Nghiên cứu đóng gói curcumin bằng fibroin tơ tằm ứng dụng trong thực phẩm chức năng

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019

Kỷ yếu khoa học

NGHIÊN CỨU ĐÓNG GÓI CURCUMIN BẰNG FIBROIN TƠ TẰM ỨNG DỤNG
TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
Đặng Thị Cẩm Tú*, Đoàn Nguyên Vũ, Trần Lê Bảo Hà
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh
*Tác giả liên hệ:
TĨM TẮT
Thực����
hức năng (TPCN) bổ sung chất có hoạt tính sinh học mà cụ thể là curcumin đang
phát triển một cách nhanh chóng cả trên thế giới và Việt Nam nhưng do những hạn chế gây
cản trở cho việc sử dụng curcumin. Việc đóng gói curcurrmin bằng fibroin tơ tằm tạo ra các
hạt giúp bảo vệ curcumin khỏi những hạn chế nêu trên. Trong đề tài này hạt nano fibroin
curcumin (Cur-SFN) được tạo ra bằng cách sử dụng kỹ thuật microdot mao dẫn và microdot
mao dẫn kết hợp với đánh sóng siêu âm. Các hạt sau đó được đánh giá kích thước, hình thái,
cấu trúc hóa học, khả năng nạp và giải phóng curcumin. Kết quả cho thấy hạt Cur-SFN có kích
thước nano chứa được curcumin bên trong và có khả năng giải phóng chúng, giữ được tính
kháng k���
khơng gây độc tính cấp tính; đặc biệt có khả năng kích thích sự di cư và tăng sinh
của tế bào. Từ những tính chất trên cho thấy hạt Cur-SFN có các đặc tính phù hợp hướng đến
ứng dụng trong TPCN.
Từ khóa: Thực����
hức năng, curcumin, fibroin.
RESEARCH OF CURCUMIN-LOADED SILK FIBROIN NANOPARTICLE FOR
APPLICATIONS IN FUNCTIONAL FOODS
Dang Thi Cam Tu*, Doan Nguyen Vu, Tran Le Bao Ha
University of Science – VNU Ho Chi Minh City
*Corresponding Author:
ABSTRACT

Functional foods supplement with bioactive substances, in particular curcumin is developing
rapidly both in the world and in Vietnam but due to limitations inhibit the useful of curcumin.
The packing of curcurrmin with silk fibroin creates nanoparticles to help protect curcumin from
the above limitations. Fibroin curcumin nanoparticles (Cur-SFN) are created by using
capillary-microdot and capillary-microdot technique combined with sonication. The generated
particles were evaluated in size, morphology, chemical structure, the loading and releasing of
curcumin. The results show that the Cur-SFN particle is nano-sized, contains curcumin inside
and has the ability to release them, retain antibacterial properties, does not cause acute
toxicity; especially it is capable of stimulating cell migration and proliferation. From the above
properties, Cur-SFN particles have suitable properties towards application in functional food.
Keywords: Functional food, curcumin, fibroin.
cho sức khỏe con người bằng cách ngăn chặn
hoặc kìm hãm sự xuất hiện của các bệnh,
chúng thường không được thêm vào thực
phẩm ở trạng thái tinh khiết do dễ bị phân hủy
bởi tác nhân vật lý, hóa học, enzyme trong quá
trình chế biến, vận chuyển và lưu trữ. Do đó,
việc đóng gói các hợp chất có hoạt tính sinh
học là vô cùng quan trọng để cho phép kết hợp
chúng trong thực phẩm. Ứng dụng công nghệ
micro và nano tạo ra các hệ thống phân phối
trong thực phẩm là một giải pháp cho các khó
khăn hiện tại. Do ở kích thước nhỏ, các hệ
thống micro và nano có thể cải thiện độ hịa

