Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích, đánh giá hiệu quả mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đề tài “Phân tích, đánh giá hiệu quả mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính” trong đó sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để đánh giá hiệu quả hấp thụ thuốc trong việc điều trị căn bệnh ung thư hiện nay. Mơi các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích, đánh giá hiệu quả mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LÊ THỊ THÚY HẰNG PHÂN TÍCH , ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ MANG CURCUMIN LÊN HẠT NANO CHITOSAN TỪ TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LÊ THỊ THÚY HẰNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ MANG CURCUMIN LÊN HẠT NANO CHITOSAN TỪ TÍNH Chuyên ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ NGỌC ANH Hà Nội – 2016
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho em gửi lời cám ơn sâu sắc tới TS. Lê Ngọc Anh đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em trong quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn. Em xin gửi lời cám ơn tới các thầy cô giáo đang giảng dạy tại Khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt các thầy cô trong bộ môn Hóa học Phân tích đã cho em những kiến thức quý báu trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời các ơn tới Ban lãnh đạo Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các anh chị em công tác tại phòng Polyme thiên nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn các anh, chị, em, bạn bè của tập thể lớp cao học khóa K24, đặc biệt các bạn trong nhóm Hóa Phân tích đã giúp đỡ, chia sẻ trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Đặc biệt, nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 104.04-2012.08, xin cám ơn tất cả các anh chị em trong nhóm thực hiện đề tài đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, tháng 02 năm 2016 Học viên Lê Thị Thúy Hằng
MỤC LỤC Trang Mở đầu ....................................................................................................................... 1 Chương 1- Tổng quan ................................................................................................. 3 1.1. Hệ dẫn truyền thuốc trong điều trị ung thƣ ................................................... 3 1.2. Giới thiệu về curcumin ..................................................................................... 6 1.2.1. Tình hình nghiên cứu curcumin trên thế giới và Việt Nam ................. 6 1.2.2. Một số tính chất hóa lý của curcumin ................................................... 8 1.2.3. Hoạt tính sinh học và tính khả dụng sinh học của curcumin .............. 9 1.2.4. Phương pháp tách chiết curcumin ...................................................... 11 1.3. Chitosan.............................................................................................................. 13 1.3.1. Cấu trúc và tính chất của chitosan ...................................................... 13 1.3.2. Phương pháp điều chế β-chitosan từ chitin ........................................ 15 1.3.3. Các ứng dụng của chitosan .................................................................. 16 1.4. Nano ôxit sắt từ ................................................................................................ 18 1.4.1. Tính chất vật lý ...................................................................................... 18 1.4.2. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4 ................................................................. 20 1.4.3. Phương pháp tổng hợp ........................................................................ 21 1.5. Một số phƣơng pháp xác định hàm lƣợng curcumin .................................. 