Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Ứng dụng HPLC để đánh giá hiệu quả xử lý Amoxicillin và Norfloxacin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 trong nước thải bệnh viện

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

Nguyễn Sao Mai

ỨNG DỤNG HPLC ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ
AMOXICILLIN VÀ NORFLOXACIN BẰNG VẬT LIỆU
TiO2/SBA-15 TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2020



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung
thực, chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào và hồn tồn khơng có sự
sao chép hoặc sử dụng kết quả của đề tài nghiên cứu nào tương tự. Mọi sự
giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn, các thơng tin trích
dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Tôi xin chịu trách nhiệm với công trình nghiên cứu này.
Hà Nội, tháng 06 năm 2020
Tác giả luận văn

Nguyễn Sao Mai


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc đối với
TS. Nguyễn Thành Đồng và TS. Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo điều kiện tốt
nhất cho tơi để có cơ hội được tiếp cận với nghiên cứu khoa học và nhiệt tình
định hướng cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, đặc biệt
là các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy các chuyên đề của toàn khóa học đã tạo
điều kiện, đóng góp ý kiến cho tơi trong suốt q trình học tập và hồn thành
luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ khoa học và công nghệ (Nhiệm vụ khoa
học và công nghệ theo nghị định thư, mã số NĐT.59.GER/19) đã hỗ trợ kinh
phí cho tơi trong việc thực hiện luận văn.
Có được cơng trình nghiên cứu này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới tập
thể những người bạn, những người anh và chị là đồng nghiệp phịng Giải
pháp cơng nghệ cải thiện mơi trường – Viện cơng nghệ mơi trường đã hết
lịng giúp đỡ, đóng góp và chỉ bảo tơi những kiến thức chun mơn vơ cùng
q báu.
Bên cạnh đó, cơng lao khơng thể thiếu khi kể đến góp phần khơng nhỏ
trong q trình tơi thực hiện luận văn thạc sỹ đó chính là nguồn năng lượng
sống từ gia đình và bạn bè tơi. Tơi muốn nói lời cảm ơn tới gia đình vì đã
chăm sóc, động viên tơi cả về thể chất lẫn tinh thần, luôn mang cho tôi những
động lực cố gắng.


i

MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4
1.1.TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH ......................................................... 4
1.1.1. Khái niệm về kháng sinh ................................................................. 4
1.1.2. Tình hình sử dụng kháng sinh ở Việt Nam ..................................... 5
1.1.3. Tổng quan về kháng sinh Norfloxacin ............................................ 7
1.1.4. Tổng quan về kháng sinh Amoxicillin .......................................... 10
1.2.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ................................... 13
1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NORFLOXACIN VÀ
AMOXICILLIN .......................................................................................... 16
1.3.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ........................ 16
1.3.2. Phương pháp điện hóa ................................................................... 17
1.3.3. Phương pháp điện di mao quản ..................................................... 18
1.4.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG
CAO... ......................................................................................................... 21
1.4.1. Cơ sở lý thuyết và khái niệm ........................................................ 21
1.4.2. Nguyên tắc của quá trình sắc ký ................................................... 22
1.4.3. Cấu tạo của hệ thống HPLC .......................................................... 22
1.4.4. Các đại lượng đặc trưng của HPLC .............................................. 25
1.5.TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 ...................................... 30


ii

1.5.1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2/SBA-15 ................................... 30

1.5.2. Ứng dụng của TiO2/SBA-15 trong xử lý môi trường ................... 32
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
......................................................................................................................... 33
2.1.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................. 33
2.2.ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................... 33
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 33
2.2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................... 33
2.3.THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT .............................................. 33
2.3.1. Thiết bị .......................................................................................... 33
2.3.2. Dụng cụ ......................................................................................... 35
2.3.3. Hóa chất, chất chuẩn ..................................................................... 36
2.4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 38
2.4.1. Chuẩn bị mẫu ................................................................................ 38
2.4.2. Khảo sát bước sóng phát hiện chất ............................................... 38
2.4.3. Qui trình vận hành hệ thống HPLC .............................................. 38
2.4.1. Khảo sát điều kiện tối ưu hóa hệ thống sắc ký ............................. 39
2.4.2. Thẩm định phương pháp ............................................................... 41
2.4.3. Khảo sát quy trình xử lý Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu
TiO2/SBA-15 ........................................................................................... 46
2.4.4. Ứng dụng vật liệu TiO2/SBA-15 để xử xý kháng sinh Norfloxacin
và Amoxicillin trong nước thải bệnh viện .............................................. 47
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 50
3.1.KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ ...................... 50
3.1.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại của các chất nghiên cứu ...... 50


iii

3.1.2. Pha tĩnh và thể tích vịng mẫu ....................................................... 51
3.1.3. Khảo sát thành phần pha động ...................................................... 51

