Nghiên cứu khả năng giải phóng curcumin của màng bacterial cellulose nạp thuốc in vitro định hướng dùng cho đường uống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN THỊ KIM LIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG CURCUMIN
CỦA MÀNG BACTERIAL CELLULOSE NẠP THUỐC IN VITRO
ĐỊNH HƯỚNG DÙNG CHO ĐƯỜNG UỐNG

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60 42 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Xuân Thành

HÀ NỘI, 2017


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.
Nguyễn Xuân Thành, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, các thầy
cô giáo trong Khoa Sinh – KTNN, các thầy cô tại Viện Nghiên cứu Khoa học
và Ứng dụng Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2, đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại trường.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã
luôn bên cạnh động viên khích lệ tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Kim Liên


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là do chính tôi thực hiện. Kết quả
nghiên cứu không sao chép và không trùng với bất kỳ luận văn nào. Trong
luận văn này tôi có sử dụng một số trích dẫn từ một số tài liệu của các tác giả
và có ghi chú rõ ràng. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội
đồng.
Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Kim Liên


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu.................................................................................. 3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................. 3
5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................... 4
NỘI DUNG ....................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 5
1.1. Tổng quan về Bacterial cellulose (BC) ................................................... 5
1.1.1. Cấu trúc của BC ............................................................................... 5
1.1.2. Đặc tính của màng S - BC ................................................................ 6
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng BC .......................... 7
1.2. Sơ lược về curcumin ............................................................................... 9

1.2.1. Công thức .......................................................................................... 9
1.2.2. Một số tính chất lí hóa của curcumin ............................................. 10
1.2.3. Tính khả dụng sinh học của curcumin ............................................ 11
1.2.4. Tình hình nghiên cứu Curcumin ..................................................... 11
1.3. Đặc điểm tiêu hóa của dạ dày ............................................................... 13
1.3.1. Cấu tạo của dạ dày ......................................................................... 14
1.3.2. Chức năng tiêu hóa của dạ dày ...................................................... 15
1.4. Đặc điểm tiêu hóa của ruột non ............................................................ 18
1.4.1. Cấu tạo của ruột non ...................................................................... 18
1.4.2. Đặc điểm tiêu hóa của ruột non ..................................................... 19
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 22


2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................... 22
2.1.1. Giống vi khuẩn ................................................................................ 22
2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất.................................................................. 22
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ.......................................................................... 22
2.1.4. Môi trường lên men thu màng BC .................................................. 23
2.1.5. Môi trường pH dùng để xác định lượng thuốc giải phóng
thông qua hệ thống được thiết kế.............................................................. 23
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 24
2.2.1. Lên men thu màng từ một số môi trường ........................................ 24
2.2.2. Xử lý màng trước khi hấp thụ thuốc ............................................... 25
2.2.3. Phương pháp kiểm tra độ tinh khiết của màng ............................... 25
2.2.4. Đo bề dày màng BC ........................................................................ 26
2.2.5. Phương pháp dựng đường chuẩn của thuốc cur ............................ 26
2.2.6. Tạo màng BC và hệ BC nạp thuốc.................................................. 27
2.2.7. Nghiên cứu giải phóng thuốc từ hệ BC nạp thuốc với các loại
màng BC có kích thước khác nhau và điều kiện môi trường khác
nhau ........................................................................................................... 28

2.2.8. Đánh giá động học giải phóng của thuốc curcumin từ màng
BC.............................................................................................................. 29
2.2.9. Nghiên cứu khả năng giải phóng và thấm qua màng thẩm tích
từ hệ BC nạp thuốc ................................................................................... 29
2.2.10. Xử lý thống kê ............................................................................... 30
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................... 31
3.1. Tạo màng BC ........................................................................................ 31
3.1.1. Thu màng BC từ các môi trường lên men ....................................... 31
3.1.2. Đo bề dày của màng BC ................................................................. 32
3.1.3. Quá trình xử lý màng BC trước khi hấp thụ thuốc ......................... 33


