NGHIÊN CỨU HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN

Sinh viên thực hiện : PHẠM KIỀU DUNG
Ngành : CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
Niên khoá : 2008-2012

Tháng 8/2012


a

NGHIÊN CỨU HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN

Tác giả

PHẠM KIỀU DUNG

Khoá luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Hoá Học

Giáo viên hướng dẫn
TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN

Tháng 8/2012

i

a

LỜI CẢM ƠN
Để có được kết quả như ngày hôm nay, tôi xin chân thành cảm ơn ba mẹ cùng
gia đình đã dạy dỗ, động viên, khuyến khích và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá
trình học tập và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô Lê Thị Hồng Nhan cùng toàn thể quý thầy cô
trong bộ môn Kỹ thuật hữu cơ trường đại học Bách Khoa TP. HCM đã tận tình hướng
dẫn, truyền đạt kiến thức, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời
gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Nông Lâm TPHCM
cùng toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ hóa học đã tận tình chỉ dạy cho tôi
trong suốt quá trình học tập, đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức cơ bản về lĩnh vực
công nghệ Công nghệ hóa học.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn, các anh chị cùng thực hiện luận
văn tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hữu cơ trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, cùng
toàn thể các bạn sinh viên lớp DH08HH, trường đại học Nông Lâm TP.HCM đã hỗ trợ
tôi hoàn thành tốt luận văn.
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn và kiến thức còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong được sự thông cảm, giúp đỡ và góp ý kiến
của quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời chúc sức khỏe đến quý thầy cô và toàn thể các anh chị
cùng các bạn, chúc quý thầy cô và các anh chị, các bạn luôn thành công trong công
việc.

Tp.HCM, tháng 8 năm 2012
Phạm Kiều Dung

ii

a

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tạo hệ phân tán huyền phù
rutin và khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến độ bền, độ ổn định của hệ và kích thước
hạt để tìm ra các điều kiện thích hợp và tối ưu, với mục đích tạo được hệ phân tán
huyền phù bền và ổn định theo thời gian, đồng thời tạo hạt có kích thước nano và thu
được nồng độ rutin cao.
Các điều kiện khảo sát trong quá trình tạo hệ phân tán huyền phù rutin được
thực hiện trên các loại máy (máy đồng hóa SY và máy sinh tố Philips) nhằm khảo sát
các tính chất như độ đục, màu, MLP, phân bố kích thước hạt, độ sa lắng, nồng độ rutin
thu được. Điều kiện thích hợp sẽ được giữ lại cho quá trình nghiên cứu tiếp theo.
Các kết quả đạt được từ thực nghiệm, xác định được các điều kiện thích hợp để
tạo hệ phân tán huyền phù rutin:
• Chất hoạt động bề mặt phù hợp là SSL (sodium stearoyl lactylate) với
nồng độ 0.5%.
• Chất phụ gia trợ bền là PVA (Polyvinyl alcohol) với nồng độ 0.2%.
• Thiết bị đồng hóa nên sử dụng là máy đồng hóa thực phẩm cầm tay
Phillips, trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 70 oC.
• Điều kiện đuổi bớt dung môi: nhiệt độ 70 oC, thời gian 60 phút và không
khuấy.
• Hệ phân tán có thu được có tính chất: nồng độ rutin khoảng 1.2%, kích
thước trung bình 5.2 micron.
Với những tính chất trên, hệ phân tán rutin có nhiều triển vọng để tiếp tục nâng
cao tính chất và đạt mục tiêu có kích thước hạt trong phạm vi nano mà vẫn giữ được
nồng độ cao nhằm ứng dụng trong mỹ phẩm, dược phẩm.

iii

a

MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................... III
MỤC LỤC ................................................................................................................................ IV
DANH MỤC HÌNH MINH HỌA ............................................................................................ VI
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................................... IX
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................................ 1
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................... 1

1.2.

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .................................................................................................. 2

1.3.

YÊU CẦU ................................................................................................................. 2

CHƯƠNG 2 ................................................................................................................................ 3
TỔNG QUAN ............................................................................................................................ 3
2.1.

GIỚI THIỆU VỀ RUTIN .......................................................................................... 3

2.1.1.

Tính chất vật lý ..................................................................................................... 4

2.1.2.

