Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của vật liệu cellulose nạp neomycin sulfate tạo ra từ gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong môi trường chuẩn

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
======

TRẦN THỊ ÁNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG
THUỐC CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE NẠP
NEOMYCIN SULFATE TẠO RA TỪ
GLUCONACETOBACTER XYLINUS NUÔI
CẤY TRONG MÔI TRƢỜNG CHUẨN

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

Hà Nội, 2019


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
======

TRẦN THỊ ÁNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG
THUỐC CỦA VẬT LIỆU CELLULOSE NẠP
NEOMYCIN SULFATE TẠO RA TỪ
GLUCONACETOBACTER XYLINUS NUÔI
CẤY TRONG MÔI TRƢỜNG CHUẨN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh lý học ngƣời và động vật

Ngƣời hƣớng dẫn:

ThS. Hà Thị Minh Tâm

Hà Nội, 2019


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin phép được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới ThS.
Hà Thị Minh Tâm - người đã ở bên động viên và hướng dẫn em rất nhiều
trong thời gian vừa qua.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các giảng viên thuộc Khoa Sinh KTNN và các thầy, cô trong Viện Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng đã
cung cấp cho em nhiều kiến thức cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp
đỡ em để em có thể hoàn thành khóa luận này.
Và cuối cùng, không thể thiếu em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
nhất tới cha mẹ, người thân và bạn bè - những người đã luôn ở bên cạnh chia
sẻ, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực nghiệm khóa
luận.
Đây là lần đầu tiên em được tham gia nghiên cứu khoa học nên không
thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Vì vậy, em rất mong sẽ nhận được
những góp ý chân thành của quý thầy, cô và bạn bè để khóa luận tốt nghiệp của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2019
Sinh viên

Trần Thị Ánh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận “Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc
của vật liệu cellulose nạp Neomycin Sulfate tạo ra từ Gluconacetobacter
xylinus nuôi cấy trong môi trường chuẩn” do chính tôi viết. Các số liệu
trong kết quả nghiên cứu là hoàn toàn khách quan, do chính tôi thực nghiệm
mà có được và không trùng lặp với các kết quả đã công bố. Những trích dẫn
từ các công bố trước đã có ghi chú rõ ràng.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội,ngày 20 tháng 05 năm 2019
Sinh viên

Trần Thị Ánh


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
STT

Tên viết tắt

Tên đầy đủ

1

CNM

Cao nấm men

2

G. xylinus

Gluconacetobacter xylinus

3

NS

Neomycin Sulfate

4

OD

Mật độ quang phổ

5

VLC

Vật liệu cellulose


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1

2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .......................................................... 3
NỘI DUNG....................................................................................................... 4
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4
1.1.Vật liệu cellulose (VLC) và vi sinh vật tổng hợp vật liệu cellulose ............ 4
1.1.1.Vật liệu cellulose (VLC) ........................................................................... 4
1.1.2. Vi sinh vật tổng hợp VLC ........................................................................ 6
1.1.3. Môi trường nuôi cấy G. xylinus ............................................................. 7
1.2. Tổng quan về thuốc Neomycin Sulfate (NS) ............................................. 9
1.2.1. Công thức cấu tạo ................................................................................... 9
1.2.2. Tính chất lý hóa ..................................................................................... 10
1.2.3. Dược lý và dược động học .................................................................... 10
1.2.4. Chỉ định và chống chỉ định.................................................................... 11
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................. 12
1.3.1. Vật liệu cellulose (VLC) ........................................................................ 12
1.3.2. Thuốc Neomycin Sulfate ........................................................................ 13
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 14
2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 14
2.1.1. Hóa chất và dung môi sử dụng trong nghiên cứu ................................. 14
2.1.2. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ....................................................... 14
2.1.3. Vật liệu làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật tạo VLC .......................... 14


2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 14
2.2.1. Chuẩn bị VLC ........................................................................................ 14
2.2.2. Chế tạo VLC nạp thuốc NS .................................................................... 17
2.2.3. Xác định lượng thuốc giải phóng thông qua hệ thống được thiết kế .... 19
2.2.4. Xử lý thống kê........................................................................................ 20
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 21