23 1.5.1. Các phương pháp quang phổ ............................................................... 23 1.5.2. Phương pháp phân tích dòng chảy (FIA) ........................................... 24 1.5.3. Phương pháp sắc ký .............................................................................. 25 1.5.4. Điện di mao quản .................................................................................. 27 Chương 2- Thực nghiệm ......................................................................................... 29 2.1. Hóa chất và dụng cụ ........................................................................................ 29 2.1.1. Hóa chất ................................................................................................ 29 2.1.2. Dụng cụ ................................................................................................. 29 2.2. Phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano Fe3O4/β-chitosan/curcumin ................. 29 2.2.1. Tổng hợp oxit sắt từ Fe3O4 ................................................................... 29 2.2.2. Tổng hợp hạt nano chitosan từ tính .................................................... 30 2.2.3. Tổng hợp mẫu nano chitosan từ tính mang curcumin ....................... 30
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 31 2.3.1. Đông khô ............................................................................................... 31 2.3.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ....................................................... 31 2.3.3. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) .................................................... 32 2.3.4. Phổ hồng ngoại (IR) ............................................................................. 32 2.3.5. Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) ............................................................. 33 2.4. Phƣơng pháp xây dựng đƣờng chuẩn của curcumin ................................... 34 2.5. Phƣơng pháp xây dựng đƣờng chuẩn của Fe3O4 – CS – Cur ...................... 34 2.6. Đánh giá phƣơng pháp phân tích ................................................................... 34 2.6.1. Đánh giá độ lặp của phương pháp ..................................................... 34 2.6.2. Đánh giá độ đúng của phương pháp ................................................... 35 Chương 3- Kết quả và thảo luận ............................................................................... 36 3.1. Tổng hợp hạt nano chitosan từ tính mang curcumin ................................... 36 3.2. Nghiên cứu xây dựng phƣơng pháp định lƣợng curcumin ......................... 38 3.2.1. Khảo sát điều kiện tối ưu định lượng curcumin bằng phương pháp đo quang ..................................................................................... 38 3.2.1.1. Phổ hấp thụ phân tử ............................................................... 38 3.2.1.2. Ảnh hƣởng của các yếu tố ...................................................... 39 3.2.1.3. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang theo nồng độ curcumin ................................................................................. 43 3.2.2. Nghiên cứu tách chiết curcumin trong mẫu nano chitosan từ tính mang curcumin ............................................................................. 44 3.2.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ nano chitosan từ tính mang curcumin đến độ hấp thụ quang........................................... 44 3.2.2.2. Ảnh hƣởng của dung môi chiết.............................................. 46 3.2.2.3. Ảnh hƣởng của thời gian hòa tan .......................................... 