Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Nghiên cứu chuyển dạng bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu chuyển dạng bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.)" nghiên cứu nhằm 3 mục tiêu: Xác định được thành phần hoá học từ tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp GC-MS; đánh giá thêm tiềm năng sinh học của tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp Molecular Docking; xây dựng được công thức bào chế bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Nghiên cứu chuyển dạng bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGUYỄN THUỲ DUYÊN NGHIÊN CỨU CHUYỂN DẠNG BỘT SẤY PHUN TỪ TINH DẦU LÁ CÂY MÀNG TANG (Litsea cubeba (Lour.) Pers) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội – 2023
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC Người thực hiện: NGUYỄN THUỲ DUYÊN NGHIÊN CỨU CHUYỂN DẠNG BỘT SẤY PHUN TỪ TINH DẦU LÁ CÂY MÀNG TANG (Litsea cubeba (Lour.) Pers) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH DƯỢC HỌC) Khóa : QH.2018.Y Người hướng dẫn : PGS.TS. Nguyễn Minh Khởi TS. Hoàng Lê Sơn Hà Nội – 2023
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Minh Khởi và TS. Hoàng Lê Sơn – Giảng viên Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tâm chỉ bảo và tạo điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành đề tài Khóa luận của mình. Các thầy không chỉ truyền đạt kiến thức học thuật cho em mà còn cung cấp, trang bị thêm cho em thêm rất nhiều kĩ năng quan trọng khác trong cuộc sống. Em xin gửi lời cảm ơn anh Đào Anh Hoàng và anh Nguyễn Tiến Hoàng và các Quý thầy, cô, các anh chị trong Khoa Bào chế của Viện Dược liệu đã chỉ dẫn cho em trong quá trình thực hiện Khóa luận. Em xin cảm ơn Quý thầy cô bộ môn Dược liệu và Dược học cổ truyền – Trường Đại học Y dược – Đại học Quốc gia Hà Nội đã hướng dẫn và tạo điều kiện cho em được thực hành ở bộ môn. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Quý thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội cũng như các cán bộ, giảng viên trực thuộc Trường Đại học Y Dược đã tận tình chỉ dạy, giúp đỡ cho em trong suốt 5 năm học tập và nghiên cứu chuyên ngành Dược học tại nơi đây. Trong thời gian thực hiện Khóa luận, dưới sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô, em luôn nỗ lực học tập, nghiên cứu để hoàn thành Khóa luận này. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp, thời gian nghiên cứu chưa được nhiều nên Khóa luận của em không thể tránh khỏi được những thiết sót. Em rất mong nhận được những lời nhận xét, góp ý của Quý thầy cô để Khoá luận tốt nghiệp Dược sĩ của em được hoàn thiện hơn. Lời cuối, em xin phép kính chúc các Quý thầy, cô và mọi người luôn hạnh phúc, khỏe mạnh và thành công hơn nữa trong cuộc sống! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên Nguyễn Thuỳ Duyên
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AchE Acetylcholinesterase ANOVA Analysis of Variance Phân tích phương sai Aspirator Lưu lượng gió vào Carr Compressibility Index Chỉ số nén Carr Index Flow control Áp suất khí nén GA Gôm Arabic GC-MS Gas Chromatography Mass Spectometry Sắc ký khí ghép phối phổ Hausner Ratio Tỷ số Hausner Inlet actual Nhiệt độ thực tế Inlet preset Nhiệt độ đầu vào Lack of fit Thiếu phù hợp MD Maltodextrin Mixture Hỗn hợp Model Mô hình MS Modified starch Tinh bột biến tính Not sig Not significant Không ý nghĩa Outlet tempurature Nhiệt độ đầu ra Pump Tốc độ cấp dịch Sig Significant Có ý nghĩa
