Nghiên cứu so sánh khả năng giải phóng thuốc captopril của màng cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
===    ===

TRẦN HOÀNG GIANG

NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG
GIẢI PHÓNG THUỐC CAPTOPRIL CỦA
MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN LÊN
MEN TỪ MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

HÀ NỘI - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
===    ===

TRẦN HOÀNG GIANG

NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG
GIẢI PHÓNG THUỐC CAPTOPRIL CỦA
MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN LÊN
MEN TỪ MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG
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 - 2018


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến toàn thể các thầy cô giáo đang
làm việc tại Viện nghiên cứu khoa học và ứng dụng, cùng toàn thể các quý thầy
cô giáo và tập thể các bạn sinh viên đang tham gia làm việc và học tập tại bộ
môn Sinh lý học người và động vật, khoa Sinh-KTNN, Trường đại học Sư phạm
Hà Nội 2 đã hết sức quan tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho
em trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận với đề tài “Nghiên cứu so sánh
khả năng giải phóng thuốc Captopril của màng cellulose vi khuẩn lên men từ
một số môi trường”. Đặc biệt, em muốn dành lời cảm ơn sâu sắc của mình tới
TS. Cao Bá Cường đã tận tình giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt khóa luận
này.
Lời cuối em xin cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, cùng các quý thầy
cô giáo trong trường đã giảng dạy em trong suốt bốn năm học qua, những kiến
thức thầy cô truyền đạt trên ghế nhà trường sẽ là hành trang quý báu cho em
trong suốt cuộc đời.
Mặc dù, đã nỗ lực tìm hiểu và cố gắng học hỏi để hoàn thành đề tài khóa
luận một cách tốt nhất có thể nhưng do bản thân chưa có nhiều kinh nghiệm và
cũng là lần đầu được tiếp xúc với nghiên cứu khoa học nên còn nhiều bỡ ngỡ,
cũng có những thiếu sót mà chính bản thân còn chưa nhận thấy được. Vì vậy,
em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn để
đề tài khóa luận được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2018
Sinh viên
Trần Hoàng Giang

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài khóa luận này do chính tôi thực hiện tại Viện
nghiên cứu khoa học và ứng dụng - Trường đại học Sư phạm Hà Nội 2, dưới
sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Cao Bá Cường. Kết quả nghiên cứu là của riêng
tôi, không trùng lắp, không sao chép từ bất cứ khóa luận nào. Kết luận được
đánh giá bằng kết quả thực nghiệm đã thực hiện hoàn toàn trung thực, không
bịa đặt. Trong khóa luận có tham khảo một số tài liệu từ một số tác giả, tôi xin
phép các tác giả nhằm bổ sung cho sự chính xác và tin cậy của khóa luận của
mình.
Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ.
Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2018
Sinh viên

Trần Hoàng Giang


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN
STT

Ký hiệu viết tắt

Nội dung

1

CVK

Cellulose vi khuẩn

2

ACE

Angiotensin

3

A. xylinum

Acetobacter xylinum


DANH MỤC BẢNG SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN
Bảng 1.1. Các ứng dụng của màng CVK
Bảng 2.1. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu
Bảng 2.2. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
Bảng 2.3: Môi trường lên men tạo màng CVK
Bảng 3.4. Kết quả so sánh sự tạo màng CVK ở các môi trường khác nhau và ở
các độ dày khác nhau
Bảng 3.5. Kết quả lượng thuốc Captopril hấp thụ vào màng CVK (Kích thước
d1,5cm) lên men từ môi trường chuẩn
Bảng 3.6. Kết quả lượng thuốc Captopril hấp thụ vào màng CVK (Kích thước
d1,5cm) lên men từ môi trường nước dừa
Bảng 3.7. Kết quả lượng thuốc Captopril hấp thụ vào màng CVK (Kích thước
d1,5cm) lên men từ môi trường nước vo gạo
Bảng 3.8. Nồng độ Captopril ở giá trị đo OD = 214nm
Bảng 3.9. Nồng độ Captopril ở giá trị đo OD = 216nm
Bảng 3.10. Nồng độ Captopril ở giá trị đo OD = 217nm
Bảng 3.11. Mật độ quang khi tiến hành giải phóng thuốc tại các môi trường pH
khác nhau tại các thời điểm khác nhau của màng CVK chuẩn

Bảng 3.12. Tỷ lệ giải phóng thuốc từ màng CVK – chuẩn trong các độ dày, thời
gian và môi trường khác nhau
Bảng 3.13. Mật độ quang khi tiến hành giải phóng thuốc tại các môi trường pH
khác nhau tại các thời điểm khác nhau của màng CVK nước dừa


