Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của vật liệu cellulose nạp Berberine hydrocloride tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong môi trường nước dừa già

a

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

NGUYỄN THỊ LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG
THUỐC CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE NẠP
BERBERINE HYDROCHLORIDE TẠO RA TỪ
GLUCONACETOBACTER XYLINUS NUÔI CẤY
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

HÀ NỘI - 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

NGUYỄN THỊ LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG
THUỐC CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE NẠP
BERBERINE HYDROCHLORIDE TẠO RA TỪ

GLUCONACETOBACTER XYLINUS NUÔI CẤY
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

Người hướng dẫn khoa học

TS. Cao Bá Cường

HÀ NỘI - 2019


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Cao Bá Cường,
người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện
khóa luận này.
Em cũng xin bày tỏ lời cảm ơn tới 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 khóa luận này.
Em cũng xin trân trọng cảm ơn tới Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh-KTNN,
trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Đặc biệt là sự giúp đỡ, động viên của gia
đình, bạn bè em trong suốt thời gian làm khóa luận.
Mặc dù, đã có nhiều cố gắng để hoàn thành khóa luận một cách tốt nhất,
tuy nhiên, do lần đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học cũng như
hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô giáo để khóa luận hoàn chỉnh
hơn.
Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2019
Sinh viên

Nguyễn Thị Lan


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin khẳng định những gì viết trong khóa luận “ Nghiên cứu khả
năng giải phóng thuốc của vật liệu cellulose nạp Berberine hydrocloride tạo
ra từ Gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong môi trường nước dừa già” là
kết qủa nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Cao Bá
Cường, giảng viên Khoa Sinh - KTNN Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Tất
cả những số liệu đều được thu thập từ thực nghiệm và qua xử lý thống kê, đảm
bảo tính chính xác và trung thực.
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2019
Sinh viên

Nguyễn Thị Lan


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

G.A. xylinus: Gluconacetobacter xylinus
BH: Berberine hydrochloride
cs : Cộng sự


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2

4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .......................................................... 3
5. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................. 4
1.1. Tổng quan về màng Cellulose vi khuẩn ..................................................... 4
1.1.1. Vi sinh vật tổng hợp Cellulose vi khuẩn .......................................... 4
1.1.2. Cấu trúc của Cellulose vi khuẩn ........................................................... 4
1.1.3. Đặc tính của màng Cellulose vi khuẩn tạo bởi Gluconacetobacter
xylinus ......................................................................................................... 5
1.1.4. Môi trường nuôi cấy Gluconacetobacter xylinus ............................. 5
1.1.5. Các phương pháp sản xuất BC từ Gluconacetobacter xylinus ......... 7
1.1.5.1. Lên men tĩnh ......................................................................................... 7
1.1.5.2. Lên men động ....................................................................................... 7
1.2.1. Trên thế giới ...................................................................................... 7
1.2.2. Ở Việt Nam ....................................................................................... 8
1.3. Tổng quan về Berberine hydrochloride .................................................... 9
1.3.1. Công thức hóa học và tính chất ........................................................ 9
1.3.1.1. Công thức hóa học ............................................................................... 9
1.3.1.2. Nguồn gốc .......................................................................................... 10
1.3.1.3. Tính chất vật lý ................................................................................... 10
1.3.1.4. Tính chất hóa học ............................................................................... 11


1.3.1.5. Tác dụng ............................................................................................ 11
1.4. Tình hình nghiên cứu Berberine hydrochloride trên thế giới và tại Việt
Nam ................................................................................................................. 12
1.4.1. Trên thế giới .................................................................................... 12
1.4.2. Ở Việt Nam ..................................................................................... 12
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 14
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 14
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 14

2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất ........................................................................ 14
2.2. Thiết bị và dụng cụ ................................................................................... 14
2.2.1. Thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu......................................... 14
2.2.2. Dụng cụ ........................................................................................... 15
2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 15
2.3.1. Phương pháp tạo màng BC ............................................................. 15
2.3.2. Phương pháp xử lý màng BC trước khi hấp thụ thuốc ................... 17
2.3.3. Phương pháp xây dựng đường chuẩn của BH ................................ 18
2.3.4. Phương pháp pha môi trường đệm PBS ( Phosphate buffered
saline)-....................................................................................................... 20
PBS 1X ............................................................................................................ 20
Môi trường đệm được sử dụng trong đề tài bao gồm 3 môi trường với pH=2,
pH=6,8, pH=12 .............................................................................................. 20
2.3.5. Phương pháp xác định lượng thuốc BH được hấp thụ vào màng ... 20
2.3.6. Phương pháp xác định lượng thuốc giải phóng từ màng Cellulose vi
khuẩn ......................................................................................................... 21
2.3.7. Phương pháp xử lý thống kê ........................................................... 22
CHƯƠNG 3..................................................................................................... 23


