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

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

LÊ VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU SO SÁNH KHẢ NĂNG
GIẢI PHÓNG THUỐC OMEPRAZOLE
CỦA MÀNG CELLULOSE VI KHUẨN
LÊN MEN TỪ MỘT SỐ MÔI TRƢỜNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh lý học ngƣời và động vật
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN PHÚC HƢNG

HÀ NỘI 2018


Lời cảm ơn
Trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên
cứu so sánh khả năng giải phóng thuốc Omeprazole của màng cellulose vi
khuẩn lên men từ một số môi trường” em đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn và
giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy cô, các anh chị và các bạn tại Viện Nghiên
cứu khoa học và ứng dụng trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.
Với lòng biết ơn sâu sắc em xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:
TS. Nguyễn Phúc Hƣng, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện và hoàn thành khóa luận.
Em cũng xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Sinh
– KTNN cùng các thầy cô tại Viện Nghiên cứu khoa học và ứng dụng trƣờng

ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành khóa luận
này.
Cuối cùng em xin đƣợc cảm ơn gia đình, những ngƣời thân, bạn bè đã
quan tâm, động viên, ủng hộ và giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Nhƣng do những buổi đầu em chƣa làm quen với công tác nghiên cứu khoa
học cũng nhƣ hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót mà bản thân chƣa còn thấy đƣợc. Em rất mong muốn đƣợc sự
đóng góp của quý thầy cô và các bạn để khóa luận của em đƣợc hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 22 tháng 04 năm 2018
Sinh viên

Lê Văn Dũng


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài khóa luận “ Nghiên cứu so sánh khả năng giải phóng
thuốc Omeprazole của màng cellulose vi khuẩn lên men từ một số môi
trƣờng” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, đƣợc thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Phúc Hƣng. Tất cả các số liệu đều đƣợc tôi thu
thập từ thực nghiệm và qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép hay bịa
đặt. Các kết quả trình bày trong khóa luận là trung thực, khác quan và chƣa
đƣợc công bố trong bất kì công trình nào trƣớc đây. Nếu có gì sai sót, tôi xin
chịu hoàn toàn trách nghiệm.
Hà Nội, ngày 22 tháng 4 năm 2018.
Sinh viên

Lê Văn Dũng

BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt
A.xylinum

Tên Tiếng Việt
Acetobacter xylinum

CVK

Cellulose vi khuẩn

OME

Omeprazole

CNM

Cao nấm men

ĐHSP

Đại học Sƣ phạm

MT1

Môi trƣờng 1

MT2

Môi trƣờng 2

MT3

Môi trƣờng 3

PC

Cellulose thực vật

OD

Mật độ quang phổ

Nxb

Nhà xuất bản


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 2
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.......................................................... 2
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4
1.1. Tổng quan về cellulose vi khuẩn (CV) ...................................................... 4

1.1.1. Cellulose vi khuẩn (CVK)....................................................................... 4
1.1.1.1. Đặc điểm của Cellulose vi khuẩn......................................................... 4
1.1.1.2. Cấu trúc kết tinh của cellulose vi khuẩn. ............................................. 4
1.1.1.3. Tính chất của cellulose vi khuẩn ......................................................... 5
1.1.1.4 Đặc tính của màng CV .......................................................................... 6
1.1.1.5. Ứng dụng của màng CVK .................................................................... 6
1.1.2. Vi sinh vật tổng hợp cellulose................................................................ 7
1.1.2.1. Vi khuẩn A. xylinum ............................................................................ 8
1.1.2.2. Đặc điểm hình thái của A. xylinum. ..................................................... 8
1.1.2.3. Đặc điểm sinh lý của A. xylinum .......................................................... 8
1.1.2.4. Đặc điểm sinh trƣởng của A. xylinum .................................................. 9
1.1.3. Môi trƣờng nuôi cấy A. xylinum ............................................................. 9
1.2. Tổng quan về thuốc Omeprazole [2,3] .................................................. 12
1.2.1. Công thức cấu tạo.................................................................................. 12
1.2.2. Loại thuốc và dạng thuốc ...................................................................... 13
1.2.3. Tính chất lý hóa của Omeprazole ......................................................... 13
1.2.3.1. Lý tính ................................................................................................ 13
1.2.3.2. Hoá tính .............................................................................................. 13
1.2.4. Định tính................................................................................................ 13
1.2.5. Dƣợc lý và cơ chế tác dụng ................................................................... 14
1.2.6. Dƣợc động học ...................................................................................... 14
1.2.7. Tác dụng và hạn chế của Omeprazole .................................................. 15