47 3.2.2.4. Ảnh hƣởng của nền mẫu ........................................................ 48 3.2.3. Đánh giá phương pháp phân tích ....................................... ………….49 3.2.3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn .......................................................... 49 3.2.3.2. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng .............................. 51 3.2.3.3. Đánh giá phƣơng trình đƣờng chuẩn ................................... 53 3.2.3.4. Đánh giá độ lặp của phƣơng pháp ........................................ 53 3.2.3.5. Đánh giá độ đúng của phƣơng pháp ..................................... 55
3.3. Ứng dụng phân tích curcumin trong mẫu và đánh giá hiệu quả mang curcumin lên mẫu ........................................................................................... 57 3.3.1. Ứng dụng phân tích curcumin trong mẫu nano chitosan từ tính mang curcumin được tổng hợp ............................................................ 57 3.3.2. Đánh giá hiệu quả mang curcumin trên hạt nano chitosan từ tính ................................................................................................................. 57 3.3.2.1. Đánh giá sơ bộ ......................................................................... 57 3.3.2.2. Đánh giá trên sự phân tích một số mẫu thực tế ................... 59 Kết luận ..................................................................................................................................... 63 Tài liệu tham khảo .................................................................................................................. 64
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Tỷ lệ % các nguyên tố trong nano chitosan từ tính và nano chitosan từ tính mang curcumin ........................................................... 38 Bảng 3.2 Kết quả đo độ hấp thụ của curcumin ở các tỷ lệ dung môi khác nhau với các nồng độ khác nhau ........................................................... 40 Bảng 3.3: Kết quả độ hấp thụ quang của curcumin theo thời gian hòa tan ........................................................................................................................ 42 Bảng 3.4: Mối tương quan giữa nồng độ Cur và độ hấp thụ quang .........................43 Bảng 3.5: Kết quả đo độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur theo nồng độ..........45 Bảng 3.6: Kết quả đo độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur ở các tỷ lệ dung môi khác nhau với các nồng độ khác nhau ................................ 46 Bảng 3.7: Kết quả độ hấp phụ quang của Fe3O4-CS-Cur theo thời gian hòa tan .................................................................................................................. 47 Bảng 3.8: Mối tƣơng quan giữa nồng độ Cur và độ hấp thụ quang .................. 50 Bảng 3.9: Kết quả đo UV-Vis của Fe3O4 – CS – Cur trong dung môi etanol ..........51
Bảng 3.10: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của các chất .................. 53 Bảng 3.11: Kết quả so sánh giữa giá trị a và giá trị 0 .......................................... 53 Bảng 3.12: Kết quả so sánh giữa b và b’ trong phƣơng trình đƣờng chuẩn của Curcumin và Fe3O4 – CS – Cur .......................................... 54 Bảng 3.13: Kết quả so sánh giữa giá trị b và giá trị b’ ........................................ 54 Bảng 3.14: Độ lặp lại của phép đo phổ UV - Vis .................................................. 55 Bảng 3.15: Kết quả đo phổ hấp thụ UV-Vis của Fe3O4-CS-Cur trong phƣơng pháp thêm chuẩn ...................................................................... 56 Bảng 3.16: Kết quả xác định nồng độ Fe3O4 – CS – Cur trong phƣơng pháp thêm chuẩn ............................................................................................... 56 Bảng 3.17: Kết quả đo độ hấp thụ quang của các mẫu Fe3O4 – CS – Cur ........ 59 Bảng 3.18: Điều kiện tổng hợp mẫu Fe3O4 – CS – Cur ....................................... 60 Bảng 3.19: Hàm lƣợng curcumin trong các mẫu Fe3O4 – CS – Cur .................. 61 Bảng 3.20: Hiệu suất mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính ................. 62
