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
Ôxit sắt từ Fe3O4 :
Nano chitosan từ tính Fe3O4-CS :
Nano chitosan từ tính mang curcumin Fe3O4-CS-Cur :
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
1
của các loại thảo dược (Curcuma longa). Curcumin có nhiều ứng dụng, chẳng hạn
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
2
việc điều trị căn bệnh ung thư hiện nay.
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
3
và có tính sinh khả dụng lớn trong y học. Chẳng hạn như hệ dẫn thuốc để giải
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
4
một cấu trúc vỏ lõi với lõi là hạt nano sắt từ [70].
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
5
nano compozit là thấp (22 emu/g) và hiệu ứng nhiệt là không mong muốn. Park J.-H
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
6
polyphenol kỵ nước có nguồn gốc từ củ nghệ [10]. Curcumin có đặc tính sinh học
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
7
hiệu quả điều trị gấp 40 lần curcumin thường [2].
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%:
8
Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Bis-demetoxy-curcumin
+ 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
9
béo phì, xóa bỏ tàn nhang, đồi mồi, trứng cá chống rụng tóc giúp mau chóng mọc
tóc, làm cho da dẻ hồng hào, tăng cường sắc đẹp, sức lực và cả tuổi thọ,…
+ Curcumin là một trong những chất chống viêm, chống ôxi hóa điển hình.
Nó không chỉ điều trị đắc lực cho các bệnh ung thư, loét dạ dày, hành tá tràng, đại
tràng, yếu gan mật, viêm gan B, C, xơ gan cổ chướng,… mà còn điều trị vừa nhẹ
nhàng vừa hiệu quả cao các bệnh rối loạn hệ miễn dịch như viêm toàn thân, viêm đa
khớp, viêm lõi cầu khớp, bệnh đa xơ cứng, bệnh cứng bì, loãng xương, viêm cơ,
vảy nến, ban đỏ hệ thống, đau hệ tiêu hóa, rối loạn tuyến giáp, u máu, suy giảm trí
nhớ,… hỗ trợ điều trị bệnh Parkison, nhũn não.
+ Curcumin có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn như virút HP, viêm gan B,
C,… rất cao.
Nhiều nước trên thế giới coi curcumin vừa là thuốc vừa là thực phẩm điều trị
gần 20 loại ung thư khác nhau. Riêng đối với ung thư máu các nhà khoa học cho
biết curcumin có tác dụng tăng hồng cầu, chống suy kiệt sức lực,…
Với các đặc tính sinh học cao thì tính sinh khả dụng của curcumin rất được
quan tâm. Curcumin ở dạng nguyên chất hoặc thô đều được coi là có lợi và tác dụng
hiệu quả chống lại bệnh tật. Khi một hợp chất như chất curcumin nhanh chóng bị
phá vỡ, hoặc chuyển hóa, không có nhiều các hình thức mẫu làm cho nó đi vào máu
và các mô. Nghiên cứu cho thấy rằng, curcumin được sử dụng bằng cách uống, các
hợp chất của nó được phá vỡ một cách nhanh chóng và chuyển hóa thành các chất
glucuronide. Những kết quả này cho thấy rằng curcumin không có thời gian tồn tại
lâu để làm cho nó có khả năng đến các cơ quan bên ngoài đường tiêu hóa. Nếu
curcumin không đến được với các cơ quan bên ngoài dạ dày và ruột, nó không thể
hoạt động để ngăn ngừa bệnh hoặc điều trị.
Hiện nay, curcumin được sử dụng như một phương thuốc hữu hiệu trong
việc chữa trị các bệnh về ung thư. Rất nhiều loại ung thư khác nhau đều đã được thử
nghiệm thành công với curcumin. Tuy nhiên, việc dùng curcumin thông thường cho
thấy tính khả dụng sinh học của nó chưa cao như thời gian sử dụng còn dài, liều
lượng cần nhiều. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã làm nhiều thực nghiệm khác nhau
10
để tìm ra phương thức làm tăng tính khả dụng sinh học của curcumin.
Năm 2014, GS.TS JanFrank viện nghiên cứu hóa sinh và dinh dưỡng trường
Đại học Hohenhein Stuttgart, Đức đã nghiên cứu lâm sàng cho thấy, với kích thước
nano 30 nm có màng bao sinh học, độ ổn định cao, không kết dính, tan hoàn toàn
trong nước hoặc trong dầu, dễ dàng hấp thu vào máu, tác dụng của novasol
curcumin gấp 185 lần so với curcumin thường.
Năm 2012, một nhóm các chuyên gia của trường Đại học Dược, bang Ohio,
Hoa Kỳ đã nghiên cứu thành công và thu được kết quả, độ hấp thụ của Nano
Curcumin đạt tới 80%, hiệu quả vượt trội so với curcumin thông thường [79]. Theo
các nhà nghiên cứu cho thấy, curcumin có sinh khả dụng rất thấp, mặc dù việc sử
dụng curcumin với liều 12g/ngày trong 3-4 tháng cũng giúp tạo được các tác dụng
trên lâm sàng. Thử nghiệm trên 25 bệnh nhân với các biểu hiện tiền ung thư khác
nhau cho thấy khi dùng curcumin với liều lần lượt 4, 6, 8g trong 3 tháng thì nồng độ
thuốc trong máu đạt 0,19; 0,20 và 0,60 μg/ml (0,51; 0,54 và 1,6μM). Trong một số
thử nghiệm lâm sàng thì nồng độ curcumin trong máu của các tình nguyện viên
cũng rất thấp (<130 nM) kể cả khi đã dùng tới 12g/ngày. Chính sinh khả dụng thấp
là trở ngại lớn nhất để curcumin phát huy dược tính của mình. Nhưng trong nghiên
cứu này, các chuyên gia của Đại học Ohio, Hoa Kỳ cho thấy, khi sử dụng curcumin
đường uống dưới dạng nano trong 24 giờ nồng độ thuốc trong máu đã tăng gấp 10
lần, đồng thời nồng độ curcumin trong máu tăng lên hơn 40 lần. Như vậy cho thấy
việc sử dụng curcumin ở dạng nano đã làm tăng gấp rất nhiều lần tính khả dụng
sinh học của curcumin.
1.2.4. Phương pháp tách chiết curcumin
Việc nghiên cứu phương pháp tách chiết curcumin với hiệu suất và chất
lượng cao từ củ nghệ là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng cả về mặt
khoa học lẫn ứng dụng thực tiễn. Cho tới nay, đã có rất nhiều các nghiên cứu áp
dụng cả công nghệ truyền thống là trích ly rắn - lỏng thông thường (có hoặc không
có khuấy trộn), trích ly soxhlet [8], lẫn công nghệ hiện đại là trích ly CO2 siêu tới
11
hạn [14,17] để tách hàm lượng curcumin. Tuy nhiên, do hàm lượng curcumin trong
củ nghệ nhỏ và khả năng hoà tan trong các dung môi thông dụng (etanol,
metanol,…) thấp nên quá trình trích ly truyền thống thường cần một lượng thời gian
dài nhưng hiệu suất cũng không cao. Kết quả khảo sát tại một số cơ sở sản xuất
trong nước cho thấy quá trình trích ly curcumin theo phương pháp truyền thống
phải kéo dài từ 8 đến 24 giờ, lượng curcumin trích ly được nhỏ hơn 1% với dung
môi etanol và nhỏ hơn 2% với dung môi metanol. Việc trích ly curcumin theo
phương pháp CO2 siêu tới hạn cho kết quả khá tốt, hiệu suất trích ly và độ tinh khiết
cao [17]. Tuy nhiên chi phí cho phương pháp này quá đắt, không phù hợp với thực
tế sản xuất ở Việt Nam. Trên thực tế cũng đã có nhiều phương pháp để khắc phục
những hạn chế trên [27,49]
- Tăng nhiệt độ trích ly dẫn đến tăng hiệu suất trích ly, rút ngắn thời gian nhưng lại khiến curcumin phân huỷ mạnh: lượng curcumin phân huỷ ở 50oC là 2% và ở 70oC là 4%.
-Tiến hành trích ly nhiều bậc có thể thu triệt để lượng curcumin, tăng hiệu
suất trích ly nhưng cũng tăng thời gian và hàm lượng tạp chất lên nhiều lần.
-Tiến hành trích ly curcumin với các dung môi khác nhau, trong đó một số
dung môi như natri butyl monoglycolsulfat, natri salixylat cho phép trích ly
curcumin khá triệt để với độ chọn lọc cao.
Tuy nhiên quá trình trích ly vẫn mất nhiều thời gian, các loại dung môi trên
không phổ biến, chi phí cao và có tính độc, không thật sự phù hợp với quá trình
trích ly các chất phục vụ công nghiệp dược và thực phẩm.
Hiện nay, phương pháp được xem là cải tiến hơn cả là phương pháp siêu âm. Dung môi sử dụng cho phương pháp này là etanol 90o, dung dịch đệm phosphat
0,02 M pha theo Dược Điển Việt Nam III tập 1, metanol (HPLC), axeto nitril
(HPLC). Phương pháp này sử dụng sóng siêu âm có tác dụng khuấy trộn mạnh, làm
di chuyển các lớp chất lỏng tạo ra sự chênh lệch nồng độ ở bề mặt phân cách các
pha do hiệu ứng chảy âm và hiệu ứng tạo lỗ hổng, tăng cường độ khuếch tán đối
12
lưu. Quá trình siêu âm được thực hiện trong thời gian 15 phút, ít hơn nhiều so với
các phương pháp khác. Hơn nữa, phương pháp này không sử dụng nhiệt nên tránh
được sự phân hủy của curcumin do tác động của nhiệt độ. Kết quả cho thấy nghệ
chưa tách tinh dầu có độ tinh khiết 55,0%, mẫu nguyên liệu đã tách tinh dầu có độ
tinh khiết 72,9%. Như vậy, phương pháp siêu âm hiện nay là một phương pháp trích
ly curcumin rất hiệu quả.
1.3. Chitosan
1.3.1. Cấu trúc và tính chất của chitosan
Chitosan (CS) là dẫn xuất của chitin, thu được từ quá trình tách nhóm
axetyl (-COCH3) ra khỏi chitin. Thực tế quá trình tách này thường không được hoàn
toàn nên người ta quy ước theo tỉ lệ tách nhóm axetyl như sau:
- Tỉ lệ tách nhóm axetyl < 50%, được gọi là chitin.
Tên hóa học của chitin là poly- β-(1-4) N axetyl-D glucosamin. Chitosan là
dẫn xuất deaxetyl của chitin có công thức cấu tạo như sau:
Hình 1.6: Công thức cấu tạo của chitosan
Hay công thức phân tử là (C6H11O4N)n.
Tính chất vật lý
Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích
cỡ khác nhau, có mầu trắng hay vàng nhạt, tồn tại dưới 2 dạng: dạng tinh thể và
dạng vô định hình, không mùi, không vị. Chitosan không tan trong nước, kiềm đặc
và loãng, không tan trong cồn, axeton và các dung môi hữu cơ khác. Chitosan có
khả năng tan trong dung dịch axit loãng tạo thành dung dịch keo trong suốt, khả
năng tạo màng tốt. Độ nhớt của chitosan trong dung dịch axit loãng liên quan tới
13
kích thước và khối lượng phân tử trung bình (đây cũng là tính chất chung của tất cả
các dung dịch polyme). Do có khả năng tan tốt hơn chitin nên các ứng dụng của
chitosan cũng đa dạng hơn rất nhiều. Nhiều tính chất của chitosan phụ thuộc vào
các thông số của nó như khối lượng phân tử trung bình và độ deaxetyl, nên ta
thường phải xác định các thông số này.
Chitosan không tan trong nước, trong dung dịch kiềm và trong phần lớn
dung môi hữu cơ nhưng lại tan trong dung dich loãng của axit HCl, HI, HBr, HNO3
và HClO4, tan rất tốt trong dung dịch axit CH3COOH.
