Nghiên cứu chế tạo polime tương thích sinh học chitosan cấu trúc nanô ứng dụng làm chất mang thuốc có tác dụng phân giải chậm

1

LuËn v¨n cao häc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
……***……

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO POLIME TƯƠNG THÍCH
SINH HỌC CHITOSAN CẤU TRÚC NANÔ ỨNG
DỤNG LÀM CHẤT MANG THUỐC CÓ TÁC
DỤNG PHÂN GIẢI CHẬM

CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ-CƠ BẢN
MÃ SỐ:

NGUYỄN THỊ THÚY NGA

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN ĐẠI LÂM

Hà Nội 2005

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


2

Luận văn cao học

LI CM N

Lun vn ny c hon thnh ti B mụn Hoỏ Vụ c & i
cng-Khoa Cụng ngh Hoỏ hc-Trng i hc Bỏch Khoa H Ni.
Trc tiờn, tụi xin by t lũng cm n vụ cựng sõu sc n Tin s
Trn i Lõm-ngi ó rt tn tỡnh v tõm huyt hng dn tụi hon
thnh lun vn ny.
Tụi xin cm n Tin s Lờ Th Ngc Liờn v cỏc cỏn b nghiờn cu
phũng Cụng ngh cỏc hp cht Sinh hc-Vin Khoa hc v Cụng ngh
Vit Nam ó nhit tỡnh giỳp v c vn cho tụi trong quỏ trỡnh thc
hin ti.
ng thi tụi cng xin gi li cỏm n sõu sc n Tin s Trn Vit
Hựng-Vin kim nghim-B Y t ó to iu kin giỳp tụi v c s vt
cht v c vn cho tụi hon thin lun vn.
Cui cựng, tụi xin cỏm n cỏc ng nghip trong B mụn Hoỏ Vụ
c & i cng ó to iu kin v thi gian, c s vt cht, giỳp v
ng viờn tụi hon thnh tt lun vn.

Tỏc gi
NGUYN TH THUí NGA

Nguyễn Thị Thuý Nga


3

LuËn v¨n cao häc

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 10

1.1. Giới thiệu chung về Chitin (CT)/Chitosan (CS) ........................................ 10
1.1.1. Nguồn gốc CT/CS ................................................................................. 10
1.1.2. Cấu trúc và tính chất của CT/CS ........................................................ 11
1.1.3. Một số phương pháp xác định độ deaxetyl hóa (DD) của CT/CS ..... 15
1.1.4. Xác định khối lượng phân tử trung bình của CT/CS ........................ 16
1.1.5. Một số dẫn xuất chủ yếu của CT/CS ................................................... 17
1.1.6. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của CT/CS trong Y Dược............... 19
1.2. Một số phương pháp sản xuất CT/CS và chế tạo nanô CS ...................... 21
1.2.1. Một số phương pháp sản xuất CT/CS ................................................. 21
1.2.2. Phương pháp chế tạo CS có cấu trúc nano ......................................... 23
1.3. Ứng dụng CS làm chất mang polime để gắn thuốc................................... 25
1.4. Sơ lược một số thuốc gắn lên chất mang CS ............................................. 28
1.4.1. Axit salixylic (Sa) .................................................................................. 28
1.4.2. Artesunat (ART) .................................................................................... 28
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ......................................................................... 31
2.1. Các phương pháp vật lý ............................................................................... 31
2.1.1. Phương pháp phổ hồng ngoại ( IR) ..................................................... 31
2.1.2. Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................. 32
2.1.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hiển vi điện tử
quét (SEM)............................................................................................ 33
2.1.4. Phương pháp phân tích nhiệt (TA) ...................................................... 35
2.1.5. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) .............................. 36

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


4

LuËn v¨n cao häc
2.1.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến ( UV-vis) ........ 39

2.2. Các phương pháp hóa học ........................................................................... 41
2.2.1.Chiết xuất và chuyển hoá CT/CS từ vỏ tôm ......................................... 41
2.2.2. Xác định các thông số của CS nguyên liệu ......................................... 43
2.2.3. Chế tạo vật liệu CS có cấu trúc nanô................................................... 45
2.2.4. Nghiên cứu gắn axit Sa lên chất mang CS ......................................... 47
2.2.5. Nghiên cứu gắn thuốc sốt rét ART vào chất mang CS ....................... 48
2.2.6. Khảo sát khả năng gắn ART vào chất mang CS cấu trúc nanô......... 50
2.2.7. Khảo sát khả năng phân giải ART sau khi gắn lên chât mang CS
theo thời gian trong môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày theo
thời gian bằng HPLC và UV-vis ........................................................... 50
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 53
3.1. Tổng hợp và đặc trưng CS nguyên liệu từ vỏ tôm .................................... 53
3.1.1. Chiết xuất CT/CS từ vỏ tôm ................................................................ 53
3.1.2. Xác định các thông số đặc trưng của CS nguyên liệu ....................... 55
3.2. Tổng hợp và đặc trưng chất mang nanô CS .............................................. 58
3.2.1. Tổng hợp chất mang nanô CS ............................................................. 58
3.2.2. Nghiên cứu đặc trưng của chất mang nanô CS .................................. 59
3.3. Nghiên cứu quá trình gắn thuốc vào chất mang nanô CS ...................... 64
3.3.1. Nghiên cứu khả năng gắn Sa (thuốc mô hình) lên chất mang CS ... 65
3.3.2. Nghiên cứu khả năng gắn ART lên chất mang CS ........................... 68
3.3.3. Nghiên cứu khả năng gắn ART lên chất mang nanô CS ................... 72
3.4. Nghiên cứu động học quá trình phân giải ART trên chất mang CS
trong môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày ................................................ 76
3.4.1. Nghiên cứu sự phân huỷ chậm của chất mang CS theo thời gian
trong các môi trường bằng HPLC....................................................... 76