3.1. Thu VLC thô và tinh chế VLC ................................................................. 21
3.1.1. Thu VLC thô........................................................................................... 21
3.1.2. Tinh chế VLC ......................................................................................... 21
3.2. Xác định lượng thuốc NS nạp vào VLC .................................................. 23
3.3. Xác định tỉ lệ thuốc NS giải phóng từ các hệ thống đã thiết kế............... 23
3.3.1. Mật độ quang của NS khi tiến hành giải phóng thuốc từ các hệ thống đã
thiết kế ............................................................................................................. 23
3.3.2. Tỉ lệ giải phóng NS của VLC ở các hệ thống đã thiết kế ........................... 26
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 29
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 30


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ứng dụng của VLC........................................................................... 5
Bảng 1.2. Thành phần của các môi trường nuôi cấy thu VLC ......................... 8
Bảng 1.3. Thành phần dinh dưỡng của cao nấm men ....................................... 8
Bảng 2.1. Thành phần môi trường chuẩn tạo VLC ......................................... 15
Bảng 2.2. Môi trường đệm pH = 7,4 ............................................................... 17
Bảng 2.3. Mật độ quang của dung dịch NS ở các nồng độ (n = 3) ................. 18
Bảng 3.1. Lượng thuốc NS hấp thụ vào VLC (n = 3) ..................................... 23
Bảng 3.2. Mật độ quang phổ khi tiến hành giải phóng thuốc từ các hệ thống
đã thiết kế (n = 3) ............................................................................................ 25
Bảng 3.3. Tỉ lệ giải phóng thuốc NS từ VLC ở các hệ thống đã thiết kế (n=3)
......................................................................................................................... 26


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc của VLC.............................................................................. 4
Hình 1.2. Cấu trúc sợi cellulose của VLC ........................................................ 4
Hình 1.3. Công thức cấu tạo của NS ............................................................... 10

Hình 2.1. Quy trình tinh chế VLC .................................................................. 16
Hình 2.2. Phương trình đường chuẩn của NS trong môi trường pH = 7,4 ..... 18
Hình 3.1. VLC thô lên men từ môi trường chuẩn ........................................... 21
Hình 3.2. VLC sau khi tinh chế ...................................................................... 22
Hình 3.3. Thí nghiệm kiểm tra sự hiện diện của protein trong màng ............. 22
Hình 3.4. Hiệu chỉnh pH ................................................................................. 23
Hình 3.5. Dùng máy khuấy từ gia nhiệt, tốc độ khuấy 50 vòng/phút, nhiệt độ
37 ± 0,50C ........................................................................................................ 24
Hình 3.6. Các mẫu được rút ra để đo quang phổ ............................................ 24
Hình 3.7. Giá trị OD trung bình giải phóng thuốc NS của VLC .................... 25
Hình 3.8. Tỷ lệ giải phóng thuốc NS của VLC ............................................... 27


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong nhiều năm trở lại đây, các nhà nghiên cứu đã đặc biệt quan tâm
tới việc ứng dụng các vật liệu sinh học trong đời sống, nhất là trong chăm sóc
sức khỏe. Trong đó được quan tâm và chú trọng hơn cả đó là vật liệu cellulose
(VLC).
Vật liệu cellulose (VLC) là sản phẩm do vi khuẩn tổng hợp ra, ví dụ
như chủng Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus). Chúng gồm các phân tử
glucose liên kết với nhau bằng liên kết β - 1,4 glucorit (rất giống với cellulose
của thực vật), tuy nhiên, VLC không chứa các hợp chất cao phân tử như
peptin, hemicellulose, ligin và sáp nến. Vì thế, ngoài độ dẻo dai, bền chắc, độ
đàn hồi cao, khả năng chịu nhiệt tốt, chúng còn có những đặc tính vượt trội
như: độ tinh khiết cao, có khả năng hút nước cao ở trạng thái ẩm và có thể
phục hồi, tái chế hay phân hủy hoàn toàn. Trong y học, chúng được quan tâm
vì có bề mặt tiếp xúc lớn hơn gỗ bình thường, không độc, không gây dị ứng
và đặc biệt là khả năng cản khuẩn [4, 6]. Ngoài ra VLC còn có tác dụng giữ
thuốc và kéo dài thời gian giải phóng thuốc. Do vậy, VLC được coi là một

