Nghiên cứu sinh khả dụng invivo của curcumin giải phóng từ màng bacterial cellulose nạp thuốc dùng qua da

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

NGUYỄN THỊ THÚY

NGHIÊN CỨU SINH KHẢ DỤNG IN VIVO CỦA
CURCUMIN GIẢI PHÓNG TỪ MÀNG BACTERIAL
CELLULOSE NẠP THUỐC DÙNG QUA DA
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phúc Hưng

HÀ NỘI, 2017


LỜI CẢM ƠN
Với lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo TS. Nguyễn Phúc Hưng, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em
trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em cũng xin bày tỏ lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Xuân Thành cùng 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 em hoàn thành luận văn này.
Một lần nữa em xin cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô, cảm ơn gia đình
cùng toàn thể các bạn, những người thân, đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ
và khích lệ em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Thúy


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là của chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của TS. Nguyễn Phúc Hưng. Kết quả nghiên cứu không sao chép và
không trùng với bất kỳ luận văn nào. Những trích dẫn, kết quả nghiên cứu có
trong luận văn lấy từ các công bố chính thức và có ghi chú rõ ràng. Nếu sai tôi
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ.
Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Thúy


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 4
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 4
4.Vật liệu và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 4
5.Phương pháp nghiên cứu............................................................................
5
6. Dự kiến đóng góp mới của đề tài ..............................................................
5
NỘI DUNG ....................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 6
1.1. Bacterial Cellulose (bc).......................................................................... 6
1.1.1. Vi khuẩn Acetobacter xylinum ........................................................ 6

1.1.2. Cấu trúc của BC.............................................................................. 7
1.1.3. Tính chất của BC............................................................................. 9
1.1.4. Các ứng dụng của BC trong Y học ................................................. 9
1.1.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng màng BC làm vật liệu hấp thu
và giải phóng thuốc qua da ..................................................................... 10
1.2. Thuốc Curcumin................................................................................... 13
1.2.1. Công thức ...................................................................................... 13
1.2.2. Một số tính chất hóa lý của curcumin........................................... 14
1.2.3. Hoạt tính sinh học của curcumin .................................................. 15
1.2.4. Tính khả dụng sinh học của curcumin .......................................... 16
1.2.5. Dược động học của curcumin ....................................................... 17
1.2.6. Tình hình nghiên cứu cur trên thế giới và Việt Nam .................... 19
1.3. Phương pháp HPLC ............................................................................. 21
1.4.1. Khái niệm ...................................................................................... 21
1.4.2. Đánh giá sinh khả dụng và tương đương sinh học in vivo ........... 22


1.4.3. Thẩm định phương pháp phân tích trong dịch sinh học ............... 22
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 25
2.1. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................. 25
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất ................................................................ 25
2.1.2. Thiết bị và dụng cụ ........................................................................ 25
2.1.3. Thỏ................................................................................................. 25
2.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................
26
2.2.1. Thiết kế thí nghiệm ........................................................................ 26
2.2.2. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu.............................................. 27
2.2.3. Các điều kiện phân tích................................................................ 28
2.2.4. Thẩm định phương pháp phân tích ...............................................
28

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .......................... 34
3.1. Xây dựng quy trình phân tích curcumin trong huyết tương thỏ ..........
34
3.1.1. Chuẩn bị mẫu phân tích ................................................................ 34
3.1.2. Xử lý mẫu phân tích ...................................................................... 34
3.2. Thẩm định quy trình phân tích curcumin trong huyết tương thỏ.........
35
3.2.3. Xác định khoảng tuyến tính của phương pháp định lượng ...........
37
3.2.4. Xác định độ lặp lại của phương pháp ........................................... 41
3.2.5. Xác định độ đúng của phương pháp xây dựng ............................. 42
3.2.7. Quy trình phân tíchcurcumin trong huyết tương thỏ ....................
44
3.3. Áp dụng quy trình phân tích lượng curcumin trong huyết tương thỏ..
44
3.3.1. Định lượng Curcumin trong huyết tương thỏ sau khi dán BC nạp
thuốc và bôi dung dịch cur...................................................................... 44
3.3.2. Các thông số dược động học của cur ........................................... 46
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 48


TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 49
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 55