Bảng 3.14. Tỷ lệ giải phóng thuốc từ màng CVK – nước dừa trong các độ dày,
thời gian và môi trường khác nhau
Bảng 3.15. Mật độ quang khi tiến hành giải phóng thuốc tại các môi trường pH
khác nhau tại các thời điểm khác nhau của màng CVK nước gạo
Bảng 3.16. Tỷ lệ giải phóng thuốc từ màng CVK – nước gạo trong các độ dày,
thời gian và môi trường khác nhau
Bảng 3.17. So sánh tỷ lệ giải phóng thuốc ở các màng CVK ở các độ dày khác
nhau trong cùng thời gian 8h tại pH = 6,8
Bảng 3.18. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ môi trường chuẩn
theo mô hình giải phóng thuốc tại pH khác nhau
Bảng 3.19. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ môi trường dừa theo
mô hình giải phóng thuốc tại pH khác nhau
Bảng 3.20. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ môi trường gạo theo
mô hình giải phóng thuốc tại pH khác nhau


DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ SỬ DỤNG TRONG KHÓA
LUẬN
Hình 1.1. Công thức cấu tạo Captopril
Hình 3.1. MT chuẩn mới đổ
Hình 3.2. Màng MT chuẩn đạt 0,5cm
Hình 3.3. Màng MT gạo đạt 0,5cm
Hình 3.4. Màng MT dừa đạt 0,5cm
Hình 3.5. Đo độ dày màng bằng thước đo

Hình 3.6. Màng thô MT dừa kích thước 0,5cm và 1cm
Hình 3.7. Màng thô MT gạo kích thước 0,5cm và 1cm
Hình 3.8. Sơ đồ quy trình tinh chế màng
Hình 3.9. Quy trình tinh chế màng CVK
Hình 3.10. Màng chuẩn sau xử lý d=1,5cm
Hình 3.11. Màng dừa sau xử lý d=1,5cm
Hình 3.12. Màng gạo sau xử lý d=1,5cm
Hình 3.13. Đo và hiệu chỉnh pH
Hình 3.14. Sử dụng cân phân tích cân khối lượng thuốc quét phổ ở các môi
trường pH khác nhau.
Hình 3.15. Quét phổ trên môi trường pH 2
Hình 3.16. Quét phổ trên môi trường pH 4,5
Hình 3.17. Quét phổ trên môi trường pH 6,8
Hình 3.18. Xây dựng đường chuẩn ở pH 2


Hình 3.19. Xây dựng đường chuẩn ở pH 4,5
Hình 3.20. Xây dựng đường chuẩn ở pH 6,8
Hình 3.21. Sử dụng máy khuấy từ trong quá trình giải phóng thuốc
Hình 3.22. Mẫu được rút ra ở từng mốc thời gian khác nhau, pH khác nhau,
môi trường khác nhau và độ dạy khác nhau
Hình 3.23. Tỷ lệ giải phóng từ CVK chuẩn
Hình 3.24. Tỷ lệ giải phóng từ CVK dừa
Hình 3.25. Tỷ lệ giải phóng từ CVK gạo
Hình 3.26. So sánh tỷ lệ giải phóng thuốc ở các màng CVK ở các độ dày khác
nhau trong cùng thời gian 8h tại pH = 6,8


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 3
3. Phạm vi nghiên cứu................................................................................... 3
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ..................................................... 3
5. Dự kiến kết quả nghiên cứu ...................................................................... 4
NỘI DUNG....................................................................................................... 6
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 6
1.1. Tổng quan về đối tượng , lĩnh vực nghiên cứu ...................................... 6
1.1.1. Tổng quan về CVK ......................................................................... 6
1.1.1.1. Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum ................................ 6
1.1.1.2. Đặc điểm của A. xylinum.......................................................... 6
1.1.1.3. Môi trường nuôi cấy A. xylinum............................................... 7
1.1.1.4. Đặc điểm cấu trúc màng CVK tạo bởi A. xylinum ................... 7
1.1.1.5. Tính chất độc đáo của màng CVK ........................................... 8
1.1.1.6. Các phương pháp sản xuất màng CVK từ A. xylinum ............. 9
1.1.1.7. Ứng dụng của màng CVK ........................................................ 9
1.1.2. Tổng quan về thuốc Captopril ...................................................... 10
1.1.2.1. Công thức ............................................................................... 10
1.1.2.2. Nguồn gốc và tính chất thuốc Captopril ................................ 11
1.1.2.3. Dược động học và tác dụng ................................................... 11
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................... 13
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................. 13
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................. 14
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 16
2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 16