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Minh họa mô tả việc bao phủ polyme lên bề mặt hạt nano từ tính ................................................................................................................... 5 Hình 1.2: Công thức cấu tạo của curcumin ............................................................ 8 Hình 1.3: Công thức cấu tạo của demetoxy – curcumin........................................ 8 Hình 1.4: Công thức cấu tạo của bis-demetoxy-curcumin .................................... 8 Hình 1.5: Công thức cấu tạo của xiclocurcumin .................................................... 9 Hình 1.6: Công thức cấu tạo của chitosan ............................................................ 13 Hình 1.7: Sơ đồ mô tả sự tạo phức giữa Ni(II) với chitin, chitosan .................... 15 Hình 1.8: Sơ đồ điều chế -chitosan ..................................................................... 16 Hình 1.9: Đƣờng cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ ..................................... 19 Hình 1.10: Cấu trúc tinh thể Ferit thƣờng gặp .................................................... 20 Hình 1.11: Sự sắp xếp các spin trong một phân tử sắt từ Fe3O4......................... 21 Hình 3.1: Phổ IR của nano chitosan từ tính ......................................................... 36 Hình 3.2: Phổ IR của nano chitosan từ tính mang curcumin ............................. 36 Hình 3.3: Hình ảnh TEM của hạt nano chitosan từ tính (a) và hạt nano chitosan từ tính mang curcumin (b) . ................................................... 37 Hình 3.4: Độ hấp thụ của curcumin trong dải sóng 200 nm đến 800 nm . ........ 39 Hình 3.5: Độ hấp thụ quang của curcumin theo tỷ lệ dung môi etanol:nƣớc khác nhau ........................................................................... 41 Hình 3.6: Ảnh hƣởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của Cur .................. 42 Hình 3.7: Ảnh hƣởng của nồng độ đến độ hấp thụ quang của Cur ................... 44 Hình 3.8: Ảnh hƣởng của nồng độ Fe3O4-CS-Cur đến độ hấp thụ quang ........ 45 Hình 3.9 : Độ hấp thụ quang của Fe3O4-CS-Cur theo thời gian hòa tan ........... 48 Hình 3.10: Phổ hấp thụ của Cur, Fe3O4-CS và Fe3O4-CS-Cur ........................... 49
Hình 3.11: Đƣờng chuẩn của Curcumin ............................................................... 50 Hình 3.11: Đƣờng chuẩn của Fe3O4-CS-Cur ........................................................ 51
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BDMC : Bis-demetoxy-curcumin CE : Điện di mao quản CS : Chitosan Cur : Curcumin CZE : Điện di mao quản vùng DMC : Demetoxy-curcumin EDX : Phổ phân tán năng lượng tia X Fe3O4 : Ôxit sắt từ Fe3O4-CS : Nano chitosan từ tính Fe3O4-CS-Cur : Nano chitosan từ tính mang curcumin FESEM : Hiển vi điện tử quét trường phát xạ FIA : Phương pháp phân tích dòng chảy HPLC: Sắc ký lỏng hiệu năng cao IR : Phổ hồng ngoại MEKC: Sắc ký điện động học mixen MeOH : Metanol LOD: Giới hạn phát hiện LOQ: Giới hạn định lượng SD: Độ lệch chuẩn SE : Độ sai chuẩn TEM : Hiển vi điện tử truyền qua TPP : Triphenyl photphat UV-Vis: Phổ hấp thụ phân tử