hướng đi mới trên con đường tìm ra những nguồn nguyên liệu mới hiện nay.
Trên thế giới, VLC đã ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, ví dụ như:
dùng VLC làm thực phẩm, màng lọc nước, dùng làm chất mang đặc biệt cho
pin và năng lượng cho tế bào và còn có thể làm môi trường cơ chất trong sinh
học,... [13]. Đặc biệt trong y học, VLC được dùng làm chất bọc ngoài và vật
liệu vận tải thuốc được sử dụng ngoài da, làm da tạm thời trong quá trình điều
trị loét da, trị bỏng và còn làm mạch máu nhân tạo trong điều trị các bệnh tim
mạch. Và trong lĩnh vực làm đẹp, VLC còn được dùng làm mặt nạ dưỡng da
cho con người [8, 13].
Ở Việt Nam, việc dùng VLC trong nghiên cứu và ứng dụng còn chưa
phổ biến. Các nghiên cứu ứng dụng chỉ mới dừng lại ở những bước đầu, chưa
đi sâu vào các bước tiếp theo.
Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng có thể nuôi cấy thu VLC từ nhiều loại
môi trường. Tuy nhiên, trên thế giới, VLC lên men từ môi trường chuẩn được
1


sử dụng phổ biến hơn cả do chúng có độ bền cao hơn VLC lên men từ các
môi trường khác.
Neomycin Sulfate (NS) là một loại thuốc kháng sinh được sử dụng
nhằm hạn chế nguy cơ nhiễm trùng trong quá trình phẫu thuật ruột và có thể
làm giảm các triệu chứng của hôn mê gan. Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây
lại chỉ ra rằng NS có nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng như thay đổi tâm trạng,
chán ăn, hô hấp yếu, gặp vấn đề về thị giác thậm chí gây co giật. Ngoài ra, NS
được hấp thu kém qua đường tiêu hóa bình thường. Phần hấp thụ nhỏ được
phân bố nhanh trong các mô và được bài tiết qua thận để phù hợp với mức độ
chức năng thận. Phần không được hấp thụ của thuốc (khoảng 97%) được loại
bỏ không thay đổi trong phân.
Từ kết quả tạo ra được VLC trên việc nuôi cấy loài vi khuẩn thuộc
chủng G. xylinus có thể chế tạo màng sinh học nạp thuốc Neomycin Sulfate

để khảo sát sự giải phóng thuốc qua màng nhằm tăng khả năng và thời gian
giải phóng từ đó tăng sinh khả dụng của thuốc. Tôi quyết định chọn đề tài
nghiên cứu: “Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc của vật liệu cellulose
nạp Neomycin Sulfate tạo ra từ Gluconacetobacter xylinus nuôi cấy trong
môi trƣờng chuẩn”.

2


2. Mục đích nghiên cứu
- Tạo VLC lên men từ môi trường chuẩn nạp NS.
- Thiết kế hệ thống giải phóng thuốc của VLC nạp NS ở các độ dày
màng và pH môi trường khác nhau. Đánh giá khả năng giải phóng thuốc trong
các trường hợp đó rồi từ đó định hướng khả năng giải phóng thuốc trong cơ
thể.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống giải phóng thuốc của VLC nạp NS
tạo ra từ G. xylinus nuôi cấy trong môi trường chuẩn.
-

Phạm vi nghiên cứu: Trong quy mô phòng thí nghiệm.

4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
- Tiếp tục nghiên cứu tiềm năng giải phóng thuốc tại chỗ của VLC.
Nghiên cứu sự giải phóng NS từ VLC nạp thuốc có thể khắc phục được hạn
chế của thuốc, tăng hiệu quả cho việc điều trị các bệnh lý.
- Đánh giá tiềm năng của VLC nạp NS để từ đó đề xuất hướng nghiên
cứu trên các loại thuốc khác.
* Ý nghĩa thực tiễn

- Sử dụng VLC làm vật liệu nạp và giải phóng thuốc định hướng khắc
phục những hạn chế của NS dạng thương mại trong điều trị bệnh.
-

Định hướng tăng sinh khả dụng thuốc NS.