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 23
3.1. Màng BC được nuôi cấy từ môi trường nước dừa già............................. 23
3.3. Tinh chế màng CV .................................................................................... 24
3.4. Lượng thuốc hấp thụ vào màng CV ......................................................... 26
3.5. Xác định lượng thuốc BH giải phóng khỏi màng CV .............................. 26
1. Kết luận ....................................................................................................... 33
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 34

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của BH ............................................................. 10
Hình 2.1 Dùng máy khuấy từ khuấy đều môi trường nuôi cấy ...................... 16
Hình 2.2. Sơ đồ tinh chế màng BC. ................................................................ 17
Hình 2.3. Phương trình đường chuẩn của BH................................................. 19
Hình 3.1. Màng CV được nuôi cấy trong môi trường nước dừa già .............. 23
Hình 3.2. Màng CV thô ................................................................................... 24
Hình 3.3. CV ngâm trong HCl
Hình 3.4. Màng CV sau khi được tinh chế
......................................................................................................................... 25
Hình 3.5. Màng CV dày 0.5 cm ...................................................................... 25
Hình 3.6. Màng CV dày 0.3 cm ...................................................................... 25
Hình 3.7. Màng CV đang hấp thụ thuốc ......................................................... 26
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn OD giải phóng thuốc BH của màng CV .............. 28
Hình 3.9. Biểu đồ tỉ lệ giải phóng ở pH =12. .................................................. 30
Hình 3.10. Biểu đồ tỉ lệ giải phóng ở pH = 2. ................................................. 31
Hình 3.11. Biểu đồ tỉ lệ giải phóng ở pH=6.8 ................................................. 31


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần nước dừa già ............................................................... 15
Bảng 2.3: Cách pha môi trường đệm PBS với pH 2; 6,8; 12.......................... 20
Bảng 3.1: Khối lượng hấp thụ thuốc BH cuả màng CV ................................. 26
Bảng 3.2: Kết quả đo OD của BH được giải phóng từ màng cellulose vi khuẩn
(n = 3) .............................................................................................................. 27
Bảng 3.3: Tỉ lệ thuốc BH được giải phóng tại các thời điểm lấy mẫu (n = 3) 29


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Berberine được chiết xuất từ cây vàng đằng (hay được gọi là cây hoàng
đắng, hoàng liên, có tên khoa học là Coptis teeta),… (đây là cây dây leo, thân
gỗ, phân nhánh, mọc hoang dại ở nhiều nơi). Một thành phần quan trọng trong
cây vàng đắng là alcaloid. Alcaloid là dẫn xuất của izoquinolein, chủ yếu là
berberine hydrocloride chiếm khoảng 2% [7]
Berberine hydrochloride (BH) có bản chất là một alkaloid thực vật nổi
tiếng, nó có lịch sử nổi tiếng được dùng trong ngành y học cổ truyền ở cả Trung
Quốc và Việt Nam . Berberine có tác dụng chống lại các loại vi khuẩn, kí sinh
trùng gây hại cho đường ruột, ảnh hưởng đến cơ thể gây nên các bệnh về đường
ruột. Nó được bào chế để điều trị các bệnh về tiêu hóa như tiêu chảy, chống
tăng và tính chất chống tiết. Gần đây, một số nhà khoa học cũng đã nghiên cứu
và chứng minh BH còn có tác dụng chống ung thư, chống HIV, chống bệnh
tiểu đường, đau mắt hột, giải lo âu và thuốc giảm đau, nấm da, trị bỏng, …và
một số tác dụng dược lí khác [6]
Berberine có một đặc điểm là không ảnh hưởng đến sự phát triển của vi
khuẩn có ích cho đường ruột, đây chính là một trong những ưu thế trong việc
điều trị các bệnh nhiễm trùng đường ruột. Các nhà khoa học cũng đã chứng
minh, khi dùng kết hợp các thuốc kháng sinh với berberine có thể hạn chế được
các tác dụng không mong muốn khi dùng thuốc kháng sinh với hệ vi sinh đường
ruột [8]
Berberine được cho là một trong những loại thuốc rất ít khi gây dị ứng
cho người sử dụng, rất lành tính và an toàn. Berberine được chống chỉ định
dùng đối với phụ nữ mang thai vì có thể sẽ gây co bóp tử cung, điều này sẽ ảnh
hưởng nghiêm trọng đến thai nhi và với những người quá mẫn cảm với các
thành phần của thuốc [7]
Cellulose vi khuẩn do một loài vi khuẩn sản xuất ra, đặc biệt là chủng
Gluconacetobacter xylinus. Cellulose vi khuẩn tương tự như cellulose thực vật,
chúng giống nhau về mặt hóa học, cellulose vi khuẩn bao gồm các liên kết β1,4-glucan, nhưng cellulose thực vật khác cellulose vi khuẩn về mức độ
polymer hóa. Độ tinh sạch của cellulose vi khuẩn cao hơn độ tinh sạch của các