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các nguyên phụ liệu sử dụng trong nghiên cứu .......................................... 14 Bảng 2.2: Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ........................................................ 14 Bảng 2.3: Các phần mềm, công cụ dùng trong nghiên cứu ......................................... 15 Bảng 2.4: Thiết kế thí nghiệm hỗn hợp để sấy phun với các công thức tá dược khác nhau ................................................................................................................................... 18 Bảng 3.1: Thành phần hoá học trong tinh dầu lá màng tang phân tích bằng GC-MS. . 24 Bảng 3.2: Các protein dùng trong chạy Docking ........................................................ 26 Bảng 3.3: Kết quả giá trị Docking của các hoạt chất màng tang với protein tương ứng ................................................................................................................................... 28 Bảng 3.4: Bố trí thí nghiệm theo và kết quả thực nghiệm tối ưu hoá theo thiết kế hỗn hợp ............................................................................................................................. 31 Bảng 3.5: Kết quả đánh giá mô hình bằng ANOVA dựa trên hai giá trị sig và not sig 32
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh cây màng tang [3]. ........................................................................ 2 Hình 1.2: Hình vẽ mô tả các bộ phận của cây màng tang gồm cành cây có hoa (1), tán hoa (2), bộ phận sinh sản của hoa (3), nhị hoa (4), cành cây có quả (5) [5]. .................. 3 Hình 1.3: Phân bố cây màng tang trên thế giới [6]. ...................................................... 4 Hình 1.4: Công thức hoá học một số hợp chất trong tinh dầu màng tang gồm pinene (1), sabinene (2), citral (3), neral (4), limonene (5), linalool (6). ......................................... 6 Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động của máy sấy phun thông thường gồm bộ phận phun dịch (1,2), khí nóng đưa vào (3), buồng sấy (4), bột (5), thu bột bằng công nghệ lốc xoáy (6), các hạt không đạt (7), khí sấy khô (8) [25]. ................................................................... 9 Hình 2.1: Hình ảnh tiêu bản cây màng tang ............................................................... 13 Hình 3.1: Hình ảnh vi phẫu lá màng tang được chụp ở kính hiển vi khẩu độ 10x với các đặc trưng gồm lông che chở (1), bó libe gỗ (2), mô mềm (3), mô dày (4), biểu bì (5). 22 Hình 3.2: Hình ảnh các đặc điểm bột của lá màng tang được chụp ở kính hiển vi khẩu độ 40x gồm mảnh mạch xoắn (1), mảnh mạch chứa hạt tinh dầu (2), mảnh mạch mạng (3), lông che chở (4), hạt tinh dầu (5), tinh thể calci oxalate hình cầu gai (6). ............. 23 Hình 3.3: Sắc ký đồ phân tích tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp GC-MS....... 24 Hình 3.4: Bột thu được sau khi sấy phun với thông số máy là lưu lượng gió vào 100%, nhiệt độ đầu vào 1400C, Nhiệt độ thực 139-1410C, Nhiệt độ đầu ra 84-900C, Tốc độ cấp dịch 30%, Áp suất khí nén khoảng 600 L/h. ............................................................... 30 Hình 3.5: Kết quả thí nghiệm mối liên hệ của các yếu tố ảnh hưởng GA (X1), MD (X2), MS (X3) và các đáp ứng gồm Hiệu suất sấy phun (Y1), Kích thước tiểu phân trung bình bột ướt (Y3), Tỷ số Hausner (Y4), Chỉ số nén Carr Index (Y5) theo thiết kế hỗn hợp. .. 33 Hình 3.6: Các tiểu phân bột sấy phun khô được chụp dưới kính hiển vi khẩu độ 40x và xử lý kích thước bằng phần mềm INFINITY ANALYZE 6.5.4 của mẫu 13. .............. 34 Hình 3.7: Các tiểu phân bột sấy phun ướt được chụp dưới kính hiển vi khẩu độ 40x và xử lý kích thước bằng phần mềm INFINITY ANALYZE 6.5.4 của mẫu 13. .............. 35
MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1 - TỔNG QUAN....................................................................................... 2 1.1. Tổng quan về cây màng tang ........................................................................ 2 1.1.1. Vị trí phân loại .......................................................................................... 2 1.1.2. Đặc điểm thực vật ..................................................................................... 3 1.1.3. Phân bố và trồng trọt ................................................................................. 