên men có bề mặt thoáng rộng. Trong quá trình lên men các khay được đậy
bằng giấy báo có độ xốp, giúp tạo độ thông khí giữa môi trường lên men và
môi trường bên ngoài nhưng vẫn tránh được khả năng nhiễm khuẩn. Nhiệt độ
thích hợp cho quá trình lên men là 28 – 30ºC. Sợi cellulose mới được tổng
hợp sẽ di chuyển lên bền mặt của môi trường nuôi cấy tạo thành lớp màng
cellulose nằm ở mặt phân cách giữa môi trường lỏng và không khí. Cellulose
tiếp tục được tổng hợp bám lên màng cellulose bên trên. Sau 7 - 10 ngày có
thể thu CV [29].
* Lên men động
Vi khuẩn A. xylinum thường được nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy
lắc. Cấy dịch huyền phù vi khuẩn đã được hoạt hóa vào môi trường nuôi cấy
đã chuẩn bị sẵn trong các bình tam giác erlen rồi đem đi lắc trong các máy lắc
ổn nhiệt ở 28 – 30ºC, 180 – 200 vòng/phút [30]. CV được tạo ra từ môi
trường lắc có dạng hạt nhỏ, hạt hình sao và các sợi dài, chúng phân tán rất tốt
trong môi trường. Lượng O2 hòa tan trong môi trường ảnh hưởng lớn đến sự

sinh trưởng và khả năng tổng hợp CV của vi khuẩn A. xylinum. Do đó, quá
trình lên men đạt hiệu quả cao, các receptor có sục khí thường xuyên được sử
dụng lên men [23].
1.2.5. Sinh tổng hợp CV
Quá trình lên men gồm 2 pha: Pha sinh trưởng và pha tích tụ sản phẩm.
- Pha sinh trưởng

9


Trong pha sinh trưởng tế bào vi sinh vật còn non, vi sinh vật tổng hợp
protein và sản phẩm xây dựng tế bào là chính, tế bào sinh trưởng nhanh và
sinh khối tăng. Môi trường nuôi cấy cần trong pha sinh trưởng: giàu
cacbonhydrat, nitơ và phospho hữu cơ. Trong nuôi cấy A. xylinum, pha sinh
trưởng chủ yếu là nhân giống nhưng một lượng nhỏ CV cũng được hình
thành.
- Pha tích tụ sản phẩm
Trong pha này, sinh khối phát triển chậm hoặc ngừng phát triển. Môi
trường cạn kiệt dinh dưỡng. Đầu pha thứ hai, các tế bào sinh vật có khả năng
sinh tổng hợp cao, tích tụ nhiều sản phẩm. Ở cuối pha, do tế bào tự hủy lượng
sinh khối giảm dần và có nhiều trường hợp sản phẩm lại trở thành nguồn dinh
dưỡng cho vi sinh vật phát triển.
Quá trình tổng hợp cellulose của A. xylinum.
Các vị trí tổng hợp cellulose của A. xylinum là những lỗ nằm trên bề mặt
tế bào, có đường kính 3,5nm sắp xếp song song trên đường thẳng trục dọc
của vi khuẩn. Mỗi lỗ bao phủ một tiểu phần 10nm chứa các enzym có chức
năng trong sự polyme hóa để tổng hợp cellulose và các protein hỗ trợ liên
quan đến các chức năng khác.
A. xylinum hấp thụ đường glucose vào trong tế bào, kết hợp với một
acid béo tạo thành tiền chất nằm ở màng tế bào, sau đó tiền chất này được tiết

ra ngoài tế bào cùng với enzym để thực hiện quá trình polyme hóa tạo
cellulose. Các sợi siêu nhỏ 1,5nm tạo nên các dãy glucan tạo thành các sợi,
sau đó kết hợp với nhau thành bó sợi nhỏ. Các bó sợi này sẽ được phun vào
môi trường nuôi cấy.
1.2.6. Ứng dụng của màng CV
Trên thế giới màng CV được dùng trong ngành dược phẩm và mỹ
phẩm. Các tác giả: Hamlyn và cs, Cienchanska, Legeza và cs, Wan và

10


Million, Czaja và cs sử dụng màng CV đắp lên các vết thương hở, vết bỏng đã
thu được kết quả tốt. Đặc biệt tác giả Wan (Canada) đã được đăng kí bản
quyền về làm màng CV từ A. xylinum dùng trị bỏng. Các tác giả Jonas và
Farad, Czaja và cs đã dùng màng CV làm da nhân tạo, làm mặt nạ dưỡng da
cho phụ nữ. Ngoài ra CV còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như: trong công nghiệp giấy màu CV được dùng để sản xuất giấy điện tử chất
lượng cao, trong công nghiệp môi trường đã sử dụng màng CV làm màng
phân tách để xử lý nước và biến đổi độ nhớt của nước (Brown, 1989, Jonas và
Fonah, 1998), dùng làm chất màng đặc biệt cho các sợi pin và tế bào năng
lượng (Brown, 1989), làm các sợi truyền quang, là môi trường cơ chất trong
sinh học sử dụng để cố định protein.
Với những ưu điểm nổi bật, CV ngày càng được nghiên cứu nhiều và
có nhiều ứng dụng [8], [9] rộng rãi được thể hiện cụ thể trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Các ứng dụng của CV
Lĩnh vực ứng