2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 16
2.3. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................. 16
2.3.1. Giống vi khuẩn A. xylinum ........................................................... 16

2.3.2. Nguyên liệu và hóa chất................................................................ 16
2.3.3. Thiết bị và dụng cụ ....................................................................... 17
2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 19
2.4.1. Chế tạo hệ mạng lưới CVK .......................................................... 19
2.4.2. Xử lý màng CVK trước khi hấp thụ thuốc, xác định pH, lượng
CVK tạo thành và đánh giá độ tinh khiết của màng CVK ...................... 20
2.4.2.1. Xử lý màng CVK trước khi hấp thụ thuốc ............................. 20
2.4.2.2. Xác định pH của màng CVK tinh chế ................................... 21
2.4.2.3. Xác định lượng CVK tạo thành ............................................. 21
2.4.2.4. Đánh giá độ tinh khiết của màng CVK .................................. 21
2.4.2.4.1.Khảo sát sự có mặt của glucose trong màng CVK tinh
chế………………………………………………………………...22
2.4.2.4.2.Khảo sát sự có mặt của protein trong màng CVK tinh chế ...
…………………………………………………………………….22
2.4.3. Xây dựng đường chuẩn captopril. Xác định các thông số tối ưu
của quá trình hấp thụ thuốc captopril vào màng CVK ........................... 22
2.4.3.1. Xây dựng đường chuẩn captopril ........................................... 22
2.4.3.2. Xác định lượng thuốc được hấp thụ vào màng CVK ............ 24
2.4.4. Môi trường pH dùng để xác định lượng thuốc giải phóng ........... 24
2.4.5. Nghiên cứu giải phóng thuốc từ hệ CVK nạp thuốc với các loại
màng CVK có kích thước khác nhau và ở các điều kiện môi trường khác
nhau…………………………………………………………………….25
2.4.6. Đánh giá động học giải phóng thuốc từ màng CVK nạp thuốc 26
2.4.7. Phương pháp xử lý và thống kê số liệu......................................... 27
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 28
3.1. Tạo màng CVK .................................................................................... 28


3.1.1. Thu màng CVK từ các môi trường lên men ................................. 28
3.1.2. Đo bề dày màng CVK ................................................................... 29

3.1.3. Quá trình xử lý màng CVK trước khi nạp thuốc .......................... 30
3.1.4. Kết quả xác định lượng CVK tạo thành ....................................... 32
3.1.5. Khả năng hấp thụ thuốc captopril của màng CVK trong các môi
trường khác nhau ..................................................................................... 33
3.1.6. Môi trường pH dùng để xác định lượng thuốc giải phóng ........... 34
3.1.7. Xây dựng đường chuẩn giải phóng thuốc từ các loại môi trường
pH khác nhau........................................................................................... 37
3.1.8. Tỷ lệ giải phóng thuốc của các màng CVK .................................. 40
3.1.8.1. Tỷ lệ giải phóng thuốc của màng CVK môi trường chuẩn .... 41
3.1.8.2. Tỷ lệ giải phóng thuốc của màng CVK môi trường dừa…… 44
3.1.8.3. Tỷ lệ giải phóng thuốc của màng CVK môi trường gạo ........ 47
3.1.9. So sánh tỷ lệ giải phóng thuốc ở các màng CVK ở các độ dày khác
nhau trong cùng thời gian 8h tại pH = 6,8 .............................................. 50
3.1.10. Đánh giá động dược học giải phóng của thuốc Captopril từ màng
CVK…………………………………………………………………….51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 57
1. Kết luận ................................................................................................... 57
2. Kiến nghị ................................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 58


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây vấn đề áp dụng các nguyên vật liệu sinh học
nhằm sản xuất ra các sản phẩm phục vụ cho việc chăm sóc sức khỏe được các
nhà khoa học để tâm nghiên cứu và tìm hiểu. Chính nhờ khả năng tái tạo, tương
thích sinh học và nhờ sự phân hủy sinh học của vật liệu sinh học khiến chúng
được nghiên cứu và sử dụng một cách rộng rãi. Cellulose là một trong số những
vật liệu sinh học có đầy đủ những đặc tính đã nêu ở trên.
Cellulose vi khuẩn (CVK) là sản phẩm tạo ra từ một loài vi khuẩn, trong