1.2.7.1. Tác dụng của Omeprazole.................................................................. 15
1.2.7.2 Hạn chế của Omeprazole .................................................................... 15
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .............................................. 16
1.3.1. Cellulose vi khuẩn (CVK)..................................................................... 16
1.3.2. Omeprazole ........................................................................................... 16
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 18

2.1. Nguyên vật liệu và trang thiết bị nghiên cứu ........................................... 18
2.1.1 Chủng vi sinh ......................................................................................... 18
2.1.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................... 18
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ................................................................................ 18
2.1.3. Vật liệu làm môi trƣờng nuôi cấy vi sinh vật tạo màng CVK .............. 19
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 20
2.2.1. Chuẩn bị màng CVK ............................................................................. 20
2.2.1.1. Tạo màng CVK thô ............................................................................ 20
2.2.1.2 Tạo màng CVK tinh khiết ................................................................... 21
2.2.2. Chế tạo màng CVK nạp thuốc Omeprazole .......................................... 22
2.2.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn thuốc Omeprazole ....................................... 22
2.2.2.2. Nạp Omeprazole vào màng CVK ..................................................... 23
2.2.2.3Nghiên cứu giải phóng thuốc từ hệ CVK nạp thuốc với các loại màng
CVK có kích thƣớc khác nhau và điều kiện môi trƣờng khác nhau ............... 24
2.2.7. Đánh giá động học giải phóng của thuốc từ màng CVK nạp thuốc ..... 25
2.2.10. Xử lý thống kê ..................................................................................... 26
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .......................... 27
3.1. Tạo màng CVK ........................................................................................ 27
3.1.1. Thu màng CVK từ các môi trƣờng lên men ......................................... 27
3.1.1.1. Môi trƣờng có thành phần cao nấm men ........................................... 27
3.1.1.2. Môi trƣờng có chứa nƣớc dừa ............................................................ 27
3.1.1.3. Môi trƣờng có chứa nƣớc gạo ............................................................ 28
3.1.2. Quá trình xử lý màng CVK trƣớc khi hấp thu thuốc ............................ 28
3.1.3.Xác định điều kiện nuôi cấy để có độ dày màng CVK thích hợp.......... 29
3.1.4. Đo bề dày màng CVK ........................................................................... 30


3.1.4.1. Màng Gạo ........................................................................................... 30
3.1.4.2.Màng Dừa ............................................................................................ 31
3.1.4.3. Màng CNM ........................................................................................ 31

3.1.5. Kiểm tra độ tinh khiết của màng CVK ................................................. 32
3.3. Tỷ lệ thuốc Omeprazole giải phóng khỏi màng CVK ............................ 33
3.3.1.Tỷ lệ giải phóng thuốc từ màng CMN ................................................... 34
3.3.2. Tỷ lệ giải phóng thuôc từ màng Dừa .................................................... 39
3.3.3. Tỷ lệ giải phóng thuốc từ màng Gạo..................................................... 40
3.4. Đánh giá động học giải phóng của thuốc Omeprazole từ màng CVK .... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 49


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose ............................... 7
Bảng 1.2: Thành phần của các môi trƣờng lên men thu màng CVK .............. 10
Bảng 1.3: Thành phần dinh dƣỡng của cao nấm men ..................................... 12
Bảng 2.1. Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu ................................................. 18
Bảng 2.2. Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................ 19
Bảng 2.3: Thành phần môi trƣờng chuẩn tạo màng CVK .............................. 20
Bảng 2.4: Mật độ quang (OD) của dung dịch Omeprazole ở các nồng độ ..... 22
Bảng 3.1. Kết quả thu màng CVK tƣơi ở các độ dày khác nhau ................... 30
Bảng 3.2. Giá trị đo độ dày của màng Gạo ..................................................... 31
Bảng 3.3. Giá trị đo độ dày màng Dừa ........................................................... 31
Bảng 3.4. Giá trị đo độ dày màng CNM ......................................................... 32
Bảng 3.5. Tỷ lệ giải phóng thuốc Omeprazole từ màng CNM dày 0,5cm và
1cm ở các pH khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau .......................... 45

