Luận văn nghiên cứu đặc tính lý hóa và khả năng hấp thụ thuốc ranitidin của vật liệu bacterial cellulose

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN HẢI YẾN

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH LÝ HÓA VÀ KHẢ NĂNG
HẤP THỤ THUỐC RANITIDIN CỦA VẬT LIỆU
BACTERIAL CELLULOSE

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 8 42 01 14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Xuân Thành

HÀ NỘI, 2018


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn
Xuân Thành, thầy đã nhiệt tình chỉ bảo, hƣớng dẫn để tôi hoàn thiện luận văn
này đúng thời hạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Sinh –
KTNN, cùng các thầy cô tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng, trƣờng
Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới những đồng nghiệp ở trƣờng THPT
Phạm Công Bình nơi tôi đang công tác, ngƣời thân trong gia đình, bạn bè đã
luôn quan tâm, động viên, khích lệ tôi cố gắng trong quá trình học tập và làm
luận văn.

Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Hải Yến


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu có trong luận văn này là kết quả nghiên
cứu của tôi. Các số liệu thu đƣợc là trung thực và không trùng lặp, sao chép
với luận văn khác. Tôi cũng xin cam đoan các thông tin mà đƣợc trích dẫn
trong luận văn đều đƣợc ghi rõ nguồn tƣ liệu trích dẫn. Tôi xin chịu trách
nhiệm trƣớc hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sĩ.
Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Hải Yến


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2
5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 3
6. Đóng góp mới của đề tài ............................................................................... 3
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1. 1. Đặc điểm của vi khuẩn Acetobacter xylinum ........................................... 4
1.2. Đặc điểm về cấu trúc và đặc tính của vật liệu BC ..................................... 5

1.3. Ứng dụng của vật liệu BC trong y học....................................................... 7
1.4. Đặc điểm về thuốc ranitidin ..................................................................... 10
1.4.1. Đặc điểm chung ..................................................................................... 10
1.4.2. Tính chất ................................................................................................ 10
1.4.3. Độ ổn định và bảo quản ........................................................................ 10
1.4.4. Dƣợc lý và cơ chế tác dụng ................................................................... 11
1.4.5. Chỉ định ................................................................................................. 11
1.4.6. Tƣơng tác thuốc..................................................................................... 12
1.4.7. Tên thƣơng mại ..................................................................................... 12
1.5. Tổng quan nghiên cứu về thuốc ranitidin ................................................ 12
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 15
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 15
2.1.1. Chủng vi khuẩn ..................................................................................... 15
2.1.2. Hóa chất sử dụng ................................................................................... 15


2.1.3. Thiết bị và dụng cụ sử dụng .................................................................. 16
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 16
2.2.1. Phƣơng pháp lên men thu vật liệu BC .................................................. 16
2.2.2. Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn ranitidin. Xác định các điều
kiện tối ƣu của quá trình nạp thuốc ranitidin vào vật liệu BC ........................ 20
2.2.3. Xác định lƣợng thuốc đƣợc nạp vào vật liệu BC .................................. 24
2.2.4. Khảo sát khả năng hút nƣớc của vật liệu BC nạp ranitidin .................. 25
2.2.5. Khảo sát tính thông thoáng của vật liệu BC nạp ranitidin .................... 26
2.2.6. Khảo sát khả năng cản vi khuẩn của vật liệu BC nạp ranitidin ............ 26
2.2.7. Xử lý thống kê ....................................................................................... 27
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 28
3.1. Kết quả tạo các loại vật liệu BC ............................................................... 28
3.1.1. Thu vật liệu BC đƣợc tạo ra từ các môi trƣờng nuôi cấy...................... 28
3.1.2. Đo bề dày vật liệu BC ........................................................................... 29

3.1.3. Kết quả quá trình tinh chế BC trƣớc khi nạp thuốc .............................. 31
3.1.4. Kết quả đo pH của BC tinh chế............................................................. 32
3.1.5. Kết quả xác định trọng lƣợng BC khô .................................................. 33
3.1.6. Kết quả kiểm tra độ tinh khiết của vật liệu BC sau xử lý ..................... 33
3.2. Kết quả quét phổ hấp thụ và xây dựng đƣờng chuẩn của thuốc
ranitidin ........................................................................................................... 35
3.3. Khảo sát các điều kiện tối ƣu của quá trình nạp thuốc ranitidin vào
vật liệu BC ....................................................................................................... 37
3.3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất nạp thuốc
ranitidin vào vật liệu BC ................................................................................. 37
3.3.2. Tối ƣu hóa hiệu suất nạp thuốc ranitidin của vật liệu BC ..................... 38
3.4. Xác định khối lƣợng thuốc ranitidin đƣợc nạp vào BC ........................... 45
3.5. Kết quả khảo sát khả năng thấm hút nƣớc của hệ vật liệu BC nạp


ranitidin ........................................................................................................... 50
3.6. Khảo sát tính thông thoáng của vật liệu BC nạp ranitidin ....................... 51
3.7. Khảo sát khả năng cản khuẩn của vật liệu BC nạp ranitidin ................... 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 56


DANH MỤC BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A. xylinum

Acetobacter xylinum

BC

Bacterial Celullose

Cs

Cộng sự

Nxb

Nhà xuất bản

MTC

Môi trƣờng chuẩn

MTD

Môi trƣờng nƣớc dừa già

MTG

Môi trƣờng nƣớc vo gạo

OD

Mật độ quang phổ

Ran

Ranitidin

SD

Standard deviation (Độ lệch chuẩn)

