Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc tính chất của hệ nano lõi vỏ alginat chitosan lovastatin

Đại học tháI nguyên

Tr-ờng đại học khoa học
----------***----------

BùI VINH QUANG

nghiên cứu ĐặC TRƯNG cấu trúc, TíNH CHấT CủA
Hệ NANO LõI Vỏ ALGINAT/CHITOSAN LOVASTATIN

LUn VĂN THạC Sĩ hóA HọC

THáI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN




đại học tháI nguyên

Tr-ờng đại học khoa học
----------***----------

BùI VINH QUANG

nghiên cứu ĐặC TRƯNG cấu trúc, TíNH CHấT CủA
Hệ NANO LõI Vỏ ALGINAT/CHITOSAN LOVASTATIN

Chuyên ngành: hóa phân tích
MÃ số: 8.44.01.18

LUn văn Thạc S hóA HọC

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: TS. Đàm xuân thắng

THáI NGUYÊN - 2019
S húa bi Trung tõm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 4
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN, ALGINAT VÀ LOVASTATIN ............... 4
1.1.1. Giới thiệu về chitosan.......................................................................................... 4
1.1.2. Giới thiệu về alginat ............................................................................................ 7
1.1.3. Giới thiệu về lovastatin .....................................................................................12
1.2. VẬT LIỆU TỔ HỢP POLYME MANG THUỐC ............................... 15
1.2.1. Giới thiệu về vật liệu tổ hợp polyme mang thuốc lovastatin ......................16
1.2.2. Vật liệu tổ hợp alginat – Lovastatin/chitosan có cấu trúc lõi vỏ ................17
1.3. MỐT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT
VẬT LIẸU POLYME MANG THUỐC ........................................................ 20
1.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)..............................20
1.3.2. Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) ..........................................22
1.3.3. Phương pháp xác định phân bố kích thước hạt ...........................................24

1.3.4. Phương pháp hiển vị điện tử quét (SEM)......................................................26

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................... 28
2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ................... 28
2.1.1. Hóa chất ..............................................................................................................28
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu........................................................................28
2.2. CHẾ TẠO HỆ NANO LÕI VỎ ALGINAT/CHITOSAN - LOVASTATIN
..................................................................................................................... 29
2.2.1. Chế tạo hệ nano lõi chitosan mang thuốc lovastatin....................................29

2.2.2. Chế tạo hệ nano lõi vỏ chitosan/alginat - lovastatin.....................................31
2.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THUỐC LOVASTATIN GIẢI PHÓNG TỪ
HỆ NANO CHITOSAN-LOVASTATIN VÀ HỆ NANO LÕI VỎ
ALGINAT/LOVASTATIN – CHITOSAN .................................................... 31

2.3.1. Chuẩn bị dung dịch đệm ..................................................................................32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

i




2.3.2. Xây dựng đường chuẩn của lovastatin trong các dung dịch đệm pH khác nhau
.............................................................................................................................................32
2.3.3. Xác định hiệu suất mang thuốc LOV.............................................................32
2.3.4. Xác định hàm lượng lovastatin giải phóng từ các vật liệu tổ hợp .............33
2.3.5. Đánh giá động học giải phóng thuốc ..............................................................33
2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................. 34

2.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)..............................34
2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) ....................35
2.4.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến (UV-Vis).............36
2.4.4. Xác định phân bố kích thước hạt và thế zeta................................................37

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 38
3.1. PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI CỦA CHITOSAN, LOVASTATIN,
HỆ NANO CHITOSAN – LOVASTATIN VÀ HỆ NANO LÕI VỎ
ALGINAT/CHITOSAN-LOVASTATIN ....................................................... 38
3.1.1. Phổ FTIR của chitosan ....................................................................................38
3.1.2. Phổ FTIR của lovastatin ..................................................................................38
3.1.3. Phổ FTIR của hệ nano chitosan – lovastatin ................................................39
3.1.4. Phổ FTIR của hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan – lovastatin ........................40
3.2. PHÂN TÍCH HÌNH THÁI CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT
CỦA HỆ NANO LÕI VỎ ALGINAT/CHITOSAN – LOVASTATIN ............ 41
3.2.1. Hình thái cấu trúc hệ chitosan/lovastatin và hệ nano lõi vỏ
alginat/chitosan – lovastatin ....................................................................... 41
3.2.2. Phân tích phân bố kích thước hạt của hệ nano chitosan/lovastatin và hệ
nano lõi vỏ alginat/chitosan – lovastatin .......................................................................44
3.3. NGHIÊN CÚU VÀ PHÂN TÍCH GIẢI PHÓNG THUỐC LOVASTATIN
TỪ HỆ ALGINAT/CHITOSAN - LOVASTATIN ........................................ 47
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của lovastatin trong các dung dịch pH
khác nhau .................................................................................................... 48
3.3.2. Phân tích hàm lượng thuốc lovastatin giải phóng từ hệ nano chitosan lovastatin và hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan - lovastatin ...........................................50
3.3.3. Động học giải phóng thuốc lovastatin từ hệ nano chitosan – lovastatin và
hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan - lovastatin...................................................................53