3.1.4. Kiểm tra độ tinh khiết của màng BC sau xử lý ............................... 34
3.2. Phương trình đường chuẩn của curcumin ............................................. 35
3.3. Xác định lượng thuốc hấp thụ vào màng .............................................. 37
3.4. Xác định lượng thuốc giải phóng .......................................................... 38
3.4.1. Xác định tỷ lệ thuốc giải phóng từ màng CNM .............................. 39
3.4.2. Xác định tỷ lệ thuốc giải phóng từ màng dừa ................................. 41
3.4.3. Xác định tỷ lệ thuốc giải phóng từ màng gạo ................................. 44
3.4.4. So sánh ảnh hưởng của môi trường pH đến khả năng giải
phóng thuốc của màng BC ........................................................................ 46
3.4.5. So sánh khả năng giải phóng thuốc của các loại màng lên men
từ các môi trường khác nhau và độ dày khác nhau .................................. 46
3.5. Đánh giá khả năng giải phóng và thấm qua màng thẩm tích từ hệ
BC nạp thuốc ................................................................................................ 47
3.6. Đánh giá khả năng giải phóng và thấm qua màng thẩm tích từ hệ BC
nạp thuốc ......................................................................................................... 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

A. Xylinum

Acetobacter xylinum

BC

Bacterial cellulose

CNM

Cao nấm men

Cur

Curcumin

Cs

Cộng sự

ĐHSP

Đại học Sư Phạm

MT1

Môi trường 1

MT2

Môi trường 2

MT3

Môi trường 3

OD

Mật độ quang phổ

Nxb

Nhà xuất bản

rpm

Tốc độ quay vòng/phút


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến năng suất sản xuất màng
BC ......................................................................................................... 7
Bảng 2.1. Môi trường lên men tạo màng BC .................................................. 23
Bảng 2.3. Cách bố trí thí nghiệm đo bề dày màng .......................................... 26
Bảng 2.4. Tỷ lệ thể tích giữa màng BC và dung dịch thuốc cur ..................... 27
Bảng 3.1. Giá trị đo độ dày của màng CNM .................................................. 32
Bảng 3.2. Giá trị đo độ dày của màng dừa ...................................................... 32

Bảng 3.3. Giá trị đo độ dày của màng gạo ...................................................... 32
Bảng 3.4. Lượng thuốc hấp thụ vào các loại màng BC tại thời điểm 2h ........ 38
Bảng 3.5. Tỷ lệ giải phóng thuốc cur từ màng CNM dày 0,5cm trong các
môi trường pH khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau ..... 39
Bảng 3.6. Tỷ lệ giải phóng thuốc ra khỏi màng CNM dày 1cm trong các
môi trường pH khác nhau ................................................................... 40
Bảng 3.7. Tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng dừa dày 0,5cm
trong các môi trường pH khác nhau ................................................... 42
Bảng 3.8. Tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng dừa dày 1cm
trong các môi trường pH khác nhau ................................................... 43
Bảng 3.9. Tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng gạo dày 0,5cm
trong các môi trường pH khác nhau ................................................... 44
Bảng 3.10. Tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng gạo dày 1cm
trong các môi trường pH khác nhau ................................................... 45
Bảng 3.11. Tỷ lệ giải phóng thuốc của các loại màng trong pH = 2 tại
thời gian 6 giờ ..................................................................................... 47
Bảng 3.12. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng CNM
theo các mô hình giải phóng thuốc tại các pH khác nhau .................. 48


Bảng 3.13. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng dừa theo
các mô hình giải phóng thuốc tại các pH khác nhau .......................... 48
Bảng 3.14. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng gạo theo
các mô hình giải phóng thuốc tại các pH khác nhau .......................... 49
Bảng 3.15. Tỷ lệ giải phóng và thấm qua màng thẩm tích của hệ BC nạp thuốc
trong các môi trường pH khác nhau................................................................50


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của BC ....................................................... 5

Hình 1.2. Cấu trúc của cellulose vi khuẩn và cellulose thực vật ...................... 6
Hình 1.3. Cấu trúc của các thành phần curcuminoid ...................................... 10
Hình 1.4. Cấu tạo của dạ dày .......................................................................... 14
Hình 1.5. Hoạt động co bóp của dạ dày .......................................................... 17
Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo tuyến vị của dạ dày ................................................... 18
Hình 3.1. Môi trường dinh dưỡng lên men thu màng BC............................... 31
Hình 3.2. Đo độ dày của màng ........................................................................ 31
Hình 3.3. Màng BC thô được rửa dưới vòi nước ............................................ 33
Hình 3.4. Màng BC thô sau khi được ngâm trong NaOH 3% ........................ 33
Hình 3.5. Màng BC tinh khiết ......................................................................... 34
Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm sự hiện diện của glucose ................................ 34
Hình 3.7. Kết quả thử nghiệm sự hiện diện của protein ................................. 35
Hình 3.8. Phương trình đường chuẩn của cur trong dung dịch cồn 99,50 ...... 36
Hình 3.9. Phương trình đường chuẩn của cur trong dung dịch đệm pH =
2 ....................................................................................................... 36
Hình 3.10. Phương trình đường chuẩn của cur trong dung dịch đệm pH =
6,8 .................................................................................................... 37
Hình 3.11. Phương trình đường chuẩn của cur trong dung dịch đệm pH =
7,4 .................................................................................................... 37
Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn khối lượng thuốc hấp thụ vào các loại
màng khác nhau tại thời điểm 2h .................................................... 38
Hình 3.13. Quá trình giải phóng thuốc cur từ màng BC nạp thuốc ................ 39
Hình 3.14. Đồ thị tỷ lệ phần trăm thuốc giải phóng ra khỏi màng CNM
dày 0,5cm ở các môi trường pH khác nhau..................................... 40