Chitosan có thể tan trong dung dịch axit loãng bằng cách nhận thêm proton
vào nhóm amin tự do. Hằng số phân ly Kb của nhóm amin được xác định qua
+ + OH- (1.1)
phương trình :
và pKb= - log Kb (1.2)
-NH2 + H2O -NH3
Cũng như các dung dịch điện ly khác, hằng số phân ly của chitosan thực tế
phụ thuộc vào % phân ly tại thời điểm đó. Sự biến đổi của giá trị pKa có thể xác
định qua phương trình Katchalsy sau :
pKa = pH + log [(1-α)/α]= pKo –εΔΨ(α)/kT (1.3)
Ở đây : ΔΨ : Hiệu số điện thế giữa bề mặt polymer và thế của điện cực so sánh.
α : độ phân ly
kT : hằng số Boltzman ε : số điện tử trao đổi
Tính chất hoá học của chitin/chitosan [1]
Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3
trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong các
mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol, vừa là amin và vừa là amit.
Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O–, dẫn xuất
thế N–, hoặc dẫn xuất thế O–N.
Mặt khác chitin/chitosan là những polyme mà các monome được nối với
nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi: axit,
14
bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzim thuỷ phân.
* Khả năng tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của Chitosan [4]
Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxi
và nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+,...
Tuỳ nhóm chức trên mạch polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau.
Ví dụ: phức của Ni(II) với chitin có cấu trúc bát diện với số phối trí bằng 6,
còn phức của Ni(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng 4.
trong đó là mạng polyme
Hình 1.7: Sơ đồ mô tả sự tạo phức giữa Ni(II) với chitin, chitosan
Với sự hiện diện của nhóm amino ở vị trí 2 và hydroxyl ở vị trí 3, chitosan dễ
hình thành chelat - chuỗi chelat với hầu hết các ion kim loại. Nhưng chitosan dùng
trong công đoạn hấp phụ phải là chitosan đóng mạng. Quy trình đóng mạng thường
sử dụng những tác nhân như glutraldehyde hay epichlorohydrin. Gần đây người ta
hay dùng sóng gamma dưới sự có mặt của cacbon tetrachloride như là một chất
nhạy dùng để xác định.
1.3.2. Phương pháp điều chế β-chitosan từ chitin [16]
β-Chitosan được điều chế từ chitin bằng cách sử dụng kiềm đặc (có thể kết
hợp với yếu tố nhiệt độ cao) để đeaxetyl hoá β-chitin. Phản ứng đeaxetyl hoá chitin
được thực hiện ở nhiệt độ phòng (hình 1.3) để giảm thiểu phản ứng oxy hoá cắt
mạch chitin diễn ra song song với phản ứng đeaxetyl hoá dẫn tới làm giảm khối
lượng phân tử trung bình. Phản ứng oxy hoá cắt mạch polyme còn tạo ra hỗn hợp
15
các polyme có độ dài mạch quá khác nhau làm giảm tính đồng nhất của sản phẩm.
Bột β-chitin được cho vào bình cầu đã chứa dung dịch NaOH 40-50% và
khuấy liên tục trong 24 giờ. Lọc, rửa mẫu nhiều lần bằng nước đến trung tính thu
được β-chitosan màu trắng (sản phẩm của phản ứng đeaxetyl hoá β-chitin). sau đó
lọc, rửa nhiều lần bằng nước cất. Quá trình phản ứng này được tiến hành lặp lại để
điều chế chitosan có độ đeaxetyl hóa cao. Chiết soxhlet sản phẩm β-chitosan với
metanol (24 giờ), axeton (24 giờ), sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60°C (48 giờ)
thu được β-chitosan sạch. β-Chitosan điều chế được không tan trong nước nhưng
NaOH 40%-50%
24 giờ, nhiệt độ phòng
(xử lý lặp lại)
tan trong dung dịch axit loãng.
Hình 1.8: Sơ đồ điều chế β-chitosan
1.3.3. Các ứng dụng của chitosan
Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và y học [66,67]
Chitosan có khả năng ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E.Coli.
Một số dẫn xuất của chitosan diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và
có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài. Có thể bảo
quản các loại thực phẩm tươi sống, đông lạnh khi bao gói chúng bằng các màng
mỏng dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Trong thực tế người ta đã
dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu,
bưởi,... Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một
số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói.
Nhờ vào tính ưu việt của chitosan, cộng với đặc tính không độc, hợp với cơ
16
thể, tự tiêu huỷ được, nên chitosan đã được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong
kỹ nghệ bào chế dược phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol,
thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xương khớp
và chống đựợc cả bệnh ung thư.
Tại cuộc chiến tranh ở Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu
thương kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chitosan. So với các loại
băng thường, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại
băng này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết học
thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng đã phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự
phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột qụy. Điển hình trên thị trường
dược hiện nay là loại thuốc chữa khớp làm từ vỏ tôm có tên Glucosamin đang được
thịnh hành trên toàn thế giới.
Ứng dụng trong xử lý nước [22]
Nước thải trong hoạt động khai thác mỏ, mạ kim loại, nhà máy điện, chế tạo
thiết bị điện và đặc biệt là hoạt động của các tổ hợp nhiên liệu hạt nhân, các cơ sở
quốc phòng,... có chứa các kim loại có độc tính cao như crôm, cađimi, chì, thuỷ
ngân, nikel, đồng,… cần được xử lý trước khi thải ra môi trường. Kết tủa hoá học,
oxy hoá-khử, lọc cơ học, trao đổi ion, tách màng, hấp thụ trên vật liệu than,… là
những phương pháp được sử dụng rộng rãi để tách kim loại nặng ra khỏi dòng thải.
Hấp thụ sinh học là phương pháp sử dụng các vật liệu sinh học để tách kim loại hay
các hợp chất và các hạt ra khỏi dung dịch.
Trong những năm gần đây phương pháp này được đánh giá là một trong
những phương pháp hiệu quả về cả kinh tế và kĩ thuật để loại bỏ các ion kim loại
gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nhiều loại nước thải công nghiệp. Có nhiều loại
chất hấp thụ có khả năng tách kim loại khỏi các dòng thải với chi phí thấp, trong đó
chitosan có dung lượng hấp thụ cao nhất. Chitosan có khả năng hấp thụ tốt các kim
loại nặng do có nhóm amino tự do trong cấu trúc chitosan được tạo thành khi
deaxetyl hoá chitin. Các phức chelat của nó làm cho khả năng hấp thụ kim loại tăng
gấp 5-6 lần so với chitin. Khi ghép một số nhóm chức vào khung cấu trúc của
17
chitosan sẽ làm tăng khả năng hấp thụ kim loại của chitosan lên nhiều lần.
Một nhóm tác giả thuộc Phòng nghiên cứu kỹ thuật công trình của quân đội
Mỹ kết hợp cùng Trung tâm nghiên cứu & quản lý chất thải của Ủy ban quản lý tài
nguyên thiên và Trường đại học Tổng hợp Illinois đã kết hợp một loại vật liệu hấp
thụ sinh học với màng chitosan trên nhôm ôxit. Vật liệu màng chitosan đã biến tính
trên giá thể compozit sứ - nhôm oxit hấp thụ đạt 153,8mg Cr(VI)/g (với nồng độ
ban đầu của Cr(VI) đều ở 1000mg/l). Ảnh hưởng của cấu trúc lỗ, độ phân bố kích
thước lỗ xốp và giá trị pH tới dung lượng hấp thụ rất rõ rệt. Ở giá trị pH thấp, dung
lượng hấp thụ tăng. Sự có mặt ở nồng độ cao của ion sulfat và clorua sẽ làm giảm
khả năng hấp phụ của kim loại [7].
Ở Việt Nam trong những năm gần đây các nhà khoa học trong nước đã bắt
đầu quan tâm đến chitin. Nhiều cơ sở nghiên cứu như Trường Đại học Thủy sản
Nha Trang, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội,... đã tiến hành
nghiên cứu, tách chiết chitin, chitosan từ vỏ tôm phế thải và chuyển hóa thành nhiều
sản phẩm có giá trị ứng dụng thực tế cao.
1.4. Nano ôxit sắt từ
1.4.1. Tính chất vật lý
Tính chất vật lý quan trọng nhất của Fe3O4 đó chính là tính siêu thuận từ.
Một vật liệu sắt từ được cấu tạo bởi một hệ các hạt (thể tích V), các hạt này
tương tác và liên kết với nhau. Giả sử nếu ta giảm dần kích thước các hạt thì
năng lượng dị hướng KV giảm dần, nếu ta tiếp tục giảm thì đến một lúc nào đó
KV<< kT, năng lượng nhiệt sẽ thắng năng lượng dị hướng và vật sẽ mang đặc
trưng của một chất thuận từ [24,46].
Thông thường, lực liên kết bên trong vật liệu sắt từ làm cho các momen từ
trong nguyên tử sắp xếp song song với nhau, tạo nên một từ trường bên trong rất
lớn. Đó cũng là điểm khác biệt giữa vật liệu sắt từ và vật liệu thuận từ. Khi nhiệt độ
lớn hơn nhiệt độ Curie (hay nhiệt độ Neet đối với vật liệu phản sắt từ), dao động
18
nhiệt đủ lớn để thắng lại các lực liên kết bên trong, làm cho các momen từ dao động
tự do. Do đó không còn từ trường bên trong nữa và vật liệu thể hiện tính thuận từ.
Trong một vật liệu không đồng nhất, người ta có thể quan sát được cả tính sắt từ và
thuận từ của các phân tử ở cùng một nhiệt độ, tức là xảy ra hiện tượng siêu thuận từ.
Tính siêu thuận từ có được khi kích thước nhỏ đến mức năng lượng nhiệt phá
vỡ trạng thái trật tự từ. Kích thước chuyển sắt từ - siêu thuận từ được xác định bởi
công thức sau [3]: KV < 25kBT
Trong đó K là hằng số dị hướng từ tinh thể, V là thể tích hạt nano, kB là hằng số
Boltzman, T là nhiệt độ. Với một kích thước nhất định thì khi nhiệt độ thấp hạt nano
thể hiện tính sắt từ, khi nhiệt độ cao hạt nano thể hiện tính siêu thuận từ. Nhiệt độ mà ở
đó hạt nano chuyển từ sắt từ sang siêu thuận từ được gọi là nhiệt độ chuyển TB.
Ở trạng thái siêu thuận từ, vật liệu cộng hưởng mạnh với từ trường ngoài
nhưng khi không có từ trường, hạt nano ở trạng thái mất từ tính hoàn toàn. Bằng
việc lựa chọn bản chất vật liệu và kích thước, chúng ta có thể có được hạt nano siêu
thuận từ như mong muốn.
Hai đặc trưng cơ bản của các chất siêu thuận từ:
+ Đường cong từ hóa không bị ảnh hưởng của nhiệt độ
+ Không có hiện tượng từ trễ, có nghĩa là lực kháng từ HC = 0
19
Hình 1.9: Đường cong từ hóa của vật liệu siêu thuận từ
Các chất siêu thuận từ đang được quan tâm nghiên cứu rất mạnh, dùng để
chế tạo các chất lỏng từ (magnetic fluid) dành cho các ứng dụng y sinh. Đối với vật
liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng không, và có tính chất như vật liệu
thuận từ, nhưng chúng lại nhạy với từ trường hơn. Điều đó có nghĩa là, vật liệu sẽ
cộng hưởng dưới tác động của từ trường ngoài nhưng khi ngừng tác động của từ
trường ngoài, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa. Đây là một đặc điểm rất quan trọng
khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh.