3.1.4. Khảo sát tỷ lệ pha động ................................................................. 55
3.1.5. Khảo sát tốc độ dịng ..................................................................... 57
3.2. THẨM ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ................................... 59
3.2.1. Độ đặc hiệu ( Tính chọn lọc ) ....................................................... 59
3.2.2. Tính thích hợp của hệ thống.......................................................... 60
3.2.3. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng..................... 61
3.2.4. Khoảng tuyến tính ......................................................................... 62
3.2.5. Độ chụm ........................................................................................ 65
3.2.6. Độ đúng ......................................................................................... 70
3.3. KHẢO SÁT QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÁNG SINH NORFLOXACIN
VÀ AMOXICILLIN BẰNG VẬT LIỆU TIO2/SBA-15................................
................................................................................................................. 72
3.3.1. Khảo sát hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 ................................... 72
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất tham gia phản ứng .................. 75
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng .................................. 76
3.3.4. Độ ổn định của chất xúc tác .......................................................... 78
3.4. ỨNG DỤNG VẬT LIỆU VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN CHỨA KHÁNG SINH NORFLOXACIN VÀ
AMOXICILLIN .......................................................................................... 79
3.4.1. Quy trình hệ thí nghiệm ................................................................ 79
3.4.2. Xác nhận giá trị sử dụng ............................................................... 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 86


iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Bảng phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học [2] ....................... 4
Bảng 1.2 Đặc tính chung của nước thải bệnh viện ......................................... 14

Bảng 2.1 Sự khác nhau giữa độ lặp lại, độ chụm trung gian và độ tái lặp ..... 44
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát 6 hệ pha động ....................................................... 55
Bảng 3.2 Các tỷ lệ khảo sát pha động ............................................................. 56
Bảng 3.3 Tính thích hợp của hệ thống đối với Norfloxacin và Amoxicillin .. 60
Bảng 3.4 Cách pha loãng dung dịch mẫu chuẩn hỗn hợp NOR và AMOX
trước khi tiêm vào hệ thống HPLC ................................................................. 62
Bảng 3.5 Chiều cao peak tương ứng với nồng độ của Norfloxacin và
Amoxicillin trong dãy chuẩn ........................................................................... 63
Bảng 3.6 Phương trình hồi quy của Norfloxacin và Amoxicillin ................... 65
Bảng 3.7 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với
các mẫu lặp Norfloxacin ................................................................................. 66
Bảng 3.8 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với
các mẫu lặp Amoxicillin ................................................................................. 67
Bảng 3.9 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với
các mẫu tái lặp Norfloxacin ............................................................................ 68
Bảng 3.10 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với
các mẫu tái lặp Amoxicillin ............................................................................ 69
Bảng 3.11 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Norfloxacin ....... 71
Bảng 3.12 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Amoxicillin ....... 71
Bảng 3.13 Kết quả phân tích độ lặp lại đối với mẫu nước thải bệnh viện chứa
kháng sinh Norfloxacin và Amoxicillin trước và sau khi xử lý bằng vật liệu
TiO2/SBA-15 ................................................................................................... 82


v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo của Norfloxacin.................................................... 8
Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo của Amoxicillin.................................................. 11
Hình 1.3 Hệ thống cấu tạo HPLC ................................................................... 22

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HPLC và sắc đồ tách............................................... 26
Hình 1.5 Giản đồ vè sự tách của hai pic sắc ký A và B .................................. 29
Hình 1.6 Sự cân đối của pic HPLC ................................................................. 30
Hình 3.1 Phổ hấp thụ cực đại của Norfloxacin và Amoxicillin ...................... 50
Hình 3.2 Sắc ký đồ hệ PD1 ............................................................................. 52
Hình 3.3 Sắc ký đồ hệ PD2 ............................................................................. 52
Hình 3.4 Sắc ký đồ hệ PD3 ............................................................................. 53
Hình 3.5 Săc ký đồ hệ PD4 ............................................................................. 53
Hình 3.6 Sắc ký đồ hệ PD5 ............................................................................. 54
Hình 3.7 Sắc ký đồ hệ PD6 ............................................................................. 54
Hình 3.8 Kết quả khảo sát các tỷ lệ pha động ................................................. 56
Hình 3.9 Sắc ký đồ thể hiện tín hiệu chất AMOX và NOR với tốc độ dịng
thay đổi ............................................................................................................ 58
Hình 3.10 Sắc ký đồ nền mẫu trắng (khơng chứa chất phân tích) .................. 59
Hình 3.11 Sắc ký đồ mẫu trắng (chứa chất phân tích) .................................... 59
Hình 3.12 Sắc ký đồ giới hạn phát hiện của Amoxicillin và Norfloxacin ...... 61
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của
Norfloxacin...................................................................................................... 64
Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của
Amoxicillin...................................................................................................... 64
Hình 3.15 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử
lý Amoxicillin ................................................................................................. 73


vi

Hình 3.16 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử
lý Norfloxacin ................................................................................................. 74
Hình 3.17 Ảnh hưởng của hàm lượng Norfloxacin đến hiệu quả xử lý của vật
liệu xúc tác TiO2/SBA-15 ............................................................................... 75