UV-Vis

Ultraviolet - Visible


DANH MỤC BẢNG
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của ranitidin hydroclotid ................................... 10
Bảng 2.1. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ................................................ 15
Bảng 2.2. Thành phần các môi trƣờng lên men thu vật liệu BC ..................... 17
Bảng 2.3. Các mức thí nghiệm ........................................................................ 23
Bảng 2.4. Tỷ lệ vật liệu BC trên thể tích dung dịch Ran ................................ 24
Bảng 2.5. Thành phần môi trƣờng thạch dinh dƣỡng ..................................... 26
Bảng 3.1. Đo bề dày vật liệu BC nuôi cấy trong MTC ................................... 30
Bảng 3.2. Đo bề dày vật liệu BC nuôi cấy trong MTD .................................. 30
Bảng 3.3. Đo bề dày vật liệu BC nuôi cấy trong MTG .................................. 31
Bảng 3.4. Kết quả đo pH của vật liệu BC tinh chế ......................................... 33
Bảng 3.5. Kết quả đo mật độ quang (OD) của dung dịch ranitidin ở các
nồng độ (µg/ml) khác nhau ........................................................... 36
Bảng 3.6. Các mức và khoảng biến thiên của thí nghiệm............................... 39
Bảng 3.7. Mã hóa ma trận quy hoạch thực nghiệm và lƣợng thuốc nạp
vào vật liệu BC.............................................................................. 40
Bảng 3.8. Kết quả hiệu suất nạp thuốc ở những điều kiện dự đoán ............... 43
Bảng 3.9. Kết quả hiệu suất nạp thuốc ranitidin vào vật liệu BC kích
thƣớc 7,7 x 3,7 cm ........................................................................ 46
Bảng 3.10. Kết quả hiệu suất nạp thuốc ranitidin vào vật liệu BC kích
thƣớc 5,7 x 2,7 cm ........................................................................ 47
Bảng 3.11. Kết quả hiệu suất nạp thuốc ranitidin vào vật liệu BC kích

thƣớc 1,5 x 1,5 cm ........................................................................ 48
Bảng 3.12. Lƣợng nƣớc hút đƣợc của vật liệu BC nạp ranitidin .................... 50
Bảng 3.13. Tốc độ thoát hơi nƣớc của vật liệu BC nạp ranitidin ................... 51


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.2. Vật liệu BC với các kích thƣớc nghiên cứu .................................... 29
Hình 3.3. Đo bề dày vật liệu BC ..................................................................... 29
Hình 3.4a. Vật liệu BC thô đƣợc rửa bằng nƣớc máy nhiều lần..................... 31
Hình 3.4b. Vật liệu BC thô sau khi đƣợc hấp trong NaOH 3% ...................... 32
Hình 3.4c. Vật liệu BC tinh khiết.................................................................... 32
Hình 3.5. Kết quả tìm sự tồn tại của glucose trong vật liệu BC sau xử lý...... 34
Hình 3.8. Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn của ranitidin ........................ 36
Hình 3.9. Các mức thí nghiệm nhập vào phần mềm JMP .............................. 39
Hình 3.10. Biểu đồ và kết quả phân tích thể hiện tƣơng quan tuyến tính
của các yếu tố với hiệu suất nạp thuốc ranitidin ............................. 41
Hình 3.11. Dự đoán các thông số tối ƣu của các yếu tố ảnh hƣởng lên
hiệu suất nạp thuốc ranitidin

với sự hỗ trợ của công cụ

Prediction Profiler trong phần mềm JMP ........................................ 43
Hình 3.12. Khối lƣợng Ran nạp vào vật liệu BC kích thƣớc 7,7 x 3,7 cm ..... 46
Hình 3.13. Khối lƣợng Ran nạp vào vật liệu BC kích thƣớc 5,7 x 2,7 cm ..... 47
Hình 3.14. Khối lƣợng Ran nạp vào vật liệu BC kích thƣớc 1,5 x 1,5 cm .... 49
Hình 3.15. Thử nghiệm khả hút nƣớc của vật liệu BC nạp ranititdin ............. 50
Hình 3.16. Khả năng cản khuẩn của vật liệu BC nạp ranitidin....................... 53
Hình 3.17. Khả năng cản khuẩn của vải gạc vô trùng .................................... 54

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay ở nƣớc ta, tỉ lệ ngƣời mắc bệnh viêm loét dạ dày - tá tràng ngày
càng gia tăng. Nguyên nhân gây bệnh có thể do những căng thẳng trong công
việc, ăn uống không đúng giờ, chế độ ăn chƣa hợp lý… Nếu bệnh không đƣợc
phát hiện sớm và chữa trị đúng cách có thể gây ra những biến chứng nguy hiểm
nhƣ: xuất huyết dạ dày, thủng dạ dày, có thể dẫn đến ung thƣ dạ dày.
Trên thị trƣờng hiện nay có một số loại thuốc đƣợc dùng để hỗ trợ điều
trị bệnh viêm loét dạ dày - tá tràng trong đó có thuốc ranitidin. Ranitidin đƣợc
dùng qua đƣờng uống hoặc tiêm, có tác dụng ức chế cạnh tranh với histamin ở
các thụ thể H2 của tế bào thành dạ dày, làm giảm lƣợng acid dạ dày tiết ra cả
ngày và đêm trong điều kiện cơ bản và cả trong tình trạng bị kích thích bởi
thức ăn, acid amin, histamin hoặc pentagastrin. Sinh khả dụng của ranitidin
sau khi uống đạt khoảng 50% [2].
Cellulose vi khuẩn (Bacterial Cellulose - BC) là dạng tinh khiết của
cellulose và có một số đặc tính tốt nhƣ: Mạng lƣới sợi siêu mịn, có khả năng
giữ nƣớc cao, có độ bền kéo cao, độ xốp cao hơn, tính phân hủy sinh học,
tính chất an toàn và không độc hại, tƣơng thích sinh học cao với các tế bào
nguyên bào sợi cơ thể, dễ dàng chế tạo thành một hình dạng mong muốn [6],
[19], [32]. Hiện nay, BC là nguồn vật liệu mới đƣợc ứng dụng đa dạng trong
các lĩnh vực khác nhau nhƣ: Thực phẩm chức năng, miếng thấm, vật liệu
băng vết thƣơng, giàn giáo mô – kĩ thuật trong y sinh học, da nhân tạo, ghép
mạch máu, vận chuyển protein và hệ thống giao thuốc có kiểm soát [32].
Nghiên cứu Huang L. và Cs (2013) [21] đã sử dụng hệ mạng lƣới 3D-nanocellulose của vật liệu BC nghiên cứu sự vận chuyển và giải phóng thuốc
berberin in vitro. Kết quả thu đƣợc là sử dụng vật liệu BC có thể kéo dài đáng
kể thời gian giao thuốc. Gần đây nghiên cứu Badshah M. và Cs (2017) [18]