1.4.2. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4 [6]
Fe3O4 là một ôxit hỗn hợp FeO.Fe2O3 có cấu trúc tinh thể Spinel ngược,
thuộc nhóm ceramic từ, được gọi là ferit (công thức chung là MO.Fe2O3, trong đó
M là có thể là Fe, Ni, Co, Mn,…). Các ferit có cấu trúc spinel thường (thuận) hoặc
spinel ngược. Trong mỗi ô đơn vị của cấu trúc spinel thường, các ion hóa trị 3
chiếm các vị trí bát diện, còn các ion hóa trị 2 chiếm các vị trí tứ diện. Cấu trúc spinel ngược được sắp xếp sao cho một nửa số ion Fe3+ ở vị trí tứ diện, một nửa số ion Fe3+ còn lại và tất cả số ion Fe2+ ở vị trí bát diện. Mỗi vị trí bát diện có 6 ion O2-
lân cận gần nhất sắp xếp trên các góc của khối bát diện, trong khi đó ở vị trí tứ diện có 4 ion O2- lân cận gần nhất sắp xếp trên các góc của khối tứ diện.
Hình 1.10: Cấu trúc tinh thể Ferit thường gặp
20
Ôxit sắt từ Fe3O4 có cấu trúc tinh thể spinel nghịch với ô đơn vị lập phương tâm mặt. Ô đơn vị gồm 56 nguyên tử, 32 anion O2-, 16 cation Fe3+, 8 ion Fe2+. Dựa
vào cấu trúc Fe3O4, các spin của 8 ion Fe3+ chiếm các vị trí tứ diện, sắp xếp ngược chiều và khác nhau về độ lớn so với các spin của 8 ion Fe3+ và 8 ion Fe2+ ở vị trí bát diện. Các ion Fe3+ ở vị trí bát diện này ngược chiều với các ion Fe3+ ở vị trí tứ diện
nên chúng triệt tiêu nhau. Do đó, mô men từ tổng cộng là do tổng momen từ của các ion Fe2+ ở vị trí bát diện gây ra. Vậy mỗi phân tử Fe3O4 vẫn có momen từ của các spin trong ion Fe2+ ở vị trí bát diện gây ra và có độ lớn là 4 µB (Bohr magneton). Vì
vậy, tinh thể Fe3O4 tồn tại tính dị hướng từ (tính chất từ khác nhau theo các phương
pháp khác nhau). Vật liệu thể hiện tính siêu thuận từ khi vật liệu có kích thước nano
đủ nhỏ và ta xem mỗi hạt Fe3O4 như hạt đơn đômen.
Tinh thể Fe3O4 có cấu trúc lập phương, có độ từ bão hòa Ms 92 A.m2.kg-1
và nhiệt độ Curie khoảng 580oC.
Hình 1.11: Sự sắp xếp các spin trong một phân tử sắt từ oxit Fe3O4
Ôxit sắt từ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt, khi ở kích
thước nano, hạt Fe3O4 được xem như các hạt đơn đômen và có tính siêu thuận từ
phục vụ chủ yếu cho lĩnh vực y sinh học, như là tác nhân làm tăng độ tương phản
cho ảnh cộng hưởng từ, làm phương tiện dẫn truyền thuốc,... [20].
1.4.3. Phương pháp tổng hợp
Tổng hợp hạt nano sắt từ bằng phương pháp đồng kết tủa [4,51]. Về nguyên
tắc, có thể tổng hợp hạt nano sắt từ oxit theo hai phương pháp: phương pháp từ trên
xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up). Phương pháp từ trên
21
xuống gồm các phương pháp chia nhỏ vật liệu thô như nghiền thành tinh,
nghiền rung. Phương pháp từ dưới lên tập hợp các phân tử, nguyên tử thành hạt
có kích thước nm. Nhóm này có thể được phân thành hai loại là các phương
pháp vật lý (phun xạ, bốc bay,...) và các phương pháp hóa học (kết tủa từ dung
dịch, hình thành từ pha khí, phương pháp điện hóa, phương pháp siêu âm,...).
Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp thường được
dùng để tạo các hạt ôxit sắt từ. Hydroxit sắt bị ôxi hóa một phần bằng một chất ôxi hóa khác hoặc tạo hạt từ ion Fe2+ và Fe3+ trong dung môi nước. Kích thước hạt (4-
15 nm) và diện tích bề mặt được điều khiển bằng độ pH và ion trong dung dịch.
Một phương pháp khác nữa là thủy nhiệt, sự thủy nhiệt của các hợp chất chứa sắt ở
nhiệt độ cao cải thiện đáng kể chất lượng của các hạt nano.
Bản chất của phương pháp là kết tủa đồng thời tất cả các ion có trong
thành phần của ôxit phức hợp từ dung dịch mà thường là dưới dạng hiđroxit,
cacbonat, oxalat,… trộn các muối đã được hoà tan của các kim loại tương ứng
theo một tỷ lệ xác định. Hỗn hợp được để lắng (kết tủa) sau đó lọc tách ta thu
được các hạt có kích cỡ < 1µm.
Có hai cách để tạo nano ôxit sắt từ bằng phương pháp này đó là hyđroxit sắt
bị ôxi hóa một phần bằng một chất ôxi hóa nào đó và già hóa hỗn hợp dung dịch có tỉ phần hợp thức Fe2+ và Fe3+ trong dung môi nước. Phương pháp thứ nhất có thể
thu được hạt nano có kích thước từ 30 – 100 nm. Phương pháp thứ hai có thể tạo hạt
nano có kích thước từ 2 – 15 nm. Bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng, người
ta có thể có được kích thước hạt như mong muốn, đồng thời làm thay đổi diện tích
bề mặt của các hạt đã được hình thành.
Hạt nano được tổng hợp từ phương pháp đồng kết tủa không sử dụng tác
nhân bề mặt, không cần phải trải qua quá trình tinh chế loại bỏ tác nhân bề mặt, có
thể sử dụng trực tiếp. Tuy nhiên các hạt này dễ bị kết tụ với nhau. Để các hạt phân
tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng phương
pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau, hoặc
dùng phương pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt. Phương pháp tĩnh điện đơn giản
22
nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương pháp bao phủ phức tạp nhưng vạn
năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm cho bề mặt hạt nano có các tính
chất cần thiết cho các ứng dụng [13].
1.5. Một số phƣơng pháp xác định hàm lƣợng curcumin
Phân tích định tính và định lượng của curcuminoids trong mẫu bột nghệ là
rất quan trọng để xác định chất lượng của nguyên liệu, thành phẩm của chúng.
1.5.1. Các phương pháp quang phổ
- Phổ UV-Vis
Các phương pháp tiêu chuẩn để xác định curcuminoids hoặc các sản phẩm dựa
trên Curcuma là phổ UV-Vis là dựa trên các phép đo trực tiếp của mẫu trong các
dung môi nào đó. Trong một số dung môi hữu cơ, curcuminoids có cường độ hấp thụ
tại bước sóng 420-430 nm. Tuy nhiên, do sự có mặt của các chất khác có nhóm hấp
thụ tại bước sóng này sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của các kết quả [31]. Định
lượng curcuminoid sử dụng kỹ thuật quang phổ UV-Vis thường được thể hiện như là
tổng hàm lượng curcuminoids. Pothitirat và Gritsanapan [43] xác định các hàm lượng
curcuminoids trong nghệ thu được ở Thái Lan, được đo ở 420 nm. Đường chuẩn
được xây dựng ở các nồng độ là 0,8; 1,6; 2,0; 2,4 và 3,2 mg/ml. Để chuẩn bị mẫu, bột
curcumin được thêm tetrahydrofuran và pha loãng trong MeOH.
Ủy ban Hỗn hợp chuyên gia về phụ gia thực phẩm (2001) đã xác định rằng
chất curcumin xác định bằng quang phổ UV-Vis trong etanol tại λ = 425 nm. Vì lý
do này, một số ngành công nghiệp chấp nhận điều này làm giá trị tham chiếu cho
cùng ba loại curcuminoids. Tuy nhiên, một số giá trị cho các bước sóng cực đại
(λmax) khác nhau có thể cũng nêu trong tài liệu. Ủy ban châu Âu (EC) đã được chỉ
định sử dụng λ = 426 nm, trong khi cơ quan quản lý khác nêu λmax giữa 424 và 430
nm. Sự khác biệt này xuất phát từ tỷ lệ của mỗi curcuminoids trong hỗn hợp, bởi vì
mỗi một chất thể hiện bước sóng cực đại khác nhau. Với curcumin (Cur) trong
etanol có λmax ở 430 nm, trong khi đó demetoxycurcumin (DMC) và bis-
demetoxycurcumin (BDMC) thể hiện λmax là 423 và 418 nm. Do đó, sự phân bố này
23
ảnh hưởng đến giá trị trung bình của λ trong hỗn hợp.
- Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại, đặc biệt là khi kết hợp với kỹ thuật chemometrics, được sử
dụng rộng rãi để xác định hàm lượng Curcumin trong thực phẩm, nông nghiệp, và
các sản phẩm dược phẩm [53]. Phương pháp này cho phép phân tích nhanh và nhạy,
dễ dàng trong việc chuẩn bị mẫu, với kỹ thuật không phá mẫu, có nghĩa là các mẫu
sử dụng có thể được sử dụng để phân tích thêm.
Tanaka và cộng sự đã nghiên cứu khả năng phổ hồng ngoại gần (NIR) để
định lượng hàm lượng của curcuminoids (Cur, DMC, và BDMC) trong củ nghệ.
Kết hợp sử dụng xử lý hàm bậc hai và tiêu chuẩn ngẫu nhiên, hiệu chỉnh diện tích
nhỏ nhất từng phần là sử dụng các vùng phổ ở 1500-2500 nm và 1850-2040 nm để
định lượng riêng và tổng curcuminoids. Kết quả cho thấy các phương pháp tối ưu
hóa cung cấp mô hình dự đoán tốt với sai số chuẩn của các dự đoán là 0,117; 0,061;
0,070 và 0,174%, tương ứng với Cur, DMC, BDMC và tổng curcuminoids [61].
1.5.2. Phương pháp phân tích dòng chảy (FIA)
Hệ thống FIA với phát hiện trực tiếp bằng cách sử dụng tia cực tím (UV) ở
250 nm và fluorometric (FL) sử dụng λex = 397 nm và 508 nm FIA được phát triển
để phân tích các curcuminoids trong củ nghệ [29]. FIA đã được tiến hành ở nhiệt độ
môi trường bằng cách sử dụng các dung môi hữu cơ khác nhau, hoặc một mình
hoặc kết hợp với nước làm dung dịch vận chuyển với tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút.
Giới hạn phát hiện nhận được khi sử dụng FL (2,0 mg/ml) là tốt hơn so với UV
(30,0 mg/ml). Các giá trị r thu được là cao hơn 0,99. Các tác giả cho rằng phương
pháp phát triển có thể được áp dụng cho một phân tích định kỳ cho curcuminoids tại
một khoảng ước lượng bằng việc sử dụng chất curcumin chuẩn.
Một quy trình phân tích đơn giản bằng cách sử dụng FIA cũng đã được đề
xuất bởi Thongchai và cộng sự [63] cho việc định lượng curcuminoids trong chiết
xuất nghệ, dựa trên sự phát triển của phức màu giữa curcuminoids và
4-aminoatipyrin, trong sự có mặt của các tác nhân oxy hóa như kali hexacyano sắt
(III). Tổng hàm lượng của curcuminoids có thể được đánh giá trong khoảng nồng
24
độ là 5-50 ppm, độ nhạy và giới hạn phát hiện tương ứng là 0,6 và 1,8 ppm. Độ
chính xác bằng cách sử dụng tham số độ lệch chuẩn cho khả năng lặp lại nhỏ hơn
2,0% với độ phục hồi là 94,3-108,0%.
1.5.3. Phương pháp sắc ký
Các phương pháp sắc ký là kỹ thuật phân tích đang nổi lên trong phân tích
hóa học, phù hợp với định tính và định lượng một số lượng lớn các mẫu. Bên cạnh
đó, các kỹ thuật này cũng cho phép phân tách các chất phân tích quan tâm trong
thành phần và phân tích đồng thời một số chất trong mẫu [23].