3


NỘI DUNG
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Vật liệu cellulose (VLC) và vi sinh vật tổng hợp vật liệu cellulose

1.1.1. Vật liệu cellulose (VLC)
1.1.1.1. Cấu trúc của VLC
VLC là một chuỗi polymer do các liên kết β - 1, 4 - glucan nối
glucopyranose lại với nhau. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng VLC có cấu trúc
hóa học cơ bản rất giống cellulose của thực vật (plant cellulose – PC), nhưng
chúng lại có cấu trúc đại thể khác nhau. Ngoài ra, cấu trúc của VLC còn phụ
thuộc chặt chẽ vào điều kiện nuôi cấy.

Hình 1.1. Cấu trúc của VLC
Quan sát VLC trên kính hiển vi điện tử quét (SEM) loại FE – SEM
S4800 HITACHI với độ phân giải 1 nm cho thấy màng có các sợi cellulose
rất nhỏ, mảnh, đồng nhất, liên kết chặt chẽ với nhau thể hiện ở Hình 1.2 [7].

Hình 1.2. Cấu trúc sợi cellulose của VLC

1.1.1.2. Đặc tính của VLC
4


VLC xuất hiện thành một lớp màng mỏng trên bề mặt môi trường dinh
dưỡng lỏng. Khi được đem đi làm khô, chúng có dạng bản mỏng với độ dày
khoảng 0,01 – 0,5 nm giống như giấy da.
VLC còn có những đặc tính nổi trội như: Trọng lượng nhẹ với độ tinh
sạch cao, độ bền cơ học lớn (độ bền dai và chịu được lực kéo cao), có khả
năng chịu nhiệt tốt và khả năng hút nước cực cao ở trạng thái ẩm (60 - 700 lần
trọng lượng). Chúng còn có khả năng tương thích sinh học cao, có bề mặt tiếp
xúc lớn hơn gỗ thường, không độc, không gây dị ứng và đặc biệt là có khả
năng cản khuẩn.
1.1.1.3. Ứng dụng của VLC
VLC được ứng dụng rất nhiều trong đời sống [13], cụ thể như sau:
Bảng 1.1. Ứng dụng của VLC
Lĩnh vực
Thực phẩm

Ứng dụng
- Vỏ bao xúc xích, thịt nhân tạo
- Thạch dừa, kem, salad

Y dược

- Da nhân tạo, lớp màng trị bỏng
- Phẫu thuật ghép mô, cơ quan

Làm đẹp
Môi trường

Móng nhân tạo, mặt nạ đẹp da
- Miếng hấp thu chất độc
- Miếng thu hồi dầu

Trang phục
Thể thao

Quần áo, giày dép tự phân hủy
Lều lắp ráp

5


Thay thế sản
phẩm rừng

Khác

- Giấy đặc biệt để lưu trữ hồ sơ
- Gỗ nhân tạo
- Màng lọc nước
- Thùng hàng có độ bền cao
- Tã lót có khả năng tái chế

1.1.2. Vi sinh vật tổng hợp VLC
VLC có thể được tổng hợp từ nhiều loài vi sinh vật, trong đó chủng G.
xylinus được tập trung nghiên cứu nhiều nhất vì: Khả năng sản xuất sinh khối
cao, VLC tạo ra có cấu trúc phù hợp cho các mục đích sử dụng…
1.1.2.1. Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus)

G. xylinus thuộc nhóm vi khuẩn Acetic. Là vi khuẩn có chu mao, hiếu
khí bắt buộc và sản xuất cellulose ngoại bào [8].
G. xylinus thuộc:


Lớp: Schizomycetes



Bộ: Pseudomonadales



Bộ phụ: Pseudomonadieae



Họ: Pseudomonadaceae



Chi: Acetobacter

1.1.2.2. Đặc điểm của vi khuẩn G. xylinus
G. xylinus thuộc nhóm vi khuẩn gram âm, không di động và không sinh
bào tử.
G. xylinus có dạng hình que, kích thước ngang khoảng 0,6 - 0,8 µm, dài
khoảng 2 - 3 µm, thẳng hay hơi cong, sắp xếp riêng rẽ và đôi khi xếp thành
chuỗi. Khi điều kiện môi trường nuôi cấy thay đổi hoặc tế bào già thì hình
dạng của chúng có thể bị biến đổi: tế bào phình to ra, dài hơn, phân nhánh