3 1.1.4. Thu hái và chế biến ................................................................................... 5 1.2. Tinh dầu màng tang ...................................................................................... 5 1.2.1. Thành phần hóa học của tinh dầu màng tang ............................................. 5 1.2.2. Tác dụng sinh học và công dụng ............................................................... 6 1.3. Sàng lọc tiềm năng sinh học bằng phương pháp Docking ........................... 7 1.4. Phương pháp sấy phun.................................................................................. 8 1.5. Tổng quan về vi nang .................................................................................. 10 1.5.1. Khái niệm ............................................................................................... 10 1.5.2. Cấu tạo ................................................................................................... 10 1.5.3. Ứng dụng ................................................................................................ 11 1.6. Lựa chọn tá dược dùng trong sấy phun ..................................................... 12 Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 13 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 13 2.2. Nguyên liệu và trang thiết bị ....................................................................... 14 2.2.1. Nguyên liệu ............................................................................................ 14 2.2.2. Trang thiết bị nghiên cứu ........................................................................ 14 2.2.3. Các phần mềm, công cụ .......................................................................... 15 2.3. Phương pháp, nội dung nghiên cứu ............................................................ 15 2.3.1. Phương pháp làm tiêu bản vi học thực vật và soi bột dược liệu ............... 15 2.3.2. Nghiên cứu thành phần hoá học trong tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp GC-MS. ....................................................................................................... 16 2.3.3. Đánh giá tiềm năng sinh học của tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp Docking ............................................................................................................... 16 2.3.4. Thiết kế thí nghiệm bằng phần mềm Design – Expert 11 ........................ 17 2.3.5. Bào chế dạng bột sấy phun từ tinh dầu lá màng tang ............................... 18 2.3.6. Các phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 19
Chương 3 - KẾT QUẢ........................................................................................... 22 3.1. Tiêu bản vi phẫu lá màng tang và soi bột lá màng tang khô ..................... 22 3.1.1. Quan sát tiêu bản vi phẫu lá màng tang dưới kính hiển vi ....................... 22 3.1.2. Đánh giá đặc điểm bột dược liệu ............................................................. 23 3.2. Xác định thành phần hoá học trong tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp GC-MS ......................................................................................................... 23 3.3. Đánh giá tiềm năng sinh học của tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp Docking......................................................................................................... 26 3.4. Nghiên cứu chuyển dạng bột của tinh dầu màng tang bằng phương pháp sấy phun ................................................................................................................. 29 3.4.1. Xây dựng quy trình bào chế bột sấy phun từ tinh dầu lá màng tang ......... 29 3.4.2. Thiết kế hỗn hợp ..................................................................................... 30 3.4.3. Dự đoán tối ưu hoá bằng hàm tham vọng ................................................ 