2

đã sử dụng vật liệu BC (đƣờng kính 12 mm) làm hệ vật liệu để phát hành
thuốc trong ống nghiệm, sử dụng famotidin và tizanidine là thuốc mô hình.
Các nghiên cứu in vitro cho thấy hơn 80

phát hành thuốc trong 15 phút ban

đầu cho tất các các công thức, phù hợp với tiêu chí phát hành ngay lập tức.
Hiệu suất hấp thụ thuốc famotidin và tizanidin vào vật liệu BC nằm trong
khoảng từ 18,10 - 67,64%.
Với mục đích thiết kế hệ thống vận chuyển và giao thuốc mới dựa trên
vật liệu BC, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc tính lý
hóa và khả năng hấp thụ thuốc ranitidin của vật liệu Bacterial Cellulose”.
2. Mục đích nghiên cứu
· Đánh giá khả năng nạp thuốc ranitidin của các loại vật liệu BC với các
kích thƣớc nghiên cứu và khảo sát, xác định đƣợc các đặc tính của vật
liệu BC trƣớc và sau khi nạp thuốc.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
· Tạo đƣợc các loại vật liệu BC, xử lý vật liệu BC thô trƣớc khi cho nạp
thuốc, đo pH, tính lƣợng BC tạo thành, thử độ tinh khiết của vật liệu
BC sau xử lý.
· Khảo sát tối ƣu hóa khả năng hấp thụ ranitidin vào vật liệu BC.
· Nạp ranitidin vào vật liệu BC ở kích thƣớc khác nhau, về bề dày (0,5
cm hoặc 1 cm), độ rộng (1,5 x 1,5 cm; 5,7 x 2,7 cm; 7,7 x 3,7 cm), ở
các điều kiện đã tối ƣu hóa, từ đó so sánh hiệu suất nạp thuốc trong
mỗi trƣờng hợp.
· Khảo sát một số đặc tính của vật liệu BC trƣớc và sau khi nạp thuốc.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu
Các đặc tính lý hóa và khả năng nạp thuốc ranitidin của các loại vật liệu
BC đƣợc tạo ra từ 3 loại môi trƣờng nuôi cấy (MTC, MTD, MTG).

3
* Phạm vi nghiên cứu
- So sánh hiệu suất nạp thuốc ranitidin của các loại vật liệu BC khác
nhau ở các kích thƣớc nghiên cứu ở các điều kiện tối ƣu đã xác định.
- Khảo sát đƣợc một số đặc tính của hệ vật liệu BC trƣớc và sau khi nạp
thuốc ranitidin.
* Địa điểm nghiên cứu
- Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng, Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
· Tạo vật liệu BC, xử lý vật liệu BC thô trƣớc khi cho nạp thuốc tạo BC
tinh chế, đo pH, trọng lƣợng BC khô thu đƣợc, thử độ tinh khiết của vật
liệu BC sau xử lý.
· Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn ranitidin, khảo sát các yếu tố ảnh
hƣởng đến hiệu suất nạp thuốc của vật liệu BC, xác định các điều kiện
tối ƣu cho quá trình nạp thuốc ranitidin vào vật liệu BC.
· Xác định khối lƣợng ranitidin đƣợc nạp vào các loại vật liệu BC.
· Khảo sát một số đặc tính của các loại vật liệu BC trƣớc và sau khi nạp
ranitidin.
· Xử lý thống kê.
6. Đóng góp mới của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp dữ liệu về khả năng nạp thuốc
ranitidin của các loại vật liệu BC và đặc tính lý hóa của vật liệu BC trƣớc và
sau khi nạp thuốc.
Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở cho các nghiên cứu về khả năng
giải phóng thuốc từ vật liệu BC nạp thuốc in vitro, in vivo và thử nghiệm lâm
sàng trên ngƣời để định hƣớng sử dụng dùng cho đƣờng uống hoặc dùng qua da.