6


hoặc không phân nhánh [8].
1.1.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn G. xylinus
- G. xylinus là loài vi khuẩn hiếu khí.
- Vi khuẩn phát triển ở nhiệt độ tối ưu là 25 – 300C, thích hợp nhất
là 250C và ở 370C tế bào sẽ bị suy thoái hoàn toàn.
- G. xylinus tăng trưởng trong khoảng pH từ 3 - 8, pH tối ưu là 5,5.
G. xylinus có thể lấy nguồn cacbon từ nhiều loại đường khác nhau, tùy
thuộc vào từng chủng. Ví dụ chủng G. xylinus BPR 2001 sử dụng fructose tốt
nhất, chủng G. xylinus IFO 13693 lại sử dụng glucose hiệu quả hơn… Trong
quá trình sinh trưởng, G. xylinus chuyển hóa glucose thành acid gluconic, đây
chính là nguyên nhân làm cho pH của môi trường nuôi cấy giảm từ 1 đến 2
đơn vị.
Ngoài ra, vì G. xylinus có thể sinh trưởng trong điều kiện pH thấp nên
để tránh bị nhiễm các loài vi khuẩn lạ, trong quá trình nuôi cấy người ta
thường bổ sung thêm acid citric hay acid acetic [8].
1.1.3. Môi trường nuôi cấy G. xylinus
Môi trường được dùng để nuôi cấy G. xylinus là môi trường tổng hợp
gồm các nguồn dinh dưỡng cần thiết như carbon, nito, phospho, sulfur, các
nguyên tố vi lượng và có thể có các yếu tố tăng trưởng.
G. xylinus có thể lấy nguồn cacbon từ nhiều loại đường khác nhau nên
có thể sẽ là một giải pháp tốt nếu chúng ta có thể sử dụng các vật liệu thừa
của các ngành công nghiệp như: nước vo gạo, rỉ đường, nước mía, nước dừa
già,... làm nguyên liệu để nuôi cấy G. xylinus.
- Một số môi trường nuôi cấy vi khuẩn G. xylinus tạo VLC được thể
hiện ở Bảng 1.2 [10].

7

Bảng 1.2. Thành phần của các môi trƣờng nuôi cấy thu VLC
Các loại môi trƣờng

Thành phần

MT1

MT2

MT3

Glucose

20 g

20 g

20 g

Pepton

5g

10 g

10 g

Diamoni photphat

0,3 g

0,3 g

Amoni sulfat

0,5 g

0,5 g

Nước dừa già

1000 ml

Dinatri phosphat (khan) (Na2HPO4)

2,7 g

Acid citric

1,15 g

Cao nấm men

5g

Nước cất 2 lần

1000 ml

Nước vo gạo

1000 ml

Sau đó, thêm dịch giống vào các môi trường tối thiểu 10% thể tích môi
trường. Sau đó, đo pH của môi trường và hiệu chỉnh đến khoảng 4 - 6.
Trong các môi trường trên, môi trường chuẩn (HS) được sử dụng nhiều
hơn cả.
Trong các thành phần trên, chúng ta cần lưu ý đến cao nấm men. Cao
nấm men (CNM) bao gồm các thành phần hòa tan của tế bào nấm men. CNM
được dùng như là nguồn dinh dưỡng của môi trường nuôi cấy vi khuẩn [8].
Thành phần dinh dưỡng của CNM [18], được thể hiện ở Bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần dinh dƣỡng của cao nấm men
Giá trị dinh dƣỡng