Sản phẩm

dụng

Thực phẩm

Tráng miệng (thạch dừa), ăn kiêng (kem, salad)
Thịt nhân tạo, vỏ bao xúc xích
Nước uống siro không có cholesterol

Y dược

Lớp màng trị bỏng, da nhân tạo
Hệ thống phân phối thuốc
Phẫu thuật ghép mô, cơ quan

Mỹ phẩm

Móng nhân tạo

Môi trường

Hấp thu chất độc

Dầu mỏ

Miếng xốp là sạch vết dầu tràn, thu hồi dầu

Trang phục

Sản xuất sợi nhân tạo, quần áo, giày dép tự phân hủy

11

Y phục quân đội
Thể thao

Lều lắp ráp

Sản phẩm rừng

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

Lĩnh vực khác

Làm màng lọc

1.3. Tổng quan về thuốc CM
1.3.1. Công thức
CM là một chất kháng histamin H2 có chứa vòng imidazole và cấu trúc
tương tự histamin.
Công thức phân tử: C10H16N6S
Phân tử lượng: 252,3 đvC
Độ nóng chảy: 142ºC
Công thức cấu tạo:

Tên khoa học: N" – cyano – N methyl – N' - [2 - [[(5 – methyl - 1H imidazol – 4 - yl) methyl] thio] - ethyl] - guanidin [10].
1.3.2. Tính chất lý hóa
CM là loại thuốc đối kháng thụ thể histamin H2 [10]. Thuốc ở dạng bột
hoặc gần như trắng, có dạng thù hình, tan trong ethanol 96%, khó tan trong
nước, tan trong các axit vô cơ loãng. CM là một chất đối kháng thụ thể

histamin H2.

12


1.3.3. Tác dụng của CM
Tác dụng chủ yếu của thuốc CM là ức chế tế bào thành dạ dày tiết acid
với chỉ định rộng rãi trong điều trị chứng ợ nóng và loét dạ dày. Tuy nhiên,
trong quá trình sử dụng CM, các nhà lâm sàng đã phát hiện rất nhiều tác dụng
của nó trong một số bệnh nhờ cơ chế ức chế thụ thể histamin H2 của tế bào T
ức chế. Vì thế, ngoài tác dụng kháng tiết acid trong bệnh viêm loét dạ dày
được FDA Hoa Kỳ công nhận, CM còn được sử dụng trong điều trị một số
bệnh da liễu [10].
1.3.4. Tác dụng phụ của CM
- Trên đường tiêu hóa gây tiêu chảy (nhẹ), tần suất 1/100 bệnh nhân [10].
- Đối với hệ thần kinh trung ương: Đau đầu (nhẹ đến nặng), chóng mặt
và buồn ngủ (nhẹ). Các rối loạn tâm thần như kích động, trầm cảm, lo âu, ảo
giác, mất phương hướng, mất đi sau 3 - 4 ngày ngừng thuốc [10].
- Nội tiết: Chứng vú to đã được báo cáo. Theo báo cáo của L.A. Garcia
Rodriguez và Hershel Jick tác dụng phụ này gặp ở những người dùng CM > 1
g/ngày trong thời gian từ 7 - 12 tháng, hiện tượng này thường trở lại bình
thường khi ngừng điều trị. Theo S.M. Sabesin [41], nếu uống CM kéo dài với
liều > 5 g/ngày mới có thể gây bất lực và chứng vú to ở nam giới.
- Quá mẫn: Sốc phản vệ và viêm mạch máu quá mẫn.
- Thận: Tăng creatinin huyết thanh (tăng nhẹ). Có thể gặp viêm thận kẽ
và bí tiểu phải ngừng điều trị.
- Tim mạch: Nhịp tim chậm, nhanh và block nhĩ thất đã được báo cáo
với thuốc đối kháng thu thể H2. S.Saltissi (1981) [33] cho thấy không có sự
thay đổi đáng kể nào lên hệ tim mạch của 24 bệnh nhân dùng 400 mg
CM/ngày trong 4 tuần.

- Cơ xương khớp: Đau khớp và đau cơ tự hồi phục.