Do đặc tính có lợi như chi phí thấp, dễ dàng trong việc chuẩn bị mẫu, sắc ký
lớp mỏng (TLC) thường được sử dụng cho các mục đích nhận dạng, tách, định
lượng hoặc bán định lượng các chất màu tự nhiên bao gồm curcuminoids [28]. Tuy
nhiên, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là một phương pháp được lựa chọn cho
phân tích curcuminoids vì độ chính xác cao và giới hạn phát hiện thấp của nó.
- Sắc ký bản mỏng
Anderson và cộng sự [12] đã phân lập curcuminoids từ củ nghệ bằng sử dụng
tấm silica. Việc chiết tách củ nghệ đã được thực hiện bằng diclometan với sự trợ
giúp của máy khuấy từ và nhiệt hồi lưu trong 60 phút. Dịch chiết được lọc và cô đặc trong bồn nước ở 50oC, và cặn thu được tiếp tục rửa giải trong hexan. Tấm silica
được hiện ảnh ba lần bằng diclometan-MeOH (99: 1 về thể tích). Giá trị Rf thu được
cho curcumin là 0,52.
Khả năng hai chiều TLC để phân tích về ba curcuminoids trong thân rễ của
C. phaeocaulis, C. kwangsiensis, C. wenyujin và C. longa đã được nghiên cứu bởi
Zhang [76]. Việc tách sắc ký đã đạt được trên tấm gel silica 60F254 với hỗn hợp
dung dịch rửa giải của CHCl3-MeOH-HCOOH (tỷ lệ thể tích là 20: 1: 0,2) và dầu
ete-etyl axetat (tỷ lệ thể tích là 9: 1) cho hai lần phát triển. Các đốm sắc ký đồ là
màu sử dụng 1% vanillin trong axit sulfuric. Sự có mặt của curcuminoids trong các
cây này là bán định lượng tại λ quét và λ tham khảo ở 518 và 800 nm.
- Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
HPLC là phương pháp thường dùng nhất cho phân tích curcuminoids do tính
25
linh hoạt và dễ dàng trong sử dụng. Trong hầu hết các trường hợp, các phương pháp
HPLC sử dụng detector quang phổ UV-Vis hoặc photodiode-array detector (PDA)
tại λ ở 260 hoặc 450 nm được sử dụng, vì những kỹ thuật này đòi hỏi thiết bị đo đạc
đơn giản và đủ để xác định curcuminoids trong một số sản phẩm.
Bos và cộng sự [19] đã sử dụng HPLC sử dụng detector PDA tại 425 nm để
phân tích curcuminoids ở một số chi Curcuma ở Indonesia, cụ thể là C. Mangga Val
&. v. Zijp, C. heyneana Val. & V.Zijp, C. aeruginosa Roxb. và C. soloensis Val. Sự
tách biệt đã đạt được bằng cách sử dụng Zorbax Eclipse XDB-C18 (250 × 4,6 mm;
5 μm) với pha động gồm một hỗn hợp của MeOH-H2O (có chứa 0,1% axit
trifloaxetic) -axetonitril (tỷ lệ thể tích là 39,5: 350: 468). Các phương pháp phát
triển cho tính chính xác là 100,4 ± 0,922% (Cur), 99,8 ± 0,806% (DMC), và 99,9 ±
0,574% (BDMC), với giới hạn phát hiện là 0,044 mg cho C; 0,048 mg cho DMC và
0,058 mg cho BDMC.
Nghiên cứu gần đây liên quan đến việc áp dụng HPLC để xác định
curcuminoids trong các mẫu thực phẩm thương mại tại Hàn Quốc như cà ri, mù tạt,
bánh kẹo, dưa và các loại thực phẩm ăn nhẹ được thực hiện bởi Lee và cộng sự
[39]. Cột X Terra MS C18 (250 mm x 4,6 mm, 5 μm) đã được sử dụng để tách. Pha
động gồm có 2% CH3COOH trong nước (A) và 2% CH3COOH trong ACN (B).
Việc gradient rửa giải là: 10% B (0-3 phút), 20% B (8 phút), 25% B (13 phút), 35%
B (18 phút) và sau đó được nắm giữ trong 10 phút trước khi trở lại điều kiện ban
đầu. Các chất phân tích được phát hiện bằng cách sử dụng PDA tại 420 nm.
Do tính chất huỳnh quang của curcuminoids, detector phổ huỳnh quang có
thể được sử dụng để phát hiện sự có mặt của curcuminods. Độ nhạy của máy gấp 10
lần so với quang phổ UV-Vis. Zhang và cộng sự [77] đã phát triển HPLC với huỳnh
quang để xác định curcuminoids ở một số chi Curcuma sử dụng 2,5-xylenol như
làm tiêu chuẩn. Các λmax cho 2,5-xylenol là 287 nm (kích thích) và 303 nm (phát
xạ), trong khi đó đối với các curcuminoids, λmax được sử dụng là 426 nm (kích
thích) và 539 nm (phát xạ). Việc tách chất curcuminoids đã đạt được trong vòng 30
26
phút sử dụng cột Cadenza CD-C18 (250 x 4,6 mm; 3 mm) bằng sử dụng pha động
là hỗn hợp của 0,1 M đệm axetat (pH=4,0) - ACN (tỷ lệ thể tích là 57:43). Báo cáo
thời gian lưu của BDMC, DMC và Cur tương ứng là 19, 22, 25 phút.
Bên cạnh đó để phân tích định lượng, HPLC liên quan đến tốc độ cao sắc ký
dòng ngược (CCC) bằng cách sử dụng một hệ dung môi hai giai đoạn đơn giản gồm
n-hexan/CHCl3/ MeOH/H2O (tỷ lệ thể tích là 2/4/3/1) và pH-zone tinh chế CCC sử
dụng metyl-tert-butyl ete/ACN/H2O (tỷ lệ thể tích là 4:1:5) cũng được dùng cho
việc tách và tinh chế curcuminoids thành các thành phần riêng lẻ .
1.5.4. Điện di mao quản
Điện di mao quản (CE) là một phương pháp phân tách mạnh, đã nhanh chóng
phát triển và được áp dụng rộng rãi để phân tích về dược phẩm và các thành phần
thực vật có hoạt tính sinh học. Một số yếu tố như chuẩn bị mẫu, khả năng phân tách
và mức phát hiện được đưa vào tính toán khi phân tích các curcuminoids [42].
- Điện di mao quản vùng (CZE)
Trong số các phương thức khác nhau của CE, CZE là phương pháp thường
được sử dụng bởi vì nó có chế độ CE đơn giản và linh hoạt nhất [54]. Mức độ
curcumin từ phân lập củ nghệ của Trung Quốc đã được xác định bằng cách sử dụng
CZE với detector amperometric bởi Sun và cộng sự [59]. Mẫu được chuẩn bị bằng
cách sử dụng chiết pha rắn với nhựa tributyl phosphate làm chất hấp thụ. Sử dụng
các thông số tối ưu, đệm phosphat 0,015 M ở pH = 9,7 như bộ đệm chạy, điện áp
tách ở 16 kV, phun trong 6 giây ở 9 kV và đầu dò ở 1,20 V, giới hạn phát hiện thu ÷ 3x10-6 M (r = 0,9986) được là 3 x10-8 M ở khoảng nồng độ tuyến tính là 7 x 10-4
cho curcumin chiết xuất từ dầu nhẹ. Độ hồi phục nhận được là 80%. Với độ nhạy
cao và chọn lọc của phương pháp, vết của curcumin trong mẫu phức tạp như bột cà
ri, các sản phẩm thảo dược, hoặc chất dịch cơ thể có thể được phân tích.
Curcuminoids từ C.domestica Val., C. longa L. và C. xanthorrhiza Roxb. đã
được tách thành công và định lượng bằng phương pháp CZE với mao quản silica
tiêu chuẩn và PDA ở 258 nm (với tiêu chuẩn định lượng là axit 3,4-dimetoxy-trans-
cinnamic) và 470 nm (cho curcuminoids) dưới 5 phút. Một dung dịch điện phân
27
phosphat 20 mM, NaOH 50 mM và β-cyclodextrin 14 mM được cho là phù hợp để
phân tích. LOD thu được là 10 ppm. Các kết quả phân tích được so sánh với
phương pháp trắc quang định lượng trong Dược điển Châu Âu. CZE sử dụng dung
dịch đệm natri tetraborat 15 mM chứa 10% MeOH ở pH = 10.8, điện áp 25 kV và
30 °C đã được áp dụng thành công để tách và định lượng các curcuminoids trong 7
phút bằng cách sử dụng PDA ở 262 nm với độ chọn lọc tốt [72].
- Sắc ký điện động học mixen (MEKC)
Trong phương pháp này, một pha giả-dừng được tạo thành bằng cách thêm
một mixen ion hoạt động bề mặt như natri dodecyl sulfat (SDS) hoặc amoni
cetyltrimetyl bromua. Việc tách các chất phân tích trong MEKC dựa vào sự tương
tác kỵ nước của các phân tử chất phân tích với pha giả-dừng [68].
Watanabe và cộng sự [73] đã phát triển MEKC cho việc xác định
curcuminoids trong một số mẫu bột nghệ. Dựa vào việc lựa chọn dung môi, etanol
là dung môi tốt nhất để tách curcuminoids. Sự phân tách đã đạt được bằng cách sử
dụng copolyme muối natri của butyl acrylat- butyl metacrylat-metacrylic axit chứa
50% dimetyl sulfoxid. Các đường cong chuẩn tuyến tính trong khoảng 6,25-100
mg/ml với hệ số tương quan là 0,999. Giới hạn phát hiện thu được là 0,1 μg /ml.
Tóm lại, trong các phương pháp phân tích đã được báo cáo ở trên về phân
tích định lượng curcuminoids bằng các kỹ thuật dựa trên sắc ký và điện di là một
trong những phương pháp tốt để xác định curcuminoids và phân tách riêng rẽ. Còn
phương pháp dựa vào quang phổ, biểu diễn tổng số hàm lượng curcuminoids trong
mẫu. Kỹ thuật này không thể tách và định lượng các curcuminoids riêng rẽ [30].
Tuy nhiên, kỹ thuật quang phổ vẫn rất có ý nghĩa trong phân tích định lượng bằng
28
phương pháp xử lý số liệu.
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Hoá chất và dụng cụ
2.1.1. Hóa chất
- Tinh thể FeCl3.2H2O có độ tinh khiết 97% của Sigma - Aldrich
- Tinh thể FeSO4.7H2O có độ tinh khiết 98% của Sigma - Aldrich
- Curcumin dạng bột với độ tinh khiết 98% của Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam
- CH3CH2OH tuyệt đối 99,5% của Trung Quốc
- Dung dịch NH3 25% (PA) của Trung Quốc
- Khí nitơ tinh khiết
- Dung dịch NaOH của Trung Quốc
- Tri phenyl photphat (TPP) có độ tinh khiết 99% của Sigma - Aldrich
2.1.2. Dụng cụ
- Cân phân tích có độ chính xác 0,0001 gam, nhãn hiệu NBL 84e của hãng
Addam, Vương quốc Anh.
- Máy đo pH -1299 có độ chính xác 0,01 của hãng APEL, CHLB Đức.
- Máy khuấy từ và máy khuấy cơ.
- Máy sấy chân không.
- Máy đo quang UV-Vis SP-3000nano của hãng OPTIMA Tokyo, Nhật Bản.
- Các dụng cụ thủy tinh.