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 58
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

ii




TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

iii




LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Đàm
Xuân Thắng - Khoa Cơng nghệ hóa - Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội đã giao
đề tài và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn thạc sĩ.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Hóa học, Trường
Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên và các anh chị đang công tác tại Phịng
Hóa lý vật liệu phi kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và
Cơng nghệ Việt Nam đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu và
đông viên, giúp đỡ em hoàn thành luận văn.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi đề tài nghiên cứu sau tiến sĩ thuộc Học viện
Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với mã
số GUST.STS.ĐT2017-HH08.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ
và động viên em trong suốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019
Học viên

Bùi Vinh Quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

iv




DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Tiếng Việt

ALG

Alginat

CS

Chitosan

LOV

Lovastatin

FESEM

Phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ trường

FTIR

Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourỉe

UV-Vis

Phổ tử ngoại-khả kiến

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

v




DANH MỤC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1

Ứng dụng của chitosan trong các lĩnh vực ..................... 5

Bảng 2.1

Tỉ lệ khối lượng các hợp phần chế tạo hệ nano lõi 29
chitosan mang thuốc lovastatin và kí hiệu mẫu .............

Bảng 2.2

Tỉ lệ khối lượng các hợp phần chế tạo hệ nano lõi võ 31
chitosan/aglinat mang thuốc lovastatin và kí hiệu mẫu .

Bảng 3.1

Các pic hấp thụ chính trên phổ FTIR của CS, LOV và 40
các hệ nano CL ...............................................................

Bảng 3.2

Vị trí các pic hấp thụ đặc trưng của các nhóm chức trong 41
alginat và vật liệu tổ hợp chitosan/20% lovastatin được
bọc alginat với các tỉ lệ khác nhau .................................

Bảng 3.3

Độ hấp phụ quang (Abs) ứng với các nồng độ pha loãng 48
(Cx) của lovastatin trong dung dịch pH=2 .....................

Bảng 3.4

Các tham số của của phương trình hồi quy phản ánh q 56

trình giải phóng lovastatin từ hạt vật liệu tổ hợp alginatlovastatin và alginat-lovastatin/chitosan trong dung dịch
pH=7,4 theo các mơ hình khác nhau ..............................

Bảng 3.5

Các tham số của của phương trình hồi quy phản ánh q 57
trình giải phóng lovastatin từ hệ nano chitosan –
lovastatin và hệ nano lõi võ alginat/chitosan – lovastatin
trong môi trường pH=2 theo các mơ hình khác nhau ....

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

vi




DANH MỤC HÌNH
Tên hình

Trang

Hình 1.1

Cấu trúc của chitin và chitosan ........................................ 4

Hình 1.2

Rong nâu. ......................................................................... 7

Hình 1. 3

Cơng thức cấu tạo của axit alginic................................... 8

Hình 1.4

Cơng thức cấu tạo của 2 monome alginat........................ 8

Hình 1.5

Cấu tạo của các khối liên kết trong phân tử alginat. ....... 8

Hình 1.6

Vi ảnh của các phần mô sau ba tuần tiêm với (a) PBS và 10
(b) hydrogel alginat .........................................................

Hình 1.7

Ứng dụng của alginat trong y học. .................................. 11

Hình 1.8

Nấm sị và gạo men đỏ..................................................... 12

Hình 1.9

Cấu tạo của Lovastatin..................................................... 13

Hình 1.10 Lovastatin thương phẩm. ................................................. 13

Hình 1.11 Ảnh SEM của vi cầu PLA mang LOV . .......................... 16
Hình 1.12 Phổ FTIR của Rabeprazole (C), chitosan (D), alginat (E) 17
và tổ hợp alginat/chitosan mang rabeprazole (F). ...........
Hình 1.13 Giản đồ DSC của rabeprazole (A) và tổ hợp 18
alginat/chitosan mang rabeprazole (B) ............................
Hình 1.14

Ảnh TEM của hạt nano alginat/chitosan/pluronic18 F68 18
chứa nisin. .................................................................... 18

Hình 1.15 Ảnh FESEM của vật liệu tổ hợp DM54L15 (a), 20
DM54L15A10 (b) và DM54L15A20 (c). ........................
Hình 1.16 Phổ FTIR của PLA, CS và màng tổ hợp PLA/CS và 21
PCO4 ................................................................................
Hình 1.17 Phổ