4

NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm của vi khuẩn Acetobacter xylinum
* Phân loại
Bacterial Cellulose đƣợc tạo ra bởi một số vi khuẩn thuộc các chi nhƣ:
Acetobacter, Rhizobium, Gluconacetobacter, Agrobacterium, Azotobacter,
Achromobacter, Salmonella và Sarcina. Trong số các loài trên thì vi khuẩn
Acetobacter xylinum sản xuất cellulose đạt hiệu quả nhất [4], [5], [6], [18], [33].
Vi khuẩn A. xylinum thuộc chi Acetobacter, họ Pseudomonadaceae [4],
[5], [11]. Các thành viên thuộc chi Acetobacter trƣớc đây có khả năng tạo BC
đều đƣợc chuyển sang chi mới Gluconacetobacter [6].
* Hình thái
Acetobacter xylinum là vi khuẩn Gram âm, không sinh bào tử, có dạng
hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di động hoặc không di động [4]. Đặc
điểm nhuộm Gram của vi khuẩn Acetobacter xylinum có thể thay đổi trong
những trƣờng hợp đặc biệt do thay đổi các điều kiện của môi trƣờng nuôi cấy
hay do tế bào già đi [4], [11].
* Đặc điểm nuôi cấy
Acetobacter xylinum là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, đƣợc lên men hiệu
quả ở độ pH 3-7, nhiệt độ từ 25-30oC, sử dụng saccarit làm nguồn cacbon
[26]. Acetobacter xylinum có khả năng chịu đƣợc điều kiện pH thấp, vì thế
khi nuôi cấy thƣờng bổ sung thêm vào môi trƣờng acid acetic để hạn chế các
loại vi khuẩn lạ [5], [11], [20], [27].
* Đặc điểm sinh hóa
Có khả năng oxy hóa ethanol thành acid acetic, phản ứng catalaza có
hiện tƣợng sủi bọt khí, sinh khối không phát triển trong môi trƣờng Hoyer, có
khả năng chuyển hóa glucozo thành acid acetic, chuyển hóa glycerol thành
dihydroaceton, không sinh sắc tố nâu, có khả năng tổng hợp cellulose [5], [11].

5
1.2. Đặc điểm về cấu trúc và đặc tính của vật liệu BC
Bacterial Cellulose đã đƣợc báo cáo lần đầu tiên bởi Brown (1886) khi
làm việc với vi khuẩn aceti năm 1886. Khối lƣợng rắn xuất hiện ở bề mặt của
môi trƣờng lên men. Thành phần sau này đã đƣợc khoa học xác định là
cellulose và do vi sinh vật tên là Bacterium xylinum chịu trách nhiệm tổng
hợp. Kể từ khi phát hiện ra nó có một số tên gọi khác và sau này đƣợc đặt tên
là Acetobacter xylinum (Bergey 1925) và trở thành tên gọi chính thức theo Bộ
luật danh pháp quốc tế vi khuẩn [25].
Việc xác định chính xác thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của
BC đƣợc thực hiện bởi Hibbert và Barsha (1931). Họ kết luận rằng BC giống
hệt với cellulose thực vật. Tuy nhiên không giống nhƣ cellulose thực vật, BC
không yêu cầu thêm chế biến để loại đi các tạp chất không mong muốn nhƣ
lignin, pectin và hemicellulose do đó có thể giữ lại một mức độ trùng hợp cao
hơn [25].
BC có các đặc điểm cấu trúc phân tử độc đáo nhƣ các sợi nhỏ, hình
thành microfibrils, không chứa lignin và hemicellulose [27]. Acetobacter
xylinum có khả năng sản sinh ra một số lƣợng lớn cellulose chất lƣợng cao
đƣợc tổ chức dƣới dạng dải xoắn của các gói microfibrillar. Các microfibrils
từ mỗi trang tổng hợp lắp ráp đến tạo thành một dải lớn cellulose trong môi
trƣờng tăng trƣởng. Trong quá trình tổng hợp BC, các hợp chất cacbon khác
nhau của môi trƣờng đƣợc sử dụng bởi vi khuẩn, sau đó đƣợc polymer hóa
thành các chuỗi β-1,4-glucan đơn tuyến tính và cuối cùng tiết ra bên ngoài các
tế bào thông qua một hàng tuyến tính nằm trên màng ngoài của chúng. Tiếp
theo lắp ráp các chuỗi β-1,4-glucan bên ngoài tế bào là một quy trình phân
cấp chính xác. Ban đầu chúng tạo thành các subfibrils (bao gồm 10-15 chuỗi
β-1,4-glucan), sau đó là microfibrils và cuối cùng là các gói microfibrils (gồm
khoảng 1000 chuỗi β-1,4-glucan) [19], [27].