2.2. Phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano Fe3O4/β-chitosan/curcumin
2.2.1. Tổng hợp oxit sắt từ Fe3O4
29
Cân 5,955g FeCl3.2H2O và 4,17g FeSO4.7H2O. Lấy 150ml nước cho vào cốc
thủy tinh 500 ml, sục khí nitơ và khuấy máy khuấy từ với tốc độ mức 5-6 ở nhiệt độ
phòng, cốc thủy tinh được đặt trong nồi cách thủy. Sau đó cho muối FeSO4 vào
khuấy tan, cho tan tiếp muối FeCl3 vào khuấy. Sau khoảng 10 phút thì cho từ từ
khoảng 10 ml NH3 để chỉnh pH=10-11(lượng amoniac có thể ± 3 ml so với mức 10 ml). Đồng thời nâng nhiệt độ lên mức nhiệt ở 80oC. Tiếp tục khuấy trong 60 phút
với tốc độ khuấy ở mức 7-8. Sau đó, lấy mẫu ra lọc rửa, trong đó sử dụng thanh
nam châm để giữ lượng oxit sắt từ thu được trong cốc, vài lần cho hết váng, lọc đến khi thử không còn ion Cl- (bằng dung dịch AgNO3). Sau đó, oxit sắt từ (Fe3O4) thu
được đem ly tâm với tốc độ 9000 vòng/phút rồi đem đông khô để thu được mẫu
khô. Cân mẫu khô để định lượng Fe3O4 thu được.
2.2.2. Tổng hợp hạt nano chitosan từ tính
Tổng hợp oxit sắt như quy trình ở trên. Mẫu oxit sắt ở dạng ướt (không ly
tâm và đông khô) được cho vào cốc thủy tinh 500 ml sau đó cho tiếp 75 ml chitosan
1% (khoảng 0,75 gam) và 30 ml TPP 0,5% vào hỗn hợp, lắc đều rồi đưa vào máy
khuấy từ khuấy trong 30 phút ở mức tốc độ khuấy là 7-8. Sau đó đem mẫu ra để
kiểm tra độ pH trong mẫu rồi chỉnh pH lên 4,98 bằng dung dịch NaOH loãng, sau
đó đưa vào khuấy từ trong 5 phút. Mẫu thu được đem ly tâm bằng nước cất, 2 lượt
cuối ly tâm bằng etanol. Sau đó đem đông khô, mẫu được đem cân để định lượng
khối lượng Fe3O4-CS thu được. Mẫu chưa đo ngay được cất trong hộp nhựa và bảo
quản trong ngăn đá tủ lạnh.
2.2.3. Tổng hợp mẫu nano chitosan từ tính mang curcumin
Tổng hợp Fe3O4 như ở trên, mẫu ướt thu được (không ly tâm và đông khô)
cho vào cốc thủy tinh 500 ml sau đó cho tiếp 75ml chitosan 1% và 30 ml TPP 0,5%
vào hỗn hợp, để điều chế Fe3O4 – CS như ở trên rồi đưa vào máy khuấy từ và khuấy
ở tốc độ mức 7-8. Vừa khuấy vừa nhỏ giọt 30 ml dung dịch curcumin 0,5%
(curcumin được pha thành dung dịch 0,5% trong etanol) trong khoảng 10 phút, tiếp
theo thêm từ từ 30 ml TPP 0,5% (0,15g) trong khoảng 3 phút. Sau đó, tiếp tục
30
khuấy 40 phút, lấy mẫu ra đo pH rồi điều chỉnh pH lên 5 bằng dung dịch NaOH 1M
rồi cho vào khuấy tiếp trong 5 phút. Lấy mẫu ra đem ly tâm bằng nước cất, 2 lượt
cuối ly tâm bằng etanol. Mẫu sau khi ly tâm được đem đông khô làm mất nước rồi được tán nhỏ và bảo quản ở nhiệt độ dưới 0oC trong bóng tối (theo tài liệu nghiên
cứu của đề tài mã số 104.04-2012.08).
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Đông khô
Phương pháp sấy đông khô chân không là đông lạnh đột ngột các sản phẩm
hoặc vật liệu có hàm lượng nước cao thành thể rắn rồi hút chân không. Đầu tiên làm
lạnh đột ngột để chuyển lượng nước trong sản phẩm sang trạng thái rắn. Sau đó tiến
hành sấy đông khô chân không ở nhiệt độ và áp suất thấp, làm cho lượng nước đóng
băng trong sản phẩm hoặc vật liệu chuyển sang dạng thăng hoa mà không thông qua
trạng thái lỏng. Phương pháp này làm thoát tới 95-98% lượng nước trong sản phẩm
hoặc vật liệu. Trong quá trình đông khô này, sản phẩm được giữ ở điều kiện đông
lạnh, do vậy thể tích không đổi nên không làm biến đổi tính chất của sản phẩm. Sản
phẩm sau đông khô có thể sử dụng được ở điều kiện thường. Phương pháp này được
thực hiện trên máy đông khô Christ Alpha 1- 4 LD Freeze Dryer tại phòng Polyme
thiên nhiên, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Hiển vi điện tử truyền qua (Transsmision Electronic Microscopy) là phương
pháp hiển vi điện tử đầu tiên được phát triển với thiết kế mô phỏng phương pháp
hiển vi quang học truyền qua. Phương pháp này sử dụng một chùm điện tử thay thế
chùm sáng chiếu xuyên qua mẫu và thu được những thông tin về cấu trúc và thành
phần của nó giống như cách sử dụng hiển vi quang học.
Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua có ưu thế hơn phương pháp SEM ở
chỗ nó có độ phóng đại rất lớn (độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vật liệu, và với
các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần).
Các bước ghi ảnh TEM cũng tương tự như với phương pháp SEM. Khi chiếu
31
một chùm điện tử lên mẫu vật, một phần dòng điện tử sẽ xuyên qua mẫu rồi được
hội tụ tạo thành ảnh, ảnh này được truyền đến bộ phận khuếch đại, sau đó tương tác
với màn huỳnh quang tạo ra ảnh có thể quan sát được.
Mẫu vật liệu chuẩn bị cho ảnh TEM phải mỏng để dòng điện tử có thể xuyên
qua giống như tia sáng xuyên qua vật thể trong kính hiển vi quang học, do đó việc
chuẩn bị mẫu sẽ quết định tới chất lượng của ảnh TEM. Phương pháp hiển vi điện
tử truyền qua cho biết nhiều chi tiết nano của mẫu nghiên cứu: Hình dạng, kích
thước hạt, biên giới hạt, v.v… Nhờ cách tạo ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và nano nhiễu
xạ, kính hiển vi điện tử truyền qua còn cho biết nhiều thông tin chính xác về cách
sắp xếp các nguyên tử trong mẫu, theo dõi được cách sắp xếp đó trong chi tiết từng
hạt, từng diện tích cỡ m2 và nhỏ hơn.
Các loại kính hiển vi điện tử hiện đại còn trang bị thêm các phương tiện để
phân tích thành phần hoá học của mẫu ở từng diện tích nhỏ hơn m2 ở những lớp
chỉ vài ba nguyên tử bề mặt.
Trong luận văn kết quả chụp ảnh TEM của vật liệu được chụp trên kính
hiển vi điện tử truyền qua JEOL TEM 5410 NV tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung
ương, có điện thế từ 40-100kV, độ phân giải đối với điểm ảnh là 0,2 nm, độ phóng
đại từ 20 – 500.000 lần.
2.3.3. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học
của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức
xạ (chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong kính hiển vi điện tử). Phương
pháp này được thực hiện trên kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM,
Hitachi S-4800, Nhật Bản) tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam.
2.3.4. Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại được dùng để xác định cấu trúc phân tử của chất nghiên cứu
32
dựa vào các tần số đặc trưng trên phổ đồ của các nhóm chức năng trong phân tử.
Trong phân tử luôn tồn tại các dao động được gọi là dao động phân tử, các dao
động này phụ thuộc vào bản chất các liên kết trong phân tử, các dao động này có thể
là dao động hóa trị hoặc dao động biến dạng. Khi các sóng điện từ của vùng hồng
ngoại tác dụng lên hệ gồm những nguyên tử liên kết với nhau thì biên độ các dao
động của liên kết sẽ tăng lên. Khi đó phân tử sẽ hấp thụ những tần số của bức xạ
hồng ngoại có năng lượng tương ứng với hiệu giữa các mức năng lượng dao động.
Như vậy, khi mẫu nghiên cứu được chiếu tia hồng ngoại có tần số liên tục thay đổi
thì chỉ những tia có năng lượng (bước sóng) xác định mới bị hấp thụ. Khi tiến hành
phân tích bằng phổ IR, ta sẽ thu được phổ hấp thụ, dựa vào số sóng đặc trưng của
các nhóm chức, các liên kết có sẵn trong phổ đồ, so sánh với phổ đồ ghi được ta sẽ
suy ra cấu trúc của chất nghiên cứu.
Phương pháp phân tích IR có thể ghi phổ của các mẫu rắn, lỏng hoặc khí, bước sóng được dùng trong phân tích IR là 2,5.10-4 m – 2,5.10-3 m (tương ứng với số sóng 4000 cm-1 đến 400 cm-1). Vì vậy mẫu chất phải không có nước(hoặc rất ít), vì nước hấp thụ mạnh các tia có độ dài sóng 2,7.10-4 m (~3710 cm-1 ) và khoảng 6,25.10-4 m (~1630 cm-1 ). Các dải này chồng lên phổ của hợp chất nghiên cứu, gây
khó khăn cho việc giải thích phổ.
Để ghi phổ của hợp chất rắn người ta thêm muối halogenua của một kim loại
kiềm (thường dùng là kali bromua): lấy khoảng 1 mg chất và 100 ÷ 200 mg KBr,
trộn, nghiền kỹ, sấy khô và ép dưới áp suất cao. Khi đó sẽ thu được một viên nhỏ
trong suốt, đường kính khoảng 10 mm, dày 1 ÷ 2 mm, thực tế là dung dịch rắn của chất với kali bromua. Vì kali bromua không hấp thụ bức xạ trong vùng 1,5.10-4 m đến 2,5.10-4 m cho nên bằng phương pháp này có thể chụp phổ toàn phần của mẫu
chất. Trong báo cáo này, phổ IR được đo trên máy Nicolet 6700 của hãng Thermal
(Mỹ), được đặt tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ - hóa dầu của trường đại học Bách
Khoa Hà Nội.
2.3.5. Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
Nguyên tắc của phương pháp phân tích đo quang: Dung dịch chứa chất phân tích
33
có màu với dung môi thích hợp trong điều kiện nhất định. Đo mật độ quang của dung dịch
màu tại một bước sóng xác định để xác định nồng độ chất phân tích dựa trên đường chuẩn.
Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích công cụ dựa trên
việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với chất
nghiên cứu. Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi. Có độ nhạy cao, độ chính xác được tới 10-6mol/l. Tuỳ thuộc vào hàm lượng chất cần xác định mà có
độ chính xác từ 0,2 tới 20%.
Phương pháp này được đo trên máy UV-Vis SP-3000nano của hãng
OPTIMA Tokyo, Nhật Bản tại phòng Polyme chức năng và Vật liệu nano, Viện
Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.4. Phƣơng pháp xây dựng đƣờng chuẩn của curcumin
Chúng tôi tiến hành pha curcumin để tạo dung dịch gốc. Tiến hành lấy 1 gam
curcumin rắn pha trong 1 lít etanol được dung dịch 1 g/l gọi là dung dịch gốc. Từ
dung dịch gốc này sẽ tiến hành pha thành các dung dịch có nồng độ khác nhau để
đo phổ hấp thụ UV – Vis trong dải phổ tối ưu sẽ nghiên cứu. Ngoài ra, chúng tôi
cũng sẽ tiến hành pha dung dịch curcumin trong dung môi theo tỷ lệ khác nhau của
etanol : nước và hòa tan dung dịch trong thời gian khác nhau để đo phổ hấp thụ
UV-Vis. Kết quả đo được sẽ được đem phân tích thống kê để tìm ra các điều kiện
tối ưu cho phép đo.