1


loại cellulose khác rất nhiều, nó không chứa các hợp chất cao phân tử như ligin,
hemicellulose do vậy cellulose vi khuẩn chúng có những đặc tính vượt trội
cellulose khác: dẻo dai, bền chắc [1]
Cellulose vi khuẩn được ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới đặc biệt nó
được quan tâm trong các ngành như: công nghiệp thực phẩm, y học, mỹ phẩm,
khoa học vật liệu, bảo vệ môi trường...Trong lĩnh vực y học là một ví dụ cụ thể,
màng Cellulose vi khuẩn đã được nghiên cứu sử dụng làm da nhân tạo thay thế
da người trong việc điều trị bỏng, các bệnh liên quan về da, đặc biệt được sử
dụng làm mạch máu nhân tạo để điều trị các bệnh tim mạch; trong phẫu thuật
thẩm mĩ. Ở Việt Nam, do hạn chế về trang thiết thị nên việc nghiên cứu về
màng và các ứng dụng còn nhiều hạn chế, chúng ta đang dừng lại ở những bước
đầu nghiên cứu về màng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy màng cellulose vi khuẩn có nhiều ứng dụng
tốt, nó có khả năng giữ thuốc, giải phóng thuốc chậm, điều này làm tăng hiệu
quả sử dụng thuốc.
Vậy nên dựa vào tiềm năng sử dụng của màng cellulose vi khuẩn, và mục
đích tạo ra màng tăng hiệu quả điều trị các bệnh của thuốc berberine, nhằm hạn
chế các tác dụng phụ, tính ít tan trong nước của thuốc. Chúng tôi đã chọn đề
tài:“Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của vật liệu cellulose nạp
berberine hydrocloride tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong
môi trường nước dừa già.”
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu , chế tạo màng cellulose vi khuẩn từ chủng Gluconacetobacter
xylinus.
- Thiết kế, hệ thống hấp thụ và nghiên cứu sự giải phóng thuốc là tốt nhất.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu sự giải phóng thuốc của vật liệu cellulose

nạp berberine hydrochloride tạo ra từ gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong
môi trường nước dừa.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện tại quy mô phòng thí
nghiệm.
2


Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm “Sinh lý học người và động vật”
khoa Sinh- KTNN, Viện Nghiên cứu khoa học và Ứng dụng Trường Đại học
Sư phạm Hà Nội 2.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu nhằm tăng thêm hiểu biết và ứng dụng của
màng Cellulose vi khuẩn. Mở ra một hướng đi mới trong việc nghiên cứu các
hạn chế cũng như khắc phục của thuốc Berberine và còn có thể nghiên cứu trên
các loại thuốc khác giúp cho ngành y học ngày càng phát triển.
Đồng thời tìm và phát hiện ra các ưu nhược điểm của màng Cellulose vi
khuẩn để có hướng nghiên cứu giúp tăng đặc tính của màng, hạn chế các đặc
tính không tốt của màng ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Ý nghĩa thực tiễn
+ Định hướng khắc phục những nhược điểm của thuốc Berberine thông thường:
tăng tác dụng của thuốc, rút ngắn thời gian điều trị cho bệnh nhân...
+ Từ việc tạo ra màng Cellulose vi khuẩn dùng làm hệ thống khắc phục các tác
dụng không mong muốn của thuốc.
+ Đưa các nghiên cứu vào thực tiễn cuộc sống.