Tính chất hóa học .................................................................................................. 4

2.1.3.

Hoạt tính sinh học của rutin .................................................................................. 7

2.2.

CÔNG NGHỆ NANO ............................................................................................... 8

2.2.1.

Tổng quan về vật liệu nano ................................................................................... 8

2.2.2.

Kỹ thuật cơ bản của công nghệ nano .................................................................. 10

2.2.2.1. Bottom -up ...................................................................................................... 11
2.2.2.2. Top-down ....................................................................................................... 13
2.2.2.3. Kết hợp đồng thời bottom-up và Top-down ................................................... 14
2.2.3.

Huyền phù nano .................................................................................................. 15

2.2.3.1. Hệ nano tinh thể.............................................................................................. 15
2.2.3.2. Hạt nano polymer ........................................................................................... 16
2.3.

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HỆ PHÂN TÁN TẠO HẠT NANO 18

CHƯƠNG 3 .............................................................................................................................. 21
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. 21
3.1.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................... 21

3.2.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................... 22

3.2.1.

Đánh giá đặc tính nguyên liệu ............................................................................ 22

3.2.1.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu ........................................................................... 22

iv


a

3.2.1.2. Phân tích nhiễu xạ XRD ................................................................................. 23
3.2.2.

Tạo hệ phân tán huyền phù rutin......................................................................... 23

3.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt ............................................. 25
3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố công nghệ ..................................................... 26
3.2.2.3. Ảnh hưởng của chất làm bền .......................................................................... 26
3.2.3.

Phân tích hệ phân tán huyền phù rutin ................................................................ 27

3.2.3.1. Đo độ hấp thu và độ đục ................................................................................. 27
3.2.3.2. Kiểm tra ngoại quan ....................................................................................... 28
3.2.3.3. Không gian màu ............................................................................................. 29
3.2.3.4. Tính ổn định của hệ ........................................................................................ 32
3.2.3.5. Đo DLS (Dynamic light scattering)................................................................ 33
3.3.

DỤNG CỤ - THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ................................................................ 33

CHƯƠNG 4 .............................................................................................................................. 35
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................................................... 35
4.1.

ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH NGUYÊN LIỆU .............................................................. 35

4.1.1.

Tính chất nguyên liệu ......................................................................................... 35

4.1.2.

Phân tích nhiễu xạ XRD ..................................................................................... 35

4.2.

NGHIÊN CỨU HỆ PHÂN TÁN HUYỀN PHÙ RUTIN ......................................... 36

4.2.1.

Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt ............................................................... 37

4.2.2.

Ảnh hưởng điều kiện công nghệ: ........................................................................ 42

4.2.2.1.Thời gian đuổi dung môi ................................................................................. 43
4.2.2.2.Tính chất hệ phân tán thu được ....................................................................... 45
4.2.3.

Ảnh hưởng của chất làm bền PVA ..................................................................... 51

CHƯƠNG 5 .............................................................................................................................. 57
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 58
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 60

v


a

DANH MỤC HÌNH MINH HỌA
Hình 2. 1: Công thức cấu tạo của Rutin .........................................................................3
Hình 2. 3: Sophora Japonica L. ......................................................................................4
Hình 2. 2: Công thức cấu tạo của quercetin ...................................................................5
Hình 2. 4: Sự tăng đáng kế diện tích bề mặt nhờ giảm kích cỡ hạt [11]. .......................9
Hình 2. 5: Hiệu quả của đường kính hạt rắn trong thí dụ giả định về tính tan .............10
Hình 2. 6: Giảm khoảng cách khuếch tán h và như thế tăng gradient nồng độ (cs-cx)/h
và cuối cùng trong tốc độ hòa tan dc/dt = D.A. (cs-cx)/h [11]......................................10
Hình 2. 7: Nguyên lý Bottom-up(A) và Top-down(B).................................................11
Hình 2. 8: Cơ chế hình thành và phát triển hạt nano trong dung dịch ..........................11
Hình 2. 9:Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước.........................................12
Hình 2. 10: Phương pháp Piston-gap (A) và phương pháp jet-stream (B) [14]. ..........15
Hình 2. 11: Hạt nano trong hệ polymer ........................................................................16
Hình 2. 12: Hình dạng và tính chất của nanosphere .....................................................17
Hình 2. 13: Quá trình kết tinh nanosphere. ...................................................................17
Hình 2. 14: Hình dạng và tính chất của nanocapsule ...................................................18
Hình 2. 15: Quá trình kết tinh nanocapsule. .................................................................18
Hình 3. 1: Sơ đồ nghiên cứu tổng quát