36 Chương 4 - BÀN LUẬN ........................................................................................ 37 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT....................................................................................... 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỞ ĐẦU Màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.) thuộc họ Long não (Lauraceae) là cây thân gỗ phân bố chủ yếu tại Đông – Nam châu Á. Theo Y học cổ truyền, màng tang là vị thuốc có vị cay đắng, tính ấm với công dụng tán phong hàn, ôn trung hạ khí, trừ thấp giảm đau. Cao chiết từ màng tang đã được chứng minh có tác dụng kháng khuẩn, chống oxy hoá, ức chế phát triển tế bào ung thư, chống viêm, hạ đường huyết và chống côn trùng. Các hoạt chất trong màng tang đã được phân lập và xác định cấu trúc phân vào một số nhóm gồm terpene, flavonoid, amide, lignan và các acid béo. Tinh dầu từ quả màng tang từ lâu được các nhà khoa học quan tâm do có khả năng an thần, giảm lo âu và giúp dập sóng α- giúp dễ đi vào giấc ngủ. Từ kết quả gần đây của nhóm chưa được công bố cho thấy tinh dầu từ lá màng tang cũng có khả năng giảm lo âu trên mô hình in vivo và in silico như tinh dầu quả. Tuy nhiên, tinh dầu lá có nhược điểm dễ bay hơi, dễ hỏng tại điều kiện thường vì vậy cần thiết nghiên cứu chuyển dạng lỏng sang rắn của tinh dầu lá. Hiện tại, nhiều kỹ thuật bào chế chuyển dạng cho tinh dầu như sấy phun, đông khô nhưng nghiên cứu này lựa chọn phương pháp sấy phun do ưu điểm dễ dàng nâng cấp ở quy mô công nghiệp, quy trình có thể giám sát và sản phẩm cuối đạt tiêu chuẩn dược dụng. Do đó, đề tài “Nghiên cứu chuyển dạng bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.)” được thực hiện với các mục tiêu: 1. Xác định được thành phần hoá học từ tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp GC-MS. 2. Đánh giá thêm tiềm năng sinh học của tinh dầu lá màng tang bằng phương pháp Molecular Docking. 3. Xây dựng được công thức bào chế bột sấy phun từ tinh dầu lá cây màng tang. 1
Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây màng tang 1.1.1. Vị trí phân loại Còn gọi là tất trừng già. Tên khoa học là Litsea cubeba (Lour.) Pers. Thuộc họ Long não Lauraceae [1] Theo hệ thống phân loại Takhtajan (1987) Giới thực vật: Plantae Ngành Ngọc lan: Magnoliophyta Lớp Ngọc lan: Magnoliopsida Bộ Long não: Laurales Họ Long não: Lauraceae Chi Bời lời : Litsea Loài: Litsea cubeba [2] Hình 1.1: Hình ảnh cây màng tang [3]. 2
1.1.2. Đặc điểm thực vật Màng tang là một cây nhỏ cao 5 – 8 m, đường kính 5 – 6 cm, phân cành nhiều. Vỏ cây lúc còn non xanh mượt, nhiều chấm trắng nhỏ, khi già ngả mẫu nâu tím. Lá mọc cách, mép nguyên, mặt trên xanh sẫm, mặt dưới trắng xám, hình ngọn giáo thót lại ở gốc, có gân hơi rõ, và có mùi thơm mát. Cuống lá hơi có cánh. Hoa khác gốc, màu trắng Quả nhỏ lúc non có màu xanh, khi chín có màu đen giống như quả hồ tiêu. Vỏ quả xù xì, mềm, có tinh dầu. Cây ra hoa tháng 1 – 3, ra quả tháng 4 – 6 [1,4]. Ngoài ra, còn một chủng loại màng tang nữa, cây cao, to hơn, lá to hơn, thường gặp ở vùng núi cao, khí hậu lạnh, quả ít hơn, hàm lượng tinh dầu cũng ít hơn [4]. Hình 1.2: Hình vẽ mô tả các bộ phận của cây màng tang gồm cành cây có hoa (1), tán hoa (2), bộ phận sinh sản của hoa (3), nhị hoa (4), cành cây có quả (5) [5]. 1.1.3. Phân bố và trồng trọt 3