Bảng 3.6. Tỷ lệ giải phóng thuốc Omeprazole từ màng dừa dày 0,5cm và 1cm
ở các pH khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau .................................. 45
Bảng 3.7. Tỷ lệ giải phóng thuốc Omeprazole từ màng gạo dày 0,5cm và 1cm
ở các pH khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau .................................. 46
Bảng 3.8. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng CNM theo mô

hình động học tại các pH khác nhau……………………………………………………………42
Bảng 3.9. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng dừa theo mô
hình động học tại các pH khác nhau……………………………………………………………43


Bảng 3.10. Các tham số của quá trình giải phóng thuốc từ màng gạo theo mô
hình động học tại các pH khác nhau…………………………………………………44


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cấu trúc của cellulose vi khuẩn ........................................................ 4
Hình 1.2: Cellulose vi khuẩn (a) và cellulose thực vật (b) (Bielecki et al.,
2001).................................................................................................................. 6
Hình 1.3: Phổ hấp thụ của thuốc Omeprazole ................................................ 14
Hình 2.1: Quy trình tạo màng BC tinh khiết ................................................... 21
Hình 2.2: Phƣơng trình đƣờng chuẩn Omeprazole dung môi NaOH 0,1M.... 23
Hình 3.1. Môi trƣờng dinh dƣỡng lên men thu màng CNM ........................... 27
Hình 3.2. Môi trƣờng dinh dƣỡng lên men thu màng Dừa ............................. 27
Hình 3.3. Môi trƣờng dinh dƣỡng lên men thu màng Gạo ............................. 28
Hình 3.4. Màng BC thô đƣợc ngâm trong NaOH 3%..................................... 28
Hình 3.5. Màng BC đƣợc rửa dƣới vòi nƣớc .................................................. 29
Hình 3.6. Màng BC tinh khiết…………………………………………………………………… 29
Hình 3.7. Kết quả thử sự hiện diện của đƣờng glucose .................................. 33
Hình 3.8. Quá trình giải phóng thuốc Omeprazole từ màng BC .................... 38
Hình 5.9. Biểu đồ giải phóng thuốc từ các loại màng BC với độ dày 0,5cm và
1cm .................................................................................................................. 39
Hình 3.9. Biểu đồ mật độ quang OD hấp thụ vào màng ở các môi trƣờng khác
nhau………………………………………………………………………………..38

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Màng cellulose vi khuẩn (BC) cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4
glucopyranose mạch thẳng đƣợc tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, chủ yếu là
Acetobacter xylinum (A. xylinum). Màng BC do A. xylinum tạo ra có cấu trúc
hóa học đồng nhất với cellulose thực vật nhƣng lại có một số tính chất hóa lí
nhƣ: độ bền cơ học và khả năng thấm hút nƣớc cao, đƣờng kính sợi nhỏ, độ
tinh khiết cao, khả năng polymer hóa lớn... Hiện nay màng BC đƣợc xem là
nguồn nguyên liệu mới có tiềm năng ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau nhƣ công nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin....,
Trong lĩnh vực y học, màng BC đã đƣợc một số nƣớc trên thế giới nghiên cứu
ứng dụng làm màng trị bỏng, mặt nạ dƣỡng da, mạch máu nhân tạo... [1].
Màng BC có tiềm năng cao cho các ứng dụng trong các hệ thống vận chuyển
thuốc, cho cả thẩm thấu qua da, qua đƣờng miệng và mô – kỹ thuật, và một số
ứng dụng y sinh học khác, đáng chú ý nhất trong sự kiểm soát các hệ thống
vận chuyển thuốc.
Omeprazole đƣợc dùng để điều trị các rối loạn về dạ dày và thực quản
nhƣ: trào ngƣợc dịch dạ dày - thực quản, loét dạ dày - tá tràng, hội chứng
Zollinger – Ellison,…
Thuốc hoạt động bằng cách làm giảm lƣợng axit do dạ dày tiết ra. Thuốc
giúp làm giảm các triệu chứng nhƣ ợ nóng, khó nuốt và ho dai dẳng. Thuốc
giúp chữa lành tổn thƣơng dạ dày và thực quản do axit, giúp ngăn ngừa các
vết loét, và có thể giúp ngăn ngừa ung thƣ thực quản. Omeprazole thuộc
nhóm thuốc ức chế bơm proton (PPI).
Mặc dù thuốc omeprazole đã cho thấy khả năng chống lại nhiều bệnh
nhƣng hiệu quả điều trị của nó đƣợc chứng minh là rất hạn chế.