FTIR

của

PLA,

CS

và

màng

tổ

hợp 21

PLA/CS/8%PEG (PCG8) ................................................
Hình 1.18 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang với 23
nồng độ dung dịch Quinin trong dung dịch pH = 2 ở
λmax = 250,24 nm. ..........................................................
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

vii




Hình 1.19 Đồ thị giải phóng thuốc quinin từ hạt tổ hợp 23
Polylacticaxit/ Chitosan/quinin PCQ10, PCQ20, PCQ30
và PCQ50 trong dung dịch pH=2. ...................................
Hình 1.20 Giản đồ phân bố kích thước hạt của tổ hợp PLA/CS 25
khơng và có quinin với hàm lượng quinin khác nhau . ...
Hình 1.21 Ảnh FESEM của hạt nano PCs (a, c) và PCN20N (b, d). 26
Hình 1.22 Ảnh TEM của hạt nano PCs (a) và PCN20N (b)............. 27
Hình 2.1

Thiết bị in vật liệu lỏng.................................................... 29

Hình 2.2

Máy ghi phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ) ................... 35

Hình 2.3

Máy hiển vi trường điện tử phát xạ (FESEM) 7100F ..... 35

Hình 2.4

Máy quang phổ hấp thu UV-Vis...................................... 36

Hình 2.5

Thiết bị Zetasizer Ver 620 ............................................... 37

Hình 3.1

Phổ hồng ngoại của chitosan. .......................................... 38

Hình 3.2

Phổ FTIR của lovastatin. ................................................. 39

Hình 3.3

Phổ FTIR của lovastatin (a), chitosan (b), hạt nano CL5 39
(c) và CL15(d). ................................................................

Hình 3.4

Phổ FTIR của hệ nano CL15 (a), alginat (b), hệ nano lõi 40
vỏ A20CL15 (c) và A15CL15(d). ...................................

Hình 3.5

Ảnh FESEM của các hạt nano CL5 (a) và CL10 (b) ....... 42

Hình 3.6

Ảnh FESEM của lovastatin ............................................. 42

Hình 3.5

Ảnh FESEM của các hạt nano CL15 (c) và CL20 (d)..... 42

Hình 3.7

Hệ nano chitosan/lovastatin CL10 (a) và hệ nano lõi vỏ 43
alginat/lovastatin - chitosan A10CL10 (b) A20CL10 (c)

Hình 3.8

Hệ nano lõi vỏ alginat/lovastatin - chitosan A10CL10. .. 44

Hình 3.9

Phân bố kích thước hệ nano chitosan – lovastatin CL 5(c) 45
và

CL20

(d)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

viii




..........................................................................................
..........................................................................................
Hình 3.10 Phân bố kích thước hạt của hệ nano chitosan- lovastatin 46
A10CL10(a), A15CL10 (b), A5CL10(c) và A20CL10 (d) .
Hình 3.11 Thế zeta của hệ nano lõi vỏ A10CL15 (a),A15CL15(b), 47
CL10 (c), CL15(d), A10CL10 (e), A15CL10 (g) ............
Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang với 49
nồng độ lovastatin trong dung dịch pH = 2 ở λmax =
229,97 nm. .......................................................................
Hình 3.13 Đồ thị giải phóng lovastatin từ hệ nano chitosan– 50
lovastatin_LOV (a), CL5 (b), CL10 (c), CL15 (d) và
CL20 (e). ..........................................................................
Hình 3.14 Đồ thị giải phóng lovastatin từ hệ nano lõi vỏ 51
alginat/chitosan -lovastatin LOV (a), A10CL10 (b),
A15CL10 (c) và A20CL10 (d). .......................................
Hình 3.15 Đồ thị giải phóng lovastatin từ hệ nano chitosan – 52
lovastatin-LOV (a), CL5 (b), CL10 (c), CL15 (d) và
CL20 (e) trong mơi trường pH = 2. .................................
Hình 3.16 Đồ thị giải phóng lovastatin từ hệ nano lõi vỏ 53
alginat/chitosan -lovastatin LOV (a), A10CL10 (b),
A15CL10 (c) và A20CL10 (d). .......................................
Hình 3.17 Phương trình động học theo mơ hình động học bậc 0 53
phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc lovastatin được
giải phóng từ hạt vật liệu tổ hợp A10CL10 trong mơi
trường pH=7,4..................................................................