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


5

LuËn v¨n cao häc
3.4.2. Khảo sát khả năng phân giải ART từ CS-ART trong các môi
trường giả dịch ruột và dịch dạ dày bằng HPLC ............................... 81
3.4.3. Khảo sát khả năng phân giải ART từ CS-ART trong các môi
trường giả dịch ruột và dịch dạ dày bằng UV-vis ............................... 83
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 89

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


6

LuËn v¨n cao häc

MỘT SỐ KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN
ART – Artesunat
CS – Chitosan
CS-ART – Sản phẩm Artesunat gắn lên chất mang Chitosan
CS-TPP - Phức hợp Chitosan và Tripolyphotphat (nanô Chitosan)
CS-TPP-ART - Sản phẩm gắn Artesunat lên chất mang nanô Chitosan
DD - Độ deaxetyl hoá
Sa – Axit Salixylic
CS-Sa – Sản phẩm Salixylic gắn lên chất mang Chitosan
TPP - Tripolyphotphat

NguyÔn ThÞ Thuý Nga

7

Luận văn cao học

M U
Chitin (CT)/Chitosan (CS) l mt polysacarit mch thng ngun gc
thiờn nhiờn, tp trung nhiu ch yu v cỏc loi thu sn giỏp xỏc nh: tụm,
cua, mai mc [12]
CT/CS cú kh nng ho hp v phõn hu sinh hc [16], c tớnh thp,
cú hot tớnh a dng: khỏng khun, khỏng nm [11], [8], tng sinh t bo, tng
cng min dch ca c th vi cỏc tỏc dng kớch thớch sn sinh bch cu,
gim cholesterol trong mỏu, hn ch s phỏt trin khi u, cú tỏc dng tt trờn
cỏc vt thng, vt bng [12] CT/CS cú ng dng rt rng rói trong nhiu
lnh vc nh: nụng nghip, cụng nghip, thc phm, m phm, x lý nc
thi v y dc hc
T chc Y t th gii (WHO) ó ỏnh giỏ cao vai trũ ca CT/CS v
chớnh thc cho phộp s dng trong Y Dc hc v thc phm [16], [38].
Ngi ta ó phỏt hin c mt s tỏc dng ca cỏc sn phm CT/CS trong Y
Dc hc nh: lm thuc iu tr vt thng, gim colesterol trong mỏu v
gim cõn cho ngi bộo phỡ, c ch u v ung th, lm tỏ dc trong thuc
viờn, lm cht mang trong thuc polime kim soỏt liu phõn gii, lm vt
liu Y sinh hc [12]
Nh cú nhng tớnh cht nh trờn, hin nay CT/CS c mt s nh
khoa hc nghiờn cu vi mc ớch ch to cỏc vt liu tiờn tin cú cu trỳc
nanụ. Cỏc vt liu cú cu trỳc nanụ ny ngy nay c cho l rt cú trin vng
trong Y-Dc hc: trong ú phi k n tỏc dng lm cht dn thuc nhm
kộo di thi gian tỏc dng v tng hiu qu ca vic s dng thuc cht
mang thuc; l polime dn in cú th dựng ch to cỏc cm bin sinh hc
(cm bin ADN, cm bin enzim) hot ng theo nguyờn lý in hoỏ r tin
v n gin.

Nguyễn Thị Thuý Nga


8

Luận văn cao học
Trờn th gii hin nay, hng nghiờn cu ỏp dng cụng ngh nanụ vo
lnh vc Y hc, Sinh hc, Dc phm nh chn oỏn bnh, cha tr bnh, bo
ch thuc v sn xut cỏc sn phm Y Dc khỏc l mt trong nhng hng
nghiờn cu mi nhn, thu hỳt s quan tõm ln ca cỏc nh khoa hc. Trờn
thc t, hõự ht cỏc dc phm ngoi tỏc dng dc lý cũn cú nhng tỏc dng
ph khụng mong mun. Chớnh vỡ vy, cỏc h thng c hiu v dn chuyn
dc phm trờn c s cụng ngh nanụ ngy cng thu hỳt c nhiu s quan
tõm nghiờn cu v trin khai. Cỏc h thng ny bao gm cỏc ht nanụ, vect
iu khin dc phm tỏc dng trc tip ti t bo ớch m khụng gõy nh
hng n cỏc t bo xung quanh.
nc ta, nh cú v trớ a lý v khớ hu thun li nờn hng nm sn
lng ỏnh bt thu, hi sn rt ln. õy l ngun nguyờn liu phong phỳ cho
vic iu ch CT/CS.Vic iu ch CT/CS t nguyờn liu v tụm, cua, mai
mccũn cú mt mc ớch na l tn dng nhng ph thi t cỏc nh mỏy
ch bin thu, hi sn (v tụm, cua, mai mc) lm sch v bo v mụi
trng mt vn cng ang c ton th gii quan tõm hng u.
Vi mc ớch tn dng ngun nguyờn liu r tin, sn cú, bo v mụi
trng v nõng cao ng dng ca CT/CS trong Y, Dc hc v úng gúp mt
phn vo vic phỏt trin cụng ngh nanụ ng dng trong Y Sinh hc v
cụng ngh Dc phm, trong phm vi lun vn ny chỳng tụi ó t ra nhng
nhim v sau:
Chit xut CT/CS t v tụm
Xỏc nh cỏc thụng s c trng ca CS nguyờn liu