1

Vậy nên, dựa trên tiềm năng sử dụng của màng BC có thể tạo ra hệ thống
tăng cƣờng khả năng hấp thụ và giải phóng thuốc Omeprazole, từ đó khắc
phục một số hạn chế của thuốc trong quá trình sử dụng, tăng hiệu quả chữa
trị. Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc
omeprazole của màng Cellulose vi khuẩn lên men từ một số loại môi
trường”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tạo màng BC từ môi trƣờng chuẩn Hestrin – Schramm (HS).
- Thiết kế các hệ thống BC
- Nghiên cứu khả năng giải phóng thuốc omeprazole của màng BC lên
men từ một số môi trƣờng từ đó nhằm tìm ra trƣờng hợp khả năng giải phóng
thuốc omeprazole tối đa vào màng BC.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Màng BC từ môi trƣờng CNM, nƣớc dừa già,
nƣớc vo gạo; thuốc omeprazole,…
- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu đƣợc thực hiện ở quy mô phòng thí
nghiệm
- Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm sinh lý ngƣời và động vật khoa
sinh học, trƣờng đại học sƣ phạm Hà Nội. Viện nghiên cứu sinh học và ứng
dụng trƣờng đại học sƣ phạm Hà Nội 2.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
- Tiếp tục nghiên cứu tiềm năng của màng BC trong việc Giải phóng
thuốc tại chỗ. Việc nghiên cứu ứng dụng màng BC có thể khắc phục hạn chế
của thuốc omeprazole dạng thƣơng mại sẽ mở ra một hƣớng sản xuất thuốc
hiệu quả, mang lại lợi ích cho việc điều trị.

2

- Đánh giá những tiềm năng của màng BC giải phóng omeprazole để từ đó
có thể đề xuất hƣớng nghiên cứu trên các loại thuốc khác.
* Ý nghĩa thực tiễn
- Sử dụng màng BC làm hệ thống giải phóng thuốc omeprazole định
hƣớng tạo ra hệ thống khắc phục những hạn chế trong việc điều trị của
omeprazole dạng thƣơng mại.
- Định hƣớng nâng cao hiệu quả sử dụng omeprazole.
- Từ kết quả nghiên cứu đƣợc có thể áp dụng vào thực tiễn

3


NỘI DUNG
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về cellulose vi khuẩn (CV)
1.1.1. Cellulose vi khuẩn (CVK)
1.1.1.1. Đặc điểm của Cellulose vi khuẩn
Cellulose vi khuẩn là một chuỗi polymer do các glucopyranose nối với
nhau bằng liên kết β-1,4-glucan. Cấu trúc của BC phụ thuộc chặt chẽ vào điều
kiện nuôi cấy. Trong nuôi cấy tĩnh, BC có những tính chất rất đặc biệt nhƣ: độ
tinh sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ bền cơ học cao, có thể bị
phân hủy sinh học, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt
tốt, đặc biệt là khả năng cản khuẩn.

Hình 1.1: Cấu trúc của cellulose vi khuẩn

1.1.1.2. Cấu trúc kết tinh của cellulose vi khuẩn
Nhờ kỹ thuật và công nghệ hiện đại ngày nay đã xác định đƣợc cấu trúc
của cellulose vi khuẩn. Các kỹ thuật ví dụ nhƣ phổ hồng ngoại, phổ Raman,

và phổ cộng hƣởng từ hạt nhân,... giúp xác định dạng kết tinh của cellulose
(Bielecki et al., 2001).
BC đƣợc tạo thành bởi hai loại cấu trúc tinh thể, cellulose Iα và Iβ.
Trong vi sợi cellulose đều có sự tham gia của hai loại cấu trúc tinh thể này.