21

Hình 3. 2: Máy đo độ ẩm SATORIUS MB45. .............................................................22
Hình 3. 3: Máy nhiễu xạ D8 Advantage Bruker ...........................................................23
Hình 3. 4: Quy trình tạo hệ phân tán nano rutin ...........................................................24
Hình 3. 5: Các loại thiết bị đồng hoá ............................................................................25
Hình 3. 6: Sơ đồ máy quang phổ UV-VIS [19]. ...........................................................28
Hình 3. 7: Ảnh minh họa chiếu đèn laser qua mẫu ......................................................29
Hình 3. 9: Không gian màu CIELab .............................................................................30
Hình 3. 10: Không gian màu CIE-LCh........................................................................31
Hình 3. 11: Máy so màu Minolta CR 300 ....................................................................31

Hình 3. 12: Giá để cuvet sử dụng khi đo màu trên máy so màu Minolta .....................32
Hình 3. 13. Quá trình sa lắng .......................................................................................33
vi


a

Hình 4. 1: Kết quả nhiễu xa tia X của Rutin nguyên liệu.

36

Hình 4. 2: Độ sa lắng theo thời gian của hệ phân tán của các mẫu sử dụng chất ổn định
Tween 20 và Tween 80------------------------------------------------------------------------- 37
Hình 4. 3: Độ sa lắng theo thời gian của hệ phân tán của các mẫu sử dụng chất ổn định
SSL ------------------------------------------------------------------------------------------------ 38
Hình 4. 4: Sự thay đổi giá trị độ đục của hệ phân tán của các mẫu chứa chất ổn định
Tween 20 và Tween 80, SSL trong 1 ngày -------------------------------------------------- 38
Hình 4. 5: Sự thay đổi giá trị độ đục của hệ phân tán của các mẫu chứa chất ổn định
SSL ------------------------------------------------------------------------------------------------ 39
Hình 4. 6: Sự thay đổi giá trị MLP của hệ phân tán của các mẫu sử dụng SSL ------- 40
Hình 4. 8: Sự thay đổi giá trị màu sắc tổng của hệ phân tán của các mẫu chứa chất ổn
định SSL------------------------------------------------------------------------------------------ 41
Hình 4. 9: Phân bố kích thước hạt của hệ phân tán của các mẫu chứa chất ổn định SSL
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 42
Hình 4. 10: Sự thay đổi nồng độ rutin của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy SY theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------------- 43
Hình 4. 11: Sự thay đổi nồng độ rutin của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy Phillips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------- 43
Hình 4. 12: Sự thay đổi giá trị MLP của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy SY theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------------- 45

Hình 4. 13: Sự thay đổi giá trị MLP của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy Phillips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------- 45
Hình 4. 14: Sự thay đổi giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy SY theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------------- 46
Hình 4. 15: Sự thay đổi giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy Phillips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------- 47
Hình 4. 16: Sự thay đổi giá trị màu sắc tổng của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo
thành từ máy SY theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ------ 48
Hình 4. 17: Sự thay đổi giá trị màu sắc tổng của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo
thành từ máy Philips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau - 48
vii


a

Hình 4. 18: Phân bố kích thước hạt của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy SY theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------------- 49
Hình 4. 19: Phân bố kích thước hạt của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy Phillips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------- 50
Hình 4. 20: Thay đổi nồng độ rutin theo thời gian của hệ phân tán chứa chất làm bền
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 52
Hình 4. 21: Độ sa lắng theo thời gian của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA------- 53
Hình 4. 22: Kết quả đo MLP theo thời gian của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA 53
Hình 4. 23: Kết quả giá trị độ đục của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA ----------- 54
Hình 4. 24: Kết quả đo màu của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA ------------------ 54
Hình 4. 25: Phân bố kích thước hạt của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA --------- 55