TỔNG QUAN
Thực phẩm chức năng (TPCN) là cơng cụ bảo
vệ sức khỏe của thế kỷ 21, là “vaccine” dự
phịng dịch bệnh mãn tính khơng lây vì bổ
sung cho cơ thể các vi chất thiếu hụt, chất

chống oxy hóa và chất xơ, đáp ứng nhu cầu
chăm sóc và bảo vệ sức khỏe. Thị trường
TPCN là một trong những thị trường tăng
trưởng nhiều và nhanh nhất (20-30%/năm).
Các hợp chất có hoạt tính sinh học như chất
chống oxy hóa, chất kháng khuẩn, vitamin,
probiotic, prebiotic, khoáng chất, chất dinh
dưỡng và polyphenol cung cấp một số lợi ích

78


Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019

Kỷ yếu khoa học

hạt tạo ra giữ được cấu trúc phiến β đặc trưng;
ngoài ra kết quả cịn biểu hiện các đỉnh đặc
trưng cho nhóm −OH (3291,02 cm−1) và
vòng benzen (3076,53 và 684,20 cm−1)
chứng tỏ các hạt tạo ra giữ được curcumin ở
bên trong. Tương tự, các hạt Cur-SFN 2 tạo ra
có đỉnh 1628,53 cm−1 (Amide I, C=O
Stretching); 1234,97 cm −1 (Amide III; C–N
stretch, N–H bend) tương ứng với cấu trúc
phiến β chứng tỏ các hạt tạo ra giữ được cấu
trúc phiến β đặc trưng; ngoài ra kết quả còn
cho thấy các hạt tạo ra biểu hiện các đỉnh đặc
trưng cho nhóm −OH (3506,63 và 3295,32
cm−1) và vòng benzen (964,84 và 809,05

cm−1) chứng tỏ các hạt tạo ra giữ được
curcumin ở bên trong.
Đánh giá khả năng nạp curcumin: Lượng
curcumin trong các hạt được xác định gián
tiếp bằng cách đo OD của nước rửa ở bước
sóng 424 nm, hiệu suất nạp curcumin của hạt
Cur-SFN tạo ra bằng phương pháp microdot
mao dẫn kết hợp sonicate gần như tương
đương với hạt Cur-SFN chỉ tạo ra bằng
phương pháp microdot mao dẫn (hiệu suất nạp
khoảng 96 %).
Đánh giá khả năng giải phóng curcumin: Hạt
Cur-SFN khơ có khối lượng 0,01-0,02g được
cho vào PBS 1X và đặt trong tủ ấm lắc để đánh
giá khả năng giải phóng curcumin liên tục
trong 8 ngày. Lượng curcumin giải phóng
được đo mỗi ngày bằng phương pháp đo mật
độ quang ở bước sóng 424 nm của dung dịch
ngâm hạt và dựa vào đường chuẩn curcumin
trong methanol để xác định.
Hạt Cur-SFN ở cả hai nghiệm thức có khả
năng giải phóng curcumin liên tục trong 8
ngày. Lượng curcumin giải phóng ra tăng lên
từ ngày 1 đến ngày 7, cao nhất là ngày 7 và
chiếm khoảng 0,074% tổng lượng curcumin
chứa trong các hạt. So sánh sự giải phóng từng
ngày ở 2 nhóm thí nghiệm sử dụng phần mềm
Graphpad Prism 8.02 cho thấy khơng có sự
khác biệt trong sự giải phóng curcumin của
hai loại hạt Cur-SFN. Tổng lượng curcumin

giải phóng ra trong 8 ngày chiếm 0,338%
(Cur-SFN 1); 0,336% (Cur-SFN 2) lượng
curcumin nạp vào và cịn lại khoảng 99,662%.
Lượng curcumin chưa được giải phóng hồn
tồn và cịn lại một lượng lớn curcumin trong
các hạt Cur-SFN.
Đánh giá khả năng kháng khuẩn của hạt CurSFN 2: Khả năng kháng khuẩn của hạt Cur-