2.5. Phƣơng pháp xây dựng đƣờng chuẩn của Fe3O4 – CS – Cur
Với điều kiện tối ưu của phương pháp đo UV – Vis đối với curcumin, chúng
tôi tiến hành đo phổ UV – Vis của mẫu cần phân tích Fe3O4 – CS – Cur. Chúng tôi
sẽ tiến hành pha dung dịch của Fe3O4 – CS – Cur tương tự như của Curcumin và
tiến hành đo phổ UV – Vis ở các nồng độ khác nhau.
2.6. Đánh giá phƣơng pháp phân tích
2.6.1. Đánh giá độ lặp của phương pháp
Một phương pháp phân tích gọi là tối ưu thì phải có độ lặp tốt. Trong quá trình
34
thực nghiệm này, chúng tôi tiến hành xác định độ lặp của thiết bị sau khi đã chọn các
điều kiện tối ưu. Đánh giá độ lặp của thiết bị dựa trị giá trị đo độ hấp thụ của dung dịch
curcumin và dung dịch Fe3O4 – CS – Cur có nồng độ nằm trong khoảng tuyến tính đã
khảo sát. Mỗi dung dịch được đo 10 lần, các giá trị mật độ quang đo được sẽ đem xử lý
thống kê và tính được giá trị %RSD để đánh giá độ lặp của thiết bị.
Ngoài ra, chúng tôi còn đánh giá độ lặp, độ tái lặp bằng cách sử dụng tay của
ba kỹ thuật viên khác nhau. Chúng tôi tiến hành cho ba kỹ thuật viên khác nhau tiến
hành đo phổ hấp thụ UV – Vis của dung dịch curcumin và dung dịch Fe3O4 – CS –
Cur có nồng độ nằm trong khoảng tuyến tính đã khảo sát, mỗi dung dịch đo 10 lần.
Kết quả đo được cũng được đem xử lý thống kê và tính được giá trị %RSD và
%RSDR để đánh giá độ lặp và độ tái lặp của phương pháp.
2.6.2. Đánh giá độ đúng của phương pháp
Ngoài độ lặp thì độ đúng cũng là yếu tố để đánh giá phương pháp phân tích.
Phương pháp thêm chuẩn được sử dụng để đánh giá độ đúng của phương pháp. Với
phương pháp này ta có thể thực hiện theo 2 cách:
- Nếu thành phần nền ảnh hưởng đến mẫu phân tích: khi đó pha dãy dung
dịch chuẩn có thành phần nền như với nền mẫu phân tích bằng cách thêm dần dung
dịch chuẩn vào mẫu trắng, khi đó sẽ được dãy mẫu chuẩn. Rồi tiến hành đo phổ hấp
thụ UV-Vis của dãy mẫu. Kết quả đo được đem xử lý thống kê để xác định độ chính
xác của phương pháp
- Nếu thành phần của nền mẫu ảnh hưởng không quá lớn thì dùng phương
pháp thêm chuẩn: thêm dần từng lượng chính xác chất chuẩn vào các mẫu phân tích
như nhau có nồng độ chính xác. Sau đó tiến hành đo phổ hấp thụ UV-Vis rồi sử
dụng công thức hoặc ngoại suy từ đồ thị để xác định nồng độ chất phân tích trong
mẫu và đánh giá phần trăm thu hồi được từ đó đánh giá độ đúng của phương pháp.
Trong quá trình phân tích mẫu, chúng tôi sẽ xác định xem nền nano chitosan
từ tính có ảnh hưởng đến phổ hấp thụ của curcumin trong mẫu hay không, từ đó sẽ
35
sử dụng phương pháp hợp lý để đánh giá độ đúng của phương pháp.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tổng hợp hạt nano chitosan từ tính mang curcumin
Các đặc tính của hạt nano chitosan từ tính mang curcumin tổng hợp được
đánh giá bằng một số phương pháp như phổ hồng hồng ngoại (IR), kính hiển vi điện
tử truyền qua (TEM) và phương pháp phân tích nguyên tố EDX.
* Kết quả phổ hồng ngoại (IR)
Hình 3.1: Phổ IR của nano chitosan từ tính
36
Hình 3.2: Phổ IR của nano chitosan từ tính mang curcumin
Trên phổ hồng ngoại (IR) của chitosan từ tính cho thấy, dao động hóa trị của nhóm OH trong khoảng từ 3600 cm-1-3100 cm-1, và liên kết C-H trong nhóm -CH2 (ν1 = 2924 cm-1) và -CH3 (ν2= 2850 cm-1) tương ứng. Dao động biến dạng của nhóm metylen và metyl cũng xuất hiện ở ν = 1338 cm-1 và ν = 1404 cm-1 tương ứng. Pic ở 1633 cm-1 đặc trưng dao động hóa trị của nhóm –NH bậc 1, còn các pic trong khoảng 1080-1025 cm-1 được cho là do liên kết C-O của vòng COH, COC và CH2OH. Pic nhỏ ở 896 cm-1 tương ứng với của cấu trúc vòng saccarit của chitosan. Pic ở 570 cm-1 là pic đặc trưng của liên kết Fe-O của ôxit sắt từ.
Khi gắn thêm curcumin trên phổ hồng ngoại xuất hiện thêm một số pic ở vùng 3700 cm-1 là pic đặc trưng cho nhóm OH tự do ở nhân thơm. Pic ở 3172 cm-1 đặc
trưng dao động của = C-H nối đôi và dao động biến dạng của liên kết này được thể hiện ở pic 966 cm-1. Ngoài ra còn thêm pic ở 1512 cm-1 đặc trưng cho liên kết C=C của nhân thơm, pic 1282 cm-1 ứng với dao động hóa trị của nhóm -Cvòng thơm-O-CH3.
Sự xuất hiện các pic trên điều đó chứng tỏ curcumin đã được mang trên hạt nano
chitosan từ tính.
* Kết quả đo ảnh TEM:
(a) (b)
Hình 3.3: Hình ảnh TEM của hạt nano chitosan từ tính (a)
37
và hạt nano chitosan từ tính mang curcumin (b)
Kết quả ảnh TEM ở trên cho thấy, kích thước hạt nano chitosan từ tính mang
curcumin thu được vào khoảng 30 nm và sự phân bố hạt khá đồng đều. Kích thước
này của hạt thu được lớn hơn so với hạt nano chitosan từ tính ban đầu, khoảng 20
nm, điều này càng minh chứng hạt nano chitosan từ tính đã được bao bọc bởi lớp
mỏng curcumin bên ngoài.
* Kết quả đo EDX: để định lượng cho việc gắn curcumin lên hạt nano
chitosan từ tính người ta sử dụng phương pháp phân tích nguyên tố EDX. Kết quả
phân tích nguyên tố của hạt nano chitosan từ tính và nano chitosan từ tính mang
curcumin được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Tỷ lệ % các nguyên tố trong nano chitosan từ tính và
nano chitosan từ tính mang curcumin
Chitosan từ tính Chitosan từ tính mang curcumin Nguyên tố
(% khối lượng) (% khối lượng)
C 47,93 53,20
O 17,33 15,07
Fe 22,22 18,80
6,58
H 4,39 8,02
N 4,82
Từ kết quả trên cho thấy phần trăm về khối lượng của cacbon và hidro trong
hạt nano chitosan từ tính mang curcumin tăng còn của các nguyên tố sắt, nitơ và oxi
giảm so với trong hạt nano chitosan từ tính. Điều này chứng tỏ việc gắn curcumin
vào hạt nano chitosan từ tính đã thành công.
3.2. Nghiên cứu xây dựng phƣơng pháp định lƣợng curcumin
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
Để xác định dải bước sóng tối ưu cho phép đo phổ hấp thụ của Curcumin,
chúng tôi tiến hành khảo sát đo độ hấp thụ trong dải sóng thử nghiệm từ 200 nm
đến 800 nm để chọn ra bước sóng lớn nhất cho độ hấp thụ quang của curcumin.
Lấy 10 ml dung dịch gốc pha thành 1000 ml dung dịch trong dung môi etanol được dung dịch 10-2 g/l. Làm tương tự để pha được dung dịch 10-4 mg/l. Tiến hành đo phổ hấp thụ UV – Vis của dung dịch Curcumin 10-4 mg/l trong dải sóng từ 200 nm đến
800 nm. Kết quả đo độ hấp thụ của curcumin được mô tả như trong hình 3.4.
Hình 3.4: Độ hấp thụ quang của curcumin trong dải sóng 200 nm đến 800 nm
Từ kết quả trên cho thấy bước sóng có thể khảo sát độ hấp thụ của curcumin
ở dải sóng từ 300 nm đến 550 nm.
3.2.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố
* Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi etanol:nước
Dung môi hòa tan được curcumin là dung môi etanol. Tuy nhiên, trong
39
nghiên cứu này, tôi khảo sát độ hấp thụ của curcumin trong dung môi etanol-nước.
Để khảo sát điều này, curcumin được pha ở các nồng độ khác nhau nằm trong
khoảng tuyến tính đã xác định ở trên. Các điều kiện đo được giữ không đổi. Kết quả
thực nghiệm được nêu ở bảng 3.2 và hình 3.5:
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
Độ hấp thụ quang (A) theo tỷ lệ dung môi Nồng độ
Curcumin
Etanol
etanol: nước
tuyệt đối
(mg/l) Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ
9:1 8:2 7:3 6:4 5:5
0,224 0,195 0,167 0,116 0,088 1,96 1.10-3
0,486 0,4 0,29 0,206 0,143 2,32 1,2.10-3
0,857 0,723 0,567 0,42 0,245 2,64 1,4.10-3
1,337 1,113 0,883 0,662 0,337 2,92 1,6.10-3
0,726 0,60775 0,47675 0,351 0,20325 2,46
SD 0,03445 0,0206 0,0182 0,0153 0,0047 0,02804
40
0,9983 0,9991 0,9989 0,9987 0,9994 0,9979 R
Hình 3.5: Độ hấp thụ quang của curcumin theo tỷ lệ dung môi etanol:nước khác nhau
Từ kết quả trên cho thấy độ hấp thụ của curcumin trong dung môi
etanol–nước giảm rất nhiều. Ở nồng độ 1.10-3 độ hấp thụ của curcumin trong dung
môi etanol là 1,96 nhưng trong dung môi etanol : nước với tỷ lệ 9:1 độ hấp thụ của
curcumin giảm xuống còn 0,224; với tỷ lệ 5:5 thì độ hấp thụ chỉ còn 0,088; như vậy
độ hấp thụ đã giảm từ 8,75 đến 22,3 lần. Khi nồng độ của curcumin tăng lên thì độ
hấp thụ của curcumin trong cùng tỷ lệ dung môi etanol – nước tăng lên nhưng vẫn
giảm so với trong dung môi etanol khoảng trên 2 lần và sự giảm này tăng lên khi tỷ
lệ dung môi etanol : nước giảm dần. Vì vậy, việc dùng dung môi etanol – nước là
không hiệu quả đối với việc hòa tan curcumin. Như vậy, khi đo phổ hấp thụ UV – Vis
của curcumin thì dùng dung môi etanol tuyệt đối là tốt nhất.
* Ảnh hưởng của thời gian hòa tan
Theo kết quả khảo sát ở phần trên cho thấy, curcumin chỉ hòa tan tốt trong dung môi etanol và ở nồng độ 1,6.10-3 mg/l thì độ hấp thụ quang của curcumin đạt kết
quả tốt nhất. Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian hòa tan tới độ hấp
thụ quang.
41
Cân 0,01 gam curcumin cho vào cốc thủy tinh 50ml và pha với 10ml etanol.