viii

a

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Thành phần hệ huyền phù nano rutin ------------------------------------------- 19
Bảng 4. 1: Độ ẩm của nguyên liệu ban đầu ------------------------------------------------- 35
Bảng 4. 2: Kích thước trung bình của hệ phân tán của các mẫu chứa chất ổn định SSL
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 42
Bảng 4. 3: Nồng độ rutin của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Phillips
theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ở 0 phút và 60 phút --- 44
Bảng 4. 4: Kích thước hạt trung bình của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ
máy Phillips theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện nhiệt khác nhau ----------- 50
Bảng 4. 5: Giá trị nồng độ rutin theo thời gian của hệ phân tán chứa chất làm bền --- 52
Bảng 4. 6: Kích thước hạt trung bình của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA ------- 55

ix


a

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả kiểm tra đặc tính nguyên liệu ------------------------------------------ 60
Phụ lục 2: Giá trị đo màu của mẫu chứa chất ổn định SSL ở các nồng độ 0%, 0.2%,
0.5%----------------------------------------------------------------------------------------------- 61
Phụ lục 3: Giá trị đo màu của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy SY theo
thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện khác nhau ---------------------------------------- 62
Phụ lục 4: Giá trị đo màu của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Philips
theo thời gian đuổi dung môi ở các điều kiện khác nhau ---------------------------------- 63
Phụ lục 5: Giá trị đo màu của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA nồng độ 0,2% --- 64
Phụ lục 6: Phổ độ đục của hệ phân tán của mẫu chứa chất ổn định Tween 20 2%,
Tween 20 5%, Tween 80 2%, Tween 80 5% trong 1 ngày -------------------------------- 65

Phụ lục 7: Giá trị độ đục của hệ phân tán của mẫu chứa chất ổn định SSL nồng độ 0%
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 66
Phụ lục 8: Giá trị đục của hệ phân tán của mẫu chứa chất ổn định SSL nồng độ 0.2%
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 67
Phụ lục 9: Giá trị đục của hệ phân tán của mẫu chứa chất ổn định SSL nồng độ 0.5%
----------------------------------------------------------------------------------------------------- 68
Phụ lục 10: Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy SY
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện khuấy 30°C ------------------------------------- 69
Phụ lục 11 :Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy SY
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện không khuấy khuấy 30°C -------------------- 70
Phụ lục 12: Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy SY
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện khuấy 70°C ------------------------------------- 71
Phụ lục 13 :Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy SY
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện không khuấy khuấy 70°C -------------------- 72
Phụ lục 14: Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Philips
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện khuấy 30°C ------------------------------------- 73
Phụ lục 15 :Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Philips
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện không khuấy khuấy 30°C -------------------- 74
x


a

Phụ lục 16: Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Philips
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện khuấy 70°C ------------------------------------- 75
Phụ lục 17 :Giá trị độ đục của hệ phân tán FR:E:SSL = 3:30:1.5 tạo thành từ máy Philips
theo thời gian đuổi dung môi ở điều kiện không khuấy khuấy 70°C -------------------- 76
Phụ lục 18: Giá trị độ đục của hệ phân tánchứa chất làm bền PVA nồng độ 0,05%-- 77
Phụ lục 19: Giá trị độ đục của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA nồng độ 0,1% -- 78
Phụ lục 20: Giá trị độ đục của hệ phân tán chứa chất làm bền PVA nồng độ 0,2% -- 79

xi


a

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮt
CHĐBM: chất hoạt động bề mặt
CIE: Commission Internationale Eclairage
DLS: Dynamic light scattering
DNA : Deoxyribo Nucleic Acid
EPO : Erythropoietin
GSH : Glutathione
HPMC : Hydroxyl propyl methyl cellulose
HPMCAS : hydroxyl propyl methyl cellulose acetate succinate
IAR : Immediate Asthmatic Reaction
LAR : Late-Phase Asthmatic Reaction
MDA : Malondialdehyde
MePEG-b-PDLLA: Methanol Poly ethylene glycol – b – Poly D,L-lactic acid
MePEG-b-PLA:
MLP: Magnitude of laser pathway
MnSOD : Manganous superoxide dismutase
PACA: Polyalkylcyanoacrylate
PCL: Poly ε-caprolactone
PEG : Poly ethylene glycol
PI: Polyimide
PLA : Poly L-lactic acid
PLGA: Poly lactic-co-glycolic acid
PVA : Poly vinyl alcohol
PVP : Poly vinyl pyrrolidone