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Acetobacter xylinum

A. xylinum

AUC

Diện tch dưới đường cong nồng độ- thời gian

BC

Bacterial cellulose

Cl

Độ thanh thải

Cmax

Nồng độ cực đại

HPLC

Sắc kí lỏng hiệu năng cao

HQC

Mẫu kiểm chứng nồng độ cao

LLOQ

Giơí hạn dịnh lượng dưới

LQC

Mẫu kiểm chứng nồng độ thấp

MQC

Mẫu kiểm chứng nồng độ trung bình

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

rpm

Vòng/ phút

SD

Độ lệch chuẩn

SKD

Sinh khả dụng

T1/2

Thời gian bán thải

Tmax

Thời gian nồng độ cực đại

Vd

Thể tích phân bố


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các thông số hoá lý của các thành phần curcuminoid ................... 15
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độ thích hợp của hệ thống................................... 38
Bảng 3.2. Tương quan giữa nồng độ và diện tích píc chuẩn Curcumin ........ 40
Bảng 3.3. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ và diện tch píc
chuẩn Curcumin .............................................................................................. 41
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát độ lặp lại của phương pháp ................................ 42
Bảng 3.5. Nồng độ Curcumin trong huyết tương thỏ sau khi dán BC nạp
thuốc ................................................................................................................
44
Bảng 3.6. Nồng độ Curcumin trong huyết tương thỏ sau khi bôi dung dịch
cur ....................................................................................................................
45
Bảng 3.7. Các thông số dược động học trên thỏ sau khi đắp BC – cur và bôi
cur ....................................................................................................................
47
Bảng 3.8. Các thông số dược động học sau khi đắp BC – cur và bôi cur....... 47


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1.Cellulose vi khuẩn(x 20 000 lần) ....................................................... 8
Hình 1.2. Cellulose thực vật(x 200 lần) ............................................................ 8
Hình 1.3. Ứng dụng BC bọc vết thương cho vùng da bị bỏng ....................... 11
Hình 1.4. Cấu trúc của các thành phần curcuminoid [10] .............................. 14
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ và diện tích píc

chuẩn Curcumin............................................................................... 40
Hình 3.2. Đường cong nồng độ thuốc theo thời gian trong huyết tương
thỏ sau khi đắp BC Cur và bôi Cur ................................................. 46


1


2

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Curcumin - một hợp chất thiên nhiên, có nhiều trong rễ củ cây
Nghệ. Các nghiên cứu in vitro, in vivo và trên lâm sàng đã chứng minh các
đặc điểm dược động học, tính an toàn và khả năng cho hiệuquả điều trịvới
nhiều loại bệnh của curcumin. Một số khả năng tác dụng khác cũng được
nghiên cứu nhiều như: chống viêm, kháng khuẩn, chống bệnh sốt rét, chống
ung thư, bảo vệ gan, thận, chống huyết khối, bảo vệ thành tim, chống thấp
khớp [3]. Trên in vitro, curcumin có hiệu quả ức chế tăng sinh của các tế bào
ung thư buồng trứng, vú, cổ, tuyến tền liệt, kết tràng, gan, tuyến tuỵ và
xương. Về ứng dụng trong thực tiễn, curcumin đã được sử dụng nhiều để hỗ
trợ điều trị các bệnh khác nhau như: đục thủy tnh thể, vết thương khó liền,
sỏi mật, dị ứng, viêm tụy, viêm loét dạ dày, viêm ruột, sốt, hội chứng suy
giảm miễn dịch mắc phải, bệnh vẩy nến, bệnh Alzheimer, xơ cứng bì, suy
giáp, xơ nang, xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, loãng xương, bệnh phổi,
sốt rét, viêm khớp, bệnh Leishmania, đái tháo đường, bệnh đa xơ cứng,
bệnh động kinh, bệnh Parkinson và bệnh ung thư... [11],[46].
Hạn chế của curcumin: hấp thu kém, chuyển hoá và thải trừ khỏi cơ thể
nhanh nên sinh khả dụng rất thấp [7]. Curcumin là một hợp chất kỵ nước, độ
hoà tan ở pH sinh lý rất thấp (khoảng 11 ng/mL). Curcumin 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. Rất nhiều phương pháp
đã được ứng dụng để làm tăng sinh khả dụng của curcumin thông qua làm
tăng độ tan, độ ổn định và tính thấm qua màng tế bào bằng các kỹ thuật
hoá học, kỹ thuật bào chế phân tử. Tuy nhiên, cho tới nay, vẫn chưa phát
triển thành công được một loại thuốc nào từ curcumin có tác dụng như
mong đợi trong điều trị lâm sàng [11].