MỞ ĐẦU Hiện nay bệnh ung thư đang là căn bệnh nan y và khá phổ biến. Đây là vấn đề mang tính toàn cầu, gây ra những hậu quả đặc biệt nghiêm trọng cho sức khỏe con người. Các nhà nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới đã và đang nghiên cứu tìm ra các loại thuốc có thể điều trị dứt điểm các căn bệnh ung thư [58]. Tuy nhiên vấn đề quan trọng là sự hấp thụ các loại thuốc này đối với mỗi cơ thể là khác nhau. Vì vậy làm thế nào để nâng cao hiệu quả hấp thụ thuốc là vấn đề quan tâm nhiều trong nghiên cứu y học hiện nay. Chitosan, một polyme thiên nhiên không độc hại, dễ phân hủy và tương thích sinh học, đang được nghiên cứu rộng rãi cho mục đích dược phẩm. Một vài ứng dụng của chitosan như phân phối thuốc, chuyển gen, phủ ngoài vết thương và công nghệ mô [66,67]. Ngoài ra, các hạt nano chitosan là chủ đề nghiên cứu nhiều của các nhà khoa học, chủ yếu do các tính chất vật lý và hóa học độc đáo của chúng so với các hạt kích thước lớn. Trường hợp hạt nano từ tính được đặc biệt quan tâm không những chỉ về kích thước hạt nano mà còn là hiện tượng từ tính bất thường gọi là siêu thuận từ. Trong đó sắt từ oxit (Fe3O4) là một loại vật liệu từ quan trọng đã thu hút sự chú ý ngày càng nhiều của các nhà nghiên cứu, do được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ tính chất từ tính của nó, đặc biệt trong lĩnh vực y học [25]. Đối với các ứng dụng y sinh, hạt nano Fe3O4 thường được xử lý biến tính bề mặt. Một mặt biến đổi có thể làm tăng sự ổn định hóa học của hạt nano Fe3O4, mặt khác nó có thể cải thiện tương thích sinh học của hạt nano. Nhiều nghiên cứu về chitosan biến tính hạt nano sắt từ được sử dụng cho các ứng dụng y sinh học đã được báo cáo [28,36,43,75]. Liang và Zhang đã chế tạo hạt nano Fe3O4 siêu thuận từ được biến tính bằng cacboxymetyl chitosan qua liên kết cộng hóa trị của papain (enzym nước đu đủ) [39]. Các công ty dược phẩm đang ngày càng quan tâm đến các sản phẩm từ thiên nhiên rẻ tiền và an toàn so với vật liệu tổng hợp. Curcumin là một trong các sản phẩm đó. Curcumin là một polyphenol kỵ nước có nguồn gốc từ củ nghệ, thân rễ của các loại thảo dược (Curcuma longa). Curcumin có nhiều ứng dụng, chẳng hạn 1
như có khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn và trị ung thư. Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosan từ tính đã gắn curcumin để tăng cường ứng dụng trong y học. Chính vì các lí do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Phân tích, đánh giá hiệu quả mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính” trong đó sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để đánh giá hiệu quả hấp thụ thuốc trong việc điều trị căn bệnh ung thư hiện nay. 2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Hệ dẫn truyền thuốc trong điều trị ung thƣ Dạng thuốc là sản phẩm cuối cùng (thành phẩm) của quá trình bào chế, đạt các tiêu chuẩn chất lượng quy định, được dùng để đưa dược chất vào cơ thể nhằm mục đích phòng hay chữa bệnh. Trong bào chế hiện đại, dạng thuốc được coi là các “hệ đưa thuốc” vào cơ thể (Drug Delivery Systems) hoặc “hệ trị liệu” (Therapeutic Systems) hay “thiết bị” mang thuốc (Devices). Nói cách khác, dạng thuốc là giá mang dược chất, là sản phẩm của ngành dược đưa đến người bệnh, là cầu nối giữa dược sĩ và người bệnh. Dạng thuốc phải được bào chế sao cho tiện bảo quản, vận chuyển, sử dụng an toàn, hiệu quả và kinh tế. Với cùng một dược chất, khi bào chế dưới các dạng thuốc khác nhau, dùng theo các đường dùng khác nhau có thể dẫn đến tác dụng lâm sàng khác nhau. Một chế phẩm thuốc được bào chế tốt nhưng hướng dẫn sử dụng không tốt cũng sẽ không mang lại hiệu quả, thậm chí còn có thể gây nguy hiểm cho người bệnh. Thuốc truyền thống dựa trên đặc tính hấp thụ của thuốc đối với cơ thể, do đó sinh khả dụng phụ thuộc nhiều yếu tố như độ tan, pKa, khối lượng phân tử, số lượng liên kết của phân tử, độ bền hóa học. Tất cả những yếu tố đó tác động không nhỏ đến khả