5. Nội dung nghiên cứu
-

Nghiên cứu quy trình nuôi cấy Gluconacetobacter xylinus từ môi trường

nước dừa già.
-

Tạo màng Cellulose vi khuẩn từ dịch nuôi cấy và tiến hành xử lí thu

màng sau khi nuôi cấy.
-

Tiến hành thử nghiệm các tác dụng của màng trong quá trình giải phóng

thuốc berberine hydrocholoride.

3


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về màng Cellulose vi khuẩn
1.1.1. Vi sinh vật tổng hợp Cellulose vi khuẩn
Nhiều loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose vi khuẩn, đặc biệt chủng
Gluconacetobacter xylinus được biết đến nhiều nhất. Đây cũng là loài vi khuẩn
được nghiên cứu nhiều nhất vì nó có khả năng sinh tổng hợp Cellulose hiệu quả
nhất. Các loài vi sinh vật tổng hợp sợi Cellulose có cấu trúc khác nhau là khác
nhau.
Gluconacetobacter xylinus thuộc nhóm vi khuẩn Acetic, thuộc chi Acetobacter.
Đây là nhóm vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, có chu mao và sản xuất cellulose ngoại
bào [1].
Theo khóa phân loại của Bergey, Gluconacetobacter xylinus thuộc:
- Lớp: Schizomycetes
- Bộ: Pseudomonadales
- Bộ phụ: Pseudomonadieae

- Họ: Pseudomonadaceae
Gluconacetobacter xylinus có nhiều hình dạng khác nhau như: hình que, hình
hơi cong, thẳng, theo chiều ngang nó có kích thước khoảng 2-3 μm, đây là vi
khuẩn gram âm, không có khả năng di chuyển, không sinh bào tử, xếp đơn lẻ
nhưng đôi khi nếu có sự thay đổi của môi trường nó có thể thành chuỗi, phân
nhánh hoặc không phân nhánh [1].
1.1.2. Cấu trúc của Cellulose vi khuẩn
Cellulose vi khuẩn được nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glucan, nó là một
chuỗi polymer. Các vi khuẩn tổng hợp chuỗi Glucan lại thành các sợi thứ cấp,
rộng khoảng 1,5nm. Các sợi thứ cấp này là các sợi tự nhiên, mảnh hơn các sợi
sơ cấp trong thượng tầng của một số loại thực vật. Các sợi thứ cấp kết lại tạo
thành vi sợi, vi sợi lại kết lại tạo thành các bó sợi, các bó sợi lại tạo thành các
dải. Dải có chiều dày 3-4 nm, và có chiều dài 130-177 nm (Yamanaka et al,

4


2000). Các dải siêu mịn, có dạng các mắt lưới, được giữ ổn định nhờ các liên
kết có chiều dài từ 1µm-9µm, được gọi là lớp màng film (Bielecki at al, 2001).
Màng Cellulose vi khuẩn được tạo ra do gluconacetobacter xylinus khác
nhau về cấu trúc đồng thể nhưng lại có cấu trúc hóa học đồng nhất [2].
1.1.3. Đặc tính của màng Cellulose vi khuẩn tạo bởi Gluconacetobacter
xylinus
Cellulose vi khuẩn có cấu trúc mạng tinh thể ở dạng nhỏ nhất, nó là

-

Cellulose trong suốt có thành phần tỉ lệ Iα cao.
Màng cellulose vi khuẩn có kích thước cố định, có sức căng và độ bền

-

đặc biệt là độ bền sinh học cao.
Có khả năng hút nước, cũng như khả năng giữ nước tốt đặc biệt ở trạng

-

thái ẩm, nó có thể hút 60 - 700 lần trọng nước của nó [10].
Màng cellulose vi khuẩn không chứa ligin và hemicellulose, độ tinh sạch

cao.