- Xỏc nh deaxetyl hoỏ (DD) ca CS nguyờn liu
- Xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh ca CS nguyờn liu.
Tng hp v c trng cht mang CS cú cu trỳc nanụ dựng
trong Y, Dc hc.

Nguyễn Thị Thuý Nga


9

LuËn v¨n cao häc
• Nghiên cứu ứng dụng CS cấu trúc nanô trong Y, Dược học:
Dùng CS làm chất dẫn thuốc:
- Gắn thuốc lên chất mang CS như axit salixylic (làm thuốc mô
hình), artesunat, …
- Thử khả năng phân giải chậm của thuốc sau khi đã gắn và so
sánh với khả năng phân giải của thuốc khi không gắn với chất
mang CS bằng một số phương pháp HPLC, UV-vis...
nhằm tạo ra sản phẩm mới có tác dụng kéo dài thời gian phân giải và tăng
hiệu quả sử dụng thuốc.

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


10

Luận văn cao học

CHNG 1: TNG QUAN
1.1.

Gii thiu chung v Chitin (CT)/Chitosan (CS)

1.1.1. Ngun gc CT/CS
CT/CS cú ch yu trong v cng ca cỏc loi ng vt giỏp xỏc nh:
tụm, cua, mai mc, to bin, v ca b cỏnh cng [12]vỡ vy trong s cỏc
polime ngun gc t nhiờn sn lng ca CT/CS rt ln (ch ng th hai sau
xenlulo).
Trong mi loi nguyờn liu ta thu c nhng dn xut khỏc nhau.
Bng phng phỏp nhiu x tia X, ngi ta ó chng minh c CT tn ti
ba dng cu trỳc , v , c ba dng ny u cú cu trỳc tinh th rt cht ch
v u n ch khỏc nhau s sp xp cỏc mch phõn t trong tinh th (hỡnh
1.1). T v tụm, cua ta thng thu c - CT, - CT cú cu trỳc mch
ngc chiu nhau u n nờn ngoi liờn kt hiro trong mt lp v h chui,
nú cũn cú lc liờn kt hiro gia cỏc lp, do cỏc chui thuc lp k nhau nờn
rt bn vng. Loi CT ny l loi ph bin nht trong t nhiờn. - CT thng
c tỏch ra t mai mc ng, loi ny trong t nhiờn ớt hn rt nhiu so vi
- CT. - CT c tỏch ra t si kộn ca b cỏnh cng, mai mc nang, - CT
cú tr lng rt ớt. - CT cú th chuyn v - CT nh quỏ trỡnh axetyl hoỏ
cho cu trỳc tinh th bn vng hn.

- CT

- CT

- CT

Nguyễn Thị Thuý Nga

11

Luận văn cao học
Hỡnh 1.1: Cỏc kiu sp xp trong mch i phõn t ca CT
- CT: Cỏc mch c sp xp ngc chiu nhau u n
- CT: Cỏc mch c sp xp song song
- CT: Hai mch song song ri n mt mch ngc chiu
nc ta v trớ a lý v khớ hu rt thun li cho vic ỏnh bt v nuụi
trng thu, hi sn. Hng nm sn lng ỏnh bt tụm, mc t bin l rt ln,
ngoi ra chỳng ta cũn nuụi trng cỏc loi tụm, cua nc ngt v nc mn
(sn lng tụm, cua, mc ca ta ng hng th ba trờn th gii sau Trung
Quc v M). C th l sn lng ca Vit nam v n t 9,3% so vi
sn lng ton th gii (sn lng ỏnh bt cỏc loi giỏp xỏc trờn th gii
khong 6 triu tn/ nm) [30]. Cựng vi sn lng ỏnh bt thu, hi sn cao
nh vy l mt con s khng l cỏc ph thi t cỏc nh mỏy ch bin. ú l
v tụm t cỏc nh mỏy tụm ụng lnh, v tụm, cua, mai mc t cht thi sinh
hot do s dng trc tip cỏc loi thu, hi sn ny lm thc n. Nu khụng
c x lý kp thi nú s l ngun gõy ụ nhim, nh hng ln ti v sinh
mụi trng. Tuy nhiờn õy li l ngun nguyờn liu rt phong phỳ cho cụng
nghip sn xut CT/CS, nú l nhng nguyờn liu tỏi sinh, hon ton con ngi
cú th khai thỏc nú m khụng nh hng n s phỏt trin bn vng.
Nh vy sn xut CT/CS i t cỏc ph thi ca cỏc nh mỏy ch bin
thu, hi sn nh v tụm, cuacú ý ngha rt ln trong vic phỏt trin cụng
ngh mi, cụng ngh sch, tn dng c ngun nguyờn liu sn cú v bo v
mụi trng, bo v s phỏt trin bn vng.
1.1.2. Cu trỳc v tớnh cht ca CT /CS
Bng ph cng hng t ht nhõn (NMR), ph hng ngoi (IR) v mt
s phng phỏp khỏc ó xỏc nh c cu trỳc Hoỏ hc ca CT/CS rt ging
ca Xenlulo. Trong Xenlulo nhúm OH v trớ C2 ca mi n v D
Glucoza. Khi thay nhúm OH trong Xenlulo bng nhúm NHCOCH3 ta c