Phân bố trên thế giới: Assam, Bangladesh, Borneo, Cambodia, China South- Central, China Southeast, East Himalaya, Hainan, Japan, Jawa, Laos, Malaya, Myanmar, Nansei-shoto, Nepal, Sumatera, Taiwan, Thailand, Tibet, Vietnam [6]. Hình 1.3: Phân bố cây màng tang trên thế giới [6]. Phân bố ở Việt Nam: Màng tang được phân bố rộng rãi ở các tỉnh biên giới từ Lào Cai, Lạng Sơn, sau đến các tỉnh Hà Bắc, Hòa Bình, Nam Hà, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, cuối cùng đến các tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị, Quảng Ngãi, Bình Định, Quảng Nam - Đà Nẵng, Gia Lai, Kontum. Màng tang mọc ở độ cao 600 – 800 m so với mặt biển ở các rừng núi thứ sinh, cả trên đổi cỏ tranh, nương rẫy. Cây ưa sáng, mọc nhanh, trên đất rừng sau nương rẫy hoặc sau cháy rừng. Cây chịu lạnh và tái sinh tự nhiên khoẻ [4]. Khoảng thời gian gần đây nhân dân ta bắt đầu khai thác quả để cất tinh dầu. Một số nơi đã đặt vấn đề trồng cây màng tang vào mùa đông và mùa xuân để bảo đảm nguồn thu nguyên liệu lâu dài [1]. Màng tang có thể trồng bằng hạt, chọn hạt độ tuổi chín sinh lý (quả có vỏ nâu, nhăn nheo). Màng tang thích nghi với nhiều loại đất, mọc tốt ở ven rừng. Có thể trồng ở ven đường, chỗ bao quanh khu trồng cây công nghiệp như cà phê để chắn gió và che sương muối. Trồng cây này cách cây khác khoảng 3 m, mỗi hecta 1000 cây. Muốn cây 4
mọc thấp thì sau khi trồng 1 – 2 năm, nên chặt ngang cây, như vậy cây không phát triển chiều cao, mà dâm ngang cành. Sau 2 năm, cây ra quả và đến năm thứ ba cho thu hoạch, sai quả vào năm thứ 4. Mỗi cây cho 5 - 7 kg quả [4]. 1.1.4. Thu hái và chế biến Việc thu hái màng tang dựa vào cây mọc hoang dại là chủ yếu. Hàm lượng tinh dầu có thể đạt 3%. Nếu chưa sử dụng ngay thì có thể phơi khô đến độ ẩm 13%, để dự trữ, rồi cất lấy tinh dầu dần. Tuy nhiên trong quá trình phơi khô, tinh dầu có thể bị hao hụt, hàm lượng tinh dầu chỉ còn 50 - 70% so với hàm lượng tinh dầu ban đầu. Thời kỳ thu hoạch quả là vào tháng 7 – 8 khi quả chín rõ. Do cây mọc rải rác, nên việc thu hái khó tập trung. Thời gian thu hoạch thu gọn còn khoảng 30 – 40 ngày. Sau mùa thu hái, nên chặt bớt cành nhỏ và lá, thu hoạch được nhiều quả hơn. Không thu hái vào ngày mưa, nên thu hái vào lúc khô ráo, có mặt trời, không để xây xát hạt. Trước khi tiến hành cất tinh dầu, cần loại tạp chất, cành lá, cuống quả đất bụi. Không cần nghiền nhỏ vì như vậy tỷ lệ tinh dầu giảm đi. Mỗi mẻ cất tinh dầu đòi hỏi thời gian 6 giờ là vừa. Quả thời gian này, tỷ lệ tinh dầu và chất lượng tinh dầu giảm đi [4]. Chưa có nghiên cứu nào về quy trình thu hái và chế biến lá màng tang. 1.2. Tinh dầu màng tang 1.2.1. Thành phần hóa học của tinh dầu màng tang Tinh dầu màng tang có thể được phân lập từ hầu hết các bộ phận của cây, nhưng với năng suất và thành phần khác nhau [7]. Theo điều tra từ 8 vùng ở Trung Quốc, quả màng tang chứa 3.1%-4.6% tinh dầu từ nguyên liệu [8], đối với báo cáo về lá màng tang ở Việt Nam, cho năng suất tinh dầu từ 0.3% đến 6.6% [9]. Dựa trên nhiều nghiên cứu, người ta đã chỉ ra rằng màng tang chứa nhiều các hợp chất, bao gồm alkaloid, monoterpene, sesquiterpene, diterpene, flavonoid, amide, lignan, steroid và acid béo [10]. Thành phần hoá học của tinh dầu thay đổi đáng kể theo vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và một số yếu tố khác. Theo công bố của J. Thielmann và P. Muranyi về tinh dầu màng tang vào năm 2019, có sự khác biệt về tỷ lệ thành phần tinh dầu từ cây màng tang thu hái được từ Ba Vì, Thanh Hóa , Yên Bái của Việt Nam cũng như tại Trung Quốc, Ấn Độ và Đài Loan. Tinh dầu từ lá màng tang ở Việt Nam chủ yếu là 1,8-cineole (44.8 5
- 51.7%), sabinene (12.1-14.8%). Trong khi đó, tinh dầu lá màng tang tại Ấn Độ chứa sabinene (54.58 -58.52 %), 1,8-cineole (12.66-16.1%), α-pinene (lên đến 13%) là thành phần chính [9]. Tinh dầu quả bao gồm citral (lên đến 84%), hỗn hợp của các đồng phân geranial (citral A) (lên đến 46%) và neral (citral B) (lên đến 40 %) và nồng độ limonene cao (lên đến 26%) [11]. Bên cạnh sự khác biệt giữa các loại tinh dầu từ các bộ phận thực vật, có một số yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của tinh dầu màng tang. Các yếu tố chính là điều kiện môi trường khác nhau giữa các khu vực như đất, độ cao, khí hậu và thủy lợi, thời điểm thu hoạch, độ chín và các bước xử lý sau thu hoạch [7,12,13]. Hình 1.4: Công thức hoá học một số hợp chất trong tinh dầu màng tang gồm pinene (1), sabinene (2), citral (3), neral (4), limonene (5), linalool (6). 1.2.2. Tác dụng sinh học và công dụng Quả màng tang dùng để cất tinh dầu, làm nguồn citral dùng trong nước và xuất khẩu, là nguyên liệu để chế nhiều chất thơm có giá trị cao và là nguyên liệu chế vitamin A cần thiết để điều trị bệnh khô mắt, quáng gà. Người ta dùng quả và rễ để chữa đau bụng, không tiêu, chữa nhức đầu, còn dùng chữa rắn cắn [1],[4]. Tinh dầu màng tang đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất và dược phẩm. Tại Trung Quốc, Bộ Y tế đã phê duyệt tinh dầu màng tang để sử dụng làm phụ gia thực phẩm theo tiêu chuẩn GB 2760-2007. Hơn nữa, nó đã 6