Hình 3.15. Đồ thị tỷ lệ phần trăm thuốc giải phóng ra khỏi màng CNM
dày 1cm ở các môi trường pH khác nhau........................................ 41
Hình 3.16. Đồ thị tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng dừa dày
0,5cm trong các môi trường pH khác nhau ..................................... 42

Hình 3.17. Đồ thị tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của màng dừa dày
1cm trong các môi trường pH khác nhau ........................................ 43
Hình 3.18. Biểu đồ xác định tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc Cur của
màng gạo dày 0.5cm trong các môi trường pH khác nhau ............. 45
Hình 3.19. Biểu đồ xác định tỷ lệ phần trăm giải phóng thuốc cur của
màng gạo dày 1cm trong các môi trường pH khác nhau ................ 46
Hình 3.20. Biểu đồ tỷ lệ giải phóng thuốc của các loại màng trong pH =
2 tại thời gian 6 giờ.......................................................................... 47
Hình 3.21. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ giải phóng và thấm qua màng thẩm tích
của hệ BC nạp thuốc so với giải phóng trực tiếp tại 6 giờ .............. 50


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Curcumin - một hợp chất thiên nhiên, có nhiều trong rễ củ cây Nghệ
(Curcuma longa L.). Cur có tác dụng sinh học phong phú, được sử dụng hỗ trợ
điều trị và phòng ngừa nhiều bệnh như: bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp,
bệnh thần kinh, bệnh Corhn và đặc biệt trong hỗ trợ điều trị ung thư [25].
Tuy nhiên, cur có những đặc điểm dược động học không thuận lợi như:
hấp thu kém, chuyển hoá và thải trừ khỏi cơ thể nhanh nên sinh khả dụng rất
thấp [45]. Cur là một hợp chất kỵ nước, độ hoà tan ở pH sinh lý rất thấp
(khoảng 11ng/mL). Cur có tốc độ chuyển hoá và thải trừ nhanh, bị thuỷ phân
trong môi trường kiềm và phân huỷ khi gặp ánh sáng, nhiệt độ cao và điều
kiện oxi hoá [21]. Khả năng hấp thu cur kém ở ruột có thể do độ tan thấp,
ngoài ra còn bị phân huỷ ở pH trung tính hoặc kiềm và bị ảnh hưởng chuyển
hóa của các enzyme tiêu hóa. Nghiên cứu đánh dấu phóng xạ đã cho thấy hầu
hết liều uống được bài tiết trong phân và một phần ba cur vẫn không thay đổi
cấu trúc [45].
Ở liều uống 1g/kg cur, 75% lượng cur bị đào thải qua phân và lượng rất

nhỏ trong nước tiểu [58]. Ở các liều thấp hơn 400, 80, 10mg và 500mg/kg,
gần 40% cur không bị biến đổi tìm thấy ở phân sau 24 giờ [49], [54].
Ở người với liều uống 2g, không phát hiện cur trong huyết thanh hoặc
nồng độ cur cực kỳ thấp 0,006mg/ml sau 1 giờ [51]. Ở nồng độ 500mg/kg,
sinh khả dụng của cur theo đường uống chỉ khoảng 1% [59]. Nghiên cứu trên
các bệnh nhân tiền ung thư hoặc có nguy cơ ung thư cao với các liều uống cao
hơn 4g, 6g, 8g cur/ngày trong 3 tháng, cho thấy nồng độ cur trong huyết thanh
thường đạt đỉnh 1 giờ đến 2 giờ sau khi uống và giảm dần trong 12 giờ. Ở liều
8g cur/ngày, hàm lượng cao nhất đạt được chỉ khoảng 1,325mg/ml và không
phát hiện độc tính do phản ứng thuốc. Tuy nhiên khi vượt qua ngưỡng 8g,
lượng cur quá lớn đối với khả năng tiếp nhận của cơ thể người bệnh [26].