Hình 3.18 Phương trình động học theo mơ hình động học bậc 1 54
phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc lovastatin được
giải phóng từ hạt vật liệu tổ hợp A10CL10 trong mơi
trường pH=7,4..................................................................
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

ix




Hình 3.19 Phương trình động học theo mơ hình Higuchi phản ánh 54
sự phụ thuộc hàm lượng thuốc lovastatin được giải
phóng nhanh từ hạt vật liệu tổ hợp A10CL10 trong dung
dịch pH=7,4. ....................................................................
Hình 3.20 Phương trình động học theo mơ hình Hixon-Crowell 54
phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc lovastatin được
giải phóng nhanh từ hạt vật liệu tổ hợp A10CL10 trong
dung dịch pH=7,4. ...........................................................
Hình 3.21 Phương trình động học theo mơ hình Korsmeyer-Pappas 55
phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc lovastatin được
giải phóng chậm từ hạt vật liệu tổ hợp A10CL10 trong
dung dịch pH=7,4. ...........................................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

x

MỞ ĐẦU
Ngày nay, các sản phẩm từ polyme tổng hợp và polyme thiên nhiên được ứng
dụng rỗng rãi trong nhiều lình vực kỹ thuật và đời sống như trong cơng nghiệp, nông
nghiệp, xây dựng, ….. Đặc biệt là các polyme thiên nhiên như alginat và chitosan
được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực y sinh.
Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hóa của chitin - một loại polisaccarit có nhiều
trong vỏ các lồi giáp xác như: cua, ghẹ, tơm.... Nó là một polyme sinh học - nguyên
liệu quan trọng trong việc điều chế glucosamin có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
như: công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, y dược,... Vật liệu cấu trúc nano trên cơ
sở chitosan cũng mới được nghiên cứu ứng dụng trong y sinh do có tính ổn định tương
đối cao và vẫn duy trì được một số tính chất của chitosan ban đầu, đặc biệt do có kích
thước nhỏ, bề mặt riêng lớn nên chitosan có khả năng hấp phụ cao. Dựa vào tính chất
này, nano chitosan được sử dụng làm chất hấp phụ để hấp phụ các chất khác nhau
đặc biệt là các loại thuốc dùng trong y học [1]. Tuy nhiên, chitosan có nhược điểm là
rất nhạy cảm với ẩm, do đó hạn chế khả năng sử dụng của polyme thiên nhiên này.
Để khắc phục nhược điểm nay, người ta thường tổ hợp nó với các polyme tương đối
bền với ẩm nhưng vẫn giữ nguyên khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm.
Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại polyme sinh
học nhiều thứ hai sau xellulozơ. Khi hịa tan alginat vào nước tạo dung dịch có độ nhớt
cao, khi đun ở điều kiện nhiệt độ cao và làm nguội trở lại sẽ tạo gel [2, 3,4]. Vì vậy, các
màng alginat rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và khơng dính bết nên nó được ứng dụng
chủ yếu trong thực phẩm nhằm gia tăng thời gian bảo quản mà vẫn giữ được chất lượng
ban đầu của thực phẩm.
Vật liệu polyme tổ hợp đã và đang được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng trong
các lĩnh vực dược phẩm và y sinh. Chitosan và alginat đều là các polyme tự nhiên,
khơng độc hại, có khả năng phân hủy sinh học, tương thích sinh học và nhạy pH, có
nhóm amino và cacboxyl. Vì vậy, chúng được sử dụng rộng rãi trong việc hình thành
các vi hạt thơng qua lực hút tĩnh điện giữa các nhóm điện tử.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

1




Lovastatin là một hợp chất lên men có nguồn gốc từ tự nhiên được phát hiện
từ năm 1970. Nó được tìm thấy trong nấm sị [5] và gạo men đỏ [6]. Lovastatin là
thuốc chống tăng lipit máu thuộc nhóm chất ức chế HMG-CoA reductase. Lovastatin
là chất ức chế cạnh tranh với hydroxyl metylglutaryl coenzym (HMG-CoA)
reductase, làm ngăn cản chuyển hóa HMG-CoA thành mevalonat, tiền chất của
cholesterol, là thuốc chữa bệnh tim mạch có hiệu quả, làm giảm cholesterol trong tế
bào gan, kích thích tổng hợp thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp từ đó làm tăng vận
chuyển thụ thể lipoprotein tỉ trọng thấp từ máu. Ứng dụng chính của lovastatin là để
điều trị rối loạn lipit máu và phòng ngừa các bệnh tim mạch [8].
Lựa chọn bào chế thuốc dưới dạng kích thước nano để kiểm sốt giải phóng dược
chất là một hướng nghiên cứu đầy tiềm năng của ngành dược. Nó có các ưu điểm như:
kiểm sốt giải phóng dược chất ổn định hơn, giảm thiểu các nguy cơ quá liều, thuận lợi
để bào chế các dạng thuốc khác nhau. Trong thực tế ngành hóa dược, có một số dạng
mang thuốc, bọc thuốc, dẫn thuốc như màng, gel, lỗ xốp, vi nang, vi cầu, vi hạt, mixel,
polyme kết hợp thuốc [9]. Trong đó, cấu trúc lõi-vỏ của các hạt nano, với lớp vỏ là vật
liệu polyme và lõi là hạt nano hữu cơ hoặc vô cơ giúp cải thiện sự ổn định của các lõi
hạt nano và có các tính chất vật lí mà các khi chỉ một polyme khơng có được. Đây là
hướng nghiên cứu đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong
nước và trên thế giới [10, 11].
Vì những phân tích trên đề tài “Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất của
hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan-lovastatin” được lựa chọn làm luận văn tốt nghiệp
của học viên.
Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất của hệ nano lõi vỏ chitosan/alginat
mang dược chất lovastatin.
- Nghiên cứu động học giải phóng lovastatin từ hạt nano lõi vở chitosan/alginat
trong các dung dịch có pH khác nhau (pH = 2; pH = 7,4).
Đối tượng và khách thể nghiên cứu
- Lovastatin;
- Vật liệu nano lõi vỏ alginat/chitosan - lovastatin.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