đó đặc biệt nhất phải kể tới là chủng Acetobacter xylinum. Chủng vi khuẩn này
có cấu tạo bao gồm các phân tử glucose liên kết với nhau nhờ một kết có tên
gọi là liên kết ß- 1 4 glucozit, cũng chính nhờ liên kết này tạo nên một loại
màng sinh học (CVK) có cấu trúc và đặc tính tương đối giống với cellulose ở
thực vật. Tuy nhiên, so với cellulose thực vật ở cellulose vi khuẩn có những
đặc tính vượt trội hơn như: có khả năng hút nước cao ở trạng thái ẩm, với độ
dẻo dai, bền chắc và có độ tinh khiết cao. Những đặc tính vượt trội của cellulose
vi khuẩn khi đem so sánh với cellulose thực vật là nhờ chúng không chứa các
hợp chất cao phân tử như ligin, hemicellulose, peptin và sáp nến. Đặc biệt,
nguồn nguyên liệu sử dụng để sản xuất ra màng CVK rất dễ kiếm, rẻ tiền nên
chúng ta có thể tự sản xuất hay cũng có thể sản xuất trên quy mô công nghiệp.
Chính vì vậy, có thể khẳng định cellulose vi khuẩn là một loại nguyên liệu mới,
mở ra con đường mới trong nghiên cứu khoa học và chúng sẽ được ứng dụng
rộng rãi trên nhiều lĩnh vực trong cuộc sống như: thực phẩm, mỹ phẩm, y
học,… [5, 30].
Trong nhiều lĩnh vực màng CVK được đưa vào ứng dụng phải kể đến sự
thành công trong y học. Trên thế giới, gần đây với một số nghiên cứu về việc
ứng dụng màng CVK làm hệ thống phân phối và vận chuyển thuốc qua da với
Trần Hoàng Giang

1


một số loại thuốc đã cho hiệu quả rõ rệt, từ đó khắc phục được các nhược điểm
của thuốc khi sử dụng ở dạng thông thường. Khả năng chữa lành vết thương,
đặc tính bảo vệ và hấp thụ dịch tiết với việc giải phóng các loại thuốc trị liệu
có liên quan là ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng màng CVK để nạp thuốc.
Hầu hết các chế phẩm đắp qua da được sản xuất từ nhiều vật liệu khác nhau.
Do vậy, một hệ thống nạp thuốc có khả năng giải phóng thuốc kéo dài có ít lớp,
hoặc chỉ có một lớp duy nhất nên có thể đơn giản hóa quy trình sản xuất, đồng

thời giảm chi phí trong sản xuất [5, 30].
Captopril là một chất ức chế men chuyển Angiotensin (ACE) dùng trong
điều trị cao huyết áp và một số loại bệnh suy tim sung huyết. Vào năm 1977,
Captopril được phát hiện bởi ba nhà nghiên cứu tại công ty dược phẩm Mỹ
Squibb (nay là Bristol-Myers Squibb): Miguel Ondetti, Bernard Rubin và
David Cushman. Captopril là chất ức chế ACE đầu tiên phát triển và được coi
là một bước đột phá bởi vì cơ chế hoạt động mới của nó và cũng vì quá trình
phát triển mang tính cách mạng. Thuốc Captopril có tác dụng chống tăng huyết
áp, điều trị nhồi máu cơ tim và suy tim [10, 31].
Tuy nhiên trong quá trình sử dụng thuốc Captopril đem lại một vài những
tác dụng phụ không mong muốn cho người sử dụng như: trên da nổi ngứa dạng
rát sần, suy giảm chức năng thận, suy thận, hội chứng thận hư, giảm bạch cầu
trung tính, mất bạch cầu hạt, thiếu máu và giảm tiểu cầu,…[10, 31].
Từ mục đích nhằm cải thiện những hạn chế của thuốc Captopril trong quá
trình điều trị cho người bệnh và dựa vào kết quả các nghiên cứu về màng CVK,
nhận thấy cần có một hướng nghiên cứu khoa học mới. Bước đi đầu cần tạo ra
màng CVK bằng loại vi khuẩn thuộc chủng Acetobacter xylinum, từ đó chế tạo
ra màng sinh học để khắc phục được những tác dụng phụ của thuốc Captopril
trong chữa trị bệnh cao huyết áp, bệnh suy tim, bệnh nhồi máu cơ tim và bệnh
thận do tiểu đường; đồng thời sẽ khảo sát được sự giải phóng thuốc qua màng
Trần Hoàng Giang