2
Nghiên cứu năm 2012 của Sun M. và cộng sự [53] về những tiến bộ
trong hệ thống phân phối cho chất cur dựa trên công nghệ nano. Bài báo này
đánh giá các hệ thống phân phối thuốc mới tiềm năng cho cur bao gồm các
liposome, hạt nano polymer, hạt nano lipid rắn, mixen, nanosuspension, dạng
nhũ tương nano,… trong đó cung cấp các kết quả đầy hứa hẹn cho cur để cải
thiện hoạt động sinh học của nó.
Bacterial cellulose (BC) được tạo thành từ Acetobacter xylinum có cấu
trúc hóa học rất giống cellulose thực vật nhưng có một số tính chất hóa lý đặc
biệt như: độ bền cơ học, khả năng thấm hút nước cao, đường kính sợi nhỏ, độ
tinh khiết cao, độ polymer hóa lớn, có khả năng phục hồi độ ẩm ban đầu,... Vì
vậy, BC được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: thực phẩm, công nghiệp
dệt, công nghiệp giấy, mỹ phẩm, y học,.. và đáng chú ý nhất trong sự kiểm
soát các hệ thống vận chuyển thuốc. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu tập
trung vào hệ thống phân phối qua da mà chỉ có rất ít báo cáo về đường uống.
Nhưng do kích cỡ có thể kiểm soát và tính tương thích sinh học nên BC rất
thích hợp dùng cho đường uống [33]. Đã có một vài nghiên cứu ứng dụng BC

dùng cho đường uống như Huang et al. nghiên cứu việc sử dụng màng BC
cho việc kiểm soát in vitro của Berberine [33]. Thí nghiệm kiểm soát sự giải
phóng thuốc qua màng BC được thử nghiệm mô phỏng trong dạ dày, ruột.
Các kết quả thu được cho thấy rằng thuốc đã được giải phóng với một tốc độ
chậm. Theo Amin M.C.I.M. và cộng sự [17] đã báo cáo việc sử dụng BC làm
màng bọc 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.
Từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng
giải phóng curcumin của màng bacterial cellulose nạp thuốc in vitro định
hướng dùng cho đường uống” nhằm nghiên cứu để bổ sung dẫn chứng về
khả năng giải phóng thuốc cur kéo dài của màng BC.


3
2. Mục đích nghiên cứu
- Khảo sát khả năng giải phóng thuốc cur của màng BC được tạo ra từ
các môi trường nuôi dưỡng và môi trường giải phóng khác nhau.
- Đánh giá dược động học giải phóng của thuốc cur.
- Đánh giá khả năng thấm và giải phóng qua màng thẩm tích từ hệ BC
nạp thuốc.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
 Tạo màng BC và hệ BC nạp thuốc
 Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của hệ BC nạp thuốc với các
loại môi trường khác nhau.
 Nghiên cứu khả năng thấm và giải phóng qua màng thẩm tích từ hệ
BC nạp thuốc
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng:
- Màng BC làm từ môi trường nước dừa già, môi trường gạo, môi

trường cao nấm men.
- Thuốc cur (95%)
- Màng thẩm tích
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc cur của
màng BC nạp thuốc định hướng dùng qua đường uống in vitro.
Địa điểm nghiên cứu: Viện Nghiên cứu khoa học và Ứng dụng, Trường
Đại học Sư Phạm Hà Nội 2.
5. Phương pháp nghiên cứu


Lên men thu màng từ một số môi trường



Xử lý màng BC trước khi hấp thụ thuốc



Phương pháp dựng đường chuẩn của cur



Xác định lượng thuốc được hấp thụ vào màng BC


4


Nghiên cứu giải phóng thuốc từ hệ BC nạp thuốc cur (95%) với các

loại màng BC khác nhau và điều kiện môi trường khác nhau.
 Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của hệ BC nạp thuốc qua
màng thẩm tích


Đánh giá động học giải phóng của thuốc từ màng BC



Xử lý thống kê

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học
Bổ sung dẫn liệu về tiềm năng của hệ BC nạp thuốc trong việc điều chế
hệ trị liệu phóng thích kéo dài qua đường uống. Việc nghiên cứu ứng dụng
màng BC nhằm khắc phục hạn chế của thuốc cur.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể định hướng tạo hệ thống hấp thu
thuốc cur để tăng khả dụng sinh học của thuốc, từ đó có thể áp dụng trong
điều trị bệnh.