Nguyễn Thị Thuý Nga


12

Luận văn cao học
cu trỳc ca CT, cũn khi thay bng nhúm NH2 ta c cu trỳc ca CS (cụng
thc1.1)

ch2oh
o
h
h
o
oh h

ch2oh
o
h
h
oh h

h

h
h

o

h

r

r

n

(ct1.1)

Cụng thc tng quỏt ca Xenlulo, CT, CS
R = OH: Xenlulo

R = NHCOCH3: CT

R = NH2: CS

CS l dn xut deaxetyl hoỏ ca CT, trong thc t s deaxetyl hoỏ xy
ra khụng hon ton vỡ vy ngi ta quy c:
-

deaxetyl hoỏ (degree of deacetylation) (DD) > 50% gi l CS

-

DD 50% gi l CT

1.1.2. 1. Cu trỳc v tớnh cht ca CT
Tờn Hoỏ hc ca CT: Poly - - (14) N axetyl D glucozamin
Hay cũn gi l Poly - - (14) 2 axetamit 2 desoxyl D glucoza

ch2oh
o
h
h
o
oh h

ch2oh
o
h
h
oh h
h
h

nhcoch3 h

o

h
nhcoch3
n

(ct1.2)

Cụng thc lý thuyt ca CT

Nguyễn Thị Thuý Nga

13

Luận văn cao học

Kt cu b mt ca CT khỏ cht ch, phng l, iu ny ó c khng
nh nh kớnh hin vi in t quột. Chớnh vỡ kt cu b mt nh vy nờn nú
rt khú tham gia vo cỏc phn ng Hoỏ hc v khụng tan trong cỏc dung mụi
thụng thng.
Tớnh cht Hoỏ hc ca CT
Nhỡn vo cu trỳc ca CT ta thy nú cú cha cỏc nhúm chc: -OH, CH2OH, -NHCOCH3 vỡ vy CT s cú tớnh cht Hoỏ hc ca cỏc nhúm chc
ny. Cú th biu din cụng thc cu to ca CT mt cỏch tng trng nh
sau: -CH2OH, -OH, -NHCOCH3.


Phn ng deaxetyl hoỏ CT thnh CS trong mụi trng kim c

bin i nhúm axetyl thnh nhúm amin. S phn ng nh sau:

-

c -CH2OH, -OH, -NH2
CH2OH, -OH, -NHCOCH3 NaOHdặ



Phn ng thu phõn: CT b thu phõn trong axit Clohiric m c

nhit cao gõy ct mch to ra glucosamin.

Phn ng este hoỏ: CT tỏc dng vi axit nitric m c cho sn phm

CT nitrat; tỏc dng vi anhiric sunfuric trong pyriin, ioxan v N, Ndimetyl anilin cho sn phm CT sunfonat.; tỏc dng vi axit cloaxetic to ra
cacboxymetylCT.
1.1.2.2. Cu trỳc v tớnh cht ca CS

ch2oh
o
h
h
oh h
h

h
nh2

ch2oh
o
h
h
o
oh h
h

o

h
nh2
n

(ct1.3)

Nguyễn Thị Thuý Nga


14

Luận văn cao học
Cụng thc lý thuyt ca CS
Tờn Hoỏ hc ca CS l: Poly - - (14) - D Glucosamin
Hay cũn gi l Poly - - (14) 2- amino 2 desoxyl - D Glucoza
CS l dn xut ca CT, sau khi deaxetyl hoỏ CT ta c CS. S
phn ng:
c -CH2OH, -OH, -NH2
-CH2OH, -OH, -NHCOCH3 NaOHdặ

Nh ó núi trờn, phn ng deaxetyl hoỏ CT thnh CS xy ra khụng
hon ton nờn vi DD > 50% gi l CS v DD < 50% gi l CT. Vỡ vy cụng
thc chớnh xỏc ca CT/CS phi l:

ch2oh
o
h
h
o
oh h

ch2oh
o

h
h
oh h
h
h

nh2

h
n

o

h
nhcoch3
m

(ct1.4)

Cụng thc chớnh xỏc ca CT/CS
CS c Rouget phỏt hin ln u tiờn vo nm 1859, khi ụng un sụi
CT trong dung dch KOH c.
Do CS cú nhúm amin nờn tớnh cht ca nú khỏc rt nhiu so vi CT.
CS tan c trong xớt loóng, õy cng chớnh l c im d nht ta phõn
bit CT v CS.
Tớnh cht vt lý ca CS
CS th rn tn ti di hai dng: dng tinh th v dng vụ nh hỡnh.
CS khụng tan trong nc, kim c v loóng, khụng tan trong cn, axeton v