được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất citral, vitamin A, E và K, ionine, methylionone và nước hoa [14]. Tinh dầu màng tang có tính kháng khuẩn [8], kháng nấm [15,16], còn được dùng làm thuốc khử trùng và xua muỗi [17,18]. Tinh dầu còn dùng trong công nghiệp hương liệu. Các báo cáo gần đây đã chứng minh hoạt tính sinh học của tinh dầu màng, bao gồm chống oxy hóa [19] và đặc tính chống ung thư [7]. 1.3. Sàng lọc tiềm năng sinh học bằng phương pháp Docking Molecular Docking (docking) là một kỹ thuật được sử dụng nhằm dự đoán hướng, ái lực và tương tác ưu tiên của phối tử (thường là các phân tử nhỏ bao gồm hợp chất, thuốc...) trong vị trí liên kết (binding site) của một protein (cũng có thể là các đại phân tử khác như acid nucleic...). Dữ liệu về hướng ưu tiên có thể được sử dụng làm cơ sở để dự đoán độ bền của liên kết, ái lực giữa mục tiêu thuốc và phối tử thông qua chức năng tính điểm [20]. Docking có thể được mô tả là sự kết hợp của một thuật toán tìm kiếm nhằm đề xuất một số tư thế phối tử có thể có với chức năng tính điểm nhằm xác định cấu hình tương tác thực tế xảy ra. Số lượng các kiểu liên kết giả định cho một phối tử trên bề mặt protein là hầu như vô hạn. Do đó, thuật toán tìm kiếm phải nhanh chóng và hiệu quả trong đánh giá toàn bộ không gian tương tác tiềm năng, bao gồm các vị trí sát gần với vị trí tương tác thực tế. Bên cạnh đó, hàm tính điểm thực hiện nắm bắt đầy đủ các thông số nhiệt động lực học của tương tác phối tử – protein để phân biệt cấu hình tương tác thực tế, lý tưởng là tương ứng với mức tối thiểu được xác định bởi hàm tính điểm trong với tất cả các chế độ giả định khác được đề xuất. Nó cũng phải đủ nhanh để xử lý một số lượng lớn các dữ liệu tiềm năng [21]. Trong quá trình hình thành liên kết vật lý, cả phối tử và protein sẽ điều chỉnh cấu trúc của chúng cho phù hợp. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng “phù hợp cảm ứng” (induced fit). Do đó, các thuật toán docking cần xử lý tính linh hoạt của cả hai phân tử. Tuy nhiên, việc tính đến tất cả các bậc tự do này dẫn đến sự bùng nổ tổ hợp của không gian tuân thủ khiến cho việc lắp ghép trở thành một nhiệm vụ khó khăn hơn. Do đó, hầu hết tất cả các chương trình docking đều thực hiện docking với phối tử linh hoạt trong khi đích tiếp nhận được giữ cố định. Ngoài ra có một số trường hợp ngoại lệ áp dụng một số tính linh hoạt cho đích trong quá trình docking thông qua việc quay vòng chuỗi bên của 7
đích hoạt động, hoặc sử dụng một tập hợp các cấu hình cố định của đích thu được bằng thực nghiệm hoặc bằng các phương pháp in silico. 1.4. Phương pháp sấy phun Sấy phun là quá trình chuyển nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng hạt khô bằng cách phun dịch vào môi trường khí nóng. Đây là một quá trình liên tục, nguyên liệu đầu vào có thể là dung dịch, hỗn dịch hoặc nhũ tương. Sản phẩm của quá trình có thể là dạng bột, cốm tùy thuộc vào tính chất lý hóa của dịch phun, điều kiện phun sấy và đặc điểm mong muốn ở sản phẩm cuối cùng [22]. Dòng chất lỏng được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương. Những hạt lỏng phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp. Nhờ vậy mà vật liệu được sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Thời gian sấy khô các hạt lỏng dạng sương trong sấy phun nhanh hơn nhiều so với các quá trình sấy khác [23]. Máy sấy phun thường