Màng cellulose vi khuẩn có đặc tính là có thể phân hủy hoàn toàn màng

-

nhờ một số loài vi sinh vật.
-

Màng cellulose vi khuẩn có thể kết sợi, tạo tinh thể tốt

-

Màng cellulose vi khuẩn có khả năng chịu nhiệt nên tính bền cơ tốt, trọng

lượng nhẹ.
-

Tổng hợp màng cellulose vi khuẩn không cần qua các bước trung gian,

vì vậy trong sản xuất các sản phẩm từ cellulose vi khuẩn ta sản xuất một cách
trực tiếp. Cellulose có thể được tổng hợp dưới dạng màng mỏng hoặc dưới dạng
các sợi chỉ cực nhỏ
1.1.4. Môi trường nuôi cấy Gluconacetobacter xylinus
Có thể nuôi cấy gluconacetobacrer Xylinus từ các môi trường dinh dưỡng
khác nhau như nguồn cacbon, nguồn sulfur và phospho, cùng các yếu tố tăng
trưởng và các yếu tố vi lượng khác [3].

5


Môi trường nước dừa già rất thích hợp trong việc nuôi cấy vi khuẩn vì trong
nước dừa già có nhiều thành phần chất dinh dưỡng và chất kích thích tăng
trưởng như 1,3 – diphenyllurea, hexitol, cytolunin, myoinositol, sorbitol, … Vì
vậy gluconacetobacter xylinus rất thích hợp phát triển trong môi trường nước
dừa già [1].
Nước dừa lấy ra sau thu hoạch không để quá 3 ngày, vì nếu để lâu sẽ làm cho
lượng đường và các chất dinh dưỡng trong đó giảm đi đáng kể [1].
Thành phần của nước dừa già [1] được trình bày trong bảng 1.1
Nước (%)
Protein (%)
Chất béo toàn phần (%)

94,99 Đồng (mg/100g)
0,72 Mangan (mg/100g)

0,04
0,142

0,2 Selenium (µg/100g)

1

Carbonhydrat(%)

3,17 Vitamin C (mg/100g)

2,4

Đường (%)

2,16 Thiamin (mg/100g)

Calcium (mg/100g)

24 Riboflavin

0,03
(mg/100g)

0,057
Sắt (mg/100g)
Magie (mg/100g)

0,29 Niacin (mg/100g)
25 Acid

Panthenic

0,08

(mg/100g)

0,043
Phosphorus (mg/100g)

20 Vitamin

B6

(mg/100g)

0,032
Kali (mg/100g)

250 Folate (µg/100g)

Natri (mg/100g)

105

Kẽm (mg/100g)

0,1

Bảng 1.1 Các thành phần trong nước dừa già

6

3

1.1.5. Các phương pháp sản xuất BC từ Gluconacetobacter xylinus
1.1.5.1. Lên men tĩnh
Sử dụng các khay hoặc các bình tam giác có bề mặt thoáng rộng để đựng
các môi trường dinh dưỡng lên men. Các khay hoặc các bình được đậy bằng
các miếng xốp hoặc vải màn tạo độ thông thoáng cho môi trường lên men và
môi trường bên ngoài nhưng vẫn tránh được khả năng nhiễm khuẩn. Nhiệt độ
sử dụng cho quá trình lên mên là 28-300C là tốt nhất. Sau 2-3 ngày trên bề mặt
môi trường dần xuất hiện lớp màng mỏng đó chính là các sợi cellulose đang
được tổng hợp, lớp màng nằm ngăn cách giữa môi trường lỏng và môi trường
không khí. Tiếp tục nuôi sau 7-10 ngày lớp màng dày lên với các độ dày khác
nhau ta có thể thu màng [3, 31].
1.1.5.2. Lên men động
Vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus thường được nuôi cấy trong môi
trường nuôi cấy lắc. Trong môi trường nuôi cấy đã được chuẩn bị sẵn trong các
bình erlen, cấy dịch huyền phù vào rồi đem đi lắc trong các máy lắc ổn nhiệt ở
28-30ᴼC và 180-200 vòng/phút. Cellulose vi khuẩn được tạo ra từ môi trường
lắc có các dạng khác nhau: dạng hạt nhỏ, hạt hình sao và các sợi dài, chúng
phân tán rất tốt trong môi trường. Sự sinh trưởng của màng do lượng O2 quyết
định đến khả năng tổng hợp BC của vi khuẩn G.A. xylinum. Do đó, quá trình
lên men đạt hiệu quả cao, các reactor có sục khí thường xuyên được sử dụng
để lên men [3, 31].1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng màng Cellulose vi
trên thế giới và tại Việt Nam
1.2.1. Trên thế giới
Nhiều nước trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu về màng Cellulose vi khuẩn
và những ứng dụng của nó thuộc chủng Gluconacetobacter xylinus. Năm 2011,
Wei B và cs đã tiến hành nghiên cứu và chỉ ra rằng màng Cellulose vi khuẩn
khô thu được sau khi ngâm Benzzalkonium chloride, trên mỗi đơn vị bề mặt có