100g

Calo

185 kcal

Lipid

0,9 g

Cholesterol

0g

Natri

2,962 mg
8


Kali

2,100 mg

Cacbohydrat

20 g

Chất xơ

7g

Đường

1,6 g

Protein

24 g

Vitamin A

0 IU

Vitamin C

0 mg

Canxi

67 mg

Sắt

4 mg

Vitamin D

0 IU

Vitamin B6

0 mg

Vitamin B12

0,5µg

Magie

180 mg

1.2. Tổng quan về thuốc Neomycin Sulfate (NS)
Neomycin Sulfate là dạng muối sulfat của neomycin, một kháng sinh

nhóm aminoglycoside phổ rộng có nguồn gốc từ Streptomyces fradiae.
Neomycin Sulfate có hoạt tính kháng khuẩn [1].
1.2.1. Công thức cấu tạo
- Công thức phân tử: C23H52N6O25S3 (C23H46N6O13.3H2SO4)
- Khối lượng phân tử: 908.866 g/mol
- Tên quốc tế: Neomycin Sulfate
- Tên IUPAC: (2 R, 3 S, 4 R, 5 R, 6 R) - 5 - amino - 2 - (aminomethyl) - 6 [(1 R, 2 R, 3 S, 4 R, 6 S) - 4, 6 - diamino - 2 - [(2 S, 3 R, 4 S, 5 R) - 4 -[(2 R,
3 R, 4 R, 5 S, 6 S) - 3 - amino - 6 - (aminomethyl) - 4, 5 - dihydroxyoxan - 2 yl] oxy - 3 - hydroxy - 5 - (hydroxymethyl) oxolan - 2 - yl] oxy - 3 hydroxycyclohexyl] oxyoxane - 3, 4 - diol; sulfuric acid
9


Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Neomycin Sulfate (NS) [12]
1.2.2. Tính chất lý hóa
NS là bột màu trắng, hút ẩm, dễ tan trong nước, rất khó tan trong
ethanol 96% và thực tế không tan trong aceton [1, 15].
Quang phổ hấp thụ tối đa ở bước sóng 277 nm. Muốn định tính NS có
trong các chế phẩm (dung dịch nhỏ mắt, thuốc mỡ, thuốc tiêm,... ) ta có thể sử
dụng phương pháp quang phổ hấp thu hồng ngoại, sắc kí mỏng [14].
1.2.3. Dược lý và dược động học
* Dược lý
NS là chất diệt khuẩn và hoạt động bằng cách ức chế sự tổng hợp
protein trong các tế bào vi khuẩn nhạy cảm. Nó có hiệu quả chủ yếu chống lại
trực khuẩn gram âm nhưng có một số hoạt động chống lại các sinh vật gram
dương. Ví dụ như: E. coli, Klebsiella, Neisseria, ...
Neomycin là một phức hợp kháng sinh gồm 3 thành phần: hai thành
phần đồng phân B và C là các thành phần hoạt tính và neomycin A là thành
phần phụ. Neomycin không thể đảo ngược liên kết với protein 16S rRNA và
S12 của tiểu đơn vị 30S ribosomal của vi khuẩn. Kết quả là tác nhân này cản
trở việc lắp ráp phức hợp khởi đầu giữa mRNA và ribosome của vi khuẩn, do
đó, ức chế sự khởi đầu tổng hợp protein. Ngoài ra, neomycin gây ra sự hiểu

10


lầm của mẫu mRNA và gây ra sự chuyển đổi khung hình, do đó, dẫn đến kết
thúc sớm. Cuối cùng, điều này dẫn đến tế bào vi khuẩn bị chết đi [22].
* Dược động học
NS được hấp thu kém qua đường tiêu hóa bình thường (3%). Phần nhỏ
hấp thu được phân phối nhanh chóng trong các mô và được đào thải qua thận
phù hợp với mức độ của chức năng thận. Phần không được hấp thụ của thuốc
(khoảng 97%) được loại bỏ trong phân.
Các nghiên cứu liên kết với protein đã chỉ ra rằng mức độ gắn kết với
protein aminoglycoside thấp và tùy thuộc vào các phương pháp được sử dụng
để thử nghiệm, điều này có thể nằm trong khoảng từ 0% đến 30%.
Sự tăng trưởng của hầu hết các vi khuẩn đường ruột bị ức chế nhanh
chóng sau khi uống NS và sự ức chế này kéo dài trong 48 - 72 giờ.
Sự giải phóng NS gắn mô xảy ra chậm trong khoảng thời gian vài tuần
sau khi ngừng dùng thuốc [21].
1.2.4. Chỉ định và chống chỉ định
* Chỉ định
NS được dùng tại chỗ để điều trị các nhiễm khuẩn ngoài da, tai và mắt
do tụ cầu và các vi khuẩn khác nhạy cảm [1].
Dùng uống để sát khuẩn đường ruột trước khi phẫu thuật, điều trị ỉa chảy
do E. Coli và hỗ trợ trong điều trị hôn mê gan do làm giảm vi khuẩn tạo NH3
trong ruột [2].
* Chống chỉ định
Mẫn cảm với neomycin hoặc với các aminoglycosid hay với bất cứ thành
phần nào trong chế phẩm.
Tắc ruột, viêm - loét đường tiêu hóa.
Trẻ em dưới 1 tuổi [21].