Hình 3.18 Ảnh hưởng của hàm lượng Amoxicillin đến hiệu quả xử lý của vật
liệu xúc tác TiO2/SBA-15 ............................................................................... 76
Hình 3.19 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Norfloxacin
......................................................................................................................... 77
Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Amoxicillin
......................................................................................................................... 77
Hình 3.21 Độ ổn định của chất xúc tác TiO2/SBA-15 trong hiệu quả xử lý
Norfloxacin và Amoxicillin ............................................................................ 78
Hình 3.22 Quy trình xử lý kháng sinh NOR và AMOX trên nền mẫu thực
bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ............................................................................. 80
Hình 3.23 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX (10 mg/L)
trước khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15 .................................................... 81
Hình 3.24 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX sau khi xử lý
bằng vật liệu TiO2/SBA-15 ............................................................................. 81


vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ
viết tắt

Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh hoặc
tên khoa học

AAO

Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí

Anerobic – Anoxic – Oxic

ACN

Acetonitril

Acetonitrile

AOAC

Hiệp hội các nhà hóa phân tích
chính thống

Association of Official
Analytical Chemists

AMOX

Amoxicillin

Amoxicillin

BOD

Lượng oxy hòa tan

Biochemical Oxygen Demand

C

Nồng độ

Concentration

CIP

Ciprofloxacin

Ciprofloxacin

COD

Nhu cầu oxy hóa học

Chemical Oxygen Demand

CV

Hệ số biến thiên

Coefficient of Variation

DDD

Liều trung bình duy trì hằng
ngày với chỉ định chính của một
thuốc

Defined Daily Dose

HCl

Axit Clohydric

Hydrochloric Acid

Hpeak

Chiều cao peak sắc kí

Height

H3PO4

Axit Phosphoric

Phosphoric Acid

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

High Performance Liquid
Chromatography


viii

Chữ

viết tắt

Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh hoặc
tên khoa học

IUPAC

Danh pháp hóa học theo liên
minh Quốc tế về Hóa học
thuần túy và Hóa học ứng
dụng

International Union of Pure and
Applied Chemistry

KCl

Kali clorua

Potassium Chloride

KH2PO4

Dikali photphat

Potassium
Dihydrogenphosphate

LOD

Giới hạn phát hiện

Limit of Detection

LOQ

Limit of Quantitation

Giới hạn định lượng

mAU

Milli-Absorbance units

Đơn vị độ hấp thụ

NaOH

Natri hiđroxit

Sodium hydroxide

NOR

Norfloxacin

Norfloxacin

PPCPs

Dược phẩm và các sản phẩm
chăm sóc cá nhân

Pharmaceuticals and personal
care products

ppm

Phần triệu

Part per million

Rs

Độ phân giải

Resolution

R%

Độ thu hồi

Recovery

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

Relative standard deviation

SD

Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

T

Thời gian

Time


ix

Chữ
viết tắt

Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh hoặc
tên khoa học

Tf

Hệ số kéo đuôi

Tailing Factor

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

Turbidity & Suspendid Solids

UV

Tia cực tím hay tia tử ngoại

Ultraviolet

UV-Vis

Phổ tử ngoại và khả kiến

Ultraviolet-Visible

V

Thể tích

Volume

Xtb

Gía trị trung bình

The average value

1

MỞ ĐẦU
Trong các loại dược phẩm, kháng sinh là loại thuốc phổ biến không
những được sử dụng rộng rãi trong các ngành trồng trọt, chăn nuôi gia súc,
gia cầm và thủy sản mà còn để điều trị các loại bệnh nhiễm khuẩn ở con
người như nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, nhiễm khuẩn đường hô hấp và các
bệnh lây truyền qua đường tình dục. Đó là những loại bệnh phổ biến ở con
người, là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến tỉ lệ mắc và tử vong cao ở các nước
đang phát triển. Việc kiểm soát những loại bệnh này đã và đang chịu sự tác
động bất lợi của sự phát triển và lan truyền tình trạng kháng sinh của vi khuẩn
dẫn đến việc sử dụng các loại thuốc kháng sinh ngày càng gia tăng, đặc biệt là
tại các cơ sở bệnh viện.
Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc
đối với các nhà quản lý mơi trường và xã hội vì chúng có thể gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống của con người. Hầu hết các
loại kháng sinh được sử dụng ở người và thải ra môi trường bằng nhiều hình
thức khác nhau như bài tiết, tồn đọng hàm lượng kháng sinh trong các dụng
cụ, bông, băng y tế… điều này đã góp phần khơng nhỏ vào sự tồn dư trong
nước thải. Các thuốc điều trị bệnh sau khi có tác dụng trong cơ thể sẽ bài tiết
ra khỏi cơ thể qua phân hoặc nước tiểu dưới dạng hỗn hợp của những chất
chưa bị chuyển hóa. Trong mơi trường tự nhiên, chúng có thể bị phân hủy
sinh học, bị khống hóa, hấp phụ vào bùn hoặc vẫn tồn tại trong nước thải và
cuối cùng đi vào nguồn nước tiếp nhận. Mặt khác, trên thị trường có một số
loại thuốc kháng sinh khá bền, khó phân hủy nên sự tồn dư, có mặt lâu dài của
nó trong mơi trường nước sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật và những vấn đề
khác. Vì vậy, việc kiểm sốt tồn dư kháng sinh trong nước thải tại các cơ sở
bệnh viện là hồn tồn thiết yếu đối với Việt Nam nói riêng và tồn cầu nói

chung.
Norfloxacin và Amoxicillin là hai loại kháng sinh được sử dụng phổ
biến tại Việt Nam. Norfloxacin thuộc nhóm kháng sinh Fluoroquinolone, có
tác dụng chủ yếu điều trị các bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu và viêm tuyến
tiền liệt. Ở dạng dung dịch tra mắt, Norfloxacin được dùng trong điều trị viêm