Trong những năm gần đây đã có sự chú ý đặc biệt về việc sử dụng các
vật liệu sinh học trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe vì khả năng tái tạo,
tương thích sinh học và phân hủy sinh học của chúng. Một trong những
vật liệu sinh học có những đặc tính trên được chú ý là cellulose. Vật liệu này
vượt trội so với các polyme tự nhiên và tổng hợp khác. Trong đó, Bacterial
Cellulose (BC) là đối tượng của nhiều nghiên cứu ứng dụng của các nhà khoa
học trong nước cũng như nước ngoài. Đây là một loại vật liệu mới, được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, y học, mỹ phẩm,... Theo kết quả
nghiên cứu cho thấy màng BC được tạo nên từ các nguyên liệu rẻ tiền, dễ
kiếm, có thể sản xuất trên quy mô công nghiệp. Về mặt tính chất, BC có độ
tinh sạch lớn hơn rất nhiều so với các loại cellulose khác, có thể phân hủy
sinh học, tái chế hay phục hồi hoàn toàn. Ngoài ra, BC còn có độ bền tinh thể
cao, sức căng lớn, trọng lượng thấp, ổn định về kích thước. BC còn là một
mạng polyme sinh học có khả năng giữ nước rất lớn, giải phóng nước kéo dài.
Đồng thời BC còn có tính xốp, độ ẩm cao, có lực bền cơ học cao. Vì vậy, BC
có tiềm năng cao cho các ứng dụng trong các hệ thống giải phóng thuốc qua
da, qua đường miệng và mô - kỹ thuật, và một số ứng dụng y sinh học khác
[8],[16],[20],[21],[22],[24],…
Xét về tiềm năng làm hệ thống giải phóng thuốc qua da, ngoài những
đặc điểm lợi thế trên, màng BC còn là hàng rào cản oxi và các sinh vật khác,
ngăn cản sự phân hủy các cơ chất ở trong tế bào và sự tác động của UV.

Đồng thời BC cũng là vật liệu không gây kích ứng da (do có bản chất là
saccarit), an toàn cho da [24].
Gần đây, một số nghiên cứu trên thế giới về việc ứng dụng màng BC làm
vật liệu hấp thu và giải phóng thuốc qua da với một số loại thuốc có hiệu quả
rõ rệt, khắc phục được nhược điểm của thuốc ở dạng thông thường. Việc sử
dụng màng BC cho việc thẩm thấu qua da của nhiều thuốc, cụ thể là
lidocaine


[48], cafeine [44], diclofenac [45], amoxicillin [42], benzalconium chloride
[20] và sulfadiazine bạc [35] cho kết quả tch cực. Các kết quả nghiên cứu
này đã chứng minh rằng các tính chất cơ học của BC có độ bền và trương nở
tương tự như da người; hỗ trợ sự phát triển, di chuyển của tế bào da của con
người [16],[19],[20].
Lợi thế lớn nhất từ việc sử dụng màng BC nạp thuốc là khả năng chữa
lành vết thương, đặc tính bảo vệ, không dị ứng với da và khả năng hấp
thu dịch tiết với việc giải phóng các loại thuốc trị liệu có liên quan. Hầu hết
các chế phẩm đắp qua da được sản xuất bởi các vật liệu khác nhau. Do đó,
một hệ thống nạp thuốc có khả năng giải phóng thuốc kéo dài có ít lớp, hoặc
thậm chí một lớp duy nhất có thể đơn giản hóa quy trình sản xuất và giảm
chi phí [8],[48].
Trong điều trị nhiễm khuẩn trên da không có triệu chứng toàn thân
được khuyến cáo tránh sử dụng các chế phẩm kháng sinh thường được
dùng rộng rãi toàn thân như penicilin, sulfonamid, streptomycin,
gentamicin,... do có khả năng gây mẫn cảm và tạo thuận lợi cho phát triển vi
khuẩn kháng thuốc. Để giảm thiểu phát triển vi khuẩn kháng thuốc, chỉ dùng
các chế phẩm chứa các loại kháng sinh bôi trên da.
Rào cản lớn khiến thuốc curcumin chưa được ứng dụng rộng rãi là do
curcumin không tan trong nước (độ tan 0,001%), sinh khả dụng thấp [18]. Vì
vậy, khi dùng theo đường uống, curcumin hòa tan một phần rất nhỏ vào các