2




Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu và phân tích các đặc trưng cấu trúc, tính chất của hệ nano
chitosan/lovastatin và alginat/chitosan - lovastatin.
- Khảo sát hàm lượng thuốc lovastatin giải phóng từ hệ nano chitosan/lovastatin
và hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan - lovastatin trong các dung dịch đệm có pH khác
nhau. Từ đó, xác định được mơ hình động học thích hợp giải phóng thuốc lovastatin
trong các mẫu khảo sát.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Chế tạo được hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan – lovastatin. Nghiên cứu,
đặc trưng cấu trúc, tính chất và khảo sát được tốc độ giải phóng thuốc từ hệ
nano lõi vỏ alginat/chitosan - lovastatin trong các dung dịch có pH đặc trưng
cho môi trường trong dạ dày và ruột non.
- Đưa ra được mơ hình giải phóng thuốc lovastatin từ hệ nano lõi vỏ
alginat/chitosan - lovastatin.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

3




CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN, ALGINAT VÀ LOVASTATIN
1.1.1. Giới thiệu về chitosan
1.1.1.1. Nguồn gốc, cấu trúc
Chitosan là dẫn xuất N-deacetylated của chitin. Chitin là các polyme có
nhiều trong vỏ các lồi giáp xác như: tơm, cua, ghẹ, mực, …. Chitin là một
polysaccarit tuyến tính gồm các đơn vị N-axetyl-D-glucosamin liên kết với nhau bằng
liên kết β-1,4-glucozit (hình 1.1). Khi thực hiện phản ứng đề axetyl hoá của chitin,
trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C số 2 ta thu được chitosan.

Hình 1.1. Cấu trúc của chitin và chitosan
1.1.1.2. Tính chất vật lí
Chitosan có màu trắng ngà hoặc màu vàng nhạt, tồn tại dạng bột hoặc dạng vảy,
khơng mùi, khơng vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311°C [11].
Chitosan có tính kiềm nhẹ, khơng tan trong nước, trong kiềm nhưng hoà tan được
trong dung dịch axit hữu cơ loãng như: axit axetic, axit fomic, axit lactic…, tạo thành
dung dịch keo nhớt trong suốt. Độ tan của chitosan phụ thuộc vào loại axit và nồng độ axit
trong dung dịch. Chitosan hoà tan dễ trong dung dịch axit axetic 1–1,5% [12].
Độ nhớt của chitosan trong dung dịch axit lỗng liên quan đến kích thước và
khối lượng phân tử trung bình của chitosan.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

4

1.1.1.3. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của chitosan được quyết định bởi cấu trúc, bản chất và số
lượng nhóm định chức trong phân tử của chúng. Chitosan có thể tham gia các phản
ứng hóa học đặc trưng cho các nhóm định chức như –OH, -NH2, …

Các loại phản ứng này tuân theo các quy luật của hóa học hữu cơ nói chung,
ngồi ra nó cịn chịu ảnh hưởng của khối lượng phân tử và sự tồn tại của các nhóm
định chức khác nhau có trong phân tử của chitosan.
1.1.1.4. Ứng dụng của Chitosan
Chitosan là loại polysaccarit có nhiều nhóm chức (hydroxyl, amino, …) đóng
vai trị quan trọng trong việc bảo tồn sinh thái và môi trường sống, đã được ứng dụng
trong rất nhiều lĩnh vực như: dược phẩm, mỹ phẩm, công nghiệp thực phẩm, xử lý
môi trường, nông nghiệp [13].
Bảng 1.1. Ứng dụng của chitosan trong các lĩnh vực
Lĩnh vực

Ứng dụng của chitosan

Vật liệu y sinh Điều trị vết thương, vết loét, vết bỏng nặng do tính chất cầm máu
và dược phẩm của nó và hiệu ứng chữa lành vết thương;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

5

Lĩnh vực

Ứng dụng của chitosan
Chế tạo da nhân tạo, chỉ khâu phẫu thuật, kính áp trịng, màng lọc
máu và mạch máu nhân tạo;
Thuốc chống khối u, chống đông máu, chống viêm, đại tràng,
trong các hệ thống phân phối thuốc và gen, và trong trị liệu nha
khoa. [14, 15, 16].