2

kết mạc, viêm mi mắt, viêm sụn mi nhiễm khuẩn… Nghiên cứu của Dương
Hồng Anh và cộng sự đã phát hiện kháng sinh Ciprofloxacin (CIP) và
Norfloxacin (NOR) trong nước thải tại 6 bệnh viện lớn của Hà Nội với nồng
độ từ 900 – 17,000 ng/L, đây cũng là loại kháng sinh được sử dụng nhiều ở
các đầm nuôi tôm. Amoxicilin thuộc nhóm Beta lactam, là kháng sinh hữu ích
trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đường hô hấp, nhiễm trùng da, nhiễm
trùng đường tiết niệu và một số loại bệnh khác. Amoxicilin được phát hiện
vào năm 1958, được sử dụng vào năm 1972 và nằm trong danh sách các loại
thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới, hay nhóm các loại thuốc hiệu quả
và an tồn nhất cần thiết trong một hệ thống y tế. Đây là một trong những loại
kháng sinh được kê toa phổ biến ở trẻ em. Do tốc độ trao đổi chất thấp và khả
năng phân hủy sinh học kém nên nó thường được phát hiện khơng chỉ trong
nước thải mà cịn trong nước mặt và các mơi trường khác, có thể dẫn đến tình
trạng kháng kháng sinh. Từ đó, mầm bệnh ngày càng kháng thuốc, gây ra mối
đe dọa lớn đối với các sinh vật và sức khỏe của con người thông qua nước
uống hoặc chuỗi thức ăn. Các hệ thống phân hủy kháng sinh bằng quang xúc
tác dưới tia cực tím, sắt hóa trị khơng có kích thước nano với H2O2, xử lý
bằng Fenton điện hóa, lưu huỳnh hoạt hóa nhiệt và chiếu xạ tia gamma đã
được triển khai để loại bỏ Norfloxacin và Amoxicilin. Tuy nhiên, những
phương pháp này còn tồn tại những nhược điểm như tiêu thụ năng lượng cao,
hiệu quả xử lý thấp và không thân thiện với môi trường. Bên cạnh đó, các

phương pháp để phân tích đồng thời Amoxicillin và Norfloxacin cịn rất ít.
Trong thập kỷ qua, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện để
loại bỏ Norfloxacin và Amoxicillin trong nước thải. Tại Việt Nam, một số
nghiên cứu loại bỏ Amoxicillin và Norfloxacin bằng các vật liệu oxy hóa tiên
tiến đã được thực hiện trong nước thải, tuy nhiên các nghiên cứu đa số đều
thực hiện ở các nhóm kháng sinh cùng họ hoặc các loại kháng sinh riêng biệt.
Vì vậy, việc phát triển các vật liệu xúc tác để nghiên cứu loại bỏ kháng sinh
đa dạng nhóm và ứng dụng các phương pháp phân tích hiện đại nhằm phát
hiện lượng tồn dư còn lại trong nước thải là điều thực sự cần thiết, đóng góp
khơng nhỏ trong việc định hướng phát triển và bảo vệ môi trường một cách
bền vững.


3

Xuất phát từ những lý do trên và dựa vào tình hình thực tế thơng qua cơ
sở các nghiên cứu khoa học trong và ngồi nước được cơng bố, tơi đã tiến
hành nghiên cứu đề tài: ‘‘Ứng dụng HPLC để đánh giá hiệu quả xử lý
Amoxicilin và Norfloxacin bằng vật liệu TiO2/SBA-15 trong nước thải
bệnh viện’’ với mục tiêu:
- Đưa ra quy trình phân tích Norfloxacin và Amoxicillin bằng HPLC;
- Trên cơ sở kết quả phân tích thu được, đánh giá hiệu quả xử lý
Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu TiO2/SBA-15.
Bố cục luận văn bao gồm:
- Mở đấu (3 trang)
- Chương 1: Tổng quan tài liệu (29 trang)
- Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu (17 trang)
- Chương 3: Kết quả và thảo luận (34 trang)
- Kết luận và kiến nghị (2 trang)
- Tài liệu tham khảo (3 trang)

4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH
1.1.1. Khái niệm về kháng sinh