Nguyễn Thị Thuý Nga

15

Luận văn cao học
cỏc dung mụi hu c khỏc. CS tan trong dung dch axit loóng to dung dch
keo trong sut. nht ca CS trong dung dch axit loóng liờn quan ti kớch
thc v khi lng phõn t trung bỡnh ca CS (õy cng chớnh l tớnh cht
chung ca tt c cỏc dung dch polime).
Tớnh cht hoỏ hc ca CS
CS cú nhúm NH2 nờn tớnh cht hoỏ hc ca nú cú mang tớnh cht hoỏ
hc ca mt amin, mt baz, v nht l cú kh nng to phc vi cỏc ion kim
loi. Mt s phn ng ca CS:
-

CS cú th b ct mch bi axit, enzim, hoc bng bc x to

oligome
-

Phn ng Van Wisselingh [12]: CS tỏc dng vi dung dch lugo

cho mu nõu, chuyn sang tớm khi cú mt axit sunfuric.
-

Phn ng Alternative: CS tỏc dng vi axit H2SO4 to tinh th hỡnh

cu CS sunfat, cht ny lm mt mu dung dch fucsin 1% hay dung
dch axit picric 1%.
-

Nhúm amin trong phõn t cú th b kh do mt s tỏc nhõn oxy hoỏ

nh Ba(BrO)2, AgNO3, N2O3, HNO2, [12]
1.1.3. Mt s phng phỏp xỏc nh deaxetyl hoỏ (DD) ca CT/CS
1.1.3.1. Phng phỏp da vo ph cng hng t ht nhõn proton (H 1NMR)
õy l phng phỏp cho chớnh xỏc cao nht. Da vo giỏ tr tớch
phõn ph H1- NMR cỏc tớn hiu pic ca nhúm CH3 v H v trớ 2,3,4,5,6 v
6 (v trớ C th 6 ca nhõn th hai) ta cú th xỏc nh c deaxetyl hoỏ
CT/CS [19].
1.1.3.2. Phng phỏp da vo ph hng ngoi (IR)
T ph IR ngi ta xỏc nh hp th A ca cỏc nh ti s súng xỏc
nh.Vi mu CT /CS cú DD cao khong 90% tr lờn ngi ta xỏc nh A1655

Nguyễn Thị Thuý Nga


16

Luận văn cao học
(amit 1) v A2867 (CH) theo ph IR. Tớnh t l A1655 / A2867 v theo th
tng quan chun xỏc inh DD trong mu CT /CS .
Vi mu CT /CS cú DD thp ngi ta cú th xỏc nh DD da
trờn di hp th 1550 cm-1 (amit II).Tớnh t l A1550/A2867 v theo th
tng quan chun xỏc nh deaxetyl hoỏ ca mu CT/CS [12].
1.1.3.3. Phng phỏp chng ct CT/CS vi axit phosphoric
Tỏch gc axetyl trong CT/CS ra di dng axit axetic bng axit
phosphoric nhit cao. Sau ú nh lng axit axetic bng phng phỏp
chun th tớch [25].
1.1.3.4. Phng phỏp da vo phn ng ca CT/CS vi ninhyrin.

Cho CT/CS to mu vi ninhyrin v nh lng bng phng phỏp o
quang i chiu vi mu chun [12].
1.1.3.5. Phng phỏp nhit phõn - sc ký khớ vi s cú mt axit oxalic.
Phng phỏp nhit phõn kt hp vi sc ký xỏc nh DD ca mu
liờn quan n t l ca cng pic ca sn phm, c th l axit axetic v cỏc
sn phm cha nit.Axit oxalic c dựng lm cht phn ng thu phõn
CT/CS [36].
1.1.3.6. Phng phỏp xỏc nh theo nit
Xỏc inh deaxetyl hoỏ CT/CS bng t l ca lng aminonitrogen
[N]am v tng s nit [N]tot. Tng s nit [N]tot c xỏc mh bng phõn tớch
nguyờn t, amin/nit [N]am c xỏc nh bi Phng phỏp chun Hoỏ hc
ca dung dch polymer trong HCl vi NaOH [34].
Ngi ta cũn xỏc nh DD ca CT/CS theo phng phỏp nh lng
nit ton phn theo cụng thc tớnh 1.1[7]:
DD(%) =

c 6,89
x100
1,8

Nguyễn Thị Thuý Nga


17

Luận văn cao học
Trong ú c l hm lng (%) Nit ton phn o c trong mu CT/CS
em kim nghim.
Phng phỏp ny thng cho sai s cao.
1.1.4. Xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh ca CT/CS.