QU : Quercetin
ROS : Reactive oxygen species
SDS: Sodium dedecyl sulfat
SSL: Sodium stearoyl lactylate
XRD: X-ray diffraction
xii


a

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ nano đang là mối quan tâm

lớn của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Điều này tạo ra một cuộc cách mạng
trong những nghiên cứu ứng dụng sinh học bao gồm: thuốc, thiết bị phân phối thuốc,
công cụ chuẩn đoán, liệu pháp và vật liệu sinh học mới… mà nền tảng của công nghệ
này là hiện tượng “các cấu trúc, thiết bị và hệ thống có tính chất và chức năng mới khi
ở kích thước siêu nhỏ”.
Nhiều nghiên cứu hướng đến việc ứng dụng các thuốc có nguồn gốc thiên nhiên
để dự phòng và điều trị bệnh một cách riêng rẽ hoặc kết hợp với thuốc có nguồn gốc
tổng hợp để làm tăng hiệu quả điều trị, làm giảm bớt độc tính và các tác dụng phụ
không mong muốn được thực hiện. Trong đó, cây hoa hòe cũng được chú ý đến vì có
chứa hợp chất rutin, một hợp chất có hoạt tính sinh học cao, có tác dụng tăng cường
sức chịu đựng của mao mạch. Tuy nhiên, rutin không tan trong nước nên khả năng hấp
thụ vào cơ thể rất kém. Vì thế, vấn đề mà các nhà khoa học quan tâm là làm cách nào
để rutin được hấp thụ tốt nhất và một trong những giải pháp được đưa ra là làm giảm

kích thước rutin xuống cỡ hạt nano.
Hướng nghiên cứu tạo hệ phân tán nano của rutin vẫn còn mới mẻ, chưa có
nhiều công trình nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới về lĩnh vực này. Điểm
yếu của các hệ phân tán nano hiện nay là nồng độ khá thấp, khó triển khai thành sản
phẩm thương mại. Đề tài “Nghiên cứu tạo hệ phân tán huyền phù rutin” được nghiên
cứu với mục tiêu là nghiên cứu tạo hệ phân tán ổn định của rutin trong nước với nồng
độ cao và đánh giá khả năng cũng như đặc tính của hệ. Kết quả nghiên cứu đạt được
trong luận văn này sẽ là cơ sở cho những nghiên cứu giai đoạn sau khi tăng nồng độ hệ
phân tán và giảm kích thước hạt cũng như rutin.

1


a

1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tạo ra hệ phân tán huyền phù của rutin và các điều kiện để thu được
hệ phân tán bền, độ ổn định cao nhằm định hướng cho các ứng dụng trong tương lai.
1.3.

YÊU CẦU
• Kiểm tra đặc tính của nguyên liệu.
• Tạo hệ phân tán huyền phù rutin.
• Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân tán, độ bền của hệ.
• Phân tích đặc tính của hệ thu được

2


a

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. GIỚI THIỆU VỀ RUTIN
Rutin là hợp chất glycoside có mùi cam bao gồm quercetin thuộc nhóm
flavonone và phần đường rutinose. Tên của rutin đi từ tên của Ruta graveolens, một
cây cũng chứa chất rutin.
Tên IUPAC: 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-4,5-dihydroxy-3-[3,4,5-trihyd-roxy-6[(3,4,5-trihydroxy-6methyl-oxan-2-yl) oxymethyl]oxan-2-yl]oxy-chromen-7-one.
Công thức: C27H30O16

Hình 2. 1:

Công thức cấu tạo của Rutin

Rutin có thể tích tụ một lượng đáng kể trong lúa mì, trong cây hòe Nhật Bản
(Sophora Japonica L.), trong hoa của luống hoa đầu xuân (Forsythia intermedia) và hoa
đầu xuân Trung quốc (F. suspensa) [1].
Ở Việt Nam, nguồn chính của rutin là hoa hòe Sophora Japonica L.; Sophora
Japonica L. được tìm thấy nhiều ở Thái Bình, Hà Bắc, Nam Hà, Hải Dương, Hải
phòng, Nghệ An, và Tây Nguyên. Sophora Japonica L. bắt đầu ra hoa từ tháng 6 đến
tháng 10. Hoa của nó được thu hoạch thành nhiều vụ suốt thời gian này, chính thức từ
tháng 6 đến tháng 9. Hoa sau khi được xử lý và sấy khô sẽ được bảo quản để sử dụng
cho các hướng tiếp theo.