11


1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.3.1. Vật liệu cellulose (VLC)
* Trên thế giới:
VLC đã được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, ví dụ như: dùng
VLC làm thực phẩm, màng lọc nước, làm chất mang đặc biệt cho pin và
năng lượng cho tế bào và có thể làm môi trường cơ chất trong sinh học,...
[13].
Đặc biệt trong y học, VLC được dùng làm chất bọc ngoài và vật liệu
vận tải thuốc được sử dụng ngoài da có hiệu quả rõ rệt, làm da tạm thời trong
quá trình điều trị loét da, trị bỏng và còn làm mạch máu nhân tạo trong điều
trị các bệnh tim mạch. Và trong lĩnh vực làm đẹp, VLC còn được dùng làm
mặt nạ dưỡng da cho con người [8, 13].
* Tại Việt Nam:
Cụm từ VLC không còn là thuật ngữ mới mẻ, tuy nhiên, việc nghiên
cứu và ứng dụng chúng mới chỉ dừng lại ở mức độ khiêm tốn. Trong vài năm
trở lại đây, VLC thu được từ việc nuôi cấy vi khuẩn ngày càng được quan tâm
nghiên cứu.
Năm 2006, tại Đại học Y dược thành phố Hồ Chí Minh, Nguyễn Văn
Thanh và cộng sự của mình đã tiến hành nuôi cấy vi khuẩn Acetobacter
xylium (A. xylinum), sau đó thu và tinh chế VLC đạt hiệu quả cao [8]. Ngoài
ra, ông và cộng sự cũng nghiên cứu ứng dụng VLC trong điều trị bỏng bằng
cách thử nghiệm in vivo với 2 loại VLC gồm 1 loại cho thêm hoạt chất tái
sinh mô và loại kia cho thêm hoạt chất kháng khuẩn cho thấy VLC có thêm
hoạt chất tái sinh mô có tác dụng tốt hơn hẳn.
Đinh Thị Kim Nhung và cộng sự năm 2012 cũng đã nghiên cứu VLC
ứng dụng trong điều trị bỏng được tạo ra từ vi khuẩn A. xylinum cho thấy A.

xylinum BNH2 có khả năng tổng hợp nên VLC bền, dai, thấu khí cao, hút
nước tốt và có sợi cellulose nhỏ thích hợp để dùng làm màng trị bỏng [6].

12


1.3.2. Thuốc Neomycin Sulfate
* Trên thế giới:
Selman A., Waksman (1949) lần đầu tiên phát hiện thấy NS khi nuôi
cấy nấm Streptomyces fradiae cùng với cơ chế sinh tổng hợp và khả năng
kháng khuẩn của thuốc [10].
Năm 1994 Pedersoli W.M. và cộng sự khi tiến hành tiêm NS cho bê
con Hà Lan đã nhận thấy tỷ lệ hấp thụ NS không cao và tỷ lệ đào thải qua
thận lớn nên có thể là nguyên nhân đầu độc thận [20].
Sau đó, Jong S.C. và cộng sự (2015) trong việc chữa trị cho chuột nhắt
mắc bệnh tiểu đường bị vết thương mô đã sử dụng NS nạp hydrogel cho thấy
NS nạp hydrogel có khả năng chữa lành vết thương cao hơn so với thuốc trên
thị trường do khả năng cản khuẩn và giải phóng của thuốc [17].
Bên cạnh đó Blanchard C. và nhóm nghiên cứu (2015) cũng chỉ ra rằng
neomycin ở dạng muối (ví dụ NS) ít gây dị ứng với cơ thể hơn nên NS đã
khắc phục được nhược điểm của neomycin đơn thuần [11].
Cũng vào năm 2015, Amita H. và cộng sự đã tìm ra hướng mới giúp
tăng cường sinh khả dụng và kéo dài thời gian giải phóng tại chỗ của NS
trong mắt qua việc tìm ra công thức chế tạo gel chứa NS điều trị viêm giác
mạc mắt [14].
* Tại Việt Nam
Năm 1999, danh mục thuốc thiết yếu Việt Nam được ban hành lần thứ
4 trong đó bao gồm cả NS [1].
Hiện nay, NS có thể được bào chế ở dạng viên nén, dạng kem hay dung
dịch pha chế với hoạt chất khác. Việc sử dụng VLC để làm chất bọc ngoài và

vật liệu vận tải thuốc thì chỉ mới dừng lại ở một số công trình nghiên cứu nhỏ
lẻ.