Khi lng phõn t trung bỡnh ca CT/CS ( M ) ch mang ý ngha l
mt i lng thng kờ. Khụng ging nh nhng hp cht cú khi lng phõn
t thp nú l hng s, CT/CS phi ly khi lng phõn t trung bỡnh do cỏc
nguyờn nhõn nh: s deaxetyl hoỏ luụn xy ra khụng hon ton nờn trong
phõn t cú ln c nhúm axetyl v nhúm amin; cỏc mch i phõn t cú kớch
thc di ngn khỏc nhau; cỏc liờn kt ngang to thnh gia cỏc mch i
phõn t
Theo cỏc ti liu thỡ cú mt s cỏch xỏc nh khi lng phõn t trung
bỡnh nh sau:


Phng phỏp o khi lng phõn t trung bỡnh trc tip nh:
-

Phng phỏp tỏn x ỏnh sỏng (light scattering)

-

Phng phỏp xỏc nh khi lng phõn t theo tng im sụi
(ebulioscopy).

-

Phng phỏp xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh theo h
nhit ụng c (cryoscopy).

-

Phng phỏp xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh theo ỏp
sut thm thu (osmometry).

Phng phỏp xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh giỏn tip
-

Phng phỏp xỏc nh khi lng phõn t trung bỡnh theo
nht ca dung dch polyme

-

Phng phỏp sc ký lng hiu nng cao (HPLC)

-

Phng phỏp ghộp sc ký lng hiu nng cao vi tỏn x ỏnh
sỏng nhiu gúc (HPLC - MALLS)

Nguyễn Thị Thuý Nga


18

LuËn v¨n cao häc
1.1.5. Một số dẫn xuất chủ yếu của CT/CS.
1.1.5.1. CT tan trong nước
Là CT/CS có độ DD  50% [12].Để tổng hợp được CT này có hai
cách: Deaxetyl hoá CT có kiểm soát các thông số phản ứng để thu được sản
phẩm có độ DD  50% hoặc axetyl hoá CS thành CT có độ DD  50%
1.1.5.2. N,O – Cacboxylmetyl CT/CS

Khi tham gia các phản ứng thế CT/CS hay xảy ra đồng thời ở cả hai
nhóm chức – OH và - NH2. Kết quả của phản ứng là hỗn hợp của nhiều loại
sản phẩm thế ở vị trí – O hay – N hoặc cả hai – O và - N. Ví dụ: CS phản ứng
với hỗn hợp NaOH và ClCH2COONa thu được sản phẩm có chứa N,O –
Cacboxylmetyl CT/CS theo phương trình:
Ch2oh
h

Ch2och2cooh
O

O
h

h

h

o
oh

h

h

nh2

o
och2coohh

h

n

NaOH/ClCH2COOH

h

h

nhch2cooh

n (ct1.5)

Bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân, người ta đã thấy khả năng
cacboxylmetyl hoá CS giảm theo thứ tự từ – C6 > - C3 > - N. Muốn thu được
sản phẩm là O – Cacboxylmetyl CS, người ta phải bảo vệ nhóm NH2 bằng
Cu2+, còn muốn tạo ra sản phẩm N – Cacboxylmetyl CS thì cho CS tác dụng
với axit glioxylic (OHC – COOH).
1.1.5.3. N – [(4-metyl) - cacboxybutyl] CS
- CH2OH O
CS - OH
- NH2

+ C–(CH2)2–COOH

- CH2OH
CS - OH

CH3

- N=C-

(CH2)2COOH
CH3
Ketimin

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


19

Luận văn cao học
- CH2OH
CS - OH
NaBH4

- NH-CH-(CH2)2COOH
CH3 N[(4-metyl) cacboxybutyl] CS

Sn phm CS vi axit levulinic to thnh dn xut ca CS tan trong
nc v cú tỏc dng khỏng khun, cha lin vt thng [12].
1.1.5.4. Dn xut CS th bc bn
Vớ d:
- CH2OH
CS - OH

- CH2OH
CH3I/NaOH

CS

- NH2

- OH
- N+(CH3)3I-

Phn ng ny cú th thc hin vi CS cú deaxetyl hoỏ cao v mụi
trng NaOH loóng trỏnh hin tng ct mch CS.
1.1.5.5. Mt s dn xut ca CT/CS khụng tan trong nc
O Acy CT, O Akyl CT, Akali CT, CT xanthogenat, O
Hidroxyalkyl CT, O Cacboxymetyl CS, N Acyl CS, N Cacboxylacyl
CS, N Alkyliden CS, N Alkyl CS, N Cacboxyalkyliden CS, N
Hidroxyalkyl CS, N Cacboxyalkyl CS [12].
1.1.6. Hot tớnh sinh hc v ng dng ca CT/CS trong Y Dc
1.1.6.1. c tớnh ca CT/CS v ng dng trong Y Dc.
Nhiu nh khoa hc trờn th gii ó nghiờn cu v u i n kt lun
CT/CS khụng c i vi ngi v ng vt thớ nghim [14]. c tớnh th
cp thp v khụng ỏng k [12], cú th s dng an ton trờn ngi theo con
ng n, ung, tiờm, bụi ngoi da v ghộp mụ.
Chớnh vỡ vy CT/CS c phộp s dng trong thc phm v dc
phm. Nhng ng dng ca CT/CS trong cỏc lnh vc ny c tha nhn
rng rói trong nhng nm gn õy [16], [38].