4


Trong khi hầu hết tinh thể Iβ tinh khiết thu đƣợc từ cellulose thực vật thì vẫn
chƣa có cách nào thu nhận đƣợc các tinh thể Iα tinh khiết từ nguồn này. Cấu
trúc BC chứa nhiều tinh thể Iα hơn cellulose thực vật. Tỉ lệ này dao động
trong khoảng 64% đến 71% tuỳ vào chủng vi sinh vật và nhiệt độ môi trƣờng
(Yamamoto & Horii, 1994). Ở cellulose thực vật, Iα chỉ chiếm khoảng 20%.
Nhìn chung, cấu trúc tinh thể đƣợc coi nhƣ là một yếu tố quan trọng trong
việc xác định các tính chất của cellulose mặc dù đến giờ vẫn có rất ít các
nghiên cứu về sự tƣơng quan giữa cấu trúc tinh thể và những đặc tính riêng
biệt của cellulose đƣợc thực hiện.
1.1.1.3. Tính chất của cellulose vi khuẩn (El-Saied et al., 2004; Bielecki
và cộng sự, 2001)
- Cellulose vi khuẩn trong suốt, cấu trúc mạng tinh thể rất mịn, thành phần
tỉ lệ Iα cao.
- Kích thƣớc ổn định, sức căng và độ bền sinh học cao.
-Khả năng giữ và hấp thụ nƣớc tốt, tính xốp chọn lọc.
- Độ tinh sạch cao so với các loại cellulose khác, không chứa ligin và
hemicellulose.
- Có thể bị phân hủy hoàn toàn bởi một số vi sinh vật, là nguồn tài nguyên
có thể phục hồi.
- Khả năng kết sợi, tạo tinh thể tốt.
- Tính bền cơ tốt, khả năng chịu nhiệt tốt: tinh thể cellulose vi khuẩn có
độ bền cao, ứng suất dài lớn, trọng lƣợng nhẹ, tính bền rất cao,...

5


Hình 1.2: Cellulose vi khuẩn (a) và cellulose thực vật (b) (Bielecki et
al., 2001)
1.1.1.4. Đặc tính của màng BC
Trong nuôi cấy tĩnh, BC tích lũy trên bề mặt môi trƣờng dinh dƣỡng lỏng
thành lớp màng mỏng nhƣ da, sau khi tinh chế và làm khô tạo thành sản phẩm
tƣơng tự nhƣ giấy da với độ dày 0,01 – 0,5 nm. Sản phẩm này có những tính
chất rất đặc biệt nhƣ: độ tinh sạch cao, khả năng đàn hồi tốt, độ kết tinh và độ
bền cơ học cao, có thể bị phân hủy sinh học, bề mặt tiếp xúc lớn hơn gỗ
thƣờng, không độc và không gây dị ứng, có khả năng chịu nhiệt tốt, đặc biệt
là khả năng cản khuẩn. Với các tính chất này BC đƣợc ứng dụng rất nhiều
trong các ngành công nghiệp khác nhau trong đó có y học.
1.1.1.5. Ứng dụng của màng BC
Màng BC đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ: thực phẩm, y học,
môi trƣờng, mỹ phẩm, công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác [1], [2], [4], [5],
[8], [11], [12].
- Trong lĩnh vực thực phẩm: Làm thạch dừa, kem, nƣớc uống siro không
có cholesterol, thuốc rƣợu Kombucha hay trà Manchurian,…
- Trong lĩnh vực y dƣợc: Màng trị bỏng, màng nano bọc thuốc, da nhân

6


tạo,…
- Trong lĩnh vực môi trƣờng: Miếng xốp làm sạch vết dầu tràn, hấp thu
chất độc, quần áo, giày dép tự phân hủy,…
1.1.2. Vi sinh vật tổng hợp cellulose

Cellulose vi khuẩn đƣợc nhiều loài vi sinh vật tổng hợp trong đó chủng A.
xylinum đƣợc biết đến nhiều nhất.. Cấu trúc của cellulose đƣợc tổng hợp bởi
các vi sinh vật khác nhau là khác nhau. Sau đây là bảng tổng quan về các loài
vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose.
Bảng 1.1: Các vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose(Jonas et al., 1998)

Vi sinh vật
Acetobacter

Cấu trúc cellulose

Vai trò sinh học

Lớp màng ngoại bào

Để giữ vi khuẩn trong môi
trƣờng hiếu khí

Dải cellulose
Achromobacter

Sợi cellulose

Sự kết bông trong nƣớc thải

Aerobacter

Sợi cellulose

Sự kết bông trong nƣớc thải

Agrobacterium

Sợi ngắn

Tham gia vào mô thực vật

Sợi cellulose

Sự kết bông trong nƣớc thải

Alcaligenes
Pseudomonas

Các sợi không tách biệt

Sự kết bông trong nƣớc thải

Rhizobium

Sợi ngắn

Tham gia vào hầu hết thực vật

Sarcina

Cellulose dị hình

Không rõ

Zoogloea

Chƣa xác định rõ cấu

Sự kết bông trong nƣớc thải

trúc
Trong đó, Acetobacter đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong việc
sản xuất cellulose. Đặc biệt chủng A. xylinum là vi khuẩn sinh tổng hợp
cellulose hiệu quả nhất và đƣợc tập trung nghiên cứu nhiều nhất vì những đặc
điểm ƣu việt của nó nhƣ: năng suất tạo cellulose cao, cấu trúc cellulose phù