năng điều trị bệnh. Thông thường bản chất thuốc truyền thống là có khối lượng phân tử nhỏ, khả năng vượt qua màng ngăn của cơ thể và dễ thâm nhập vào các bào quan cũng như các tế bào. Tuy nhiên hạn chế về phân bố thuốc dẫn đến hiệu ứng phụ không mong muốn khi phải sử dụng thuốc với liều lượng cao để thuốc có thể đáp ứng tốt khả năng chữa bệnh. Bên cạnh đó do khối lượng phân tử nhỏ, thuốc dễ bị đào thải ra khỏi cơ thể qua đường thận, có nghĩa là phải sử dụng một liều lượng cao để chữa trị. Hiện nay, trong y học đang tạo ra các hệ dẫn thuốc nhắm đích để đưa thuốc đến đúng vị trí cần tới, giảm các tác dụng phụ cũng như giảm việc phân phối thuốc đến các vị trí không mong muốn. Một số hệ dẫn thuốc đã được điều chế thành công và có tính sinh khả dụng lớn trong y học. Chẳng hạn như hệ dẫn thuốc để giải 3
phóng thuốc theo thời gian, thông qua điều khiển thời gian, cho phép thuốc đạt nồng độ điều trị trong tế bào. Ban đầu nồng độ thuốc tăng nhanh sau đó do quá trình đào thải qua thận và sự chuyển hóa, trao đổi chất (thực bào, enzyme,..) nồng độ thuốc giảm nhanh, do đó cần phải chú ý đến vấn đề đào thải thuốc. Nồng độ hiệu quả là nồng độ nhỏ nhất để thuốc đạt hiệu quả điều trị. Trong khi đó, nồng độ giới hạn an toàn là giá trị nồng độ mà khi vượt qua nó sẽ gây độc và tác dụng phụ không mong muốn cho cơ thể. Do việc thuốc bị đào thải, ta phải sử dụng nhiều liều để đảm bảo thuốc luôn đạt nồng độ trị liệu. Tuy nhiên nếu sử dụng không đúng liều lượng, gây ra sự tích lũy vượt quá nồng độ giới hạn an toàn sẽ gây tác dụng phụ. Hay hệ dẫn truyền thuốc để kiểm soát vị trí giải phóng thuốc theo cơ chế chủ động, nhắm mục đích giải phóng thuốc tại đúng vị trí mong muốn đồng thời thuốc đưa vào phải vượt qua các lớp rào cản khác trong cơ thể để đến được vị trí mong muốn [1]. Hệ dẫn thuốc từ tính là ứng cử viên tiềm năng để phân phối thuốc do độc tính thấp và khả năng nhắm đích, hạt từ tính thường được bao phủ để ổn định chống lại sự kết tủa, đảm bảo khả năng ít gây độc và mang thuốc trên bề mặt. Trong cơ thể sống, các ứng dụng hạt nano từ tính cần được bảo phủ nhằm ngăn chặn việc kết tụ của phân tử thuốc và hạn chế tương tác với các tế bào không phải mục tiêu, đồng thời ngăn ngừa sự kết tụ hạt nano và tăng cường khả năng mang và giải phóng thuốc. Để tăng độ hòa tan và khả dụng sinh học, các nỗ lực đã được thực hiện để bao bọc thuốc trong các hạt nano gắn polyme [10,18,26,71], cyclodextrin [61], liposome [41] và lipid hạt nano [62]. Phương pháp tiếp cận khác nhau của sự bao phủ hạt nano từ tính bằng polyme khác nhau được tóm tắt trong hình 1. Đối với bao phủ bằng polysacarit và polyme, các hạt thu được cho thấy ở dạng lõi bao bọc đồng nhất. Với cách tiếp cận bao phủ khác, các phân tử polyme neo đậu vào bề mặt các hạt từ tính dẫn đến cấu trúc giống như một bàn chải. Các liposome và phân tử mixen hình thành tạo nên một cấu trúc vỏ lõi với lõi là hạt nano sắt từ [70]. 4
Hình 1: Minh họa mô tả việc bao phủ polyme lên bề mặt hạt nano từ tính Chitosan, một polyme không độc hại, phân hủy và tương thích sinh học, đang được nghiên cứu rộng rãi cho mục đích dược phẩm, chẳng hạn như phân phối thuốc [15,51,52], chuyển gen [21,32,37], bao bọc vết thương và công nghệ mô [34,69,78]. Chitosan tan trong dung dịch của các dung môi có pH < 6,5 và độ tan hạn chế của chitosan là một nhược điểm cho nhiều ứng dụng tiềm năng của nó. Ngoài ra, các nhóm amin trên chitosan có thể có các chức năng sinh hóa hơn khi nó được gắn với các thành phần khác ở các vị trí khác nhau, chẳng hạn như các loại thuốc khác nhau, gắn kết vị trí đặc biệt, hoặc các nhóm chức khác. Do vậy, phải dùng loại polyme thích hợp để biến đổi các hạt nano Fe3O4. Nhiều nghiên cứu về chitosan biến tính hạt nano từ được sử dụng cho các ứng dụng y sinh học đã được báo cáo. Liang và Zhang đã chế tạo hạt nano Fe3O4 siêu thuận từ được biến tính bằng chitosan carboxymethylat qua liên kết cộng hóa trị của papain (enzym nước đu đủ). Feng và công sự đã tổng hợp đơn phân tán chitosan/polyacrylic axit/hạt nano Fe3O4 bằng MRI. Donadel và công sự đã chế tạo các hạt oxit sắt từ phủ một lớp chitosan sử dụng cho căn bệnh sốt cao. Tuy nhiên, các độ bão hòa từ tính của hạt nano compozit là thấp (22 emu/g) và hiệu ứng nhiệt là không mong muốn. Park J.-H 5