Từ khi phát hiện ra kháng sinh Penicilline đến nay, hàng trăm loại
kháng sinh và các thuốc tương tự đã được phát minh và đưa vào sử dụng. Sự
ra đời của kháng sinh đã đánh dấu kỷ nguyên phát triển mới của y học về điều
trị các bệnh nhiễm khuẩn [1].
Kháng sinh (Antibiotics) là những chất kháng khuẩn (Antibacterial
substances) được tạo ra bởi các chủng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm,
Actinomycetes), có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật khác [2].
Hiện nay từ “kháng sinh” được mở rộng đến cả những chất kháng khuẩn có
nguồn gốc tổng hợp như các Sulfonamide và Quinolone. Có rất nhiều loại
kháng sinh và nhiều cách phân loại kháng sinh khác nhau. Tuy nhiên các
kháng sinh thường được phân loại theo cấu trúc hóa học, từ đó chúng có
chung một cơ chế tác dụng và phổ kháng khuẩn tương tự nhau.
Mặt khác, trong cùng một nhóm kháng sinh, tính chất dược động học
và sự dung nạp cũng như phổ kháng khuẩn thường khác nhau, vì vậy cũng
cần phân biệt các kháng sinh trong cùng một nhóm. Bảng 1.1 thể hiện cách
phân loại kháng sinh phổ biến nhất:
Bảng 1.1 Bảng phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học [2]
STT
1

Tên nhóm
Beta-lactam

Phân nhóm
Các Penicillin
Các Cephalosporin
Các Beta-lactam khác
Carbapenem
Monobactam
Các chất ức chế Beta-lactamase

2

Aminoglycosid


5

STT

Tên nhóm

3

Macrolid

4

Lincosamid

5

Phenicol

6

Tetracylin

7

Peptid

Phân nhóm

Thế hệ 1
Thế hệ 2
Glycopeptid
Polypetid
Lipopeptid
8

Quinolon

Thế hệ 1
Các Fluoroquinolon: Thế hệ 2, 3, 4

9

Các nhóm kháng sinh khác
Sulfonamid

Oxazolidinon
5-nitroimidazol
1.1.2. Tình hình sử dụng kháng sinh ở Việt Nam

Thuốc kháng sinh có lẽ là những họ thuốc thành cơng nhất của dược
phẩm. Cho đến nay, thuốc kháng sinh đã được nghiên cứu phát triển vô cùng
mạnh mẽ để phục vụ cải thiện sức khỏe con người. Bên cạnh ứng dụng trong
việc chữa trị và phòng bệnh cho con người, thuốc kháng sinh cũng đã được sử
dụng để ngăn ngừa và điều trị cho động vật, thực vật cũng như đối với việc
thúc đẩy tăng trưởng trong chăn nuôi gia súc. Tất cả các hoạt động trên sẽ
phát thải số lượng lớn dư lượng chất kháng sinh vào hệ sinh thái. Cũng giống
như kim loại nặng, thuốc kháng sinh là những hợp chất tự nhiên có trong các
hệ sinh thái khác nhau. Tuy nhiên, con người khi sử dụng thuốc kháng sinh đã
làm tăng khả dụng sinh học của chúng, dẫn đến những thay đổi lớn trong hệ
sinh thái, làm hệ sinh thái bị ô nhiễm. Khác với các kim loại nặng, hậu quả
của ô nhiễm kháng sinh đối với hệ sinh thái còn chưa được chú ý tới [3].


6

Theo kết quả khảo sát về việc bán thuốc kháng sinh ở các hiệu thuốc
vùng nông thôn và thành thị các tỉnh phía Bắc cho thấy nhận thức về kháng
sinh và kháng kháng sinh của người bán thuốc và người dân cịn thấp đặc biệt
là ở vùng nơng thơn. Trong tổng số 2953 nhà thuốc được điều tra: Có
499/2083 hiệu thuốc ở thành thị (chiếm tỷ lệ 24%) và 257/870 hiệu thuốc ở
nơng thơn (chiếm tỷ lệ 29,5%) có bán đơn thuốc kê kháng sinh. Kháng sinh
đóng góp 13,4% (ở thành thị) và 18,7% (ở nông thôn) trong tổng doanh thu
của hiệu thuốc. Phần lớn kháng sinh được bán mà khơng có đơn chiếm 88% ở
thành thị và 91% ở nông thôn. Mua kháng sinh để điều trị ho chiếm 31,6% ở
thành thị và sốt chiếm 21,7% ở nông thôn. Ba loại kháng sinh được bán nhiều