3


a

Hình 2. 2: Sophora

Japonica L.

2.1.1. Tính chất vật lý
Rutin tinh khiết có dạng tinh thể hình kim màu vàng hay vàng chanh có khối
lượng phân tử: 610.52 g/mol. Rutin không mùi và có thể trở nên sậm màu dưới tác
dụng của ánh sáng. Thường gặp dạng rutin ngậm 3 phân tử nước. Dạng rutin này có
thể giải phóng một phân tử nước khi được sấy khô với acid sulfuric đặc và lượng nước
còn lại sẽ được loại ra bằng cách gia nhiệt đến 100oC trong áp suất chân không hay
khoảng 160oC ở áp suất môi trường
Điểm nóng chảy ở 188.7oC [2], khi lên đến 194oC rutin sẽ hoàn toàn bị phân
hủy. Rutin bền màu kém dưới tác dụng ánh sáng. Do đó nguyên liệu cần được bảo
quản trong lọ tối ở nơi thoáng khí, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng.
Rutin ít tan trong nước (0.01 – 0.0125g/l ở nhiệt độ phòng), tan tốt trong
methanol và ethanol, đặc biệt là trong pyridin và dung dịch kiềm.
2.1.2. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của rutin được thể hiện qua các phản ứng hóa học sau:

4


a

OH

OH

OH

OH

O

HO

H2O/H2SO4
O

OH

O

O

HO

+ C6H12O6 + C6H12O5

OH
C6H10O4 O

OH

C6H11O4

Glucose

O

Rhamnose

 Phản ứng thủy phân

Rutin là chất dễ bị thủy phân để hình thành quercetin (QU), khi ly trích rutin từ
một số thực vật ăn được, mẫu luôn luôn chứa QU ở nhiều tỉ lệ.
Tính chất quan trọng nhất của QU là chất tạo mùi dẫn xuất từ thực vật, đặc biệt
là mùi thơm.

Hình 2. 3:

Công thức cấu tạo của quercetin

Tên IUPAC: 2-(3,4- dihydroxyphenyl)- 3,5,7- trihydroxy- 4H- chromen-4-one
Công thức phân tử: C15H10O7
Ngoại quan: bột màu vàng, đậm màu hơn rutin.
Quercetin là chất chống oxy hoá mạnh, được phân bố nhiều trong các cây ăn
được như rutin.
 Phản ứng khử

OH

OH

OH

OH
O

HO

+AgNO3

O

OH

O

O

HO

+ Ag

+NH4OH

O
OH

C6H10O4 O C6H11O4

5

O

C6H10O4 O C6H11O4


a

 Phản ứng cộng với muối diazonium
OH

SO3Na

N=N

OH

OH
O
HO

+

H2N

SO3H

OH

+NaNO2 +HCl

O

O
OH

HO
C6H10O4

O

O

C6H11O4

O
OH

O

C6H10O4
O

C6H11O4

 Hình thành phức với ion kim loại và anion
O

OH

Pb

O

OH
O

HO

+Pb

2+

O

O
OH

O

O

HO

OH

O

C6H10O4 O C6H11O4

C6H10O4 O C6H11O4

Rutin dễ phản ứng với cation kim loại để tạo phức với cation kim loại.
 Tạo muối với bazơ
OH

