Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất của hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan-lovastatin

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận văn nhằm 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). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất của hệ nano lõi vỏ alginat/chitosan-lovastatin

§¹i häc th¸I nguyªn Tr-êng ®¹i häc khoa häc ----------***---------- BïI VINH QUANG nghiªn cøu §ÆC TR¦NG cÊu tróc, TÝNH CHÊT CñA HÖ NANO LâI Vá ALGINAT/CHITOSAN – LOVASTATIN LUẬn V¡N TH¹C SÜ hãA HäC TH¸I NGUY£N - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
®¹i häc th¸I nguyªn Tr-êng ®¹i häc khoa häc ----------***---------- BïI VINH QUANG nghiªn cøu §ÆC TR¦NG cÊu tróc, TÝNH CHÊT CñA HÖ NANO LâI Vá ALGINAT/CHITOSAN – LOVASTATIN Chuyªn ngµnh: hãa ph©n tÝch M· sè: 8.44.01.18 LUẬn v¨n Th¹c SĨ hãA HäC Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: TS. §µm xu©n th¾ng TH¸I NGUY£N - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
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 Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 http://lrc.tnu.edu.vn ii
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii
LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Đàm Xuân Thắng - Khoa Công nghệ hóa - Trường Đại học Công 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 Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại – Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 quá 56 trình giải phóng lovastatin từ hạt vật liệu tổ hợp alginat- lovastatin và alginat-lovastatin/chitosan trong dung dịch pH=7,4 theo các mô hình khác nhau .............................. Bảng 3.5 Các tham số của của phương trình hồi quy phản ánh quá 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 mô hình khác nhau .... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 Công thức cấu tạo của axit alginic................................... 8 Hình 1.4 Công 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 sò 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 Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 không 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 Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 môi 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 mô 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 môi trường pH=7,4.................................................................. Hình 3.18 Phương trình động học theo mô 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 môi trường pH=7,4.................................................................. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ix
Hình 3.19 Phương trình động học theo mô 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 mô 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 mô 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 công 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 loài giáp xác như: cua, ghẹ, tôm.... 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 hòa 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 không 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, không 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 thông qua lực hút tĩnh điện giữa các nhóm điện tử. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 sò [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 soát giải phóng dược chất là một hướng nghiên cứu đầy tiềm năng của ngành dược. Nó có các ưu điểm như: kiểm soát 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 không 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 mô 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 mô 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 loài giáp xác như: tôm, 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, không mùi, không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311°C [11]. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không 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 loãng 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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, ngoài ra nó còn 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 trò 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 http://lrc.tnu.edu.vn 5
Lĩnh vực Ứng dụng của chitosan Chế tạo da nhân tạo, chỉ khâu phẫu thuật, kính áp tròng, 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 mô 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]. Nông nghiệp Kiểm soát 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 http://lrc.tnu.edu.vn 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 http://lrc.tnu.edu.vn 7
Hình 1.2. Rong nâu Công 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. Công thức cấu tạo của axit alginic Cấu tạo của alginat là các chuỗi phân tử axit β-D-Mannuronic (M) và axit α- L-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. Công thức cấu tạo của 2 monome alginat Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 8