7


hợp cho các mục đích sử dụng…
1.1.2.1. Vi khuẩn A. xylinum
A. xylinum là một vi khuẩn acetic thuộc họ Acetobacteraceae, họ này gồm
các giống sau: Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconacetobacter,
Gluconobacter và Kozakia. A. xylinum có thể đƣợc phân lập từ các nguồn
khác nhau nhƣ từ nƣớc quả (Kahlon & Vyas, 1971), hay từ một số loài thực
vật nhƣ lá của cây cọ (Faparusi et al., 1974), từ giấm (Passmore & Carr,
1975), từ thạch dừa (Bernado et al., 1998), từ nấm Kombucha và trà
(Hermann et al., 1928).
1.1.2.2. Đặc điểm hình thái của A. xylinum.


A. xylinum là vi khuẩn Gram âm dạng hình que, thẳng hay

hơi cong, có thể di động hay không di động, không sinh bào tử,

chúng có thể đứng riêng rẽ hay xếp thành chuỗi.


Nếu môi trƣờng thiếu chất dinh dƣỡng, A. xylinum biến

đổi thành dạng có hình thái đặc biệt nhƣ: dạng tế bào phình to, kéo
dài, phân nhánh hoặc không phân nhánh và dần dần sẽ gây thoái hóa
giống làm giảm hoạt tính một cách đáng kể.


Khuẩn lạc của A. xylinum có kích thƣớc nhỏ, bề mặt nhầy

và trơn, phần giữa khuẩn lạc lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các
phần xung quanh, rìa mép khuẩn lạc nhẵn.
1.1.2.3. Đặc điểm sinh lý của A. xylinum (Jonas et al., 1998)
 Oxy hóa ethanol thành acid acetic, CO2, H2O.
 Phản ứng catalase dƣơng tính: tạo bọt khí trong dung dịch lên
men.
 Chuyển hóa glucose thành acid gluconic.
 Chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton.
 Không sinh sắc tố nâu.

8


 Tổng hợp cellulose,...
1.1.2.4. Đặc điểm sinh trƣởng của A. xylinum
A. xylinum có thể sử dụng nhiều nguồn cacbon khác nhau và tùy vào
chủng vi khuẩn mà nguồn đƣờng đƣợc sử dụng tốt nhất cũng khác nhau. Ví
dụ chủng A. xylinum BPR 2001 sử dụng fructose tốt nhất, chủng A. xylinum

IFO 13693 sử dụng glucose hiệu quả hơn . Theo Masaoka và cộng sự. (1993)
A. xylinum có thể chuyển hóa glucose thành acid gluconic, đây là nguyên
nhân làm pH của môi trƣờng nuôi cấy giảm từ 1 đến 2 đơn vị trong quá trình
nuôi cấy.
Nhiệt độ tối ƣu để A. xylinum phát triển từ 250C đến 300C và pH từ 5,4
đến 6,3. Theo Hestrin (1947) thì pH tối ƣu để A. xylinum phát triển là 5,5 và
không phát triển ở nhiệt độ 370C ngay cả trong môi trƣờng dinh dƣỡng tối ƣu.
Theo Maccormide và cộng sự. (1996) cho rằng A. xylinum có thể phát triển
trong phạm vi pH từ 3 đến 8, nhiệt độ từ 120C đến 350C và có thể phát triển
trong môi trƣờng có nồng độ ethanol lên tới 10%.
Khi nuôi cấy trên môi trƣờng thạch, khi còn non khuẩn lạc mọc riêng lẻ,
nhầy và trong suốt, xuất hiện sau 3 đến 5 ngày. Khi già tế bào mọc dính thành
cụm, và chúng mọc theo đƣờng cấy giống.
A. xylinum có khả năng chịu đƣợc pH thấp, vì thế ngƣời ta thƣờng bổ sung
thêm acid acetic hay acid citric vào môi trƣờng nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm
khuẩn lạ và tăng hiệu suất tổng hợp cellulose.
1.1.3. Môi trường nuôi cấy A. xylinum
Môi trƣờng nuôi cấy A. xylinum là môi trƣờng tổng hợp từ các nguồn
dinh dƣỡng cần thiết nhƣ nguồn cacbon, nito, nguồn sulfur và phospho, các
yếu tố vi lƣợng và các yếu tố tăng trƣởng. Nhu cầu sử dụng đƣờng của
A. xylinum là rất lớn và giữ vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình
tổng hợp CV nên có rất nhiều nghiên cứu và đề nghị sử dụng các sản