KO
OH

OK

O

HO

KOH/EtOH
O
OH

O

C6H10O4 O

O

KO

O

C6H11O4
OK

 Phản ứng halogen hóa

6

O

C12H21O9

a

 Phản ứng ở nhóm disaccharide

2.1.3. Hoạt tính sinh học của rutin
Rutin có nhiều hoạt tính sinh học quý.
a. Chống oxy hóa
Với vai trò như chất ức chế, rutin có chức năng như chất chống oxy hóa trong
hệ thống sinh học bằng cách kết thúc chuỗi phản ứng gốc và tách ra một phân tử oxy,
gốc hydroxyl, gốc super oxid và gốc peroxyl [3].
b. Chống ung thư
Quercetin (sản phẩm thủy phân của rutin) cũng được xem là một chất chống
ung thư tốt vì vai trò ức chế quá trình hình thành gốc tự do không mong muốn trong cơ
thể. Với kết quả đó, quercetin ngăn chặn những nguy hại đến tế bào, đặc biệt là DNA –
nguyên nhân chính dẫn đến ưng thư khi quercetin bị phá hủy [4].
Rutin và quercetin cũng có khả năng bảo vệ chống lại H2O2 – gây ra sự phá huỷ
DNA trong các tế bào ung thư máu của người (K562) [5].
c. Chống viêm
7


a

Hoạt động chống viêm của 3 chất flavonoid được khảo sát trên chuột. Sự quản
lý của rutin trong bụng chuột (80mg/kg/ ngày) ức chế cả 2 giai đoạn cấp tính và mãn
tính của mẫu thí nghiệm chống viêm này. Rutin là chất hoạt động nhất ở giai đoạn mãn
tính [6].
d. Tác dụng bảo vệ thận
Thử nghiệm trước trên chuột với rutin (1g/kg/i.p.) cho thấy khả năng làm giảm
sự rối loạn chức năng thận một cách đáng kể, giảm mức malondialdehyde (MDA) cao

và phục hồi hoạt động MnSOD đã suy yếu và mức glutathione GSH. Những phát hiện
này gợi ra rằng ROS đóng vai trò nguyên nhân trong sự thiếu máu cục bộ/cấp máu lại
gây tổn thương thận và rutin có tác động bảo vệ thận có lẽ bằng cách ức chế ROS và
các hoạt động chống sự oxy hóa [7].
e.

Tác dụng tốt đối với bệnh tiểu đường

Một loạt các chất gồm nước khoáng, acid ascorbic và rutin thúc đẩy sự tăng
carbohyrat, chuyển hóa lipid, nâng cao hàm lượng plasma của acid ascorbic, làm giảm
sự cần thiết trong việc sử dụng thuốc hạ đường huyết [8].
f.

Chống suyễn

Nghiên cứu trên chuột lang nhạy cảm với albumin trứng (OA) được thử với
chất aerosolize-OA, kết quả cho thấy rutin có tác dụng tốt trong việc điều trị ở giai
đoạn tức thời (IAR) và giai đoạn cuối (LAR) của bệnh suyễn qua sự ức chế giải phóng
histimine, PLA2, và EPO, và làm giảm việc nạp neutrophil và eosinophil vào phổi [9].
2.2.

CÔNG NGHỆ NANO

2.2.1. Tổng quan về vật liệu nano
Công nghệ nano và khoa học nano bắt đầu phát triển trong ba thập kỷ qua,
nhưng công nghệ mới này đã đạt được sự chú ý nhiều cả trong và ngoài nước. Sáng
kiến công nghệ nano quốc gia đã xác định công nghệ nano là “Nghiên cứu các cấp độ
nguyên tử, phân tử, siêu phân tử với kích thước khoảng 1 – 100 nm để tìm hiểu và tạo
ra vật liệu cũng như nghiên cứu những đặc tính, tính chất vật lý- sinh học độc đáo của
loại vật liệu có cấu trúc nhỏ như vậy”.

8


a

Ngày nay, công nghệ nano đóng một vai trò như là một kỹ thuật quan trọng
trong nhiều lĩnh vực như y tế, hóa chất, điện tử, … [16]. Nhờ việc giảm kích cỡ, các
cấu tử nano có nhiều tính chất hóa lý độc đáo:
-

Sự tăng đáng kể diện tích bề mặt và số phân tử của bề mặt [10-11].

Hình 2. 4: Sự

-

tăng đáng kế diện tích bề mặt nhờ giảm kích cỡ hạt [11].

Hạt kích thước dưới 100 nm sẽ không đứng yên vì đỉnh của chuyển động

Brown lớn hơn nhiều sức kéo lực hấp dẫn, vì thế hệ bền hơn. Chúng có thể dễ dàng giữ
trạng thái lơ lửng với mật độ lớn [10].
-

Điểm nóng chảy của vật liệu nano sẽ giảm xuống mười hay hàng trăm độ

nhỏ hơn vật liệu lớn [12].
-

Tính tan của vật liệu tăng lên khi đưa xuống kích thước nano [11, 13].