dịch thể của ống têu hóa, chỉ 7- 10 % curcumin được hấp thu vào máu, lại bị
chuyển hóa nhanh qua gan, làm cho sinh khả dụng thực tế của curcumin chỉ
đạt
2-3 % [16]. Màng BC có khả năng thay đổi khả năng giải phóng, hơn nữa chưa
có đề tài nghiên cứu về hệ BC nạp curcumin nên chúng tôi đã chọn đề tài:
“Nghiên cứu sinh khả dụng invivo của curcumin giải phóng từ màng
Bacterial cellulose nạp thuốc dùng qua da”


2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sinh khả dụng invivo của curcumin giải phóng từ màng
Bacterial cellulose nạp thuốc dùng qua da.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Làm thí nghiệm in vivo trên động vật nghiên cứu là thỏ
+ Xác định nồng độ thuốc ngưỡng và nồng độ thuốc trong mẫu BC curcumin
+ Sử dụng hệ BC - curcumin cho động vật nghiên cứu : Đắp BC curcumin và bôi dung dịch curcumin nguyên chất.
+ Thu thập mẫu máu thỏ theo thời gian cố định trong 24h sau khi
đắp
BC – curcumin và bôi dung dịch curcumin.
-Phân tích mẫu máu bằng máy HPLC để xác định sinh khả dụng của
thuốc và các thông số dược động học.
4.Vật liệu và phạm vi nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu
- Màng BC
- Curcumin dạng tinh khiết
- Kim
- Dụng cụ khác như: bông tẩm cồn, ống chứa herparin…
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu sinh khả dụng invivo của curcumin giải phóng từ màng
Bacterial cellulose nạp thuốc dùng qua da.

Địa điểm nghiên cứu
Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng, trường Đại học Sư phạm Hà
Nội 2
Viện kiểm nghiệm thuốc trung ương cơ sở 2, Tựu Liệt, Tam Hiệp, Thanh
Trì, Hà Nội.


5.Phương pháp nghiên cứu
 Thiết kế thí nghiệm
 Phương pháp HPLC: Xây dựng phương pháp định lượng
Thẩm định phương pháp
 Phương pháp tính toán các thông số dược động học và sinh khả
dụng
6. Đóng góp mới của đề tài
Đây là đề tài đầu tiên nghiên cứu sinh khả dụng curcumin giải phóng từ
hệ BC nạp thuốc curcumin. Kết quả nghiên cứu có thể định hướng sử
dụng bào chế các loại thuốc dùng qua da.


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Bacterial Cellulose
1.1.1. Vi khuẩn Acetobacter xylinum
Một số loài vi khuẩn thuộc các chi khác nhau có khả năng tổng hợp
cellulose (gọi là bacterial cellulose) như Acetobacter, Achromobacter,
Aerobacter, Rhizobium[15]. Trong các loài trên, Acetobacter xylinum là vi
khuẩn tạo cellulose hữu hiệu nhất. A. xylinum được Brown mô tả lần đầu tiên
vào năm 1886 với khả năng tạo ra lớp màng giống gelatin trên bề mặt môi
trường lên men có thành phần hóa học giống cellulose. Sau đó các khảo
sát tếp theo bằng kính hiển vi cho thấy vi khuẩn được phân bố trong toàn bộ

lớp mạng lưới cellulose này. Hiện nay vi khuẩn A. xylinum là chủng vi khuẩn có
lợi trong lĩnh vực sản xuất cellulose bằng con đường sinh tổng hợp. A. xylinum
thuộc nhóm vi khuẩn Acetc, chi Acetobacter, họ Pseudomonadaceae. Gần
đây nó đã được xếp vào chi mới Gluconacetobacter. Vi khuẩn hiếu khí, có
chu mao và sản xuất cellulose ngoại bào. Theo khóa phân loại Bergey, A.
xylinum