7

thể giải phóng thuốc là 0,116 kg/cm2 và có thể kéo dài tác dụng đến 24 giờ
chống lại hoạt động của S.Aureus và B. Subtilis [11]
Năm 1989, Brown đã phân tách màng Cellulose vi khuẩn để làm môi trường
trong quá trình lọc nước, dùng làm chất mang cho pin, và cung cấp năng lượng
cho tế bào [7]
Màng Cellulose vi khuẩn có nhiều tính chất đặc biệt như: tính thấm nước
cao, có thể kết dính và tính trơ hóa học nên màng Cellulose vi khuẩn được coi
như một màng sinh học. Trong y học người ta đã nghiên cứu và ứng dụng màng
sinh học để làm da nhân tạo thay thế cho da người như ở Brazil. Trên thế giới
các ngành dược phẩm và làm đẹp ứng dụng nhiều tác dụng của màng Cellulose
vi khuẩn. Các tác giả: Hamlyn và cs (1997), Cienchansk (2004), Legeza và cs
(2004), Wan và Milon (2005), Czaja và cs (2006) đã tiến hành áp dụng vào
thực tiễn khi dùng màng Cellulose vi khuẩn đặt lên các vết thương hở, các vết
loét, bỏng liên quan về da và đã đạt được kết quả tốt. Một số tác giả đã đăng kí
quyền sử dụng về việc sử dụng màng này trong điều trị cho bệnh nhân( điều trị
bỏng) như nhà khoa học người Canada. Các tác giả Jonas và Farad (1998),
Czaja và cs (2006) đã ứng dụng màng Cellulose vi khuẩn để làm da thay thế da
thật cho bệnh nhân hay ứng dụng làm các sản phẩm làm đẹp cho con người [9].
Năm 2012 Luan J.và Cs [12] đã dùng màng cellulose vi khuẩn để quán các vết
thương nạp sulfadiazine bạ, đây là loại thuốc được dùng trong điều trị vết
thương nhiễm trùng. Kết quả cho thấy sau khi sử dụng màng CV ngâm tẩm bạc
sulfadiazine đắp lên nơi có vết thương, hoạt động kháng khuẩn đối với P.
aeruginosa và Ecoli và S. aureus đạt kết quả tốt hơn dạng kem bôi hay các
dung dịch thông thường.
1.2.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu từ năm 2000 trong lĩnh vực Vi sinhKhoa Dược dùng màng Cellulose vi khuẩn từ Glucoacetobacter xylinus kết hợp
các chất có trong dầu mù u có thể tái sinh để diều trị thực nghiệm vết bỏng và

8


đạt hiệu quả cao. Nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn Thanh và cs đã
bước đầu nghiên cứu về màng Cellulose vi khuẩn từ Gluconacetobacter xylinus
và tiến hành các nghiên cứu về đặc tính của màng Cellulose vi khuẩn nhận được
là cơ sở để chế tạo ra màng sinh học điều trị bỏng ở Việt Nam [3].
Vào năm 2012, Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Thị Thùy Vân, Trần Như
Quỳnh đã công bố công trình nghiên cứu “Nghiên cứu vi khuẩn Acetobacter
xylinum tạo màng Bacterial cellulose ứng dụng trong điều trị bỏng”, và đạt được
kết quả tốt có triển vọng khi nghiên cứu được sợi cellulose nhỏ, da, độ bền kéo
và độ thấu khí cao, hút nước tốt [2].
Các nghiên cứu trên đã cho thấy màng Cellulose vi khuẩn có khả năng hấp thụ
cũng như giải phóng các loại thuốc qua da. Đây sẽ là một bước tiến mới trong
việc nghiên cứu và phát triển ứng dụng của màng cellulose vi khuẩn trong hấp
thụ và giải phóng thuốc BH.
1.3. Tổng quan về Berberine hydrochloride
1.3.1. Công thức hóa học và tính chất
1.3.1.1. Công thức hóa học
- Tên quốc tế: Berberine hydrochloride
- Tên khoa học:5,6-dihydro-8,9-dimethoxyl-1,3- dioxa 6a - azoniaindeno (5,6
- a) anthracen clorid dihydrat.
- Công thức hóa học: C20H18NO4Cl.2H2O
- Khối lượng phân tử: 372