Mỹ phẩm

Các sản phẩm chăm sóc tóc và da. [17].

Kỹ thuật mơ

Tăng trưởng tế bào và tăng sụn khí quản, dây thần kinh;
Sửa chữa mô xương và tái sinh vật liệu để sửa chữa sụn;
Lồng ghép bằng nhựa xốp của vật liệu tổng hợp chitosan-canxi
photphat để tái sinh xương;
Chitosan-chondroitin sunfat bọt biển trong tái tạo xương;
Viên nang Chitosan-canxi alginat với mục đích phát triển tuyến
tụy nhân tạo cho điều trị đái tháo đường [18, 19, 20].

Nơng nghiệp

Kiểm sốt tuyến trùng ký sinh trong đất;
Các đặc tính kháng khuẩn của chitosan và khả năng tạo màng
tuyệt vời của nó đã được khai thác trong việc bảo quản trái cây

và rau quả sau thu hoạch, tăng cường vi sinh vật có lợi tương tác
cộng sinh thực vật.

Tạo ra những thay đổi thuận lợi trong sự trao đổi chất của thực
vật và hoa quả;
Phân bón và thuốc diệt nấm cho hạt giống và trái cây. [21, 22, 23].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

6




Lĩnh vực

Ứng dụng của chitosan

Phương tiện

Cố định enzym, như một ma trận trong sắc ký ái lực và thẩm thấu

sắc ký và

gel và là chất nền enzyme [14, 17, 24].

phân tích
Thức ăn và

Khử axit của các loại trái cây và đồ uống, ổn định màu, giảm hấp

phụ gia thực

phụ lipit, tạo hương vị tự nhiên;

phẩm

Kiểm soát các tác nhân, chất bảo quản thực phẩm và chất chống
oxy hóa, nhũ hóa, làm dày và chất ổn định, phụ gia chăn nuôi và
thức ăn cho cá, và chế tạo các loại sợi dinh dưỡng [25].

Kỹ thuật xử

Xử lý nước thải, thu hồi các ion kim loại và thuốc trừ sâu, loại bỏ

lý nước

phenol, protein, chất phóng xạ, PCB và thuốc nhuộm, thu hồi vật
liệu rắn trong chế biến thực phẩm, chất thải;
Loại bỏ dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ từ nước thải như chất
hấp phụ để loại bỏ màu sắc từ nước thải của các nhà máy nhuộm,
lấy kim loại từ nước thải, loại bỏ màu khỏi nước thải của nhà máy
dệt [ 26, 27, 28].

1.1.2. Giới thiệu về alginat
1.1.2.1. Nguồn gốc, cầu tạo
Alginat là polyme sinh học biển phong phú nhất và là polyme nhiều thứ 2 trên
thế giới (sau xenlulozo), là một loại polysaccarit có nhiều trong thành tế bào của các
loại tảo nâu. Alginat tồn tại ở 2 dạng là axit alginic và muối của nó với Na+, Ca2+, …

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

7




Hình 1.2. Rong nâu
Cơng thức phân tử của acid Alginic: (C6H8O6)n hay [(C5H7O4COOH)]n Khi axit
alginic tạo muối với các ion kim loại khác nhau sẽ tạo nên các muối alginat khác nhau.
Một số dạng muối alginat hay gặp như: natri alginat [(C5H7O4COONa)]n, kali alginat
[(C5H7O4COOK)]n,

canxi

alginat

{[(C5H7O4COO)2Ca]n},

amoni

alginat

[(C5H7O4COONH4)]n, ...

Hình 1. 3. Cơng thức cấu tạo của axit alginic
Cấu tạo của alginat là các chuỗi phân tử axit β-D-Mannuronic (M) và axit αL-Guluronic (G) (hình 1.4) liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozit. Có 3 loại liên
kết có thể gặp trong 1 phân tử alginat: (M-M-M), (G-G-G), (M-M-G) tạo thành các
khối liên kết ngẫu nhiên trong mạch (hình1.5).

Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo của 2 monome alginat

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

8




Hình 1.5. Cấu tạo của các khối liên kết trong phân tử alginat
1.1.2.2. Tính chất vật lý
Là polyme khơng màu, không mùi, không tan trong các dung môi hữu cơ và
nước. Alginat có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước. Tính chất của
muối alginat với kim loại hóa trị I, tan được trong nước tạo dung dịch có độ nhớt
cao, dễ bị cắt mạch bởi yếu tố axit, kiềm mạnh, nhiệt độ cao, enzym, khi tương tác
với axit vơ cơ thì tách alginic tự do, ứng dụng trong cơng nghiệp. Tính chất của
alginat với kim loại hóa trị II, Có độ chắc cao, có khả năng tạo màu tùy theo kim loại,
khơng hịa tan trong nước, khi ẩm thì dẻo, khi khơ có độ cứng cao và khó thấm nước,
tỉ trọng thấp.
Thành phần (tỉ lệ M/G), trình tự, chiều dài khối G và trọng lượng phân tử là
những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý của alginat và dung dịch
hydrogel của nó [29]; Các tính chất cơ học của gel alginat thường được tăng cường
bằng cách tăng chiều dài của khối G và trọng lượng phân tử. Ví dụ như alginat được
sản xuất từ Azotobacter có tỉ lệ G cao và gel của nó có độ cứng tương đối cao [30].
Các đặc tính vật lý của mỗi loại alginat kiểm sốt sự ổn định của gel, tỷ lệ giải phóng
thuốc từ gel, hình thái và tương tác của các chất được mang bởi gel alginat.
Trọng lượng phân tử của các natri alginat nằm trong khoảng từ 32.000 đến
400.000 g/mol. Độ nhớt của dung dịch alginat tăng khi pH giảm và đạt tối đa khoảng
3-3,5, khi các nhóm carboxylat trong chuỗi mạch alginat được proton hóa và tạo các
liên kết hidro.

Tăng trọng lượng phân tử của alginat có thể cải thiện các tính chất vật lý của
dung dịch gel. Tuy nhiên, dung dịch alginat được hình thành từ polyme trọng lượng
phân tử cao thường rất nhớt,và đây là yếu tố không mong muốn trong q trình sản
xuất [31].
Đặc biệt, alginat có khả năng tương thích sinh học cao, khả năng này phụ thuộc
vào mức độ tinh khiết alginat. Ví dụ, Otterlei báo cáo rằng những alginat có hàm
lượng M cao có khả năng miễn dịch và mạnh hơn khoảng 10 lần so với alginat có G
cao trong việc sản xuất cytokin [32]. Ngược lại, Zimmermann tìm thấy ít hoặc khơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

9




có phản ứng miễn dịch xung quanh việc cấy ghép alginat [33]. Phản ứng miễn dịch
tại các vị trí tiêm hoặc cấy có thể là do các tạp chất cịn lại trong alginat. Đặc biệt,
alginat được tinh chế qua nhiều công đoạn với độ tinh khiết rất cao đã không gây ra
bất kỳ phản ứng lạ nào cho cơ thể khi cấy ghép vào động vật [34]. Tương tự như vậy,
khơng có phản ứng đáng kể nào xảy ra khi alginat có độ tinh khiết cao được tiêm vào
chuột [35].

Hình 1.6. Vi ảnh của các phần mô sau ba tuần tiêm với (a) PBS và (b)
hydrogel alginat
1.1.2.3. Ứng dụng của alginat
Alginat có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như trong thực phẩm, màng
bao gói, cơng nghệ giấy, …..đặc biệt nó được ứng dụng y học và dược học.
Ngành cơng nghiệp dược phẩm sử dụng alginat tinh khiết làm chất ổn định
trong dung dịch và phân tán các chất rắn. Trong lĩnh vực y sinh học, alginat được sử

dụng để hỗ trợ giải phóng thuốc [36], đóng gói tế bào [37], làm bộ khung dây chằng
và kỹ thuật mô gân hoặc chuẩn bị khuôn mẫu trong nha khoa [38, 39].
Trong y học, alginat được dùng làm chất trị bệnh nhiễm phóng xạ, tăng hiệu
quả chữa bệnh của penicillin.
Trong cơng nghệ bào chế thuốc, alginat natri được sử dụng làm chất ổn định,
nhũ tương hóa hay chất tạo đặc cho dung dịch, làm vỏ bọc thuốc, làm chất phụ gia
chế các loại thức ăn kiêng.
Trong nha khoa, dùng axit alginic để thay thạch cao làm khn răng, giúp tạo
hình răng chính xác.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

10




Hình 1.7. Ứng dụng của alginat trong y học
Trong vật liệu cầm máu và băng bó vết thương: Dệt may y tế công nghệ mới
là một lĩnh vực phát triển quan trọng, cho thấy sự mở rộng tuyệt vời trong các sản
phẩm băng bó vết thương [40]. Chất lượng chính của sợi và băng cũng như các sản
phẩm chăm sóc vết thương nổi bật là chống vi khuẩn, chống virus, nấm, khơng độc,
hấp thụ cao, khơng dị ứng, thống khí, cầm máu, sinh học với tính chất cơ học tốt.
Cấu trúc dệt được sử dụng cho băng vết thương hiện đại có nhiều loại lớn: mảnh,
sợi, dệt thoi, khơng dệt, dệt kim, móc, bện, vật liệu compozit. Các chất phụ gia có
chức năng đặc biệt có thể được đưa vào băng vết thương với mục đích hấp thụ mùi
hơi, cung cấp các đặc tính kháng khuẩn mạnh, giảm đau và giảm kích ứng. Do tính
chất độc đáo như tỷ lệ diện tích bề mặt cao so với thể tích, đường kính sợi nano, độ
xốp, trọng lượng nhẹ, các sợi nano được sử dụng hiệu quả trong chăm sóc vết
thương. Sợi nano của alginat được sản xuất bằng kỹ thuật kéo sợi điện với sự có