6
BC có những tính chất độc đáo và vƣợt trội nhƣ độ bền kéo lớn, bản
chất tinh thể cao hơn, minh bạch, khả năng giữ nƣớc cao hơn, mạng lƣới sợi
siêu mịn và mức độ trùng hợp cao hơn [24]. Các tính chất đặc biệt của BC
chủ yếu là do cấu trúc microfibrils của nó. Những microfibrils này đƣợc sắp
xếp theo cấu trúc hình dạng 3-D bao gồm các mạng lƣới siêu mịn các sợi
nano cellulose (3-8 nm). Cấu trúc 3-D không tìm thấy trong cellulose thực
vật, dẫn đến độ kết tinh cao (60-80 ) và sức mạnh cơ học khổng lồ. Đặc biệt
là kích thƣớc của BC các sợi nhỏ hơn khoảng 100 lần so với cellulose thực
vật. Cấu trúc nano độc đáo này trong một diện tích bề mặt lớn có thể chứa
một lƣợng lớn nƣớc (lên đến 200 lần khối lƣợng khô của nó) và ở cùng một
thời gian hiển thị độ đàn hồi tuyệt vời, độ ẩm ƣớt cao và sự phù hợp. Kích
thƣớc nhỏ của các sợi BC có vẻ là yếu tố then chốt quyết định hiệu suất vƣợt
trội của nó nhƣ một hệ thống chữa lành vết thƣơng. Hơn nữa, cellulose vi
khuẩn có độ xốp cao, vật liệu cho phép chuyển tiềm năng thuốc kháng sinh
hoặc các loại thuốc khác vào vết thƣơng, đồng thời phục vụ nhƣ một rào cản
vật lý hiệu quả chống lại bất kì nhiễm trùng bên ngoài. Cellulose vi khuẩn có
thể tạo ra đƣợc hình dạng mong muốn tùy thuộc vào kĩ thuật lên men và điều
kiện sử dụng. Ở điều kiện nhiệt độ cao cho phép loại bỏ các tế bào nhúng vào
trong mạng cellulose, và có thể đạt đƣợc một vật liệu sinh học không độc hại
và hoàn toàn sinh học [19], [24], [27].
Đặc tính của BC tổng hợp thay đổi tùy theo quy trình nuôi cấy, gồm có
phƣơng pháp nuôi cấy trong điều kiện tĩnh và nuôi cấy trong điều kiện động
[11]. Việc lựa chọn phƣơng pháp nuôi cấy nào phụ thuộc vào ứng dụng cuối
cùng của BC là vật lý, hình thái và cơ học. Ví dụ, thu đƣợc cellulose thông qua
phƣơng pháp nuôi cấy động có độ bền cơ học thấp hơn so với cellulose đƣợc
tạo ra trong nuôi cấy tĩnh. Hơn nữa, phƣơng pháp nuôi cấy động tạo ra lƣợng
BC ít hơn so với nuôi cấy tĩnh và có thể ảnh hƣởng đến việc sản xuất BC [27].

7
1.3. Ứng dụng của vật liệu BC trong y học
* Trên thế giới
Vật liệu BC với những tính chất độc đáo và vƣợt trội của nó đã trở
thành một vật liệu sinh học đầy thú vị cho các ứng dụng y sinh và dƣợc phẩm.
BC đã đƣợc dùng làm vật liệu để giao thuốc cho vết thƣơng với các đặc tính
rào cản vật lý hiệu quả của nó chống lại các nhiễm trùng bên ngoài [19]. Liều
dùng thƣờng xuyên, dao động nồng độ thuốc trong huyết tƣơng và bệnh nhân
không tuân thủ liều lƣợng thuốc liên quan với thời gian bán hủy ngắn hơn,
làm tác dụng của thuốc, đòi hỏi phải có những loại thuốc đƣợc xây dựng
thành các dạng bào chế có kiểm soát. Thuốc có chu kì bán rã ngắn hơn phải
đƣợc quản lý một cách có kiểm soát, bao gồm một số lợi thế của dạng bào
chế, chẳng hạn nhƣ giảm tần số liều, độ ổn định tƣơng đối của thuốc nồng độ
và hiệu quả điều trị. Vì vậy một số nghiên cứu đã thực hiện một số nỗ lực để
kiểm soát việc phát hành thuốc dựa trên BC làm hệ thống [32], [33].
Theo Amin M., Ahmad N. và Cs (2012) [16], mục đích là nghiên cứu
tính chất phủ màng và phát hành thuốc của vật liệu sinh học BC. Viên nén
paracetamol mô hình đƣợc phủ bằng BC, sử dụng kĩ thuật phun sơn và nghiên
cứu phát hành thuốc trong ống nghiệm của những viên thuốc này. Kết quả
thấy rằng BC đã hình thành chất lƣợng cao, phim mềm có thể gập lại, linh
hoạt và đồng đều mà không cần thêm bất kì chất làm dẻo nào. Họ có thể so
sánh với Aquacoat ECD (với dẻo) trong độ bền cơ học, phần trăm độ dãn dài
và mô đun đàn hồi. Nhiệt lƣợng quét vi sai (DSC) BC cho thấy giá trị T g cao
cho thấy sự ổn định nhiệt của màng. Nhƣ vậy BC có thể dùng nhƣ một chất
phủ màng, phủ nƣớc mới với chi phí thấp hơn và tính chất tạo màng tốt hơn
so với các chất phủ màng khác.
Theo Huang L. và Cs (2013) [21], nghiên cứu đã sử dụng hệ mạng lƣới
3D-nano-cellulose của vật liệu BC làm chất mang cho berberin hydrochloride

8
và berberine sulphate để sản xuất một hệ thống phát hành có kiểm soát mới.
Nghiên cứu phát hành và thử nghiệm qua da thực hiện in vitro. Vật liệu BC
đóng băng khô 10 mm đã đƣợc tối ƣu hóa để phân phối thuốc. Các tỉ lệ phát
hành thấp nhất là trong dạ dày mô phỏng (SGF) hoặc trong dung dịch H2SO4,
cao nhất trong mô phỏng chất lỏng ruột (SIF) và tỉ lệ trung gian đƣợc tìm thấy
trong điều kiện kiềm. Kết quả sử dụng vật liệu BC giúp kéo dài đáng kể thời
gian phát hành thuốc.
Theo Abeer M. và Cs (2014) [15], báo cáo cho thấy rõ ràng rằng BC là
thành phần chính và duy nhất của một số sản phẩm đƣợc phê duyệt để thay
băng vết thƣơng, đƣợc xem nhƣ một tá dƣợc dƣợc phẩm phân phối thuốc hệ
thống. Bài đánh giá này thực hiện các ứng dụng có thể và sửa đổi hóa học của
BC cho việc phân phối thuốc diễn ra cho đến gần đây. Đây cũng là một nỗ lực
để xem xét khi sử dụng BC làm một hệ thống vận chuyển và giao thuốc mới.
Theo Ullah H. và Cs (2016) [32] đã đánh giá, khám phá những ứng
dụng đa dạng của BC trong thực phẩm, mỹ phẩm và giao thuốc. Sử dụng BC
để giao thuốc có kiểm soát, giao thuốc qua da, cung cấp thuốc nha khoa, phân
phối protein, mô kĩ thuật giao thuốc . Trên cơ sở các nghiên cứu hiện tại, việc
giao thuốc dựa trên BC có thể đƣợc tinh chỉnh thêm để có đƣợc sự kiểm soát
tinh vi hơn đối với việc phát hành thuốc kích thích đáp ứng.
Trong nghiên cứu gần đây của Badshah M. và Cs (2017) [18] đã sử
dụng vật liệu BC (đƣờng kính 12 mm) làm hệ vật liệu để phát hành thuốc
trong ống nghiệm, sử dụng famotidin và tizanidine là thuốc mô hình. Trong
nghiên cứu này các vật liệu BC đã đƣợc chuẩn bị và đánh giá cho tải thuốc ở
những điều kiện khác nhau (ví dụ không bao giờ sấy khô, sấy khô một phần,
đông khô), nồng độ thuốc, thời gian tải và thành phần dung môi. Các nghiên
cứu giải thể invitro cho thấy hơn 80