và cộng sự đã nghiên cứu chế tạo và đặc tính hạt nano chitosan từ tính làm hệ dẫn thuốc, kết quả cho thấy hệ này thể hiện tính gây độc tế bào tương đối thấp do nano từ tính được bao phủ hoàn toàn bởi chitosan [45]. Trong nghiên cứu nhắm đích trên cơ thể người để điều trị khối u bằng trị liệu quang động, các hạt nano chitosan từ tính được dùng làm hệ dẫn thuốc nhắm đích. Kết quả khối u được trị liệu và cho thấy hệ dẫn thuốc nano chitosan từ tính tích tụ rất thấp ở mô da và gan [60]. Như vậy việc tạo ra các hệ dẫn thuốc là yếu tố rất quan trọng trong quá trình phát huy các đặc tính sinh học của thuốc. 1.2. Giới thiệu về curcumin 1.2.1. Tình hình nghiên cứu curcumin trên thế giới và Việt Nam Curcumin là một hỗn hợp của ba curcuminnoit có tên là curcumin, demetoxy-curcumin và bisdemetoxycurcumin, được chiết ra từ củ nghệ vàng (tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng) rất phổ biến ở Ấn Độ và Đông Nam Á. Hoạt chất curcumin đã được nghiên cứu nhiều và được chứng minh là có hoạt tính sinh học đặc biệt, có tác dụng sinh học rất quí, có khả năng chữa các bệnh nan y như: chống oxi hóa [33], phòng và chống ung thư [9], chống viêm [74], chữa bệnh tim mạch [44], bệnh đái tháo đường [65] và bảo vệ tế bào thần kinh [57]. Bằng sáng chế đầu tiên về curcumin dạng nano được mang mã số EP 103266 A2 ngày 30/5/2001 (Ib-8), và tài liệu nghiên cứu đầu tiên về nano curcumin dành cho mục đích y học được công bố vào năm 2005. Từ đó sự bùng nổ các nghiên cứu và bằng phát minh về nano curcumin, năm 2005 có 18 bằng thì đến năm 2010 đã lên đến gần 100. Để đánh giá tiềm năng ứng dụng của curcumin dạng nano trong lĩnh vực y học, 254 bằng phát minh có liên quan đã được phân tích, cho thấy 24% bằng liên quan đến điều trị ung thư, sau đó là các bệnh tim mạch 13%, các chứng viêm 12%, bệnh tiểu đường 11%, bệnh khớp 10% và bệnh tiêu hóa 9%,… [40]. Các công ty dược phẩm đang ngày càng quan tâm đến các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, rẻ tiền và an toàn so với các dược phẩm tổng hợp. Curcumin là một polyphenol kỵ nước có nguồn gốc từ củ nghệ [10]. Curcumin có đặc tính sinh học 6
rất rộng, chẳng hạn như chất chống oxy hóa, hoạt động kháng khuẩn và chống ung thư,… đó là cần thiết cho việc điều trị hầu hết các bệnh, và nó là không tốn kém và đã được tìm thấy là an toàn trong các thử nghiệm lâm sàng của con người [56,62]. Mặc dù có những tính năng đầy hứa hẹn, một vấn đề lớn với curcumin là khả năng hòa tan rất thấp của nó trong dung dịch nước, làm hạn chế khả năng sinh học của nó và lâm sàng. Các nghiên cứu khác nhau đã cho thấy curcumin kém hấp thụ, chuyển hóa và thải trừ của curcumin nhanh chóng của nó là những lý do chính cho khả dụng sinh học kém của hợp chất polyphenolic này là cực kỳ lợi ích [38]. Ở Việt Nam, rất nhiều các nhà khoa học tại các trung tâm nghiên cứu lớn cũng đang tiến hành thử nghiệm để chế tạo vật liệu Nano Curcumin từ củ nghệ vàng như Viện hóa học-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Viêt Nam, Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao TP.HCM, Đại học Dược Hà Nội. Tác giả Trần Đại Lâm và công sự đã đã chế tạo hạt nano sắt từ - curcumin, đây là một vật liệu thú vị có thể quan sát quá trình hấp thu, tích lũy vận chuyển các hạt nano này của đại thực bào