Tiến hành hòa tan curcumin bằng máy khuấy từ trong các khoảng thời gian khác
nhau. Trong thực nghiệm này, đã tiến hành hòa tan curcumin trong các khoảng thời
gian lần lượt là 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 70; 80; 90; 100 phút. Dung dịch
sau khi khuấy ở thời gian nghiên cứu được pha loãng trong bình định mức 10ml với dung môi etanol để được dung dịch 1,4.10-3 mg/l sau đó đem đo phổ hấp thụ UV-Vis
của các dung dịch. Kết quả thu được, được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.6:
Bảng 3.3: Kết quả độ hấp thụ quang của curcumin theo thời gian hòa tan
Thời gian (phút) Độ hấp thụ quang Thời gian (phút) Độ hấp thụ quang
15 0,88 50 2,64
20 1,09 55 2,65
2,67
25 1,33 60 2,66
2,67
30 1,53 70
35 1,77 80
40 2,05 90 2,67
45 2,35 100 2,67
SD 0,04761
R 0,99742
42
Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của curcumin
Từ đồ thị trên cho thấy, khi thời gian hòa tan là 50 phút thì độ tan của
curcumin trong dung môi là tốt nhất và dung dịch đạt tới độ bão hòa, khi thời gian
tăng lên tiếp thì độ hấp thụ quang gần như không thay đổi.
3.2.1.3. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang theo nồng độ curcumin
Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đến độ hấp thụ quang, chúng tôi đã tiến hành đo phổ UV-Vis của curcumin ở các khoảng nồng độ từ 6.10-5 đến 2,4.10-3 và
khảo sát ở các điều kiện tối ưu đã được xác định. Kết quả đo UV-Vis thu được như
ở bảng 3.4 và hình 3.7.
Bảng 3.4: Mối tương quan giữa nồng độ Cur và độ hấp thụ quang
Nồng độ Cur (mg/l) Độ hấp thụ Nồng độ Cur (mg/l) Độ hấp thụ
quang quang
0,076 6.10-5 1,96 1.10-3
0,112 8.10-5 2,32 1,2.10-3
0,164 1.10-4 2,64 1,4.10-3
0,53 2.10-4 2,92 1,6.10-3
0,9 4.10-4 2,97 1,8.10-3
2,2.10-3
1,24 6.10-4 3,02 2.10-3
1,61 8.10-4 2,8
3,05 2,4.10-3
1,754
R 0,95945
43
SD 0,34
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ đến độ hấp thụ quang của Cur
Trong điều kiện xác định khi xây dựng đường chuẩn và khảo sát khoảng
tuyến tính của đường chuẩn bằng máy đo UV – Vis của phòng Polyme chức năng
và vật liệu nano tại Viện Hóa học. Từ đồ thị trên cho thấy, khoảng tuyến tính của nồng độ trong điều kiện máy đo nằm trong khoảng từ 1.10-4 mg/l đến 1,6.10-3 mg/l. Với nồng độ dưới 1.10-4 mg/l thì hầu như độ hấp thụ quang gần như về 0.
3.2.2. Nghiên cứu tách chiết curcumin trong mẫu nano chitosan từ tính mang
curcumin
3.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ nano chitosan từ tính mang curcumin đến độ hấp
thụ quang
Để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ Fe3O4 – CS – Cur đến độ hấp thụ, nồng
độ của Fe3O4 – CS – Cur được pha lớn hơn so với nồng độ dung dịch curcumin để đo
44
UV-Vis. Cụ thể, nồng độ dung dịch Fe3O4 – CS – Cur được pha với các nồng độ từ
6.10-3 mg/l đến 1,7.10-1 mg/l. Kết quả độ hấp thụ quang được trình bày trong bảng 3.5
và hình 3.8.
Bảng 3.5: Kết quả đo độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur theo nồng độ
Độ hấp thụ Độ hấp thụ Nồng độ CM(mg/l) Nồng độ CM (mg/l)
quang (A) quang (A)
0,035 1,58
0,04 1,93
0,101 2,08
0,31 2,26
0,60 2,42
0,91 2,80
Fe3O4-CS-Cur 6.10-3 8.10-3 1.10-2 2.10-2 4.10-2 6.10-2 8.10-2 1,25 Fe3O4-CS-Cur 1.10-1 1,2.10-1 1,3.10- 1,4.10-1 1,5.10-1 1,6.10-1 1,7.10-1 2,76
1,363
R 0,99852
SD 0,05836
45
Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ Fe3O4 – CS – Cur đến độ hấp thụ quang
Từ đồ thị trên cho thấy, khoảng tuyến tính xác định được độ hấp thụ quang
của mẫu Fe3O4 – CS – Cur trong khoảng nồng độ từ 1.10-2 đến 1,5.10-1 mg/l.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của dung môi chiết
Tương tự như đối với curcumin, trong nghiên cứu này độ hấp thụ quang của
Fe3O4 – CS – Cur trong dung môi etanol-nước được khảo sát. Để khảo sát điều này,
Fe3O4 – CS – Cur được pha ở các nồng độ khác nhau nằm trong khoảng tuyến tính
đã xác định ở trên. Các điều kiện đo được giữ không đổi. Kết quả thực nghiệm được
nêu ở bảng 3.6.
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
Nồng độ Độ hấp thụ quang (A) theo tỷ lệ dung môi
Fe3O4 – CS – etanol: nước
Etanol
Cur
tuyệt đối
Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ Tỷ lệ (mg/l) 9:1 8:2 7:3 6:4 5:5
1,93 1,2.10-1 0,124 0,095 0,067 0,039 0,018
2,08 1,3.10-1 0,186 0,14 0,129 0,106 0,085
2,26 1,4.10-1 0,257 0,223 0,207 0,182 0,145
2,42 1,5.10-1 0,337 0,313 0,283 0,262 0,237
Từ kết quả trên cho thấy độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur trong dung môi etanol–nước giảm rất nhiều. Ở nồng độ 1,2.10-1 độ hấp thụ quang của Fe3O4 –
CS – Cur trong dung môi etanol là 1,93 nhưng trong dung môi etanol : nước với tỷ
lệ 9:1 độ hấp thụ của Fe3O4 – CS – Cur giảm xuống còn 0,124; với tỷ lệ 5:5 thì độ
hấp thụ chỉ còn 0,018; như vậy độ hấp thụ đã giảm từ 15,56 đến 107 lần. Khi nồng
độ của Fe3O4 – CS – Cur tăng lên thì độ hấp thụ của Fe3O4 – CS – Cur trong cùng tỷ
46
lệ dung môi etanol – nước tăng lên nhưng vẫn giảm so với trong dung môi etanol
khoảng trên 6 lần và sự giảm này tăng lên khi tỷ lệ dung môi etanol : nước giảm
dần. Vì vậy, việc dùng dung môi etanol – nước là không hiệu quả đối với việc hòa
tan Fe3O4 – CS – Cur. Như vậy, khi đo phổ hấp thụ UV-Vis của Fe3O4 – CS – Cur
thì dùng dung môi etanol tuyệt đối là tốt nhất trong các dung môi đang xét.
3.2.2.3. Ảnh hưởng của thời gian hòa tan
Chúng tôi cũng tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian hòa tan đến độ hấp
thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur. Chuẩn bị dung dịch Fe3O4 – CS – Cur bằng cách
cân 0,01 gam Fe3O4 – CS – Cur cho vào cốc thủy tinh 50ml và pha với 10ml etanol.
Tiến hành hòa tan Fe3O4 – CS – Cur bằng máy khuấy từ trong các khoảng thời gian
khác nhau. Trong thực nghiệm này, curcumin được hòa tan trong các khoảng thời
gian lần lượt là 45; 50; 55; 60; 65; 70; 80; 90; 100; 110 phút. Dung dịch sau khi
khuấy ở thời gian nghiên cứu được pha loãng trong bình định mức 10ml với dung môi etanol để được dung dịch 1,4.10-1ml/l, sau đó đem đo UV – Vis các dung dịch
thu được. Kết quả thu được, được trình bày ở bảng 3.7 và hình 3.9.
Bảng 3.7: Kết quả độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur theo thời gian hòa tan
Thời gian (phút) Độ hấp thụ quang Thời gian (phút) Độ hấp thụ quang
45 1,62 2,28 70
50 1,88 2,28 80
55 2,02 2,28 90
60 2,26 2,28 100
65 2,27 2,28 110
SD 0,0355
47
R 0,9941
Hình 3.9: Độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur theo thời gian hòa tan
Kết quả trên cho thấy, thời gian hòa tan Fe3O4 – CS – Cur trong dung môi
etanol để đạt dung dịch bão hòa là 60 phút.
3.2.2.4. Ảnh hưởng của nền mẫu
Để đánh giá ảnh hưởng của nền mẫu, chúng tôi tiến hành quét phổ UV – Vis
của 3 dung dịch là curcumin, nền mẫu nano chitosan từ tính và nano chitosan từ tính
mang curcumin. Các mẫu này đều được hòa tan trong dung môi etanol với nồng độ
tương đương trong kiện tối ưu cho phép, phổ hấp thụ thu được, được trình bày trên
48
hình 3.10.
Hình 3.10: Phổ hấp thụ của Cur, Fe3O4 – CS và Fe3O4 – CS – Cur
Từ phổ hấp thụ trên cho thấy rằng, nền nano chitosan từ tính không ảnh
hưởng đến phổ hấp thụ quang của curcumin trong nano chitosan từ tính.
3.2.3. Đánh giá phương pháp phân tích
3.2.3.1. Xây dựng đường chuẩn
Từ kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép đo phổ UV-Vis của Cur và
Fe3O4 – CS – Cur, chúng tôi tiến hành xây dựng đường chuẩn để xác định curcumin
bằng phương pháp UV-Vis.
* Đường chuẩn của Curcumin
Với việc khảo sát độ hấp thụ quang của Cur theo nồng độ, chúng tôi thu
49
được kết quả số liệu trong bảng 3.8 và hình 3.11:
Bảng 3.8: Mối tương quan giữa nồng độ Cur và độ hấp thụ quang
Nồng độ Cur Độ hấp thụ Nồng độ Cur Độ hấp thụ
(mg/l) quang (mg/l) quang
1.10-4 0,16 1.10-3 1,96
2.10-4 0,53 1,2.10-3 2,32
4.10-4 0,90 1,4.10-3 2,64
6.10-4 1,24 1,6.10-3 2,92
Linear Regression for Data1_B:
Y = A + B * X
Parameter
Value
Error
-------------------------------------------
A
0.12872
0.04724
B
1797.6087 49.57842
-------------------------------------------
R
SD
N P
-------------------------------------------
0.99735 0.07435 9 <0.0001
8.10-4 1,61
Hình 3.11: Đường chuẩn của curcumin
Từ đồ thị trên ta có phương trình hồi quy của Curcumin là:
y = (0,1287 ± 0,0472) + (1797,608 ± 49,578)x
với hệ số tương quan R = 0,99735
* Đường chuẩn của Fe3O4 – CS – Cur
Với việc đo độ hấp thụ quang của Fe3O4 – CS – Cur theo nồng độ, chúng tôi
50
thu được bảng số liệu 3.9 và hình 3.12:
Bảng 3.9: Kết quả đo UV-Vis của Fe3O4 – CS – Cur trong dung môi etanol
Độ hấp thụ Độ hấp thụ Nồng độ CM(mg/l) Nồng độ CM (mg/l)
quang (A) quang (A)
0,101 1,58
0,31 1,93
0,6 2,08
0,91 2,26
Y = A + B * X
Parameter
Value
Error
-------------------------------------------------
-0.05511
0.01111
A
16.46129 0.11372
B
-------------------------------------------------
SD N
P
R
-------------------------------------------------
0.99981 0.01734
10 <0.0001
1,25 Fe3O4-CS-Cur 1.10-1 1,2.10-1 1,3.10-1 1,4.10-1 1,5.10-1 2,42 Fe3O4-CS-Cur 1.10-2 2.10-2 4.10-2 6.10-2 8.10-2
Hình 3.12: Đường chuẩn của Fe3O4 – CS – Cur
Ta thu được phương trình đường chuẩn của Fe3O4 – CS – Cur
y = (– 0,05511 ± 0,01111) + (16,461 ± 0,114).x
với hệ số tương quan R = 0,99981.