nhất là Ampicillin/Amoxicillin (29.1%), Cephalexin (12.2%) và
Azithromycin (7.3%). Người dân thường yêu cầu được bán kháng sinh mà
khơng có đơn là 49,7% (thành thị) và 28,2% (nông thôn) [1].
Số liệu thống kê trong báo cáo sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh
tại 15 bệnh viện ở Việt Nam của Bộ Y tế (Bao gồm các bệnh viện đa khoa
tuyến tỉnh và tuyến trung ương tại các tỉnh như: Hà Nội, Quảng Ninh, Bình
Định, Đà Nẵng, Huế, Đồng Tháp, T.p Hồ Chí Minh) cho thấy mức độ tiêu thụ
kháng sinh trung bình là 274,7 DDD/100 ngày/giường. Tỷ lệ này cao hơn
đáng kể so với báo cáo của Hà Lan cùng kỳ là 58,1 DDD/100 ngày/giường và
báo cáo từ 139 bệnh viện của 30 nước châu Âu năm 2001 là 49,6 DDD/100
ngày/giường. Đối với bệnh viện nhi khoa, mức độ sử dụng kháng sinh trung
bình là 65 DDD trên 100 ngày/giường. Kháng sinh nhóm Cephalosporin thế
hệ 2 và 3 được sử dụng phổ biến nhất ở tất cả các bệnh viện, sau đó là các
kháng sinh thuộc nhóm Penicillin phổ rộng, Fluoroquinolone và macrolides.
Tương ứng với mức độ sử dụng kháng sinh tương đối cao so với các nước
khác trên thế giới, tình trạng kháng kháng sinh ở Việt Nam đã cho thấy mức
độ đáng báo động tại tất cả các bệnh viện. Trong số các nước thuộc mạng lưới
giám sát các căn nguyên kháng thuốc Châu Á (ANSORP), Việt Nam có mức
độ kháng Penicillin cao nhất (71,4%) và kháng Erythromycin (92,1%) [4].
Theo TS.BS Phạm Hùng Vân [5] cho biết, đã có 235 chủng vi khuẩn
Staphylococus aureus từ 7 phịng thí nghiệm vi sinh của 7 bệnh viện tại Đà


7

Nẵng, Cần Thơ và Tp Hồ Chí Minh được gửi về trung tâm nghiên cứu. Kết
quả ghi nhận được 47% Staphylococus aureus kháng Methicillin; 42% với
Gentamicin, 63% với Erythromycin, 68% với Azithromycin, 39% với
Ciprofloxacin, 38% với Cefuroxime, 30% với Amoxicillin và chỉ 8% với
Rifampicine.

Qua thống kê tại khoa Dị ứng - Miễn dịch lâm sàng Bệnh viện Bạch
Mai cho thấy, hơn 70% bệnh nhân dị ứng do dùng kháng sinh, trong đó có
khơng ít trẻ em. Sốc phản vệ do dùng kháng sinh là tai biến nghiêm trọng
nhất, dễ gây tử vong. Nhiều trường hợp dị ứng thuốc gây giảm hồng cầu, bạch
cầu, thiếu máu huyết tán, xuất huyết giảm tiểu cầu, tổn thương tế bào gan.
Phó giám đốc Bệnh viện Nhi Trung ương – Nguyễn Văn Lộc thừa nhận, tiền
mua kháng sinh đang chiếm tới 60% tổng kinh phí mua thuốc của bệnh viện.
Nhiều loại kháng sinh gần như đã bị kháng hoàn toàn. Đối với vi khuẩn E.coli
(gây bệnh tiêu chảy, viêm phổi, nhiễm trùng huyết), tỉ lệ kháng thuốc ở
Ampicillin là 88%, Amoxicillin là 38,9%. Đối với vi khuẩn Klebsiella (gây
bệnh nhiễm trùng huyết và viêm phổi), tỉ lệ kháng thuốc của Ampicilline gần
97% và Amoxicilline là 42% [6].
Có thể thấy rằng, thuốc kháng sinh đang ngày càng được lạm dụng một
cách khơng hợp lí và hệ quả của việc này đã gây ra tình trạng kháng kháng
sinh và thải ra một lượng không nhỏ hàm lượng kháng sinh dư thừa ra môi
trường mà chưa qua xử lý.
1.1.3. Tổng quan về kháng sinh Norfloxacin
1.1.3.1. Đặc điểm và tính chất của Norfloxacin
Norfloxacin là kháng sinh thuộc loại 1- thế hệ thứ 2 của nhóm
Quinolone, một loại biệt dược Fluoroquinolone tổng hợp có tác dụng diệt
khuẩn với cả vi khuẩn ưa khí Gram dương và Gram âm [2].
Norfloxacin có dạng bột kết tinh màu trắng hoặc màu vàng nhạt, nhạy
cảm với ánh sang, rất khó tan trong nước, khó tan trong aceton và ethanol
96% [7].


8

Nhóm dược lý: Thuốc chống nhiễm khuẩn, trị ký sinh trùng, kháng
virus, kháng nấm;

Tên biệt dược: Effectsal, Intasnor, Loravax;
Tên theo IUPAC: Axit 1 – etyl – 6 – flooro – 4 – oxo – 7 – piperazin –
1 – ylquinolin – 3 – carboxylic

Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo của Norfloxacin
Tên thương mại: Noroxin, Chibroxin, Floxenor, Norofin, Norxacin
Cơng thức hóa học: C16H18FN3O3
Khối lượng phân tử: 319.331 g/mol
Nhiệt độ nóng chảy: 220 đến 221 0C (428 đến 430 0F)
Norfloxacin thường được sử dụng để điều trị nhiễm trùng đường tiết
niệu, nhiễm trùng phụ khoa, viêm tuyến tiền liệt, lậu, nhiễm trùng bàng quang
và các loại bệnh khác. Ngày nay, loại kháng sinh này đang bị lạm dụng một
cách bừa bãi trong việc điều trị tại gia các bệnh phụ khoa và nhiễm trùng. Bên
cạnh đó, một hàm lượng lớn Norfloxacin chưa qua sử dụng hoặc dư thừa bị xả
thải ra ngoài mơi trường mà chưa qua xử lí một cách phù hợp. Mặt khác,
Norfloxacin lại khó tan trong nước và dung mơi hữu cơ nên vấn đề tồn đọng
và sự có mặt của chúng ở trong môi trường là điều tất yếu.
1.1.3.2. Dược lý và cơ chế tác dụng
Norfloxacin ức chế DNA - gyrase, một enzym cần thiết cho sự sao chép
DNA của vi khuẩn.


9

Norfloxacin có tác dụng diệt khuẩn với cả vi khuẩn ưa khí Gram dương
và Gram âm. Norfloxacin có tác dụng với hầu hết các tác nhân gây bệnh
đường tiết niệu thơng thường nhất như: Escherichia coli, Proteus mirabilis,
Staphylococcus saprophyticus. Ngồi ra, Norfloxacin cũng có tác dụng diệt
các khuẩn gây bệnh đường tiết niệu khác như Klebsiella spp., Enterobacter
spp., Proteus spp. indol dương, Pseudomonas aeruginosa và Streptococcus

faecalis.
Norfoxacin cũng diệt Salmonella spp., Shigella spp., Campylobacter
spp., Vibrio cholerae và Yersina enterocolitica, và các vi khuẩn có liên quan.
Nó cịn có tác dụng diệt Neisseria gonorrhoeae (Cả các chủng tạo Penicilinase
hoặc không tạo ra Penicilinase). Chlamydia và các vi khuẩn yếm khí như
Bacteroides spp. khơng nhạy cảm với Norfloxacin.
Norfloxacin cũng thường có tác dụng ngay khi vi khuẩn đã kháng với
Acid nalidixic.
Trong ống nghiệm, Norfloxacin ức chế đa số các chủng nhạy cảm gây
bệnh ở mắt như: Acinetobacter calcoaceticus, Aeromonas hydrophila,
Hemophilus
influenzae, Staphylococcus aureus. Ða số các chủng
Pseudomonas aeruginosa bị ức chế bởi Norfloxacin ở nồng độ 4 microgam/ml
hoặc thấp hơn. Norfloxacin tác dụng yếu hơn Ciprofloxacin chống các chủng
gây bệnh nhạy cảm và cũng yếu hơn Ciprofloxacin trong một số mơ hình
viêm giác mạc gây ra bởi Pseudomonas aeruginosa trong ống nghiệm. Sự đề
kháng đối với Norfloxacin truyền qua phân tử ADN vòng nhỏ chưa được xác
định [8].
1.1.3.3. Dược động học
Khả năng hấp thu của Norfloxacin được đưa vào cơ thể thông qua
đường tĩnh mạch và đường uống. Khi dùng liều 200 mg hay 400 mg
Norfloxacin, trong vòng 1 - 2 giờ nồng độ tối đa của thuốc trong huyết tương
tương ứng là 0,8 mg/lít và 1,5 mg/lít. Norfloxacin được bài tiết theo hai
đường: Lọc cầu thận và bài tiết ở ống thận. Nồng độ thuốc tối đa trong nước
tiểu đạt được sau khi uống thuốc 2 giờ. Nồng độ diệt khuẩn của thuốc trong


10

nước tiểu được duy trì trong vịng 12 giờ. Thời gian bán thải của thuốc trong

huyết tương khoảng 3 - 5 giờ. Ðối với những người suy thận ở mức độ trung
bình có độ thanh thải Creatinin dưới 30 ml/phút, thời gian bán thải của thuốc
trong huyết tương kéo dài gấp đôi (6 - 10 giờ) [8].
1.1.4. Tổng quan về kháng sinh Amoxicillin
1.1.4.1. Đặc điểm và tính chất của Amoxicillin
Amoxicillin là kháng sinh của nhóm Cephalosporin thuộc họ Betalactam, là kháng sinh cùng họ với các Penicillin. Amoxicillin có tác dụng
ngăn chặn và diệt các loại vi khuẩn Gram dương như viêm họng, da tẩy mủ
hay nhiễm trùng da, nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm phổi… Amoxicillin
được phát hiện vào năm 1958, sử dụng vào năm 1972 và là loại kháng sinh
được nằm trong danh sách các loại thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới,
hay nhóm các loại thuốc hiệu quả và an toàn nhất cần thiết trong một hệ thống
y tế. Đây là một trong những loại kháng sinh được kê toa phổ biến nhất ở trẻ
em.
Amoxicillin có dạng bột trắng, khó tan trong nước và rất khó tan trong
Ethanol 96%, thực tế khơng tan trong dầu béo. Tan trong các dung dịch Acid
loãng và dung dịch Hydroxyd kiềm lỗng [7].
Nhóm thuốc: Thuốc trị ký sinh trùng, chống nhiễm khuẩn, kháng virus,
kháng nấm
Tên biệt dược: Amoxicillin, Amitron, Amoxfap, Fleming Infection,
Euromox
Tên theo IUPAC:
(2S,5R,6R)-6-[[(2R)-2-amino-2-(4hydroxyphenyl)acetyl]amino]3,3dimethyl7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0] heptan-2-carboxylic trihydrat [9]