5

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về Bacterial cellulose (BC)
1.1.1. Cấu trúc của BC
BC là sản phẩm của một số loài vi khuẩn, trong đó chủng A. xylinum là
cho màng tốt nhất. Màng cellulose vi khuẩn (BC) cấu tạo bởi những chuỗi

polymer β1,4 - glucopyranose mạch thẳng. Những nghiên cứu cho thấy cấu
trúc hóa học cơ bản của BC giống cellulose thực vật, nhưng khác nhau về cấu
trúc đại thể [24].

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học cơ bản của BC [29, 40]
BC có đường kính sợi nhỏ hơn 100A0 [35], nhỏ hơn rất nhiều so với
các sợi cellulose thực vật (1/100) [27], [35]. BC có cấu trúc siêu mịn và độ
chịu lực của nó gần bằng nhôm. Khi đem so sánh đường kính của BC với
đường kính của các sợi nhân tạo cho thấy: kích thước của BC còn nhỏ hơn cả
kích thước của sợi tổng hợp hóa học có đường kính nhỏ nhất [32] (Hình 1.2).


6

Cellulose thực vật (x200)

Bacterial Cellulose (x20.000)

Hình 1.2. Cấu trúc của cellulose vi khuẩn và cellulose thực vật [46]
Khi nuôi cấy theo phương pháp tĩnh, vi khuẩn tổng hợp những miếng
cellulose trên bề mặt của dịch nuôi cấy, tại ranh giới giữa bề mặt dịch lỏng và
không khí giàu oxi. Các miếng BC này được gọi là BC trên môi trường tĩnh
(S – BC: Static – Bacterial Cellulose) trong đó chuỗi β-1,4–glucan xếp song
song quanh trục, A. xylinum tạo ra cellulose nhiều hơn và tạo thành màng dày
trên bề mặt môi trường. Màng BC thu được dẻo, dai, dày, có màu trắng trong
hơi ngà màu vàng.
Khi nuôi cấy theo phương pháp động (A – BC: Agitated – Bacterial
Cellulose), một lượng nhỏ cellulose được hình thành dưới dạng huyền phù
phân tán trong đó chuỗi β-1,4- glucan xếp một cách ngẫu nhiên. BC 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 BC
được tạo 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
[9], [24].
1.1.2. Đặc tính của màng S - BC
Hình dạng, kích thước của BC rất đa dạng và có thể chủ động tạo ra
kích thước mong muốn. S – BC có tính chất cơ lý bền và ổn định nó giúp cho
BC có thể chịu được sự tác động của môi trường như khuấy trộn hoặc các áp
lực. BC có thể bị phân hủy sinh học, không độc, không gây dị ứng và ổn định


7

về hóa học (Amin et al., 2012; Grzegorczyn & Slezak 2007; Neelobon S et al.,
2007) [17], [31], [44]. Ngoài ra các nghiên cứu đã cho thấy BC có độ kết tinh
và độ bền cơ học cao, khả năng đàn hồi tốt và độ bền ướt cao do cấu trúc mạng
lưới xơ thống nhất và siêu mịn. Đặc biệt, nó có khả năng cản khuẩn mà không
làm thay đổi cấu trúc hay tính chất (Czaja et al., 2007; Hu et al., 2009; Wan et
al., 2009) [34], [28], [57]. Với các đặc tính trên, BC rất phù hợp để ứng dụng
hấp thu và giải phóng thuốc. Nguyên liệu để nuôi A. xylinum nhằm thu màng
BC là môi trường tổng hợp từ các nguồn dinh dưỡng cần thiết như nguồn
cacbon, nitơ, sulfur và phospho, các yếu tố tăng trưởng và các yếu tố vi lượng.
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng BC
Nguồn cacbon: Cacbon có trong tế bào chất, thành tế bào, trong tất cả
các phân tử enzyme, acid nucleic, và các sản phẩm trao đổi chất. Chính vì
vậy, các nguồn hữu cơ có chứa cacbon có ý nghĩa hàng đầu trong đời sống vi
sinh vật. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến năng suất sản xuất BC được thể
hiện ở Bảng 1.1 [13], [39].
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến năng suất sản xuất màng BC
Nguồn cacbon

Năng suất tổng

Nguồn cacbon

Năng suất tổng

Monosaccharide

hợp cellulose

Disaccharide

hợp cellulose

D – Glucose

100

Lactose

16

D – Fructose

92

Mantose

7

D – Galactose

15

Sucrose

33

D – Xylose

11

Cellobiose

D – Arabinos

14

D – Sorbose

11

7 - 11

Nguồn nitơ: Ý nghĩa chủ yếu của nguồn nitơ là cung cấp nguyên liệu
cho cơ thể sinh vật để hình thành nhóm amin (-NH2 và -NH-) trong các phân
tử aminoacid, nucleotit, các bazơ dị vòng [30]. Nguồn nitơ dễ hấp thu nhất