9


phẩm thứ cấp này trong các ngành công nghiệp khác: rỉ đƣờng, nƣớc
dừa già, nƣớc mía,... để làm nguyên liệu trong việc nuôi cấy A. xylinum
- Môi trƣờng nuôi cấy vi khuẩn A. xylinum tạo BC: [2], [3], [5], [8].
Bảng 1.2: Thành phần của các môi trường lên men thu màng CVK

Các loại môi trƣờng
Thành phần
MT1

MT2

MT3

20g

20g

20g

Glucose

Pepton

5g

Dinatri phosphat (khan) (Na2HPO4)

2,7g

Acid citric

1,15g

Cao nấm men

5g

Nƣớc cất 2 lần

1.000ml

10g

10g

Diamoni photphat

0,3g

0,3g

Amoni sulfat

0,5g

0,5g

Nƣớc dừa già

1.000ml

Nƣớc vo gạo

1.000ml

Thêm dịch giống vào từng môi trƣờng với lƣợng nhƣ nhau và tối thiểu
bằng 10% thể tích môi trƣờng. pH của môi trƣờng đƣợc đo và hiệu chỉnh
bằng 4-6 (pH tốt nhất cho sự phát triển của A. xylinum là 6, pH thấp sẽ tránh
bị nhiễm những vi khuẩn khác).
Môi trƣờng chuẩn (Hestrin và Schramm (HS)) là môi trƣờng nuôi cấy
thƣờng đƣợc sử dụng để sản xuất CVK, dù là nuôi cấy tĩnh hoặc động, đƣợc

10


mô tả lần đầu tiên vào năm 1954 bởi Schramm và Hestrin [6].
Cao nấm men là một sản phẩm đã qua chế biến, bao gồm các thành phần
hòa tan của tế bàonấm men và chúng đƣợc sử dụng phổ biến trong ngành
công nghiệp thự phẩm nhƣ là hƣơng liệu cho thực phẩm, chất phụ gia và
vitamin bổ sung cũng nhƣ nguồn dinh dƣỡng cho môi trƣờng nuôi cấy vi
khuẩn sử dụng trong công nghệ sinh học và vi sinh học [8].
Các thành phần dinh dƣỡng của cao nấm men [15], đƣợc thể hiện ở bảng 1.3.

11


Bảng 1.3:Các thành phần dinh dưỡng của cao nấm men

Giá trị dinh dƣỡng

100g

Calo

185kcal

Lipid

0,9g

Cholesterol

0g

Natri

2,962mg

Kali

2,100mg

Cacbohydrat

20g

Chất xơ

7g

Đƣờng

1,6g

Protein

24g

Vitamin A

0IU

Vitamin C

0mg

Canxi

67mg

Sắt

4mg

Vitamin D

0IU

Vitamin B6

0mg

Vitamin B12

0,5µg

Magie

180mg

1.2. Tổng quan về thuốc Omeprazole [2]
1.2.1. Công thức cấu tạo
- Công thức phân tử: C17H19N3O3S
- Phân tử khối: 345,4
* Tên khoa học: 5 - methoxy-2-[[(4 - methoxy - 3,5 - dimethyl – 2 pyridinyl) methyl] sulfinyl] - 1H – benzimidazole

12


1.2.2. Loại thuốc và dạng thuốc
* Dạng thuốc:
- Viên nang đến ruột mới tan 1mg - 20mg.
- Lọ bột tiêm 40mg kèm ống dung môi 10ml.
- Viên bao phim 10 - 20mg.
Loại thuốc: Thuốc chống loét dạ dày, tá tràng, ức chế bom proton
1.2.3. Tính chất lý hóa của Omeprazole
1.2.3.1. Lý tính
Bột trắng hoặc gần nhƣ trắng. Rất khó tan trong nƣớc, tan trong
dicloromethan, hơitan trong ethanol 96 % và methanol. Tan trong dung dịch
kiềm loãng. Nóng chảy ở khoảng 1550C kèm theo sự phân huỷ [3].
1.2.3.2. Hoá tính
Omeprazol vừa có tính acid, vừa có tính base, hấp thụ mạnh bức xạ tử
ngoại. Các tính chất này đƣợc ứng dụng trong định tính, định lƣợng và trong
bào chế Omeprazol. Độ ổn định của Omeprazol phụ thuộc vào pH. Trong môi