phát hành thuốc trong 15 phút ban đầu

cho tất các các công thức, phù hợp với tiêu chí phát hành ngay lập tức. Kết
quả BC có thể đƣợc ứng dụng cho việc nạp thuốc qua đƣờng uống.


9
Nghiên cứu của Ullah H. và Cs (2017) [33] đã nghiên cứu và đánh giá
cellulose vi khuẩn (BC) làm vỏ viên nang cho việc phát hành thuốc. Nghiên
cứu hiện tại cho thấy BC là một triển vọng đầy hứa hẹn vật liệu sinh học để
đóng gói thuốc dƣới dạng vỏ nang nhƣ một thay thế cho viên nang gelatin.
Không phân biệt quy trình sấy, độ dày thành của vỏ và lƣợng thuốc đầy, viên
nang BC vỏ cho phép phát hành thuốc ngay lập tức và bền vững. Hơn nữa, vỏ
nang BC cũng có thể duy trì thuốc giải phóng khi chế tạo dƣới dạng viên
nang. Tóm lại điều này là nỗ lực đầu tiên mà BC có thể đƣợc sử dụng cho
việc phát hành thuốc và duy trì tùy thuộc vào các chế phẩm của vật liệu lõi.
Trong tƣơng lai, những vỏ viên nang dựa trên BC có thể đƣợc chế tạo thêm
với cấu trúc hai mảnh thích hợp và có thể đánh giá để đóng gói và phát hành
một số loại thuốc khác.
* Ở Việt Nam
Nguyễn Văn Thanh và Cs (2006) [11] đã nghiên cứu tạo vật liệu trị
bỏng từ màng BC tinh chế và hoạt chất tái sinh mô của dầu Mù u. Kết quả đề
tài sẽ đƣợc ứng dụng vào sản xuất vật liệu trị bỏng từ các vật liệu có giá thành
sản xuất thấp, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị và giảm chi phí cho những
bệnh nhân điều trị bỏng.
Võ Công Danh, Nguyễn Thúy Hƣơng (2012) [3] đã thực hiện tạo màng
Bacterial Cellulose (BC) cố định bạc nano làm vật liệu trị bỏng. Kết quả
màng BC-Ag đáp ứng đƣợc yêu cầu dùng làm vật liệu băng vết thƣơng nói
chung và vết bỏng nói riêng, đặc biệt các vết thƣơng nhiễm khuẩn.
Nguyễn Xuân Thành (2018) [12] đã nghiên cứu đánh giá sự hấp thụ

thuốc famotidine của cellulose đƣợc tạo ra từ Acetobacter xylinum trong một
số môi trƣờng nuôi cấy.
Phan Thị Huyền Vy, Nguyễn Xuân Thành và Cs (2018) [14] đã nghiên
cứu tối ƣu hóa hiệu suất nạp thuốc famotidin của vật liệu BC từ chủng vi


10
khuẩn trong dịch trà xanh lên men nuôi cấy trong một số môi trƣờng dinh
dƣỡng theo phƣơng pháp đáp ứng bề mặt và bằng mô hình Box-Behnken
nhằm tối ƣu hóa lƣợng thuốc hấp thụ vào vật liệu BC.
1.4. Đặc điểm về thuốc ranitidin
1.4.1. Đặc điểm chung
Ranitidin:
- Tên chung quốc tế: Ranitidine
- Tên khoa học: N-[2-[[[5-[(dimethylamino) methyl] furan-2-yl]
methyl] sulphanyl] ethyl]-N’- methyl-2-nitroethen-1,1- diamin.
- Công thức phân tử: C13H22N4O3S
Ranitidin hydroclorid:
- Tên khoa học: N-[2-[[[5-[(dimethylamino) methyl] furan-2-yl]
methyl] sulphanyl]ethyl]-N’- methyl-2-nitroethen-1,1- diamin hydroclorid.
- Công thức phân tử: C13H22N4O3S.HCl
- Công thức cấu tạo ranitidin hydroclorid (xem hình 1.1)

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của ranitidin hydroclotid
(Nguồn: Dƣợc Điển Việt Nam IV, 2009 [1])
1.4.2. Tính chất
Loại thuốc: Đối kháng thụ thể histamin H 2, dạng bột kết tinh trắng hoặc
vàng nhạt. Tan hoàn toàn trong nƣớc, hơi tan trong ethanol khan, rất khó tan
trong methylen clorid [1].
1.4.3. Độ ổn định và bảo quản

Viên nén: Bảo quản nơi khô ráo ở nhiệt độ từ 15 - 30oC, tránh ánh sáng.