tan, tính khả dụng sinh học và các đặc tính
cảm quan, ngăn chặn các phản ứng vật lý, hóa
học khơng mong muốn, bảo vệ các hợp chất
có hoạt tính sinh học khỏi sự phân hủy. Ngồi
ra các hệ thống phân phối thực phẩm cịn giúp
giải phóng chúng có kiểm sốt và chỉ kích hoạt
chúng trong vị trí đích.
Tơ tằm được xem như một vật liệu tiềm năng
cho việc tạo hạt nano trong phân phối TPCN
do những thuộc tính ưu việt như dễ khử trùng,
có khả năng tự phân hủy, độ bền cao, ít gây
đáp ứng miễn dịch, thân thiện với môi trường,
không gây độc cho cơ thể, khả năng kháng
khuẩn cao đã được FDA công nhận. Việc sử
dụng tơ tằm kết hợp với hợp chất có hoạt tính
sinh học như curcumin tạo ra một hệ thống
phân phối mới dùng trong TPCN mang lại
nhiều lợi ích. Curcumin là một polyphenol tan
trong chất béo nhận được sự quan tâm ngày
càng tăng của cộng đồng khoa học vì có khả
năng chống oxy hóa, chống ung thư, chống
viêm và kháng khuẩn. Do đó, chúng tơi thực

hiện đề tài này nhằm tạo tiền đề cho ứng dụng
tơ tằm vào việc phân phối curcumin dùng
trong TPCN.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả tạo hạt nano từ fbroin tơ tằm
chứa curcumin
Ban đầu dung dịch fibroin có màu trắng đục,
sau khi huyền phù với curcumin tạo thành hỗn
hợp fibroin/curcumin có màu vàng đặc trưng
của curcumin. Sau khi đông khô, kết tinh với
methanol, rửa PBS và sấy khô thu được các
hạt Cur-SFN dạng bột, có màu vàng của
curcumin, kết lại với nhau thành khối.
Kết quả đánh giá các đặc tính của hạt
Cur-SFN
Đánh giá kích thước và cấu trúc của các hạt:
Kết quả chụp SEM cho thấy các hạt Cur-SFN
1 và Cur-SFN 2 đều có cấu trúc hình cầu, CurSFN 1 có kích thước trong khoảng 98 nm đến
315 nm, Cur-SFN 2 có kích thước khoảng 60
nm đến 99 nm, tương đối đều nhau hơn so với
các hạt Cur-SFN 1.
Đánh giá cấu trúc hóa học của hạt: Kết quả
phân tích phổ hồng ngoại cho thấy các hạt
Cur-SFN 1 tạo ra có đỉnh 1635,74 cm−1
(Amide I, C=O stretch); 1529,06 cm−1
(Amide II, N–H deformation) và 1236,21
cm−1 (Amide III; C–N stretch, N–H bend)
tương ứng với cấu trúc phiến β chứng tỏ các

79

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019

Kỷ yếu khoa học

việc quan sát sự di chuyển của tế bào từ hai
mép vào vết rạch sau 24 giờ.Vào thời điểm 24
giờ, xuất hiện những tế bào di cư vào hai bên
vết rạch, trong đó tế bào được ni trong mơi
trường ni cấy hồn chỉnh di cư nhiều vào
vết rạch vì trong mơi trường có chứa các nhân
tố kích thích sự di cư của nguyên bào sợi. Tế
bào được ni trong dịch chiết hạt Cur-SFN 2
có lượng tế bào di cư nhiều và gần như bằng
với các tế bào được ni trong mơi trường
hồn chỉnh. Tế bào được nuôi trong môi
trường không bổ sung FBS chỉ có vài tế bào
di cư vào.

SFN 2 được đánh giá trên hai chủng vi khuẩn
Gram âm và Gram dương lần lượt là
Escherichia coli và Staphylococcus aureus.
Đánh giá độc tính cấp tính của hạt Cur-SFN 2:
Độc tính cấp tính của các hạt được đánh giá
gián tiếp bằng thử nghiệm dịch chiết theo tiêu
chuẩn ISO 10993-5-2009. Các tế bào nguyên
bào sợi của mẫu dịch chiết hạt Cur-SFN 2 có
các hạt trong bào tương riêng lẽ, khơng có sự
ly giải của tế bào. Dựa vào bảng đánh giá mức