trƣờng acid, Omeprazol nhanh chóng bị phân huỷ, trong môi trƣờng kiềm
Omeprazol khá bền vững.
1.2.4. Định tính
Hòa tan 2,0 mg chế phẩm trong dung dịch natri hydroxyd 0,1 M (TT)
và pha loãng thành 100,0 ml với cùng dung môi. Đo phổ hấp thụ tử ngoại của
dung dịch thu đƣợc từ bƣớc sóng 200 nm đến 400 nm. Dung dịch cho hai cực
đại hấp thụ tại bƣớc sóng 225 nm (OD= 1,034) và 305 nm (OD= 2,069).

13


Nồng độ thuốc OME (mg/ml)

Mật độ quang OD 400nm

Hình 1.4: Phổ hấp thụ của thuốc Omeprszole
1.2.5. Dược lý và cơ chế tác dụng
Omeprazol là một dẫn xuất của benzimidazole không có hoạt tính ức chế
enzym ở môi trƣờng trung tính, nhƣng ở pH ≤ 5 Omeprazol đƣợc proton hoá
thành 2 dạng acid sulphenic và sulphenamic. Hai chất này gắn thuận nghịch
với nhóm sulfohydryl của enzym H+ - K+ - ATPase ở tế bào thành nên ức chế
bài tiết acid trên 48 giờ.
1.2.6. Dược động học
Omeprazol là một chất ức chế bài tiết dịch vị dạ dày do ức chế bơm
proton ở các tế bào thành dạ dày. Thuốc có tác dụng nhanh, kéo dài.
Omeprazol đƣợc hấp thu tốt ở ruột non sau khi uống khoảng 3 – 6 giờ. Sinh
khả dụng sau khi uống liều đầu tiên đạt khoảng 35% và đạt tới trên 60% sau

14

khi dùng vài liều. Sự hấp thu của thuốc phụ thuộc vào liều dùng, không bị ảnh
hƣởng bởi thức ăn. Thuốc liên kết cao với protein huyết tƣơng (khoảng 95%)
và đƣợc phân bố vào các mô đặc biệt ở các tế bào thành dạ dày. Thời gian bán
thải của thuốc ngắn (khoảng 40 phút), nhƣng tác dụng ức chế bài tiết kéo dài,
nên có thể chỉ cần dùng một liều mỗi ngày. Omeprazol hầu nhƣ chuyển hoá
hoàn toàn tại gan, đào thải nhanh chóng, chủ yếu qua nƣớc tiểu (80%), phần
còn lại theo phân. Dƣợc động học của thuốc thay đổi không có ý nghĩa ở
ngƣời già hay ngƣời có chức năng thận suy giảm. Với những ngƣời suy giảm
chức năng gan, sinh khả dụng của thuốc tăng và độ thanh thải giảm, nhƣng
không có biểu hiện tích luỹ thuốc trong cơ thể.
1.2.7. Tác dụng và hạn chế của Omeprazole
1.2.7.1. Tác dụng của Omeprazole
- Ức chế đặc hiệu với bơm proton H+/K+ ATPase ở tế bào thành dạ dày
do đó giảm tiết acid ở dịch vị, tác dụng nhanh, kéo dài nhƣng hồi phục đƣợc.
- Chỉ định:
Trào ngƣợc dịch dạ dày - thực quản.
Loét dạ dày - tá tràng.
Hội chứng Zollinger - Ellison.
1.2.7.2 Hạn chế của Omeprazole
- Thƣờng gặp: Có cảm giác nhức đầu, buồn ngủ, chóng mặt, nôn, buồn
nôn, táo bón, chƣớng bụng.
- Ít gặp: Có thể gây mất ngủ, mệt mỏi, rối loạn cảm giác, ngứa, nổi mề
đay, tăng tạm thời men gan transminase,...
- Hiếm gặp: Một số trƣờng hợp có thể đổ mồ hôi, phù ngoại biên, giảm
bạch cầu, giảm tiểu cầu hoặc trầm cảm,…

15