thuộc

lớp

Schizomycetes,

bộ

Pseudomonadales,

bộ

phụ

Pseudomonadieae, họ Pseudomonadaceace. Vi khuẩn A. xylinum hình que,
thẳng hay hơi cong, dài khoảng 2-3 µm, bề ngang khoảng 0,6-0,8 µm, không
sinh bào tử, có thể di động hoặc không, thường sắp xếp riêng lẻ, đôi khi
thành chuỗi. A. xylinum là vi khuẩn gram âm, nhưng trong những trường
hợp đặc biệt như khi vi khuẩn già hay do ảnh hưởng của môi trường nuôi
cấy lâu ngày hình dạng và gram của vi khuẩn có thể thay đổi, tế bào dài hơn,
phình to ra, phân nhánh hoặc không phân nhánh, trong trường hợp này
giống bị thoái hoá dần, chất lượng cellulose kém. A. xylinum có thể phát
triển trong phạm vi pH từ 3-8, nhiệt độ

o

o

phát triển từ 12-30 C. Ở 37 C vi khuẩn này bị thoái hóa hoàn toàn. Nhiệt độ
o

thích hợp nhất là 25 C, pH tối ưu để tạo cellulose là 5,5.


Trong môi trường nuôi cấy lỏng, ở trạng thái tĩnh, vi khuẩn sử dụng chất
dinh dưỡng chuyển hoá thành cellulose tạo váng dày trên bề mặt của cơ
chất. Ở trạng thái động, cellulose tạo thành sẽ có hình elip hoặc dạng sợi
nhỏ. Khi tạo cellulose, vi khuẩn đồng thời tích lũy khoảng hơn 4 % acid
acetic, điều này sẽ làm pH môi trường giảm đi từ 1-2 so với pH môi trường
ban đầu. Tuy nhiên, A.xylinum có khả năng chịu được pH thấp. Ứng dụng ưu
điểm này, khi nuôi cấy người ta thường cho thêm acid acetic để tránh
nhiễm các loại vi khuẩn lạ [12].
Đặc điểm sinh hoá của A. xylinum: vi khuẩn có khả năng oxy hóa
ethanol thành acid acetic, phản ứng catalase dương tính, không tăng trưởng
trong môi trường Hoyer, không tạo sắc tố nâu, có khả năng tổng hợp
cellulose, chuyển hóa glucose thành acid acetic, chuyển glycerol thành
dihydroxy aceton. Khi nuôi trên môi trường rắn, lúc tế bào còn non, khuẩn
lạc mọc riêng rẽ, nhầy, trong suốt, xuất hiện sau 3-5 ngày. Khi già, tế bào
mọc dính nhau thành từng cụm, khuẩn lạc mọc dính nhau thành lớp màng.
1.1.2. Cấu trúc của BC
Màng cellulose vi khuẩn (BC) cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4
glucopyranose mạch thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, chủ yếu là
Acetobacter xylinum(A. xylinum). Màng BC do A. xylinum tạo ra có cấu trúc
hóa học đồng nhất với cellulose thực vật nhưng lại có một số tính chất hóa lí

như: độ bền cơ học và khả năng thấm hút nước cao, đường kính sợi nhỏ, độ
tinh khiết cao, khả năng polymer hóa lớn... Hiện nay màng BC được xem là
nguồn nguyên liệu mới có tiềm năng ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin....,
Trong lĩnh vực y học, màng BC đã được một số nước trên thế giới nghiên cứu
ứng dụng làm màng trị bỏng, mặt nạ dưỡng da, mạch máu nhân tạo....
Báo


cáo này tập trung nghiên cứu vi khuẩn A. xylinum tạo màng BC được phân lập
từ một số nguồn nguyên liệu ở Việt Nam ứng dụng trong điều trị bỏng.[9]
Cấu trúc Kỹ thuật nhiễu xạ ta X phân biệt các dạng cấu trúc và kích
thước của cellulose vi khuẩn. Các kỹ thuật phân tích phổ hồng ngoại và phổ
cộng hưởng từ hạt nhân giúp xác định dạng kết tinh của cellulose vi khuẩn.