13


- Da và phần phụ: Phát ban nhẹ, hội chứng Stevens - Johnson, hoại tử
thượng bì nhiễm độc, hồng ban đa dạng, đỏ da bong vảy toàn thân, rụng tóc.
1.3.5. Đặc điểm dược động học
Hấp thu và sinh khả dụng
CM được hấp thu nhanh chóng, không hoàn toàn ở đường tiêu hóa sau
khi uống thuốc. Theo Pedersen P.U, Miller R (1980) [31], sinh khả dụng của
thuốc ở trong khoảng từ 35 - 40% ở bệnh nhân loét dạ dày.
Nồng độ của CM trong huyết tương đảm bảo làm giảm đến 50% lượng
acid tối đa là 0,5 - 1,0 mcg/ml [20], [21].
Phân phối
Thể tích phân phối của CM ở mức xấp xỉ 0,8 – 1,39 L/kg. Tuổi bệnh
nhân càng tăng thì thể tích phân phối càng giảm. CM phân bố rộng khắp phần
lớn trong dịch cơ thể, các cơ quan và mô người, không có trong mô mỡ [10].
Tỉ lệ phân phối trung bình của CM giữa dịch não tủy và huyết thanh
thay đổi từ 0,03 – 0,18. Tỷ lệ này là 0,2 – 0,5 ở người bệnh gan hay thận.Tỉ lệ
gắn protein huyết tương của CM là 18 – 26,3% ở mức nồng độ giữa 0,05 – 50
mcg/ml. Ở những bệnh nhân loét dạ dày tá tràng thì tỉ lệ này đạt khoảng 13 25% (trung bình 19%) [10].
Chuyển hóa và thải trừ
CM và chất chuyển hóa của nó được đào thải qua thận. Khoảng 50 80% tổng lượng CM dùng đường tiêm tĩnh mạch tồn tại dưới dạng không đổi
trong nước tiểu. Tỉ lệ này là 40% nếu dùng thuốc đường uống. Sự chuyển hóa
CM chỉ chiếm khoảng 25 - 40% tổng lượng thải trừ của CM và quá trình này
phụ thuộc vào độ tuổi [10]. Nửa đời thải trừ của CM khoảng 2 giờ, tăng lên
khi suy thận. Sulphoxide cimetidine được chứng minh là chất chuyển hóa
chính của CM [34].

14


Độ tuổi đóng một vai trò quan trọng trong dược động học của CM. Tuổi
càng trẻ thì độ thanh thải càng lớn, trừ trẻ sơ sinh, độ thanh thải này giảm một
nửa từ độ tuổi 30 - 65 [10]. Một lượng nhỏ liều thuốc tiêm tĩnh mạch được
đào thải qua mật (Spence và cs, 1977) và phân (Griffiths và cs, 1977; Taylor
và cs 1978). CM có thể qua hàng rào nhau thai, được bài tiết qua sữa mẹ và ở
những người mẹ cho con bú, thuốc vào được cơ thể trẻ nhiều mg/ngày [35].
1.3.6. Dược lực học của CM
Các thử nghiệm trong ống nghiệm cho thấy CM là một chất đối kháng
cạnh tranh chọn lọc với thụ thể histamin H2 mà không có tương tác có ý nghĩa
nào với catecholamin, thụ thể β, thụ thể histamin H2, thụ thể muscarinic và
không có tác dụng kháng cholinergic. CM làm giảm bài tiết và giảm nồng độ
acid dạ dày cả ở điều kiện cơ bản (khi đói) và khi được kích thích bởi thức ăn,
histamin, pentagastrin, insulin và cafein. Vì quá trình tiết acid cơ bản dài nhất
xảy ra vào ban đêm nên việc dùng thuốc sau ăn tối hoặc trước khi ngủ sẽ đạt
hiệu quả tối ưu. CM cũng ức chế enzym cytochrome P - 450, cytochrome P 448 trong gan đồng thời với các hệ thống chức năng oxidase, đối kháng
dihydrotestosterone (hoạt động kháng androgen) [27].
Ngoài ra, CM tăng cường sự bảo vệ niêm mạc dạ dày và có khả năng
chữa khỏi các rối loạn liên quan đến acid, đặc biệt là loét và chảy máu dạ dày
do stress, bằng cách tăng sản xuất chất nhầy dạ dày, tăng tiết chất nhầy do
bicarbonat, tăng lưu lượng máu ở niêm mạc dạ dày, tăng tổng hợp
prostaglandin nội sinh và tăng tốc độ tái tạo tế bào biểu mô [14], [36].
1.4. Tình hình nghiên cứu về màng CV tại Việt Nam và trên thế giới
1.4.1. Tại Việt Nam
Tại Việt Nam việc nghiên cứu và sử dụng màng CV từ vi khuẩn A.
xylinum ngày càng được quan tâm. Nguyễn Văn Thanh và cs (2006) đã tiến
hành nuôi cấy, tinh chế và thu màng CV từ A. xylium đạt hiệu cao. Đồng thời

15