nguyên tử hóa dòng chất lỏng bằng vòi áp suất cao hoặc bánh xe ly tâm (còn gọi là bộ phun quay) và hoạt động với luồng không khí và hạt đồng thời để giảm thiểu quá nhiệt cho hạt. Điều này rất quan trọng vì tinh dầu nhạy cảm với nhiệt và dễ bay hơi. Các thông số nhiệt độ khí vào, độ nhớt, sức căng bề mặt, nhiệt độ của dịch phun và sự bay hơi của dung môi và vật liệt vòi phun ảnh hưởng tới từng quy trình sấy hạt và kích thước của các giọt. Nhiệt độ khí vào càng cao thì dung môi bay hơi càng nhanh nhưng có thể làm các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt bị biến đổi tính chất vật lý hoặc hóa học. Độ nhớt cao sẽ cản trở việc tạo giọt nhỏ. Khi độ nhớt nhỏ thì sẽ giảm được năng lượng hoặc áp suất cần thiết để tạo giọt nhỏ. Sức căng bề mặt: Thêm một lượng nhỏ chất diện hoạt có thể giảm đáng kể sức căng bề mặt. Điều này có thể làm tăng tốc độ phun dịch và tạo ra các giọt nhỏ hơn. Nhiệt độ của dịch phun: Nhiệt độ của dung dịch cao thì giọt phun sẽ dễ dàng được sấy khô hơn và giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống. Dung môi càng dễ bay hơi càng thuận lợi cho quá trình phun sấy, nhưng trong một số trường hợp bị giới hạn chỉ cho phép dùng dung môi nước. Kích thước của các giọt nguyên tử hóa cũng quyết định thời gian sấy và kích thước hạt. Trong quá trình làm khô, một lớp màng được hình thành ở bề mặt giọt và nồng độ của các thành phần trong giọt làm khô tăng lên. Cuối cùng, một hạt xốp, khô được hình thành [22,24] 8
Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động của máy sấy phun thông thường gồm bộ phận phun dịch (1,2), khí nóng đưa vào (3), buồng sấy (4), bột (5), thu bột bằng công nghệ lốc xoáy (6), các hạt không đạt (7), khí sấy khô (8) [25]. Phương pháp sấy phun có nhiều ưu điểm: chất lượng và đặc tính sản phẩm được kiểm soát hiệu quả, quá trình bay hơi diễn ra rất ngắn nên phù hợp sấy các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt, có thể áp dụng cho những cơ sở đạt GMP và sản xuất thuốc vô khuẩn, cho phép phun sấy lượng lớn nguyên liệu bằng thiết bị đơn giản và vận hành liên tục. Thêm nữa, sản phẩm thu được có độ đồng đều cao, các hợp chất không bay hơi được giữ lại gần như toàn bộ trong sản phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp để bào chế sản phẩm với tỉ trọng lớn, hiệu quả trao đổi nhiệt thấp vì khí thải có chứa nhiệt, phải có thiết bị trao đổi nhiệt phức tạp để tách nhiệt [26]. Với những đặc điểm trên, nghiên cứu này đã chuyển dạng tinh dầu lá cây màng tang bằng phương pháp sấy phun nhằm tạo ra thành phẩm có chất lượng và độ ổn định cao, dễ bảo quản. 9
1.5. Tổng quan về vi nang 1.5.1. Khái niệm Vi nang (microcapsule) là những tiểu phân hình cầu hoặc không xác định kích thước từ 0,1 m tới 5 mm (thông thường từ 100 đến 500 m). Các vi nang được được chế tạo bởi quá trình bao dược chất lỏng hoặc rắn bằng một lớp màng mỏng polyme liên tục. 1.5.2. Cấu tạo Vi nang được cấu tạo gồm 2 phần (phần nhân và phần vỏ). Phần nhân thường chứa dược chất (một hoặc hai dược chất), có thể ở dạng rắn, lỏng, nhũ tương hay hỗn dịch, có thể thêm chất ổn định hoặc điều chỉnh quá trình giải phóng dược chất. Phần vỏ thường là các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp, có tác dụng tạo màng mỏng dày từ 0,1 đến 200 micromet. Lớp vỏ của vi nang phải đáp ứng được các yêu cầu sau: Phù hợp với mục đích đặt ra khi bào chế vi nang. Phù hợp với phương pháp và thiết bị dùng để chế tạo vi nang. Vật liệu làm vỏ vi nang phải tạo được lớp màng liên tục, đồng nhất xung quanh dược chất và không gây tương kỵ với dược chất. Đảm bảo một số tính chất cơ lý như độ cứng, độ dẻo dai, tính thấm và độ ổn định.Các vật liệu thường sử dụng chế tạo vỏ vi nang: Các polymer hòa tan hoặc phân tán vào nước (gelatin, gôm arabic, propylen glycon, PVP, NaCMC…), các polyme không tan trong nước (ethyl cellulose, polyethylen, polymethacrylat…); Sáp và các chất béo (sáp carnauba, sáp ong, acid stearic, acid palmatic…); Các tá dược không tan trong dịch vị (shellac, zein…). Về cấu trúc, có thể chia vi nang thành 2 loại: Loại hình cầu 1 nhân được bao bằng màng bao liên tục. Loại hình dạng không xác định có nhiều nhân. 10