độ độc tính của ISO 10993-5-2009 có thể kết
luận rằng mẫu mẫu hạt Cur-SFN 2 phản ứng
ở mức 0 và mẫu chứng dương phản ứng ở mức
4. Kết luận được rằng hạt Cur-SFN 2 không
gây độc tính cấp tính với nguyên bào sợi.
Đánh giá khả năng kích thích tăng sinh NBS
của hạt Cur-SFN 2: Tế bào được cấy với mật
độ ban đầu là 103 tế bào/giếng. Sau đó chúng
lần lượt được ni với mơi trường ni cấy
hồn chỉnh, mơi trường khơng bổ sung FBS
và mơi trường dịch chiết hạt Cur-SFN 2. Xác
định sự tăng trưởng của tế bào bằng thí
nghiệm MTT qua các mốc thời gian 0, 2, 4
ngày. Sự tăng sinh của tế bào nguyên bào sợi
người được biểu thị thông qua biểu đồ về chỉ
số OD qua các ngày. Ở môi trường nuôi cấy
hồn chỉnh và mơi trường dịch chiết hạt CurSFN 2 từ ngày 0 đến ngày 2 tế bào gần như
không tăng sinh do đây là giai đoạn ổn định,
tế bào bắt đầu bám dính vào bề mặt ni cấy;
từ ngày 2 đến ngày 4 tế bào bắt đầu tăng sinh
một cách nhanh chóng. Ở mơi trường khơng
bổ sung FBS khơng có sự tăng sinh do thiếu
các yếu tố tăng trưởng. Điều này chứng tỏ dịch
chiết hạt Cur-SFN 2 có khả năng kích thích
tăng sinh nguyên bào sợi.
Đánh giá khả năng kích thích di cư NBS: Sau
khi bỏ đói tế bào, tạo đường rạch bằng cách
dùng đầu tip vàng rạch một đường thẳng, dứt
khốt trên bề mặt đĩa, bổ sung mơi trường theo
các nghiệm thức. Quan sát tế bào ở mốc 0 giờ,

24 giờ. Khả năng kích thích tế bào di cư của
dịch chiết hạt Cur-SFN 2 được đánh giá bằng

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Kết luận
Tạo thành công hạt nano Cur-SFN 1 bằng
phương pháp microdot mao dẫn có kích thước
98 nm đến 315 nm, có khả năng nạp
(96,055%) và phóng thích curcumin (> 8
ngày) in vitro và hạt micro Cur-SFN 2 bằng
phương pháp microdot mao dẫn kết hợp với
sonicate có kích thước 60 nm đến 99 nm, có
khả năng nạp (96,616%) và phóng thích
curcumin (> 8 ngày) in vitro. Chứng minh
được hạt nano fibroin tạo thành khơng gây độc
tính cấp tính, có khả năng khả năng kháng
khuẩn, kích thích sự di cư và tăng sinh của
nguyên bào sợi người in vitro. Với tất cả các
đặc tính nêu trên các hạt Cur-SFN tạo thành
có tiềm năng để làm hệ thống phân phối
curcumin ứng dụng trong TPCN.
Kiến nghị
Đánh giá khả năng bắt gốc tự do của hạt CurSFN tạo thành.
Thí nghiệm về khả năng kích thích tăng sinh
NBS ở các mốc 0, 2, 4, 6, 8, 10 ngày.
Thí nghiệm giải phóng các hạt Cur-SFN trong
dung dịch mô phỏng môi trường dạ dày và
ruột non.
Kết hợp hạt Cur-SFN vào thực phẩm chức
năng.

Thử nghiệm sản phẩm trên mơ hình động vật.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
GUPTA V., ASEH A., RÍOS C. N., AGGARWAL B. B. AND MATHUR A. B. (2009),
"Fabrication and characterization of silk fibroin-derived curcumin nanoparticles for
cancer therapy", International journal of nanomedicine, 4, pp.115.
MONTALBÁN M. G., COBURN J. M., LOZANO-PÉREZ A. A., CENIS J. L., VÍLLORA G.
AND KAPLAN D. L. (2018), "Production of curcumin-loaded silk fibroin nanoparticles
for cancer therapy", Nanomaterials, 8(2), pp.126.

80