Hình 1.1.Cellulose vi khuẩn
(x 20 000 lần)

Hình 1.2. Cellulose thực vật
(x 200 lần)

Nguồn: Brown R.M. (1999), Pure Appl. Chem. 71 [43]

Cellulose vi khuẩn có cấu trúc siêu mịn, đường kính sợi bằng 1/100
đường kính của sợi cellulose thực vật. So sánh đường kính của sợi cellulose vi
khuẩn với đường kính của các sợi nhân tạo cho thấy kích thước của sợi
cellulose vi khuẩn còn nhỏ hơn cả kích thước của sợi tổng hợp hóa học nhỏ
nhất. Cellulose là một polymer không phân nhánh bao gồm những gốc
glucosepyranose nối với nhau bởi nối β -1,4 glucan. Các nghiên cứu cơ bản

về BC cho thấy BC có cấu trúc giống cellulose thực vật. Tuy nhiên cấu trúc
cao phân tử và các đặc tính của BC khác với cellulose thực vật. Các sợi mới
sinh ra của BC kết lại với nhau đểhình thành các sợi sơ cấp (subfibril). Các vi
sợi nằm trong các bó (bundle) và cuối cùng hình thành các dải (ribbon). Các
dải có chiều dày 3- 4 nm, chiều rộng, 4,1- 117 nm [12]. Trong khi chiều rộng
của các sợi cellulose được tạo ra từ gỗ thông là 30 000 – 75 000 nm hay gỗ
bạch dương (betula) là 14 000 – 40 000 nm. Những dải vi sợi cellulose mịn có
chiều dài thay đổi từ 1 – 9 µm hình thành nên cấu trúc lưới dày đặc, được
liên kết bởi những liên kết hydro. BC khác với cellulose thực vật bởi chỉ số
kết


chặt, về mức độ polymer hóa, thường BC có mức độ polymer hóa từ 2000
đến
6000
1.1.3. Tính chất của BC
Tính chất cellulose vi khuẩn BC có độ bền cơ học, hóa học cao và có
khả năng cản vi khuẩn [37].Với tính chất này màng BC đã được chế tạo làm
màng lọc cản khuẩn. Khả năng hút nước của BC lớn hơn rất nhiều so với
cellulose thực vật (so sánh với sợi bông, cao hơn gần 200 lần). Khả năng này
còn tùy thuộc vào trạng thái của cellulose. Cellulose ở trạng thái ẩm ướt
có khả năng hút nước cao hơn ở trạng thái khô (khoảng 10 lần). Nhưng nếu
làm khô BC bằng phương pháp đông khô thì khả năng giữ ẩm sẽ tốt hơn BC
làm khô tự nhiên[8].
Cellulose vi khuẩn là cellulose sinh học duy nhất được tổng hợp mà
không gắn lignin, có thể bị phân hủy bởi một số : CBH I và EG II là hỗn hợp
2 enzym cellulase được tinh chế từ Tricoderma viride với tên thương mại là
Meicelase (Meiji Seika, Tokyo, Japan) có khả năng thủy phân BC. Có thể
kiểm soát được kích thước, cấu trúc (dạng A - BC hay S - BC) và chất lượng
của cellulose (kiểm soát cellulose kết tinh) trong quá trình nuôi cấy tạo

cellulose.
1.1.4. Các ứng dụng của BC trong Y học
Sử dụng BC chế tạo màng sinh học điều trị vết thương mất da:màng BC
thu được sau khi nuôi cấy tnh được nghiên cứu sử dụng làm da nhân tạo
nhờ có một số tính chất đặc biệt như khả năng hút dịch, khả năng cản khuẩn,
được sử dụng trong những trường hợp bị bỏng nặng[8],[12].Hơn nữa, người
ta thấy dường như BC còn có khả năng làm cho các tế bào da phát triển.
Với những ưu điểm này, màng BC được sản xuất và bán ra thị trường và
được sử dụng trong điều trị các loại vết thương mất da (chế phẩm BioFill®,
Gengiflex®, Bioprocess ®). Người ta đã nghiên cứu tẩm nano bạc vào màng
BC nhằm tạo