2


sinh học nhằm mục đích kéo dài được thời gian giải phóng cũng như sự khả
dụng sinh học của CVK trong việc điều trị bệnh. Từ những lý do trên chúng tôi
đã quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu so sánh khả năng giải phóng thuốc
Captopril của màng Cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi trường”.
2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu so sánh khả năng giải phóng thuốc Captopril từ màng CVK
đã nạp thuốc ở một số môi trường có độ pH khác nhau.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: So sánh khả năng giải phóng thuốc Captopril của
màng Cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi trường.
- Vật liệu nghiên cứu bao gồm:
+ Màng CVK tạo ra từ môi trường nước vo gạo.
+ Màng CVK tạo ra từ môi trường nước dừa già.
+ Màng CVK tạo ra từ môi trường chuẩn.
- Phạm vi nghiên cứu: Các nghiên cứu được thực hiện trên quy mô phòng
thí nghiệm.
- Địa điểm nghiên cứu:
+ Phòng thí nghiệm sinh lý học người và động vật của trường đại học
Sư phạm Hà Nội 2.
+ Viện nghiên cứu khoa học và ứng dụng của trường đại học Sư phạm
Hà Nội 2.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:

Trần Hoàng Giang

3


+ Hiểu biết thêm về ứng dụng của màng CVK trong cuộc sống.
+ Việc nghiên cứu ứng dụng màng CVK vào việc khắc phục hạn chế
của thuốc Captopril sẽ mở ra một hướng nghiên cứu khoa học mới không chỉ
dừng lại ở việc khắc phục những hạn chế của thuốc này mà còn có thể ứng dụng
trên rất nhiều loại thuốc khác góp phần xây dựng cho nền y học nhân loại ngày
càng phát triển hơn.

+ Ngoài ra, chúng ta cũng có thể tìm thấy những ưu điểm và hạn chế
của màng CVK để từ đó có những hướng đi mới trong công tác nghiên cứu
khoa học nhằm làm tăng các đặc tính của màng CVK, đồng thời hạn chế các
yếu điểm của màng CVK để từ đó ứng dụng màng CVK trong nhiều lĩnh vực
khác nhau và phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người.
-Ý nghĩa thực tiễn:
+ Xây dựng được quy trình sản xuất ra màng CVK từ chủng
Acetobacter xylinum.
+ Từ màng CVK thu được ở một số môi trường đem so sánh khả năng
giải phóng thuốc Captopril để xây dựng được hệ thống giải phóng thuốc chậm
nhất nhằm khắc phục những tác dụng phụ không mong muốn trong việc điều
trị bệnh cao huyết áp, bệnh suy tim, bệnh nhồi máu cơ tim và bệnh thận do tiểu
đường bằng thuốc Captopril, rút ngắn được thời gian điều trị và giảm thiểu tối
đa chi phí trong điều trị cho người bệnh.
+ Từ kết quả nghiên cứu trong quy mô phòng thí nghiệm có thể đem ra
áp dụng với quy mô công nghiệp và ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn.
5. Dự kiến kết quả nghiên cứu
- Tạo được màng CVK từ vi khuẩn A. xylinum.
- Xử lý màng thô để thu được màng CVK tinh sạch.
Trần Hoàng Giang

4


- Thực hiện nạp thuốc vào màng CVK.
- Tìm ra được môi trường tạo màng CVK giải phóng tối ưu nhất nhằm
mục đích kéo dài quá trình giải phóng thuốc trong cơ thể.

Trần Hoàng Giang

5


NỘI DUNG
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về đối tượng , lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1. Tổng quan về CVK
1.1.1.1.Vị trí phân loại của Acetobacter xylinum
- Acetobacter xylinum (A. xylinum) thuộc nhóm vi khuẩn Acetic, chi
Acetobacter, họ Pseudomonadaceae. Đây là một loại vi khuẩn hiếu khí bắt
buộc, có các đặc trưng như: sản xuất cellulose ngoại bào và có nhu mao [5].
- Theo khóa phân loại của Bergey [26] thì A. xylinum thuộc:
+ Lớp: Schizomycetes.
+ Bộ: Pseudomonadales.
+ Bộ phụ: Pseudomonadieae.
+ Họ: Pseudomonadaceae.
1.1.1.2. Đặc điểm của A. xylinum
- Đặc điểm về hình thái A. xylinum:
Hình que, thẳng hoặc hơi cong, kích thước bề ngang vào khoảng 0,60,8µm, kích thước chiều dài vào khoảng 2 – 3µm. Thuộc loại vi khuẩn không
sinh bào tử và thuộc nhóm vi khuẩn gram âm.
Vi khuẩn này không có khả năng di động, thường sắp xếp riêng nhưng
đôi khi lại xếp thành chuỗi; tuy nhiên, khi tế bào già đi hoặc do điều kiện môi
trường nuôi cấy có thể làm biến đổi hình dạng cơ thể như: tế bào dài hơn, phân
nhánh hoặc không phân nhánh và phình to ra [5].
- Đặc điểm sinh lí và sinh hóa của A. xylinum:

Trần Hoàng Giang

6

Vi khuẩn A. xylinum có thể oxy hóa ethanol thành acid acetic. Có phản
ứng catalase dương tính. Không có khả năng tăng trưởng trong môi trường
Hoyer và không tạo sắc tố nâu.
Vi khuẩn này có thể tổng hợp cellulose, có khả năng chuyển hóa glucose
thành acid và glycerol thành dihydroaceton. A. xylinum còn có khả năng dùng
nhiều nguồn đường khác nhau và tùy thuộc vào chủng vi khuẩn mà việc lựa
chọn sử dụng nguồn đường nào hiệu quả nhất.
Nhiệt độ khoảng 25 – 30oC là nhiệt độ tối ưu để vi khuẩn A. xylinum
phát triển. Chúng tăng trưởng trong khoảng pH từ 3 – 8; tuy nhiên, pH 5,5 là
pH tối ưu để tạo ra cellulose [5, 26].
1.1.1.3. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
- Môi trường nuôi cấy A. xylinum là loại môi trường tổng hợp từ các nguồn
dinh dưỡng cần thiết bao gồm: nguồn nitơ, cacbon, phosphor, sulfur và các yếu
tố vi lượng, yếu tố tăng trưởng [5]. Loại vi khuẩn này có thể tổng hợp cellulose
từ nguồn cacbonhydrat như: glucose, maninol, fructose, sorbitol. Còn khi sử
dụng các nguồn như: galactose, sucrose, lactose, glycerol sẽ thu được hiệu suất
thấp hơn và không nên dùng các nguồn acetate, mannose, erythriol, cellobiose.
Tùy thuộc vào từng chủng A. xylinum mà việc sử dụng các nguồn đường và
nồng độ của các loại đường trong môi trường là khác nhau [5]. Nhu cầu sử dụng
đường ở A. xylinum là rất lớn và đóng một vai trò chủ đạo trong quá trình tổng
hợp CVK. Chính vì vậy, đã có rất nhiều nghiên cứu và đề nghị sử dụng.
- Các nguyên liệu có thể sử dụng trong nuôi cấy A. xylinum như: rỉ đường,
phomat, nước dừa già, chất thải trong công nghiệp sản xuất khoai tây, nước
mía, nước vo gạo,…
1.1.1.4. Đặc điểm cấu trúc màng CVK tạo bởi A. xylinum

Trần Hoàng Giang

7

- Cellulose vi khuẩn (màng CVK) có cấu trúc là một chuỗi polymer không
phân nhánh. Bao gồm nhiều gốc glucopyranose nối với nhau bởi các liên kết ß1.4- glucan. Những chuỗi glucan được vi khuẩn tổng hợp và nối liền lại với
nhau tạo ra các thớ sợi thứ cấp có chiều rộng vào khoảng 1,5nm [15]. Đây là
những thớ sợi tự nhiên mảnh nhất khi so sánh với thớ sợi cellulose sơ cấp trong
thượng tầng ở một số loài thực vật. Các sợi thứ cấp liên kết lại tạo thành các vi
sợi, các vi sợi liên kết với nhau tạo ra các bó sợi, tiếp tục các bó sợi lại kết hợp
với nhau tạo ra các dải. Mỗi dải có độ dày vào khoảng 3 – 4nm và dài khoảng
130 – 177nm ( theo Yamanaka et al, 2000). Những dải của cellulose vi khuẩn
siêu mịn với chiều dài từ 1 – 9µm và nhờ đó cấu trúc mắt lưới dày đặc được tạo
ra và được ổn định bởi các liên kết hydro, đó được gọi là lớp màng film
(Bielecki et al, 2001) [4, 26].
- Hiện nay, Acetobacter xylinum được xếp là một loại vi khuẩn có khả
năng sản sinh ra màng CVK tốt nhất trong tự nhiên. Loại vi khuẩn này là một
trong số loài tiến hóa nhất trong nhóm vi khuẩn tía, thuộc loại vi khuẩn gram
âm, sống hiếu khí bắt buộc, không sinh ra bào tử. Đặc biệt, một tế bào
Acetobacter xylinum có thể chuyển hóa tới 108 phân tử cellulose và phân tử
glucose trong thời gian 1 giờ đồng hồ. Do đó, có thể khẳng định khả năng tổng
hợp cellulose của Acetobacter xylinum là rất lớn [16].
1.1.1.5. Tính chất độc đáo của màng CVK
- Độ dai cơ học lớn: Cellulose có độ dai khá cao có thể chịu một lực kéo
lớn. Tuy nhiên, trọng lượng lại tương đối nhẹ, độ bền cao [11, 32].
- Độ tinh khiết cao: Màng CVK là cellulose sinh học duy nhất được tổng
hợp mà không có chứa các chất như lignin hay hemicellulose. Vậy nên, vi
khuẩn có khả năng phân hủy hoàn toàn màng CVK và đây chính là nguồn
nguyên liệu tái sinh [22, 32].