9


a

Hiệu quả của đường kính hạt rắn trong thí dụ giả định về tính tan
(S: tính tan ở bề mặt của hạt; S0 : tính tan bên trong) [13].

Hình 2. 5:

Hình 2. 6:

Giảm khoảng cách khuếch tán h và như thế tăng gradient nồng độ (cs-cx)/h và cuối
cùng trong tốc độ hòa tan dc/dt = D.A. (cs-cx)/h [11].

Hiệu ứng trên sự dịch chuyển sinh học: hạt nano được đề xuất tham gia vào
phát triển sự vận chuyển thuốc vì tính dễ tiếp cận với cơ thể con người.
2.2.2. Kỹ thuật cơ bản của công nghệ nano
Có nhiều phương pháp để tạo ra vật liệu nano, trong đó hai nguyên lý cơ bản là:
Top-down và Bottom-up. Từ hai nguyên lý này, có thể tiến hành bằng nhiều phương
pháp công nghệ và kỹ thuật để chế tạo vật liệu cấu trúc nano [15].
10


a

Hình 2. 7:

2.2.2.1.

Nguyên lý Bottom-up(A) và Top-down(B).

Bottom -up

Bottom-up là quá trình lắp ghép các hạt cỡ phân tử hay nguyên tử lại để thu
được kích thước nano. Quá trình này đi từ các phân tử được hòa tan và kết tủa bằng
cách thay đổi sự phân cực của dung môi hoặc loại bỏ dung môi ngay lập tức.
Phương pháp này rất khó thực hiện bởi vì dễ tạo ra kích thước micro, dung môi
sử dụng đắt tiền. Đồng thời, điều kiện tiên quyết cho sự kết tủa là thuốc tan kém nhất
trong một loại dung môi, và dung môi này có thể hoà trộn với một chất không dung
môi khác. Từ đó, việc thực hiện công nghệ nano theo phương pháp bottom-up có thể
tạo ra các hình thái vật liệu có ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp.
a.

Phương pháp đồng kết tủa

Hình 2. 8:

Cơ chế hình thành và phát triển hạt nano trong dung dịch

Trong phương pháp kết tủa từ dung dịch, khi nồng độ của chất đạt đến một
trạng thái bão hòa tới hạn, trong dung dịch sẽ xuất hiện đột ngột những mầm kết tụ.
11


a

Các mầm kết tụ đó sẽ phát triển thông qua quá trình khuyếch tán của vật chất từ dung
dịch lên bề mặt của các mầm cho đến khi mầm trở thành hạt nano (xem hình 2. 8). Để

thu được hạt có độ đồng nhất cao, người ta cần phân tách hai giai đoạn hình thành
mầm và phát triển mầm. Trong quá trình phát triển mầm, cần hạn chế sự hình thành
của những mầm mới. Các phương pháp sau đây là những phương pháp kết tủa từ dung
dịch: đồng kết tủa, nhũ tương, polyol, phân ly nhiệt...
b.

Vi nhũ tương

Vi nhũ tương (microemulsion) cũng là một phương pháp được dùng khá phổ
biến để tạo hạt nano. Với nhũ tương “nước-trong-dầu”, các giọt dung dịch nước bị bẫy
bởi các phân tử chất hoạt hóa bề mặt trong dầu (các micelle). Đây là một dung dịch ở
trạng thái cân bằng nhiệt động trong suốt và đẳng hướng. Do sự giới hạn về không
gian của các phân tử chất hoạt hóa bề mặt, sự hình thành và phát triển các hạt nano bị
hạn chế tạo nên các hạt nano rất đồng nhất. Kích thước hạt có thể từ 4 - 12 nm với độ
sai khác khoảng 0.2 - 0.3 nm.

Hình 2. 9:Hệ

nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước.

Phương pháp này đã được thế giới ứng dụng từ lâu do khả năng điều khiển kích
thước hạt dễ dàng. Cơ chế của phản ứng xảy ra trong hệ vi nhũ tương là phản ứng hóa
học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta hòa trộn các hệ vi nhũ tương này lại với
nhau.
c.

Phương pháp siêu tới hạn

12