cho màng có hoạt tính kháng khuẩn. Trong nghiên cứu này NaBH4 được
thêm vào để làm giảm sự hấp thu ion Ag+ vào màng, chỉ cho dạng nano Ago
thấm vào màng. Màng BC có tẩm nano bạc có hoạt tính kháng khuẩn đối với
Escherichia coli và Staphylococcus aureus [12].Sử dụng làm tá dược: dựa vào
đặc tính trương nở, bột BC đã được sử dụng làm tá dược rã, tá dược ổn định
các nhũ tương. Nhiều nghiên cứu cho thấy BC có cấu trúc tương tự như
cellulose thực vật nên BC được thủy phân để tạo thành dạng bột và được
ứng dụng làm tá dược rã trong bào chế, trong sản xuất viên nén, làm chất
nhũ hóa, chất phân tán, chất ổn định trong nhũ tương, nhũ dịch.Sử dụng
làm vật liệu cấy ghép: BC có khả năng dung hợp, không gây biến chứng và
duy trì sự liên kết chặt chẽ, có tính tương hợp sinh học, độ bền cơ học
cao, không thấm rỉ các thành phần của máu nên đã được sử dụng làm vỏ
bọc bảo vệ cho đường nối dây thần kinh.
Ứng dụng làm mạch máu nhân tạo: một nghiên cứu mới ở Mỹ cho thấy
BC còn được ứng dụng làm mạch máu nhân tạo - chế phẩm BASYC ® hỗ trợ
cho vi phẫu thuật[12].
Sử dụng trong nha khoa: các sản phẩm từ BC hiện nay đang được áp

dụng rộng rãi trong việc cấy ghép phẫu thuật và nha khoa như làm phục hồi
các mô quanh răng để phân cách các tế bào biểu mô miệng và nướu răng
khỏi bề mặt chân răng cần chữa trị.
1.1.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng màng BC làm vật liệu hấp thu và
giải phóng thuốc qua da
1.1.5.1. Trên thế giới
Với những đặc tính độc đáo trên, BC là vật liệu hấp dẫn cho các nhà
khoa học nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có lĩnh vực
dùng BC làm vật liệu hấp thụ và giải phóng thuốc qua da.


Một số nghiên cứu trên thế giới về khả năng hấp thụ và giải phóng
thuốc của màng BC định hướng sử dụng qua da với một số loại thuốc đã
cho thấy có hiệu quả rõ rệt, khắc phục được một số nhược điểm của
thuốc ở dạng thông thường.
Một trong những ứng dụng y sinh học nổi tiếng nhất của BC là như là
một màng cản khuẩn cho những vết thương hở nghiêm trọng. Nghiên cứu
củaCzaja và cộng sự (2007) [24] đã chỉ ra BC có khả năng băng kín vết
thương, duy trì dịch tiết, làm giảmđau vết thương, tăng tốc tái tạo tế bào,
làm giảm tỷ lệ nhiễm trùng vết thương, giảm sẹo và dễ dàng tháo gỡ,
kiểm tra. Bên cạnh đó, với vết thương mất da, nhiễm trùng trên da, BC đáp
ứng được nhu cầu giữ ẩm cho da, tránh da bị khô (hình 1.7).

Hình 1.3. Ứng dụng BC bọc vết thương cho vùng da bị bỏng
Nguồn: Czaja WK, Young DJ, Kawecki M, Browm RM (2007) [24].

Để tăng khả năng giữ ẩm cho da của BC, một số tác giả nghiên cứu về
lidocaine [48], cafeine [31], diclofenac [45], amoxicillin [42], benzalconium
chloride [20] và sulfadiazine bạc [35] cho thấy việc bổ sung glycerol vào
màng BC giúp màng linh động hơn và tạo điều kiện giữ ẩm cho bề mặt da.

Tất cả các loại thuốc trên đã được thử nghiệm in vitro cho thẩm thấu qua
da và so sánh với cách thức thông thường. Kết quả cho thấy
lidocaine hydrochloride (là chất tan trong nước tương tự như neomycin)
giải phóng từ BC qua màng da nhân tạo chậm hơn ibuprofen (một chất ưu
lipit). Kết quả