11

Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo của Amoxicillin
Tên thương mại: Amoxil, Tycil, Trimox
Cơng thức hóa học: C16H19N3O5S
Khối lượng phân tử: 365,4 g/mol

Amoxicilin thường dùng để điều trị các bệnh như:
- Nhiễm khuẩn đường hô hấp trên (bao gồm cả Tai mũi họng) như:
viêm Amiđan, viêm xoang, viêm tai giữa
- Nhiễm khuẩn đường hô hấp dưới do liên cầu khuẩn, phế cầu khuẩn, tụ
cầu khuẩn không tiết Penicilinase và H. influenza
- Nhiễm khuẩn đường mật, đường tiết niệu không biến chứng
- Bệnh lậu
- Nhiễm khuẩn da, cơ do liên cầu khuẩn, tụ cầu khuẩn, E. coli nhạy cảm
với amoxicilin
1.1.4.2. Dược lý và cơ chế tác dụng
Amoxicillin là Aminopenicilin, bền trong môi trường acid, có phổ tác
dụng rộng hơn Benzylpenicilin, đặc biệt có tác dụng chống trực khuẩn Gram
âm. Tương tự như các Penicilin khác, Amoxicillin tác dụng diệt khuẩn, do ức
chế sinh tổng hợp Mucopeptid của thành tế bào vi khuẩn. Trong ống nghiệm,
Amoxicillin có hoạt tính với phần lớn các loại vi khuẩn Gram âm và Gram
dương như: Liên cầu khuẩn, tụ cầu khuẩn không tạo Penicilinase, H.
influenzae, Diplococcus pneumoniae, N. gonorrheae, E. coli, và Proteus
mirabilis. Cũng như Ampicillin, Amoxicilin khơng có hoạt tính với những vi


12

khuẩn tiết Penicilinase, đặc biệt các tụ cầu kháng Methicilin, tất cả các chủng
Pseudomonas và phần lớn các chủng Klebsiella và Enterobacter.
Amoxicillin có tác dụng trong ống nghiệm mạnh hơn Ampicillin đối
với Enterococcus faecalis và Salmonella spp., nhưng kém tác dụng hơn đối
với Shigella spp. Phổ tác dụng của Amoxicillin có thể rộng hơn khi dùng
đồng thời với Sulbactam và Acid Clavulanic, một chất ức chế Beta lactamase. Amoxicillin dạng uống được ưa dùng hơn Ampicillin dạng uống,
đặc biệt trong điều trị nhiễm khuẩn đường hô hấp, do được hấp thu hồn tồn
hơn từ đường tiêu hóa, nồng độ trong huyết thanh, mơ và dịch cao hơn, tần

suất uống ít hơn và ít xảy ra tác dụng phụ (tiêu chảy) hơn.
Theo thông báo số 2 và số 3 năm 2000 của Chương trình giám sát quốc
gia về tình hình kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh thường gặp (ASTS) thì
mức độ kháng Ampicilin của E.coli là 66,7%, Salmonella typhi là 50%,
Shigella là 57,7%, Acinetobacter spp. là 70,7%, các vi khuẩn đường ruột khác
(Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Morganella, Proteus, Serratia...) là
84,1%, Streptococcus spp. là 15,4%, của các chủng Enterococcus spp là
13,1% và các chủng trực khuẩn Gram âm khác (Achromobacter,
Chriseomonas, Flavobacterium, Pasteurella...) là 66,7% [8].
1.1.4.3. Dược động học
Amoxicillin bền vững trong môi trường Acid dịch vị. Hấp thu không bị
ảnh hưởng bởi thức ăn, nhanh và hoàn toàn hơn qua đường tiêu hóa so với
Ampicillin. Khi uống cùng liều lượng như Ampicillin, nồng độ đỉnh
Amoxicillin trong huyết tương cao hơn ít nhất 2 lần. Amoxicillin phân bố
nhanh vào hầu hết các mô và dịch trong cơ thể, trừ mô não và dịch não tủy,
nhưng khi màng não bị viêm thì Amoxicillin lại khuếch tán vào dễ dàng. Sau
khi uống liều 250 mg Amoxicilin từ 1 - 2 giờ, nồng độ Amoxicillin trong máu
đạt khoảng 4 – 5 microgam/ml, khi uống 500 mg từ 1 – 2 giờ, nồng độ
amoxicilin đạt khoảng 8 – 10 microgam/ml. Tăng liều gấp đơi có thể làm
nồng độ thuốc trong máu tăng gấp đôi. Amoxicillin uống hay tiêm đều cho
những nồng độ thuốc như nhau trong huyết tương. Thời gian bán thải của