8
với vi sinh vật là NH3 và NH4+. Vi sinh vật có khả năng đồng hóa rất tốt nitơ
chứa trong các thức ăn hữu cơ. Nguồn nitơ vô cơ là (NH4)2, SO4, NH4,
NO3,nguồn nitơ hữu cơ là pepton, cao nấm men [30]. Nguồn dinh dưỡng
khoáng: Phospho bao giờ cũng chiếm tỉ lệ cao nhất trong số các nguyên tố
khoáng của tế bào vi sinh vật. Phospho có mặt trong hầu hết các thành phần
của tế bào. Để đảm bảo nguồn dinh dưỡng phopho, người ta sử dụng các
nguồn dinh dưỡng phospho vô cơ như K2HPO4, KH2PO4, KNO3,… [30].
Ngoài ra còn nhiều nguyên tố vi lượng cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo
màng BC như Mg, Fe, S, Na, Ca, Mn, Cl,... Một trong số nguyên liệu chủ yếu
ngày nay được sử dụng để tạo màng BC là nước dừa già, nước vo gạo, dịch
hoa quả, rỉ đường,... nên khi nuôi cấy không cần phải bổ sung nguyên tố vi
lượng nữa [30].
Các chất kích thích sinh trưởng: Các vitamin như pyrodoxine, acid
nicotinic, p – aminobenzoic acid, biotin được xác định là cần thiết cho sự tăng
trưởng tế bào và tổng hợp cellulose, trong khi pantothenate và riboflavin cho
kết quả ngược lại [36]. Nước dừa già là nguồn nguyên liệu chủ yếu được sử
dụng để nuôi cấy vi khuẩn thu màng BC. Tùy theo giống dừa, tuổi của quả
dừa mà các thành phần hóa học trong nước dừa có khác nhau. Lượng đường
khử tổng và protein trong nước dừa tăng lên khi dừa càng chín. Đường ở đây
có thể là glucose, fructose, sucrose hay sirbitol. Ngoài ra, nước dừa còn nhiều
khoáng chất, vitamin, acid amin,... phù hợp cho quá trình hình thành màng
BC [30]. Nước gạo cũng là một trong những thành phần thích hợp để tạo
màng BC vì trong nước gạo chứa nhiều cacbonhydrat, các vitamin nhóm B,
các nguyên tố vi lượng như Fe, Zn,... và acid amin.
Ngoài ra các điều kiện nuôi cấy như độ pH, nhiệt độ, độ thông khí, thời
gian nuôi cấy,... cũng ảnh hưởng đến quá trình hình thành màng BC.


9

- Vi khuẩn A. xylinum phát triển thuận lợi trên môi trường có pH thấp.
Do đó môi trường nuôi cấy thu màng BC cần được bổ sung thêm acid acetic
nhằm acid hóa môi trường, đồng thời nó có tác dụng sát khuẩn, giúp ngăn
chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại [24], [30], [48].
- Nhiệt độ thích hợp để nuôi cấy vi sinh vật tạo màng BC là từ khoảng
250C đến 300C. Ở nhiệt độ thấp quá, quá trình lên men xảy ra chậm. Nếu nhiệt
độ quá cao sẽ ức chế hoạt động và đến mức nào đó sẽ đình chỉ sự sinh sản của
tế bào và hiệu suất lên men sẽ giảm [19], [20], [23], [28].
- Vi khuẩn A. xylinum là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc nên điều kiện tiên
quyết, quyết định đến năng suất tạo màng BC là độ thông khí. Lên men tĩnh
cần sử dụng dụng cụ có bề mặt thoáng và lớp môi trường mỏng [50].
- Tùy vào thời gian nuôi cấy để người ta thu được màng với độ dày
mong muốn. Thường 24h sau khi nuôi cấy sẽ xuất hiện lớp đục trên bề mặt,
phía dưới có những sợi tơ nhỏ hướng lên. Sau 36 – 48h sẽ hình thành lớp
màng mỏng và ngày càng dày lên đến khi môi trường dinh dưỡng hết.
1.2. Sơ lược về curcumin
1.2.1. Công thức
- Công thức phân tử của cur: C21H20O6
Thành phần hóa học chính quan trọng nhất của thân rễ Nghệ vàng là
curcuminoid (~ 2-8 %), thành phần tạo màu vàng cho củ Nghệ. Hỗn hợp
curcuminoid

bao

gồm

3

thành

phần

chính:

curcumin

(Cur),

demethoxycurcumin (DMC) và bisdemethoxycurcumin (BDMC) (hình 1.3)
chiếm lần lượt khoảng 77 %, 17 %, 3 % [1,2].