Trần Hoàng Giang

8


- Khả năng hút nước của màng CVK rất cao khi ở trạng thái ẩm (Patel &
Suresh 2008; Wippermann et al, 2009) [33].
1.1.1.6. Các phương pháp sản xuất màng CVK từ A. xylinum
- Lên men tĩnh: Môi trường dinh dưỡng để lên men A. xylinum được đựng
vào các khay lên men có bề mặt rộng, thoáng. Suốt thời gian lên men, các khay
này được phủ đậy bởi lớp giấy báo có độ xốp để tạo độ thông khí. Điều chỉnh
nhiệt độ thích hợp để lên men vào khoảng 28 – 29oC. Sau đó sợi cellulose mới
được tạo ra sẽ di chuyển lên bề mặt của môi trường nuôi cấy tạo ra một lớp
màng cellulose nằm ở mặt phân cách giữa không khí và môi trường lỏng.
Cellulose tiếp tục được tổng hợp và bám lên màng cellulose phía bên trên.
Khoảng 7 – 10 sau đó sẽ thu được màng CVK [5, 28].
- Lên men động: A. xylinum được nuôi cấy trong môi trường nuôi cấy lắc.
Dịch huyền phù vi khuẩn đã được hoạt hóa được đưa vào môi trường nuôi cấy
đã được chuẩn bị sẵn trong các bình erlen. Sau đó lắc trong các máy lắc ổn
nhiệt ở 28 – 30oC với tốc độ 180 – 200vòng/phút. Màng CVK tạo ra từ môi
trường lắc có hình hạt, hình sao, hạt nhỏ và các sợi dài. Sự sinh trưởng và khả
năng tổng hợp CVK của vi khuẩn A. xylinum chịu ảnh hưởng lớn bởi lượng O2
hòa tan trong môi trường. Vậy nên, trong quá trình lên men để đạt hiệu quả cao
phải sục khí thường xuyên vào các reactor [5, 28].
1.1.1.7. Ứng dụng của màng CVK
CVK với những ưu điểm nổi trội, ngày càng được các nhà khoa học trên
thế giới nghiên cứu nhiều vời các đề tài vô cùng đa dạng và phong phú. Đồng
thời, CVK cũng được ứng dụng rất nhiều và rộng dãi trong đời sống xã hội trên
nhiều lĩnh vực như trong thực phẩm, y dược, mỹ phẩm,… và ở nhiều các lĩnh
vực khác trong đời sống.

Trần Hoàng Giang

9


Bảng 1.1. Các ứng dụng của màng CVK.
Lĩnh vực ứng dụng

Sản phẩm
Lớp màng chữa bỏng

Y dược

Tác nhân vận chuyển thuốc
Da nhân tạo

Thực phẩm
Mỹ phẩm

Thức ăn tráng miệng (thạch)
Thịt nhân tạo
Móng nhân tạo
Quần áo, giày dép tự phân hủy

Môi trường

Miếng xốp làm sạch vết loang tràn
dầu

Lĩnh vực khác

Làm màng lọc

1.1.2. Tổng quan về thuốc Captopril
Sơ lược về thuốc Captopril
1.1.2.1. Công thức
- Tên IUPAC: (2- Công thức phân tử : C9H15NO3S [1].
- Công thức cấu tạo [1] được thể hiện ở hình 1.1:

Hình 1.1. Công thức cấu tạo Captopril
Trần Hoàng Giang

10


- Phân tử khối: 217,29g/mol.[1]
1.1.2.2. Nguồn gốc và tính chất thuốc Captopril
- Nguồn gốc: Captopril được chiết xuất từ loài rắn độc Brazil, loài
Bothrops jararaca [12].
- Tính chất: [1, 9].
+ Bột kết tinh trắng hoặc gần như trắng.
+ Độ tan: Dễ tan trong nước, trong dicloromethan và methanol, tan
trong các dung dịch loãng của hydroxyl kim loại kiềm.
+ Định tính: Phổ hấp thụ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hấp
thụ hồng ngoại của captopril chuẩn.
1.1.2.3. Dược động học và tác dụng
- Dược động học:
+ Hấp thụ: Captopril được hấp thụ nhanh qua đường uống. Tỉ lệ hấp thụ
đạt 75% liều dùng và tỉ lệ hấp thụ giảm xuống còn 30 % đến 35% nếu dùng
chung thuốc với thức ăn, tuy nhiên lại không gây ảnh hưởng gì đến tác dụng

điều trị [10, 31].
+ Phân bố: Có 30% gắn với albumin huyết tương. Thời gian bán hủy
đào thải của phần Captopril không bị biến đổi khoảng 2 giờ.
+ Có 95% Captopril bị đào thải qua nước tiểu (trong đó 40% đến 50%
dưới dạng không bị biến đổi).
+ Ở bệnh nhân suy thận, nồng độ Captopril trong huyết tương tăng đáng
kể ở bệnh nhân có thanh thải creatinin ≤ 40ml/phút; thời gian bán hủy có thể
tăng đến 30 giờ.