mặt của các polyme tổng hợp và chất hoạt động bề mặt khác nhau để cải thiện khả
năng xử lý [41]. Các sợi canxi alginat có khả năng tạo gel, khi trao đổi ion giữa các
ion natri trong dung dịch tiếp xúc và các ion canxi trong chất xơ, chất xơ từ từ
chuyển thành dạng gel dạng sợi.
Các đặc tính hấp thụ của băng gạc alginat đã được phân tích và kết quả cho
thấy rằng băng alginat có khả năng hấp thụ một lượng lớn chất lỏng vào cấu trúc sợi,
ngoài những chất được giữ giữa các sợi trong cấu trúc dệt. Ngoài ra, băng gạc alginat
cũng có tính chất cầm máu cũng như khả năng thúc đẩy chữa lành vết thương. Chúng
hiện đang được sử dụng rộng rãi trong việc băng bó các vết thương như viêm loét
chân, lở loét áp lực và vết thương phẫu thuật [42]. Khi tiếp xúc với máu, ion Ca2+
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN

11




được giải phóng kích hoạt tập hợp tiểu cầu và giảm thời gian đông máu. Các sản
phẩm được thương mại hóa theo các nhãn hiệu khác nhau: Coalgan từ Brothier
Laboratories (Pháp) dùng như một miếng đệm cầm máu cho chảy máu cam,
Algosteril hoặc Sorban có sản phẩm cầm máu nhanh chóng và tăng tốc độ lành vết
thương [44, 44]. Các sợi alginat được tăng cường tính chất kháng khuẩn bằng cách
kết hợp với chitosan [45].
1.1.3. Giới thiệu về lovastatin
1.1.3.1. Nguồn gốc, cấu trúc
Statin là thuốc được sử dụng rộng rãi nhất để điều trị tăng cholesterol máu.
Các hợp chất này ức chế các enzym hydroxyl metylglutaryl coenzym A (HMG-CoA
reductase). Điều trị bằng statin làm giảm lượng cholesterol trong máu, ngăn ngừa sự
tích tụ mảng bám trong động mạch. Ngày nay, nó là một trong những loại thuốc bán
tốt nhất tại Mỹ với doanh thu tổng cộng 11,6 tỉ USD vào năm 2011. Ngồi việc giảm

cholesterol, statin cịn có hoạt tính kháng viêm. Statin bao gồm lovastatin, fluvastatin,
simvastatin, atorvastatin và rosuvastatin, trong đó lovastatin được chú ý hơn cả [46].
Lovastatin là một trong số các hợp chất statin thương mại có nguồn gốc từ một
số loài nấm Aspergillus terreus, Penicillium, Monascus, Paecilomyces, Trichoderma,
Scopolariopsis,

Doratomyces,

Phoma,

Phythium,

Gymoaseus,

Hypomyces,

Pleurotus… thơng qua q trình lên men [46]. Và nó cịn là một hợp chất tự nhiên có
hàm lượng thấp trong thực phẩm như nấm sò [47], gạo men đỏ [48] và trà Puerh [49].

Hình 1.8. Nấm sị và gạo men đỏ
Công thức phân tử của Lovastatin là C24H36O5 và khối lượng phân tử của nó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

12




là 404,55 g/mol.

Hình 1.9. Cấu tạo của Lovastatin.
1.1.3.2. Tính chất
Lovastatin có màu trắng, dạng bột tinh thể, khơng hút ẩm, khơng tan trong
nước, tan trong etanol, metanol và axetonitrin [50].

Hình 1.10. Lovastatin thương phẩm.
Ngồi ta lovastatin cịn có khả năng hấp thu, chuyển hóa và thải trừ trong cơ
thể. Lovastatin được cơ thể hấp thu thơng qua đường tiêu hóa. Thuốc chuyển hóa lần
đầu ở gan - nơi tác động đầu tiên của thuốc. Các nghên cứu cho thấy sinh khả dụng
của lovastatin trong vịng tuần hồn lớn là khá thấp và không ổn định. Độ hấp thu của
lovastatin bằng liều tiêm tĩnh mạch trung bình khoảng 30% so với bằng liều uống.
Độ hấp thu qua đường uống bị giảm khoảng 30% nếu uống khi dạ dày rỗng. Khả
năng thuốc gắn được với protein huyết tương cao khoảng 95%.
Cả lovastatin và chất chuyển hóa β-hyđroxyaxit đều liên kết mạnh (<95%) với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

13