9


Hình 1.1: Công thức cấu tạo của BH
1.3.1.2. Nguồn gốc

BH có ở các bộ phận của cây như: rễ, thân rễ, thân, vỏ cây những cây thuộc chi
Berberis, Hydrastis candensis, Coptis chinensis, BH có nhiều trong thân và rễ
cây vàng đắng với tỷ lệ 1,5 - 3%, trong đó berberine chiếm 82% so với alcaloid
toàn phần.
BH không tinh khiết mà có lẫn alcaloid như: palmatin, jatrorrhizin. Các tạp chất
palmatin không quá 2%, jatrorrhzin không quá 5%.
1.3.1.3. Tính chất vật lý
Berberine thường tồn tại ở hai dạng: tinh thể hay bột kết tinh, 2 dạng này đều
có màu vàng, không vùi và có vị đắng. Ở dạng bazơ nó tan chảy ở 1450C, ở
dạng này nó tan không nhanh trong nước, có thể tan trong ethanol và tan ít trong
nước. Ở dạng muối clorid tan ở tỷ lệ 1/400 trong nước, tan tốt trong nước sôi
và ethanol, nhưng lại không tan trong cloroform và ether. Dạng muối Sulfat dễ
tan trong nước và ethanol [13].

10


1.3.1.4. Tính chất hóa học
Berberine có đầy đủ tính chất của một bazơ yếu, chúng tạo muối bằng cách
thay thế nhóm OH, muối do Berberine tạo ra có loại nước nên không giống các
alcaloid khác mà muối được tạo thành giống muối của hydroxyd kim loại [4].
Hóa tính của oxy: Trong môi trường kiềm Berberine không có tính ổn định, N
không bền vững trong môi trường kiềm mạnh, dễ hỗ biến mở vòng cho nhóm
chức andehyd gọi là berberial [4].
Hóa tính mạnh kép: Berberine có thể được tạo thành các hydro alkaloid không
màu nếu loại bỏ nhân giữa đi [4].
1.3.1.5. Tác dụng
BH có thể chống lại các loại vi khuẩn, kí sinh trùng gây hại làm rối loại hệ tiêu
hóa gây hại cho sức khỏe con người [13].
Berberine có tác dụng kháng khuẩn với shigella, tụ cầu và liên cầu khuẩn, thể

protozoal, vi nấm, virus, nấm men, kí sinh trùng gây bệnh [14]. Các nghiên cứu
gần đây cho thấy berberine hydrochloride có khả năng kháng vi khuẩn gram
dương (vi khuẩn gram bắt màu tím), gram âm (vi khuẩn gram bắt màu đỏ) và
các vi khuẩn kháng axit. Ngoài ra nó còn có tác dụng kháng lại nấm men và
động vật nguyên sinh. Ở ruột BH không làm ảnh hưởng tới sự phát triển của
các vi khuẩn có lợi cho đường ruột, BH nếu sử dụng kết hợp cùng thuốc kháng
sinh sẽ hạn chế được các tác dụng phụ không mong muốn với hệ vi sinh đường
ruột. Các nhà khoa học đã chứng minh được Berberine còn có khả năng làm
giảm huyết áp, cường tim và chống loạn nhịp, cùng các tác dụng ức chế sự co
cơ, giảm cholesterol…Berberine được chống chỉ định dùng cho người quá mẫn
cảm với thành phần của thuốc và phụ nữ trong thời gian mang bầu (vì nó làm
co tử cung ảnh hưởng tới thai nhi).