này cho thấy màng BC có cấu trúc mạng không gian ba chiều phức tạp đã làm
cho sự khuếch tán của thuốc được kéo dài và làm giảm tỷ lệ giải phóng thuốc
khi so sánh với các cách thức thông thường, đây là một lợi thế cho việc
điều trị dài hạn của thuốc mà không gây tình trạng quá mẫn . Bên cạnh đó,
Luan J. và cộng sự (2012) [35] đã nghiên cứu màng BC cho băng vết thương
nạp sulfadiazine bạc, một loại thuốc phổ biến được sử dụng trong điều trị vết
thương nhiễm khuẩn do bỏng. Nó đã được chứng minh rằng sau khi sử
dụng màng BC ngâm tẩm bạc sulfadiazine, hoạt động kháng khuẩn đối với P.
aeruginosa,E. coli và S. aureus đạt hiệu quả tốt hơn dạng kem bôi hay dung
dịch thông thường.
Nghiên cứu của Wei B. và cộng sự (2011) [49] cho thấy màng khô BC
thu được sau khi ngâm trong benzalkonium chloride (một tác nhân kháng
khuẩn) có khả năng giải phóng thuốc trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt đã
2

được tìm thấy là 0,116 kg/cm , và tác dụng của thuốc kéo dài ít nhất 24h
chống lại hoạt động của S. aureus và B. subtilis. Sợi BC với các hạt nano
bạc đã sản xuất thành công lên đến 99,99% hoạt tính kháng khuẩn chống lại
E. coli và S. Aureus. Đồng thời trong các thí nghiệm trên vết thương hở bị
nhiễm khuẩn, BC cũng có vai trò như màng cản khuẩn, giảm sự xâm nhập
của vi khuẩn mới, giúp vết thương nhanh hồi phục [20]. Nghiên cứu khác
cho thấy việc sử dụng nanocomposites bạc với BC đã cho hiệu quả kháng
khuẩn cao [41]. Các S-enantiomer của propranolol, một loại thuốc chống

cao huyết áp, có được
giải phóng từ một lớp composite của BC với methacrylate, và đã thử
nghiệm in vivo cho kết quả tốt [17], [22]. Một miếng dán có thể giải phóng
thuốc enantomeric đã được chứng minh bằng cách sử dụng một bể chứa gel
và polyme in dấu phân tử (MIP) màng. Nghiên cứu về gel miếng dán gồm của
chitosan và poloxamer chứng minh rằng sau 8h, Cmax của S-propranolol đã


đạt được (8,0 ± 1,0 ng/ml) từ một hồ chứa 1,5 mg propranolol racemic [39].
Tiềm


năng vận tải và phân phối thuốc của màng BC qua da đã được nghiên
cứu bằng cách tải tetracycline trong chùm electron mẫu chiếu xạ và không
được chiếu xạ. BC không chiếu xạ cho phép giải phóng thuốc nhanh hơn so
với ảnh hưởng của BC chiếu xạ. Kết quả nghiên cứu này cho thấy màng BC
không chỉ có khả năng vận tải mà còn đề xuất một mô hình cho giải phóng
thuốc qua màng [16].
1.1.5.2. Tại Việt Nam
Nguyễn Văn Thanh và cộng sự (2006) [12] đã tiến hành nuôi cấy, tnh
chế và thu màng BC từ A. Xylium đạt hiệu quả cao. Đồng thời nhóm nghiên
cứu trên cũng đã tiến hành thử nghiệm in vivo trong ứng dụng màng BC điều
trị bỏng da với 2 loại màng BC gồm cho thêm hoạt chất tái sinh mô và hoạt
chất kháng khuẩn. Kết quả cho thấy tác dụng của màng có thêm hoạt chất tái
sinh mô tốt hơn hẳn dạng màng thông thường.
Nhóm tác giả Nguyễn Thị Kim Ngoan, Đinh Thị Kim Nhung [9] nghiên
cứu ở quy mô phòng thí nghiệm chế tạo màng BC làm mặt nạ dưỡng da.
Từ những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên đã chứng minh
BC có khả năng tuyệt vời trong việc hấp thụ và giải phóng một số loại thuốc
qua da.

1.2. Thuốc Curcumin
1.2.1. Công thức
Cây Nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma longa L. thuộc họ gừng
(Zingiberaceae). Trên thế giới, Nghệ vàng phân bố ở các vùng nhiệt đới, cận
nhiệt đới và được trồng chủ yếu ở các nước châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc,
Pakistan, Bangladesh, Indonesia... và Việt Nam. 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
và

(Cur),

demethoxycurcumin

(DMC)