10

(1) R 1 =R 2 =OCH 3 (Curcumin)
(2) R 1 =OCH 3 , R 2 =H (Demethoxycurcumin)
(3) R 1 =R 2 =H (Bisdemethoxycurcumin)
Hình 1.3. Cấu trúc của các thành phần curcuminoid [51]
Curcumin, danh pháp quốc tế 1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)hepta-1,6-diene-3,5-dione, chiếm hàm lượng cao nhất trong 3 thành phần và
cũng được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học mạnh và đa dạng hơn so
với 2 thành phần còn lại.
1.2.2. Một số tính chất lí hóa của curcumin
- 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,
axitacetic, hầu như không tan trong nước ở môi trường axit và trung tính.
- Dung dịch Cur trong dung môi hữu cơ etanol có độ hấp thu cực đại ở

bước song khoảng từ 420 – 430 nm.
- Sự điện ly của Cur:
+ 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 [1], [2]


11

1.2.3. Tính khả dụng sinh học của curcumin
- 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
thế hệ mới các chất chống ung thư vừa rất hiệu lực, vừa rất an toàn, không
gây tác dụng phụ [1].
- 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 da dẻ hồng hào, tăng cường sắc đẹp, sức lực và cả tuổi thọ,….[1], [2].
- 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 [2].
- Mặc dù, các nghiên cứu thử nghiệm cho thấy khả năng trị liệu tuyệt
vời 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 thụ vào máu, lại bị chuyển hóa nhanh qua gan,
làm cho sinh khả dụng thực tế của Cur chỉ đạt được 2-3%, nên Cur chưa được
ứng dụng nhiều trong phòng và trị bệnh [47].
1.2.4. Tình hình nghiên cứu Curcumin

1.2.4.1. Trên thế giới
Nghiên cứu năm 2012 của Sun M. và cộng sự [53] về những tiến bộ
trong hệ thống phân phối cho chất cur dựa trên công nghệ nano. Bài báo này
đánh giá các hệ thống phân phối thuốc mới tiềm năng cho cur bao gồm các
liposome, hạt nano polymer, hạt nano lipid rắn, mixen, nanosuspension, dạng
nhũ tương nano,… trong đó cung cấp các kết quả đầy hứa hẹn cho cur để cải
thiện hoạt động sinh học của nó. Tóm lại, hệ thống phân phối thuốc mới làm
sáng tỏ về sự phát triển của các công thức mới, trong khi đó, nghiên cứu sâu


12
rộng hơn nên được thực hiện trong tương lai để giải quyết các vấn đề dược
phẩm và ngộ độc [55].
Năm 2009 J. Shaikh và cộng sự đã nghiên cứu so sánh khả năng hấp
thu của các dạng cur như cur thường, cur Nano, cur kết hợp với piperin. Ở
liều sử dụng Nano cur 100 mg/kg thể trọng chuột; 250 mg/kg cur thường và
250 mg/kg cur + 10mg/kg piperin kết quả là nồng độ cur trong máu của lô
dùng Nano cur đạt cao nhất sau 2 giờ và đạt 260 ng/ml; cur thường chỉ đạt
90,3 ng/msl, và cur kết hợp piperin đạt 121,2 ng/ml sau 0,5-0,75 giờ. Thời
gian tồn tại cur trong máu của lô chuột dùng Nano cur duy trì sau 48 giờ.
Năm 2011, Hiroki Sasaki và cộng sự đã nghiên cứu xác định nồng độ
cur trong máu của người dùng Nano cur và cur thường ở cùng liều lượng là
30 mg. Kết quả cho thấy sau 1 giờ nhóm người dùng Nano cur có nồng độ cur
trong máu là 30 ng/ml, trong khi đó nhóm người dùng cur thường chỉ đạt
nồng độ cao nhất là 1,8 ng/ml. Đặc biệt nồng độ cur cao trong máu của nhóm
người dùng Nano cur duy trì một thời gian dài trong khoảng 24 giờ. Điều này
đã chứng minh đặc điểm vượt trội của Nano Curcumin trong điều trị.
Nhiều tài liệu đã công bố về hoạt tính sinh học của cur đặc biệt là hoạt
tính hủy diệt tế bào ung thư theo nhiều cơ chế khác nhau. Do vậy, curc có
hiệu quả trị liệu ung thư ở các giai đoạn khác nhau của bệnh.