đến tế bào ung thư do tính phát quang dưới kính hiển vi huỳnh quang [35]. Tác giả Hà Phương Thư và các cộng sự đã tổng hợp thành công hệ dẫn thuốc nano Fe3O4/OCMCs/Cur bằng phương pháp ghép ex situ. Hệ dẫn thuốc này không chỉ được sử dụng như một công cụ để giám sát thuốc lưu thông bằng kỹ thuật huỳnh quang mà còn trong điều trị ung thư. Hệ này đã được chứng minh là thành công khi dẫn curcumin vào các tế bào HT29, và ảnh hưởng của nó lên lớp tế bào ung thư này mạnh hơn nhiều so với curcumin tinh khiết. Nó hứa hẹn để phát triển hệ phức này làm vật liệu nano thông minh mới để phân phối thuốc [64]. Trong đó Nano Curcumin của Viện Hóa học là đề tài đầu tiên được ứng dụng công nghệ nano vào bào chế các dược phẩm và thực phẩm chức năng, giúp phòng ngừa và điều trị hiệu quả các bệnh mạn tính, nan y. Tác giả Phạm Hữu Lý cùng các cộng sự thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã sản xuất thành công quy mô pilot NanoCurcumin. Sản phẩm này được thương mại hóa với tên đăng ký là Curmanano - có kích thước dưới 100 nm, tan tốt trong nước, hấp thụ nhanh qua màng tế bào, sinh khả dụng lên tới 80-95%, giúp mang lại hiệu quả điều trị gấp 40 lần curcumin thường [2]. 7
1.2.2. Một số tính chất hóa lý của curcumin Năm 1815, Vogel & Pelletier đã phân lập được hoạt chất trong củ nghệ và đặt tên là Curcumin, chiếm 2-5% trong nghệ. Gần 100 năm sau, năm 1910, Milobedzka và cộng sự mới xác định được curcumin là polyphenol kỵ nước có cấu trúc diferuloylmetan [1]. - Tên IUPAC: (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl) -1,6-heptadien- 3,5-dion. - Công thức phân tử: C21H20O6 - Phân tử khối: 368,38 g / mol. - Nhiệt độ nóng chảy: 183°C (361 K). - Curcumin là tinh thể màu nâu đỏ, là hoạt chất được chiết ra từ của nghệ vàng thuộc họ gừng. Hiện tại người ta tìm thấy curcumin tồn tại ở 4 dạng hợp chất: + Curcumin là hợp chất chính chiếm 60%: Hình 1.2: Công thức cấu tạo của Curcumin + Demetoxy-curcumin chiếm 24% có công thức cấu tạo sau: Hình 1.3: Công thức cấu tạo của Demetoxy – curcumin + Bis-demetoxy-curcumin chiếm 14%: Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Bis-demetoxy-curcumin 8
+ Và một hợp chất mới phát hiện là xiclocurcumin chiếm khoảng 1%: Hình 1.5: Công thức cấu tạo của Xiclocurcumin - Curcumin là một polyphenol và là sắc tố tạo nên màu vàng đặc trưng của củ nghệ. - Curcumin có thể phản ứng được với axit boric tạo nên hợp chất có màu đỏ cam nên được ứng dụng dùng để nhận biết muối của nguyên tố bo. - Chính vì curcumin là sắc tố tạo nên màu vàng sáng nên curcumin được dùng làm chất phụ gia thực phẩm. Trong chất phụ gia thực phẩm curcumin được kí hiệu là E100. 1.2.3. Hoạt tính sinh học và tính khả dụng sinh học của curcumin [1] Curcumin là một hợp chất được chiết xuất từ cây nghệ có đặc tính sinh học rất cao. Nó có rất nhiều ứng dụng trong y học như: + Curcumin là chất hủy diệt ung thư vào loại mạnh nhất theo cơ chế hủy diệt từng bước các tế bào ác tính. Chúng làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn không cho hình thành các tế bào ung thư mới. Trong khi đó, các tế bào lành tính không bị ảnh hưởng. Curcumin được coi là chất tiêu biểu nhất cho thế hệ mới các chất chống ung thư vừa rất hiệu lực, vừa an toàn, không gây tác dụng phụ. Curcumin có khả năng loại bỏ các loại men gây ung thư như COX-1, COX-2 có trong thức ăn, nước uống, vô hiệu hóa các gốc tự do hình thành trong quá trình tự vệ của cơ thể, do bức xạ độc hại cũng như do các loại sốc thần kinh, thể lực,… các độc tố hóa học (dioxin, furan,…). + Curcumin có khả năng mạnh mẽ giải độc và bảo vệ gan, bảo vệ và làm tăng hồng cầu, loại bỏ cholesterol xấu, điều hòa huyết áp, hạ mỡ máu, ngăn chặn béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi mồi, trứng cá chống rụng tóc giúp mau chóng mọc 9