11


1.4. Tình hình nghiên cứu Berberine hydrochloride trên thế giới và tại Việt
Nam
1.4.1. Trên thế giới
Trên thế giới người ta đã tiến hành một số công trình nghiên cứu và đạt được
hiệu quả tốt như: Lin Huang, Xiuli Chen, Thanh Nguyen Xuan, Huiru Tang,
Liming Zhang [15] đã nghiên cứu tạo ra Chitosan tráng (bọc) nano-liposome
cho việc phân phối uống berberine hydrochloride. Kết quả cho thấy chitosan
bọc nano-liposome đạt kết quả tốt hơn so với không tráng cho việc cung cấp
bằng miệng của BH.
Berberine có tính an toàn và có kết quả tốt trong việc điều trị bệnh tiểu đường
loại II cho bệnh nhân đã được Huilixing và Jianping Ye xác định [16].
Tác dụng của Berberine về bệnh tiểu đường một lần nữa được Ryan Bradley
tiến hành nghiên cứu thành công [31].
Màng CV kiểm soát invitro thuốc berberine gần đây đã được Lin Huang nghiên

cứu, nó không chỉ thẩm thấu qua da mà sự giải phóng Berberine còn được thí
nghiệm trên dạ dày và ruột. Kết quả thu được Berberine giải phóng với tốc độ
chậm.
1.4.2. Ở Việt Nam
Việt Nam cũng có một số tác giả nghiên cứu về thuốc Berberine hydrochloride:
- Năm 2010 các tác giả Vũ Bình Dương, Nguyễn Trọng Diệp, Nguyễn Thị
Thùy, Hoàng Văn Lương đã nghiên cứu và bào chế Berberine ở dạng viên nén
100mg giải phóng ở đích đại tràng theo cơ chế phân giải hệ vi sinh vật [5].
- Trong cây thuốc Việt Nam một thành phần quan trọng là alkaloid đã được
Phan Quốc Kinh nghiên cứu [6].
- Nguyễn Liêm - chiết xuất Berberine bằng áp lực nóng.
- Phạm Viết Trang, Nguyễn Liêm - góp phần nghiên cứu cải tiến quy trình sản
xuất Berberine từ cây vàng đắng [2].

12


- Hồ Đắc Trinh - bằng dung dịch acid sulfuric loãng đã chiết xuất Berberine
clorid trong cây vàng đắng [7].

13


CHƯƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu sự giải phóng thuốc của vật liệu cellulose vi khuẩn nạp berberine
hydrochloride tạo ra từ Gluconacetobacter nuôi cấy trong môi trường nước dừa
già.

2.1.2. Nguyên liệu và hóa chất


Nguyên liệu: Nước dừa già ( không để quá 3 ngày)



Hóa chất: Sử dụng các loại hóa chất sau:



BH dạng tinh khiết > 99%



Đường glucose



Pepton



(NH4)2SO4



Acid acetic



NaOH, HCl



Nước cất



KH2PO4



Na2HPO4.12H2O

2.2. Thiết bị và dụng cụ
2.2.1. Thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu


Bể ổn nhiệt 1013



Bể rung siêu âm S60/H



Buồng cấy vô trùng (Haraeus)



Cân kĩ thuật TE412



Cân phân tích (Sartorius – Thụy sỹ)



Khuấy từ gia nhiệt (IKA – Đức)



Máy đo quang phổ UV – 2450 (Shimadzu – Nhật Bản)
14




Nồi hấp khử trùng HV – 110/ HIRAIAMA



Tủ sấy, tủ ấm (Binder – Đức)



Máy lắc TEIO TRCH (Hàn Quốc)

2.2.2. Dụng cụ

Bình tam giác định mức các loại 250 ml, 500 ml, 1000 ml, pipet, ... giấy bạc
(hoặc màng bọc thực phẩm), vải lọc, giấy thấm và các dụng cụ trong phòng thí
nghiệm.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp tạo màng BC
Môi trường sử dụng là môi trường nước dừa già. Các thành phần có trong môi
trường nước dừa già và khối lượng từng thành phần được thể hiện ở bảng 2.1

STT

Hóa chất

Hàm lượng

1

Nước dừa già

1000ml

2

Glucose

30g

3

KH2PO4

0,3g

4

(NH4)2SO4

0,5g

5

Pepton

10g

6

Acid axetic

2%

7

Dịch

giống 10%

gluconacetobacter
xylius
Bảng 2.1: Thành phần nước dừa già

15