11
Thuốc tiêm: Bảo quản ở nhiệt độ 4 - 30 oC, tránh ánh sáng. Dung dịch
không màu hoặc vàng, hơi sẫm màu không ảnh hƣởng đến hiệu lực [2].
1.4.4. Dược lý và cơ chế tác dụng
Ranitidin có tác dụng ức chế cạnh tranh với histamin ở thụ thể H2 của
tế bào thành dạ dày, làm giảm lƣợng acid dạ dày tiết ra cả ngày và đêm trong
điều kiện cơ bản và cả trong tình trạng bị kích thích bởi thức ăn, acid amin,
histamin hoặc pentagastrin. Ranitidin có tác dụng ức chế tiết acid dạ dày
mạnh hơn cimetidin gấp 3-13 lần nhƣng tác dụng không mong muốn (ADR)
lại ít hơn [2].
Dược động học
Ranitidin đƣợc hấp thu dễ dàng qua đƣờng tiêu hóa, nồng độ cao nhất
trong huyết tƣơng đạt khoảng 2-3 giờ sau khi uống. Sinh khả dụng của
ranitidin sau khi uống khoảng 50 . Sau khi tiêm tĩnh mạch, ranitidin đạt đỉnh
trong huyết tƣơng sau khoảng 15 phút. Thuốc gắn khoảng 15% với protein
huyết tƣơng. Nửa đời thải trừ khoảng 2-3 giờ và kéo dài trong suy thận. Một tỉ
lệ nhỏ của ranitidin đƣợc chuyển hóa ở gan để thánh N-oxyd, S-oxyd và
demethylranitidin; N-oxyd là chất chuyển hóa chính nhƣng cũng chỉ chiếm
khoảng 4 đến 6% liều. Khoảng 30% liều để uống và 70

liều khi tiêm tĩnh

mạch đƣợc đào thải không biến đổi qua nƣớc tiểu 24 giờ, có một phần thải
qua phân [2].
1.4.5. Chỉ định
Điều trị loét dạ dày - tá tràng; Trào ngƣợc dạ dày- thực quản; Hội
chứng Zollinger – Ellison; Loét do stress ở đƣờng tiêu hóa trên; Đề phòng

nguy cơ sặc acid trong quá trình gây mê; Chứng khó tiêu.
Thận trọng: Dùng thận trọng và giảm liều ở ngƣời bệnh suy thận vì
ranitidin đào thải chủ yếu qua thận. Thận trọng ranitidin dùng ở ngƣời bệnh
suy gan vì thuốc chuyển hóa ở gan. Một vài bằng chứng cho thấy ranitidin có


12
thể thúc đẩy các rối loạn chuyển hóa porphyrin cấp ở ngƣời bệnh có tiền sử
mắc chứng bệnh này. Vì vậy phải tránh dùng ranitidin ở bệnh nhân có tiền sử
rối loạn chuyển hóa porphyrin cấp. Điều trị ranitidin dài hạn có thể gây thiếu
hụt vitamin B12 [2].
1.4.6. Tương tác thuốc
Ranitidin có thể làm giảm mức độ hấp thu và tác dụng của các thuốc
chống nấm azol nhƣ ketoconazol, itraconazol do làm tăng pH trong dạ dày.
Ranitidin có thể làm giảm hấp thu và tác dụng của atazanavir, cefpodoxim,
cefuroxim, fosamprenavir, indinavir, các muối sắt, mesalamin, nelfinavir.
Ranitidin có thể làm tăng mức hấp thu và tác dụng của saquinavir. Sự hấp thu
của ranitidin không bị ảnh hƣởng bởi thức ăn. Tránh uống rƣợu vì có thể gây
kích ứng niêm mạc dạ dày. Các thuốc bao dạ dày - ruột làm giảm hấp thu của
ranitidin, nên uống cách xa nhau 2 giờ hoặc hơn [2].
1.4.7. Tên thương mại
Arnetine; Axotac-300; Cinitidine; Curan; Dudine; Emodum; Euphoric
ACI-RIC; Gadean; Histac Evt;
Lanithina;

Mactidin;

Ikorin-300; Intas Ranloc-150; Kantacid;

Maxnocin;

Moktin;

Oferdin-50;

Philkwontac;

Philzaditac-150; Prijotac; Ran Fac; Ranicid; Raniprotect; Ranison; Ranistin;
Ranitan 150; Ranitidina; Ranitidine; Ranitidine “Dexa”; Ranocid 150;
Rantac; Rantacid 150; Ratidin F; Reducid 300; Reetac-R; Reetac-R300;
Savizentac; Tv Zantidine; Ulcinorm 150; Umetac-300; Uphatac 150;
Uranaltine; Wonramidine; Zantac [2].
1.5. Tổng quan nghiên cứu về thuốc ranitidin
* Trên thế giới
Nghiên cứu của Mastiholimath V. S. và Cs (2008) [26], sử dụng ranitidin
hydrochlorid đƣợc chuyển qua một chất xơ etyl cellulose hệ thống vi khuẩn
có khả năng nổi trên chất lỏng dạ dày mô phỏng trong 4 -12 giờ. Các nghiên