Nguyễn Thị Thuý Nga


20

LuËn v¨n cao häc

Năm 1983 cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm của Mỹ (United States
Food and Drug Administration – FDA) đã chấp nhận dùng CS làm chất phụ
gia trong thực phẩm và dược phẩm.
CS chính thức được WHO cho phép sử dụng trong Y, dược [13].
Trong thuốc – thực phẩm CT/CS có thể dùng cho bổ dưỡng sức khoẻ,
giảm cân nặng, giảm cholesterol xấu trong máu, bảo quản thực phẩm.
Ngoài ra nhờ tính chất này CT/CS còn được sử dụng làm tá dược trong
bào chế thuốc, làm vật liệu y sinh…
1.1.6.2. Một số hoạt tính sinh học và ứng dụng của CT/CS trong Y-Dược.
a. Khả năng kháng nấm, kháng khuẩn của CT/CS và ứng dụng trong Y Dược
Qua khảo sát khả năng kháng nấm, kháng khuẩn của CT/CS người ta
thấy nó có tính chất kháng nấm, kháng khuẩn. Với nhiều mức độ khối lượng
phân tử trung bình khác nhau các nhà khoa học đi đến kết luận: CS có khối
lượng phân tử trung bình khoảng 100.000 –300.000 có tác dụng kháng khuẩn
cao nhất [26]. Cơ chế kháng này của CT/CS được đưa ra bởi nhiều giả thiết
khác nhau như: Sự tương tác giữa các điện tích dương của phân tử CS với
điện tích âm của màng tế bào vi khuẩn gây thẩm thấu protein và các thành
phần nội bào khác làm tiêu diệt vi khuẩn. CS mang điện tích dương trên
cacbon ở vị trí số 2 ở pH<6 cho khả năng hoà tan và hoạt tính kháng khuẩn
cao hơn hẳn CT [12].
Nhờ có khả năng này CT/CS được sử dụng để làm thuốc chống nấm
gây bệnh cho cây trồng, làm chất bảo quản thực phẩm, chế tạo các màng băng
có tác dụng kháng khuẩn và liền vết thương, vết bỏng [12]…
b. Khả năng hoà hợp và phân huỷ sinh học của CT/CS và ứng dụng trong Y
Dược.
CT/CS có khả năng hoà hợp và phân huỷ sinh học tốt đối với cả động
vật và mô thực vật [16].

NguyÔn ThÞ Thuý Nga

21

Luận văn cao học
CT/CS cú th lm bng vt thng, thc n chng cholesterol v
thuc gii phúng cht chng viờm. Nh cú nhiu tớnh cht c hc tt nờn
CT/CS c s dng nhiu trong cụng ngh vt liu Y sinh:
Kớnh ỏp trũng c ch to t CS
Ch to ch phu thut t tiờu, mụ xng gi [12]
Ch to mng lc mỏu, vt liu chnh hỡnh, c quan nhõn to trong c
th [30],
Ch to mng bng giỳp nhanh lin vt thng vt bng [29].
c. Tỏc dng tng sinh t bo, kớch thớch s lin vt thng v ng dng trong
Y Dc.
Theo [30] CT/CS trờn vt thng cú tỏc dng kớch thớch mụ tỏi sinh,
hn ch vic li so.
CT/CS cú tỏc dng kớch thớch mụ phỏt trin, kớch thớch s sinh trng
t bo, cú vai trũ quan trng trong s phỏt trin tỏi to v phc hi cỏc t chc
mụ [12].
Qua nghiờn cu cho thy CS DD 6580% cú tỏc dng kớch thớch mụ
ht phỏt trin tt nht, rt thun li cho quỏ trỡnh lin vt thng [12].
Vỡ vy CS c s dng ch to mng bng vt thng, thuc kim
soỏt liu phõn gii
Ngoi ra CT/CS cũn cú tỏc dng chng viờm, tng cng min dch
ca c th, hn ch phỏt trin khi u v ung th, bo v t bo v iu tr thn
trờn bnh nhõn b bnh thn món tớnh [35], [12]. Nh tớnh cht ny ngi ta
ó bo ch ra thuc chng ung th, tng cng min dchCS cú tỏc dng
lm gim cholesterol trong mỏu, gim hp th lipit qua ng tiờu hoỏ, giỳp
iu tr cỏc bnh v tim mch v bộo phỡ [12].
1.2.

Mt s phng phỏp sn xut CT/CS v ch to nanụ CS.

1.2.1. Mt s phng phỏp sn xut CT/CS.

Nguyễn Thị Thuý Nga


22

Luận văn cao học
Tu tng nguyờn liu m hm lng CT/CS khỏc nhau [12].
Hm lng CT trong v mt s loi ng vt giỏp xỏc
TT

Phõn loi

Hm lng CT (hm lng khụ) (%)

1

u tụm

11

2

V tụm

27

3

V tụm ph thi hn hp

12 18

4

V tụm hựm

37

5

Cng cua tuyt

24

6

Chõn cua tuyt

32

7

Mai mc ng

30 35

8

a bin

34 - 49

CT tn ti trong t nhiờn thng cú DD < 10%, chỳng thng dng
kt hp vi protein (tht cỏc ng vt m ta ly v) v mt s mui vụ c
(chng hn mui cacbonat). Vỡ vy phng phỏp sn xut CS da trờn nguyờn
tc loi protein, cỏc mui vụ c v cỏc tp chtra khi CT, ri deaxetyl hoỏ
thu c CS .
1.2.1.1. Phng phỏp thu nhit
Phng phỏp ny giỳp ta iu ch c trc tip CS t nguyờn liu ban
u khụng qua giai on iu ch CT. u im ca phng phỏp ny l thi
gian thc hin ngn, s dng cỏc hoỏ cht thụng dng v phự hp khi mun
thu c CS trong thi gian ngn. Tuy nhiờn phng phỏp ny cú nhc im
l tiờu tn nhiu nng lng cho cỏc giai on sn xut.
1.2.1.2. Phng phỏp s dng enzim thu phõn protein