Theo Ornchuma Naksuriya và cộng sự năm 2014 đã công bố kết quả
nghiên cứu tác dụng làm giảm kích thước khối u gây mô hình động vật thực
nghiêm khi cho uống ở liều 20 mg/kg chuột sau 16 tuần theo dõi. Cũng công
trình này tác giả đã chứng minh khi phối hợp Nano cur và các hoạt chất chữa
ung thư khác như paclitaxel đã làm giảm liều sử dụng và làm tăng hiệu quả
chữa trị ung thư đáng kể.
Gần đây, sử dụng BC để phát triển một cảm biến dựa trên curcumin
cho các phát hiện của các amin dễ bay hơi được mô tả [42]. Trong nghiên cứu


13
này, curcumin được cố định vào màng BC bằng phương pháp hấp thụ. Cảm
biến BC-curcumin đã làm việc dựa trên sự tăng pH do amin dễ bay hơi hư
hỏng được sản xuất dần trong khoảng trống của gói, và sau đó màu sắc của
cảm biến sẽ thay đổi từ màu vàng sang màu da cam, rồi đến đỏ cam cho dấu
hiệu hư hỏng, điều này dễ dàng nhìn thấy bằng mắt thường.
1.2.4.2. Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, 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, Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao thành phố Hồ Chí
Minh, Đại học Dược Hà Nội. Trong đó, nano curcumin của Viện hóa học
(2013) là đề tài đầu tiên được ứng dụng công nghệ nano vào bào chế các dược
phẩm và thực phẩm chức năng, giúp phòng ngừa và điều trị hiệu quả các bệnh
mãn tính, nan y.
PGS.TS. Phạm Hữu Lý thuộc Viện hóa học, Viện HLKHVCNVN cùng
các cộng sự đã sản xuất thành công quy mô pilot nano Curumin. Sản phẩm
này được thương mại hóa với tên đăng ký là Curmanano – có kích thước dước
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.

Trịnh Hoàng Dương, Hà Diệu Ly (2011), Viện Kiểm nghiệm Thuốc
thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu chiết xuất curcumin từ củ nghệ vàng
và xây dựng bộ dữ liệu chuẩn của curcumin để thiết lập chất chuẩn chiết từ
dược liệu [8]. Dương Thị Hồng Ánh, Thân Thị Liên, Nguyễn Trần Linh
(2012) đã tiến hành nghiên cứu bào chế hệ phân tán rắn chứa curcumin [3]
cho kết quả: khi có mặt chất mang thì độ tan của curcumin tăng lên đáng kể,
tỷ lệ curcumin và chất mang (polyvinyl pyrolidon) là 1:8 được bào chế bằng
phương pháp dung môi có tác dụng cải thiện độ hòa tan của curcumin tốt hơn


14
cả. Dương Thị Hồng Ánh, Phạm Văn Giang, Nguyễn Trần Linh (2014) đã
tiến hành nghiên cứu bào chế tiểu phân nano curcumin bằng phương pháp
nghiền bi kết hợp với đồng nhất hóa tốc độ cao [4], kết quả đánh giá ảnh
hưởng của một số yếu tố trong công thức và quy trình bào chế cho thấy: hệ
tiểu phân nano sử dụng chất diện hoạt Tween80 có kích thước tiểu phân trung
bình nhỏ nhất, khi nồng độ Tween80 đạt 10% thì việc tăng nồng độ chất diện
hoạt ảnh hưởng không đáng kể tới kích thước tiểu phân, hệ tiểu phân đạt kích
thước tiểu phân trung bình nhỏ nhất khi đồng nhất với tốc độ 18,000
vòng/phút, kích thước tiểu phân trung bình nhỏ nhất đạt được ở mẫu có thời
gian đồng nhất trong 15 phút. Huỳnh Thị Mỹ Duyên, Lý Ngọc Hạnh, Lữ
Thiện Phúc, Lê Thị Minh Ngọc (2016) đã khảo sát độ ổn định của viên nén
nổi curcumin 100 mg [6]; Huỳnh Thị Mỹ Duyên, Lê Hoàng Thắng, Huỳnh
Văn Hóa (2016) đã nghiên cứu bào chế viên nén nổi chứa curcumin [7].
1.3. Đặc điểm tiêu hóa của dạ dày
1.3.1. Cấu tạo của dạ dày
Dạ dày (bao tử) là một đoạn phình ra của ống tiêu hóa, giúp dự trữ và
tiêu hóa thức ăn. Hình dáng dạ dày giống như một cái túi hình chữ J, có thể
thay đổi tùy theo tư thế của cơ thể và tình trạng của dạ dày [15].

Hình 1.4. Cấu tạo của dạ dày