13
cứu in vivo trên thỏ và Tmax, Cmax, AUC đƣợc tính và xác nhận cải thiện
đáng kể khả dụng sinh học. Do đó những kết quả thu đƣợc cho thấy một hệ
thống phân phối chất lỏng vi sinh có thể đƣợc thiết kế thành công để cung cấp
việc phân phối thuốc đƣợc kiểm soát, cải thiện khả dụng sinh học ở miệng và
nhiều đặc điểm mong muốn khác.
Trong nghiên cứu của Yadav A. và Cs (2012) [34], một hệ thống cung
cấp thuốc uống nổi trên một đơn vị của ranitidin đƣợc phát triển để kéo dài
thời gian ở dạ dày, mục tiêu niêm mạc dạ dày và giúp khả dụng sinh học của
thuốc tăng lên. Khả năng tƣơng thích thuốc và polymer đƣợc nghiên cứu bằng
cách hỗn hợp của thuốc và polyme đến các calorimetry quét khác nhau. Dầu

gan cá tuyết bị mắc kẹt các hạt alginate canxi chứa ranitidin, có khả năng nổi
trong điều kiện dạ dày đã đƣợc xây dựng và đánh giá.
Nghiên cứu của Panth N. và Cs (2013) [29], tiến hành xây dựng, đánh
giá và tối ƣu hóa viên thuốc nổi trội ranitidin HCl. Hệ thống phân phối thuốc
nổi duy trì nổi trong chất lỏng dạ dày đảm bảo cƣ trú dạ dày kéo dài thời gian
và liên tục phát hành thuốc trƣớc khi nó đạt đến sự hấp thụ cửa sổ, do đó đảm
bảo sinh khả dụng tối ƣu.
Nghiên cứu của Jain S. và Cs (2014) [23] nhằm mục đích phát triển các
hệ thống phân phối có chứa Amoxicillin Trihydrat và Ranitidin hydrochlorid
để điều trị viêm loét đƣờng tiêu hóa do H. pylori gây ra để giảm thiểu tác
dụng phụ, cho sự phóng thích kéo dài để giảm tần suất sử dụng thuốc.
Nghiên cứu của Arun B. và Cs (2016) [17] cho rằng polyme tổng hợp
cho thấy nhiều bất lợi khác nhau nhƣ chi phí cao, không tƣơng thích sinh học
và độc tính. Thiết kế polymer tự nhiên mới có tính an toàn sinh học đƣợc sử
dụng nhƣ một ma trận trong các hệ thống giao thuốc đã trở thành một phần
không thể tách rời trong việc phát triển và xây dựng các loại thuốc mới. Vì
vậy, nghiên cứu liên tục tìm kiếm các cách mới để phân phối thuốc cho một


14
tiểu trình phát hành đƣợc kiểm soát tốt, để giảm thiểu sự mất mát của thuốc
và để giảm tác dụng phụ. Vì vậy, nghiên cứu này đã đƣợc tiến hành để xác
định động học phát tán thuốc của Rantidin hydrochlorid tiêu hóa bằng cách sử
dụng polymer tự nhiên có chi phí thấp, đơn giản và an toàn sinh học.
Nghiên cứu của Ikasari E. D. và Cs (2017) [22], Ranitidin hydrochlorid
là thuốc đƣợc lựa chọn trong điều trị loét dạ dày-tá tràng. Thuốc có thời gian
bán hủy ngắn của khoảng 2-3 giờ, vì vậy cần phải dùng liều ranitidin HCl kéo
dài. Nghiên cứu này xây dựng ở trong ống nghiệm để đánh giá các hạt nhỏ
của ranitidin HCl sử dụng 8

bột lô hội do tác dụng bảo vệ cytopathy.

Nghiên cứu của Sahu V. K. và Cs (2016) [30], báo cáo đã miêu tả việc
chuẩn bị và đánh giá các màng nhầy da nổi, sử dụng Trigonella foenumgraecum polysaccharide nhƣ một chất mang mới cho an toàn, địa phƣơng hóa
và hiệu quả cung cấp ranitidin hydrochlorid vào GIT trên. Phát hành thuốc in
vitro ranitidin hydrochlorid chỉ ra rằng microspheres chuẩn bị có thể đƣợc kéo
dài việc giải phóng thuốc tối đa 12 giờ.
Gần đây, Sahu V. K. và Cs (2017) [31] báo cáo cho thấy địa hoá của
ranitidin hydrochlorid (RH) vào phần trên của đƣờng ruột có lợi cho khả năng
sinh khả dụng thuốc tốt hơn. Công việc hiện tại đã mô tả phƣơng pháp chuẩn bị
các chất nền nổi trên polysaccharide mới cho việc phân phối thuốc vào dạ dày.
* Ở Việt Nam
Ở Việt Nam vẫn chƣa có báo cáo khoa học nào về việc sử dụng BC làm
vật liệu nạp thuốc và giao thuốc ranitidin có kiểm soát.


15
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Chủng vi khuẩn
Chủng vi khuẩn A. xylinum đƣợc nuôi cấy tại Viện nghiên cứu Khoa học
và Ứng dụng, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2.
2.1.2. Hóa chất sử dụng
Bảng 2.1. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
Tên hóa chất

STT

Xuất xứ

1

Ranitidin 99,5%

Sigma - Mỹ

2

Cao nấm men

Mỹ

3

Peptone

EuropeanUnion

4

D- Glucozo

Trung Quốc

5

Axit acetic

Việt nam

6

Amoni sulfat

Trung Quốc

7

Disodium phosphate

Trung Quốc

9

Acid citric

Trung Quốc

10

Natri hidroxit

Việt Nam

11

Acid hydrocloric đậm đặc

Việt Nam

12

MgSO4.7H2O

Trung Quốc

13

Thạch Agar

Mỹ

14

Nƣớc cất 2 lần

Anh

15

Các hóa chất khác

Đạt tiêu chuẩn phân tích HPLC