Nguyễn Thị Thuý Nga


23

Luận văn cao học
Mt s enzim thng c s dng thu phõn protein nh: proteaza,
proteolytic, papain, trypsin,Ngi ta s dng cỏc enzim ny tỏch CT,
sau ú dựng NaOH c deaxetyl hoỏ CT thnh CS [12].
Ban u nguyờn liu cha CT c ra sch, xay nh, nu sụi. Sau ú

thu phõn protein bng enzim. Thu dch thu phõn, loi b dch, sau ú x lý
bng HCl thu c phc CT protein. X lý tip bng NaOH loóng, sau ú
ra sch thu c CT thụ. em deaxetyl hoỏ bng NaOH c ta thu c CS.
CS ny em tinh ch v kim nghim ta thu c CS dc dng. [12].
Phng phỏp ny cú u im thu c CS cú khi lng phõn t trung
bỡnh ln nhng cú nhc im l mt nhiu thi gian v quỏ trỡnh thu phõn
protein gõy mựi khú chu lm ụ nhim mụi trng, sn phm cú tinh khit
khụng cao v khụng n nh do hm lng men bin i.
1.2.1.3. Phng phỏp thu nhn ng thi protein , CT v CS
Phng phỏp ny ó c ỏp dng cho quy trỡnh sn xut vi quy mụ
cụng nghip ln 100.000 tn/nm [31]. Theo phng phỏp ny nguyờn liu
sau khi ó loi b tp cht, sy khụ v nghin nh c a vo qut giú.
Phn nh l CT v Canxi (cú ln ớt protein), phn nng l protein cú ln ớt
canxi v CT. Ly phn nhgn l 80 0C, thi gian phn ng l 2
gi vỡ qua nghiờn cu tng quan v thc nghim chỳng tụi thy nhit v
thi gian phn ng nh trờn cú th t hiu sut gn cao nht.
Thc hin phn ng nhiu t l khỏc nhau ca CS:ART, kt qu c ch
ra bng 3.4 di õy.
Bng 3.4: Kho sỏt kh nng gn ca ART lờn CS theo t l CS:ART
T l

Thi gian

Nhit phn

Hiu sut gn

Kh nng gn C

CS:ART

phn ng

ng (0C)

H (%)

(%mol)

(gi)
1:0,5

2

80

12,25

18,72

1:0,75

2

80

19,23

14,4

1:1

2

80

52,99

42,96

1:2

2

80

25,3

49,8

1:3

2

80

16,8

48,2

Nguyễn Thị Thuý Nga


73

LuËn v¨n cao häc
Hiệu suất gắn (H) được tính theo công thức 2.10, khả năng gắn (C)
được tính theo công thức 2.11.
Từ kết quả bảng 2.6 chúng tôi thấy tỉ lệ CS:ART 1:0,5 và 1:0,75 cho
hiệu suất gắn thấp. Tỉ lệ CS:ART từ 1:1 trở lên cho khả năng gắn cao hơn.
Mục đích của nghiên cứu là tìm điều kiện để có được khả năng gắn cao. Tỉ lệ
1:2 và 1:3 có khả năng gắn cao tương đương với tỉ lệ 1:1. Chúng tôi chọn tỉ lệ
1:1 là tỉ lệ tốt nhất vì với tỉ lệ 1:2 và 1:3 cũng có khả năng gắn như vậy nhưng
tốn nhiều ART (lượng ART dư nhiều)
Như vậy điều kiện tốt nhất để gắn ART lên chất mang CS là nhiệt đô
800C, thời gian 2 giờ và tỉ lệ CS:ART là 1:1.

3.3.2.2. Nghiên cứu CS-ART bằng phổ IR

NguyÔn ThÞ Thuý Nga


74

Luận văn cao học

Độ hấp thụ (đơn vị tùy ý)

1.0

1161,6
3453,92

0.9
0.8

ART-CS
CS

3390,36

0.7

1723

0.6

2913,73

0.5

2956,6
0.4

2864 1652

0.3
0.2
0.1
0.0

-0.1
4000

3000

2000

1000

0

-1

Số sóng (cm )

Hỡnh 3.12: Ph IR ca CS v CS-ART
Hỡnh 3.12 so sỏnh ph hng ngoi ca CS v CS-ART ta thy: trờn ph
IR ca CS-ART cú pic vi s súng 1652 cm-1 ng vi tn s c trng ca
nhúm amit (-NH-CO-), iu ny chng minh ó cú s gn ca ART lờn cht
mang CS.
3.3.2.3. C ch liờn kt gia CS-ART
T kt qu nghiờn cu chỳng tụi d kin phn ng ca ART v CS nh
sau:

Nguyễn Thị Thuý Nga