Hình 1.1: Cấu tạo một số loại vi nang gồm vi nang đơn giản, vi nang không đều, vi nang nhiều lõi, vi nang nhiều vách và vi nang ma trận [27]. 1.5.3. Ứng dụng Vi nang hóa (microencapsulation) là một kỹ thuật lưu giữ các giọt chất lỏng, các hạt tiểu phân nhỏ hoặc các hợp chất khí được hóa rắn bằng cách giam vào màng mỏng của chất tạo màng hoặc polymer cốt. Việc lưu giữ nhân phụ thuộc vào cấu trúc, nhóm chức của phân tử dược chất, độ hòa tan, phân cực và khả năng bay hơi của chất lỏng. Các dược chất lỏng, nhớt như dầu cá, dầu vaselin, vitamin A, vitamin E… sau khi vi nang hóa sẽ chuyển sang dạng bột (dạng rắn) và được sử dụng trong nhiều dạng bào chế khác nhau như: thuốc bột, viên nén, viên nang, hỗn dịch (thường là thuốc tiêm hỗn dịch). Tăng độ ổn định, bền vững về mặt lý tính, hóa tính nhờ hạn chế quá trình oxy hóa khử, quá trình thủy phân, tương tác giữa các chất. Ví dụ vitamin A, vitamin E… Hạn chế sự bay hơi của một số dược chất dễ bay hơi, thăng hoa như tinh dầu, long não… Do có lớp vỏ vi nang nên cải thiện mùi vị cho dược chất, ví dụ: dầu cá… Có thể kiểm soát được sinh khả dụng của dược chất qua chế tạo vi nang như điều chỉnh tốc độ và mức độ giải phóng dược chất, thiết lập các điều kiện để kéo dài tác dụng. Pha loãng dược chất khi chỉ sử dụng với một lượng rất nhỏ [28,29]. 11
1.6. Lựa chọn tá dược dùng trong sấy phun Qua tra cứu tài liệu, ba tá dược thường hay sử dụng trong sấy phun gồm Gôm Arabic (GA), Maltodextrin MD, Tinh bột biến tính (MS). Các đặc trưng của các tá dược được trình bày như dưới đây: Gôm arabic (GA): là một hydrocolloid được tạo ra từ quá trình đào thải tự nhiên của cây keo và là một tá dược vi bao hiệu quả do khả năng hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường, độ nhớt thấp của dung dịch đậm đặc so với các loại keo hydrocoloid khác và khả năng hoạt động như một chất nhũ hóa dầu trong nước. Ngoài các ưu điểm chung (về màu sắc, mùi vị, và tác dụng dược lý) như tất cả các chất khác trong nhóm, GA còn có khả năng làm giảm sức căng bề mặt. Do đó có thể dùng dưới dạng bột hoặc dịch thể và gây dược tác dụng nhũ hóa nhanh [30,31]. Tỷ lệ GA cần dùng để nhũ hóa các loại dầu lỏng thường vào khoảng 25 đến 50% so với lượng dầu (thay đổi tùy theo loại gôm tốt hay xấu và tùy theo phương tiện gây phân tán mạnh hay yếu). Đối với các dược chất có tỷ trọng nhỏ (tinh dầu) cần dùng tỷ lệ gôm bằng tỷ lệ dược chất [30]. GA là một polyme thiên nhiên có khả năng tạo màng và có độ nhớt thấp dễ áp dụng sấy phun. [30–32] Maltodextrin (MD): là polysaccharide hút ẩm màu trắng kem, hầu như không có vị hoặc chỉ có vị ngọt vừa phải và dễ tiêu hóa, là một chất thủy phân tinh bột được xúc tác bằng axit hoặc enzyme với Mw < 4.000 g/mol [31]. Sử dụng MD cho vi nang có thể tăng cường màu sắc, mùi thơm và mùi vị của sản phẩm, cải thiện độ hòa tan và tính ổn định của vật liệu cốt lõi, đồng thời giải phóng từ từ các vật liệu cốt lõi trong một thời gian dài để đạt được những mục đích sử dụng cụ thể nhất định [33]. Tinh bột biến tính (MS): tinh bột đã được xử lý hóa học và/hoặc cơ học để phá vỡ tất cả hoặc một phần của các hạt tinh bột, làm cho tinh bột có thể chảy và có thể nén trực tiếp. Tinh bột biến tính là bột có màu từ trắng đến trắng nhạt từ thô vừa phải đến mịn, không mùi và có một chút hương vị đặc trưng. MS được sử dụng trong công thức viên nang và viên nén dạng uống với vai trò là chất kết dính, chất pha loãng và chất làm tan rã [31]. Tinh bột biến tính và maltodextrin đã được sử dụng để vi bao bằng một số phương pháp gồm sấy phun, sấy phun tầng sôi, tạo hạt tầng sôi, nén chặt và ép đùn. Maltodextrin rẻ hơn so với gôm arabic và do đó, trong một số trường hợp được khuyên dùng như một chất thay thế một phần trong vi bao [31]. 12