Trần Hoàng Giang

11


+ Captopril qua được nhau thai, một lượng rất nhỏ Captopril được bài
tiết qua sữa mẹ.
+ Thải trừ : chủ yếu qua thận dưới dạng đã chuyển hóa khoảng 30% 40% [12, 24].
- Tác dụng:
* Tác dụng ức chế men chuyên angiotensme:
+ Captopril là thuốc ức chế men chuyển angiotensine I thành
angiotensine II, chất gây co mạch đồng thời kích thích sự bài tiết aldosterone
ở vỏ thượng thận, làm giảm bài tiết aldosteron. Giảm sự đề kháng ngoại vi toàn
phần với tác động chọn lọc trên cơ và trên thận, sự giảm đề kháng này không
gây giữ muối nước hoặc nhịp tim nhanh phản xạ [31].
* Tác động hạ huyết áp:
+ Captopril có hiệu lực ở mọi giai đoạn của cao huyết áp. Captopril có
khả năng làm giảm huyết áp tâm thu và tâm trương, ở tư thế năm vả tư thế đứng
[10, 24].
* Tác động trên huyết động ở bệnh nhân suy tim:
+ Captopril tác động làm giãn tình mạch, do điều chỉnh sự chuyển hỏa

của prostaglandine: giảm tiền gánh; do giảm sự đề kháng ngoại vi toàn phẩn:
giảm hậu gánh [10, 24].
+ Các nghiên cứu được thực hiện trên bệnh nhân suy tim cho thấy:
Captopril có khả năng làm giảm áp lực đổ đầy thầt trái và phải , giảm sự đề
kháng ngoại vi toàn phần, giảm áp suấtt động mạch trung bình, tăng lưu lượng
tim và cải thiện chỉ số tim, tăng lưu lượng máu đến cơ [10, 24].
* Tác dụng trong nhồi máu cơ tim cấp:

Trần Hoàng Giang

12


+ Giảm tử vong do nguồn gốc tim mạch, giảm tái phát nhôi máu có tim,
giảm tiến triển đến suy tim [10, 24].
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- Nghiên cứu màng CVK:
+ Nghiên cứu về màng CVK từ vi khuẩn A. xylinum và ứng dụng của
nó đã được tiến hành rộng rãi trên thế giới. Tác giả Brown 1989, dùng màng
CVK làm môi trường phân tách cho quá trình xử lý nước, dùng làm chất
mang đặc biệt cho các pin và năng lượng cho tế bào [16]. Brown (1989) và
cộng sự, sử dụng màng như một chất để biến đổi độ nhớt, để làm ra các sợi
truyền quang, thực phẩm hoặc thay thế thực phẩm [16].
+ Tác giả Wan (Canada) đã được đăng kí bản quyền về làm màng CVK
từ A. xylinum dùng trị bỏng [32]. Các tác giả Jonas và Farad (1998), Czafa
và cộng sự (2006) đã sử dụng màng CVK làm da nhân tạo, làm mặt nạ dưỡng
da.
- Nghiên cứu về Captopril:
+ Captopril được phát triển năm 1975 bởi ba nhà nghiên cứu tại công

ty dược phẩm Mỹ Squibb (nay là Bristol-Myers Squibb): Miguel Ondetti,
Bernard Rubin và David Cushman. Squibb nộp đơn bảo hộ bằng sáng chế
cho thuốc của Mỹ vào tháng 2 năm 1976 và Bằng sáng chế Hoa Kỳ 4.046.889
đã được cấp vào tháng 9 năm 1977. Captopril được FDA chấp thuận vào
ngày 6 tháng 4 năm 1981 và Captopril đã trở thành thuốc generic ở Mỹ vào
tháng 2 năm 1996 [29].
+ Tới nay trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về
Captopril. Trong đó phải kể đến công trình nghiên cứu của tiến sĩ Samir
Attoub, Khoa Dược, Khoa Y học và Sức khoẻ, Đại học UAE với công trình
Trần Hoàng Giang

13