13


Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
2.1.1. Hóa chất và dung môi sử dụng trong nghiên cứu
- Neomycin Sulfate (98%) được mua từ Trung Quốc.
- Dung môi và chất phản ứng khác được mua từ Đức.
- VLC (99% hàm lượng nước) thu được bằng cách nuôi cấy vi khuẩn
G. xylinus được mua từ Nhật Bản trong môi trường dinh dưỡng.
2.1.2. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
- Buồng cấy vô trùng (Haraeus).
- Cân kỹ thuật (Sartorius - TE612).
- Cân phân tích (Sartorius - Thụy sỹ).
- Máy khuấy từ gia nhiệt (IKA - Đức).
- Máy đo quang phổ UV - 2450 (Shimadzu - Nhật Bản).
- Máy lắc tròn tốc độ chậm (Orbital Shakergallenkump - Anh).
- Nồi hấp khử trùng HV - 110/HIRAIAMA.
- Tủ sấy, tủ ấm (Binder - Đức) và các dụng cụ hóa sinh thông dụng
khác.
2.1.3. Vật liệu làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật tạo VLC
-

Giống vi khuẩn G. xylinus được mua từ Nhật Bản.

- Đường glucose, peptone, chiết cao nấm men, Disodium phosphate
hydro (Na2HPO4), axit citric, NaOH, HCl,…

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Chuẩn bị VLC
2.2.1.1. Tạo VLC thô
Tạo VLC bằng cách nuôi cấy vi khuẩn G. xylinus trong môi trường
chuẩn HS. Quá trình lên men thu VLC thô được thực hiện theo các bước

14


sau [8, 16]:
- Bước 1: Pha môi trường theo Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thành phần môi trƣờng chuẩn tạo VLC
Thành phần

Trọng lƣợng

Glucose

20 g

Peptone

5g

Cao nấm men

5g

Dinatri hidrophotphat (khan) (Na2HPO4)

2,7 g

Axit citric

1,15 g

Nước cất 2 lần

1000 ml

- Bước 2: Đem môi trường đi hấp khử trùng ở 113oC trong 15 phút
- Bước 3: Lấy môi trường ra sau đó đem đi khử trùng bằng tia cực tím
trong 15 phút rồi để nguội.
- Bước 4: Cho tối thiểu 10% dịch giống và 2% axid acetic vào môi
trường, lắc đều.
- Bước 5: Dùng gạc đã khử trùng bịt miệng bình rồi đem đi ủ tĩnh ở
26 C trong khoảng từ 6 - 8 ngày cho đến khi màng đạt đến độ dày cần thiết.
o

- Bước 6: Thu VLC thô bằng cách tách màng ra khỏi dung dịch nuôi
cấy rồi mang đi rửa sạch dưới vòi nước.
2.2.1.2. Tinh chế VLC
Nhằm loại bỏ được các tạp chất trong VLC và trung hòa độc tố hoặc
phá hủy tế bào vi khuẩn còn sót lại trên VLC.
Quá trình tinh chế VLC được tiến hành như sau (Hình 2.1) [6]:

15


Hình 2.1. Quy trình tinh chế VLC

* Kiểm tra độ tinh sạch của VLC
Nhằm đảm bảo VLC sau khi tinh chế đã loại bỏ được hết vi khuẩn và
độc tố của chúng hay chưa.
Kiểm tra sự hiện diện của protein trong VLC: Dùng thuốc thử là acid
triclor acetic (CCl3COOH), nếu có protein sẽ làm đục dung dịch trong ống
nghiệm.
Tiến hành:
- VLC tinh chế được đục nhỏ bằng khuôn, cho vào 2 ống nghiệm:
Ống 1 (ống đối chứng) chứa màng và 10 ml nước cất 2 lần, ống 2
(ống thí nghiệm) chứa 10 ml nước.
- Nhỏ vài giọt acid triclor acetic vào ống 2, lắc đều.
- Quan sát dung dịch trong ống nghiệm.

16