3.2.3.2. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng
* Giới hạn phát hiện (LOD)
LOD được xem là nồng độ thấp nhất (xi) của chất phân tích mà hệ thống
51
phân tích cho tín hiệu phân tích (yi) khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín
hiệu nền.
Tức là
Trong đó là tín hiệu trung bình của mẫu trắng sau nb thí nghiệm, Sb là độ
lệch chuẩn tín hiệu của mẫu trắng, k là đại lượng số học được chọn theo độ tin cậy
mong muốn.
Ta có
Vậy
Mẫu trắng được pha với nồng độ chất phân tích xb = 0, do đó giới hạn phát hiện:
Trong trường hợp không phân tích mẫu trắng thì có thể xem độ lệch chuẩn
của mẫu trắng Sb đúng bằng sai số của phương trình hồi quy, hay Sb = Sy và tín hiệu
khi phân tích mẫu nền yb = a. Khi đó tín hiệu thu được ứng với nồng độ phát hiện
yLOD = a + k.Sy.
Với độ tin cậy 95% thì giá trị của k = 3, sau đó dùng phương trình hồi quy
tìm giá trị LOD:
Kết quả xác định LOD được nêu ở bảng 3.10
* Giới hạn định lượng (LOQ)
LOQ là nồng độ thấp nhất (xQ) của chất phân tích mà hệ thống phân tích định
lượng được với tín hiệu phân tích (yQ) khác có nghĩa định lượng với tín hiệu của
52
mẫu trắng hay tín hiệu nền
Thường thì LOQ được tính với K = 10 hay CQ = 10.SB /b nên LOQ = 3,3.LOD
Từ các giá trị đo được về sự phụ thuộc độ hấp phụ của Curcumin và Fe3O4 –
CS – Cur vào nồng độ ta tính được giá trị LOD và LOQ như trong bảng 3.10
Bảng 3.10: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của các chất
b (độ dốc của LOD LOQ Sy (độ lệch chuẩn
Chất của phương trình phương trình hồi (ppm) (ppm)
hồi quy) quy)
Cur 11,085 1797,608 0,0185 0,0555
17,338 16,461 3,164 9,492 Fe3O4- CS – Cur
Từ giá trị giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng tính được ở trên, trong
quá trình tiến hành xử lý mẫu cần pha loãng cho phù hợp.
3.2.3.3. Đánh giá phương trình đường chuẩn
Ở phần trên ta đã tìm được phương trình đường chuẩn của chất phân tích có
dạng y = a + b.x và trường hợp lý tưởng xảy ra khi a = 0. Tuy nhiên, trong thực tế
trong quá trình tiến hành thí nghiệm luôn có sự sai số với nhiều nguyên nhân khác
nhau dẫn đến ta luôn thu được a ≠ 0. Nếu giá trị a ≠ 0 có ý nghĩa thống kê thì
phương pháp phân tích sẽ mắc sai số hệ thống. Vì vậy ta cần kiểm tra xem giá trị a
và giá trị 0 khác nhau có ý nghĩa thống kê hay không trước khi sử dụng đường
chuẩn cho phân tích.
Nếu coi a 0 thì phương trình đường chuẩn y = a + bx được viết lại có dạng
y = b’x.
Sử dụng phần mềm minitab ta tính được giá trị F để so sánh sự khác nhau giữa
giá trị a và giá trị 0 của phương trình đường chuẩn. Kết quả được ghi ở bảng 3.11.
Bảng 3.11: Kết quả so sánh giữa giá trị a và giá trị 0
Chất Fbảng Ftính
Cur 3,87 1,29
53
3,5 3,38 Fe3O4-CS–Cur
Như vậy ta thấy Ftính < Fbảng thì có thể kết luận giá trị a và 0 khác nhau không có
ý nghĩa thống kê hay phương pháp xác định không mắc sai số hệ thống.
Tiếp theo chúng ta sẽ kiểm tra sự khác nhau giữa giá trị b và giá trị b’. Khi
không có sai số hệ thống thì phương trình y = a + bx trở thành phương trình y = a +
b’x, tức là sự khác nhau giữa b và b’ không có ý nghĩa thống kê. Do vậy có thể
dùng chuẩn t để kiểm tra sự khác nhau của 2 giá trị trung bình. Dựa vào phần mềm
Minitab 14 để so sánh 2 giá trị trung bình.
Kết quả so sánh giữa b và b’ trong phương trình đường chuẩn của Curcumin
và Fe3O4 – CS – Cur được ghi ở bảng 3.12.
Bảng 3.12: Kết quả so sánh giữa b và b’ trong
phương trình đường chuẩn của Curcumin và Fe3O4 – CS – Cur
Trung bình Độ lệch Độ sai chuẩn Pvalue
(Mean) chuẩn (SD) (SE of mean)
b 1671,6 408 0,108 156 Cur
(N = 9) b’ 2021,5 293 98
b 16,500 1,388 0,051 0,31 Fe3O4 – CS – Cur
(N = 10) b’ 15,155 1,82 0,58
Như vậy ta có Pvalue = 0,108 > 0,05 nên ta có thể kết luận phương sai của b và
b’ khác nhau không có nghĩa hay chúng giống nhau. Sau đó ta dùng chuẩn t để xem
xét tiếp. Sử dụng minitab ta có kết quả như bảng 3.13:
Bảng 3.13: Kết quả so sánh giữa giá trị b và giá trị b’
Chất ttính tbảng
Cur 1,87 2,12
2,08 2,1 Fe3O4-CS–Cur
Từ kết quả trên ta có tbảng > ttính nên b và b’ khác nhau không có ý nghĩa
54
thống kê hay phương pháp phân tích không mắc sai số hệ thống.
3.2.3.4. Đánh giá độ lặp của phương pháp
Để đánh giá độ lặp của phương pháp chúng tôi đánh giá độ lặp của thiết bị.
Với một hệ máy có độ nhạy cao thì sự lặp lại và ổn định cao đóng vai trò quan trọng
trong phân tích. Lặp lại tốt mới có thể cho độ chính xác tốt trong một phạm vi cho
phép. Để đánh giá độ lặp của thiết bị tiến hành đo độ hấp thụ trên máy UV – Vis ở
cùng nồng độ nằm trong khoảng tuyến tính đã khảo sát ở nhiều lần khác nhau. Quá trình khảo sát ở đây, tôi tiến hành đo độ hấp thụ của Curcumin ở nồng độ 1,6.10-3 (mg/l) và của Fe3O4 – CS – Cur ở nồng độ 1,4.10-1 (mg/l) lặp lại trong 10 lần. Kết
quả thu được như ở bảng 3.14.
Bảng 3.14: Độ lặp lại của phép đo phổ UV-Vis
Lần lặp Độ hấp thụ quang Cur Độ hấp thụ quang
Fe3O4 – CS – Cur
2,27 Lần 1 2,91
2,29 Lần 2 2,90
2,28 Lần 3 2,93
2,24 Lần 4 2,92
2,25 Lần 5 2,94
2,23 Lần 6 2,89
2,30 Lần 7 2,88
2,27 Lần 8 2,95
2,26 Lần 9 2,93
2,22 Lần 10 2,91
2,261 Giá trị trung bình 2,916
0,04 RSD(%) 0,13
Kết quả trên cho thấy RSD < 1% chứng tỏ điều kiện và hệ thống thiết bị làm
việc khá ổn định và phù hợp với phương pháp phân tích.
3.2.3.5. Đánh giá độ đúng của phương pháp
55
Để đánh giá độ đúng của phương pháp chúng tôi dùng phương pháp thêm
chuẩn. Trong quá trình phân tích, chúng tôi thấy nền mẫu nano chitosan từ tính
không ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của curcumin trong mẫu vì vậy chúng tôi sử
dụng phương pháp thêm chuẩn.
Với dung dịch mẫu Fe3O4 – CS – Cur ta tiến hành như sau: từ dung dịch gốc
ban đầu có nồng độ 1g/l, chúng tôi tiến hành lấy 1ml pha trong dung môi etanol
thành 10ml để được dung dịch có nồng độ 0,1g/l. Làm tương tự để được dung dịch
có nồng độ 0,05mg/l. Lấy 2ml dung dịch có nồng độ 0,05mg/l cho vào các bình
định mức 10ml, sau đó thêm lần lượt 0, 1ml, 2ml, 3ml, 4ml, 5ml dung dịch có nồng
độ 0,01mg/l vào các bình trên và định mức đến vạch bằng dung môi etanol tuyệt
đối. Sau đó đem đo UV-Vis của các dung dịch, trong đó mỗi mẫu được đo 3 lần ta
được các tín hiệu yx, yx1, yx2… Kết quả trung bình được trình bày ở bảng 3.15.
Bảng 3.15: Kết quả đo phổ hấp thụ UV-Vis của Fe3O4 – CS – Cur
trong phương pháp thêm chuẩn
Lượng mẫu 0 1 2 3 4 5
thêm vào (ml)
Độ hấp thụ 0,11 0,1214 0,1324 0,1424 0,1527 0,1667
quang
Nồng độ chất phân tích Cx được tính theo công thức tương tự như trên. Kết
quả xác định nồng độ chất phân tích khi thêm chất chuẩn được ghi ở bảng 3.16.
Bảng 3.16: Kết quả xác định nồng độ Fe3O4 – CS – Cur trong phương pháp thêm chuẩn
Thể tích chất chuẩn Nồng độ chất phân Hiệu suất (%)
thêm vào (ml) tích Cx (mg/l)
1 0,0480 96
2 0,0491 98,2
3 0,0510 102
4 0,0515 103
5 0,0485 97
56
0,04962 99,24
Kết quả đo được nồng độ của Fe3O4 – CS – Cur trong mẫu đạt hiệu suất khá
cao từ 96% đến 103% cho thấy phương pháp xử lý mẫu này đáng tin cậy.
3.3. Ứng dụng phân tích curcumin trong mẫu và đánh giá hiệu quả mang
curcumin lên mẫu
3.3.1. Ứng dụng phân tích curcumin trong mẫu nano chitosan từ tính mang
curcumin được tổng hợp
Vật liệu nano chitosan từ tính mang curcumin được tổng hợp theo mục 2.2
đã được kiểm tra sơ bộ để xác định curcumin đã được mang thành công lên nền
nano chitosan từ tính. Mẫu sau khi được tổng hợp sẽ rửa nhiều lần bằng nước cất và
etanol, sau đó được đem li tâm với tốc độ 9000 vòng/phút để thu được mẫu rắn. Sau
đó đem đông khô để làm mất nước và được nghiền nhỏ. Dùng cân phân tích cân
chính xác 0,1 gam mẫu đã được nghiền nhỏ cho vào cốc thủy tinh 500ml. Sau đó
cho 100ml etanol vào và hòa tan mẫu bằng máy siêu âm để được dung dịch 1g/l.
Lấy 10ml dung dịch sau khi hòa tan đem pha bằng dung môi etanol để được dung
dịch có nồng độ 0,1g/l. Làm tương tự để được dung dịch có nồng độ 0,1mg/l. Sau
đó lọc tách lấy dung dịch chứa curcumin, rồi đem đo độ hấp thụ quang của dung
dịch này. Từ giá trị độ hấp thụ quang này áp vào đường chuẩn của curcumin sẽ xác
định được hàm lượng curcumin trong mẫu hay tính được phần trăm curcumin đã
được mang trên hệ mẫu.
3.3.2. Đánh giá hiệu quả mang curcumin trên hạt nano chitosan từ tính
3.3.2.1. Đánh giá sơ bộ
Theo như đồ thị hình 3.10 cho thấy curcumin đã được mang thành công lên
nền nano chitosan từ tính và phổ của nền đó không ảnh hưởng đến curcumin. Mục
đích của việc gắn curcumin lên hạt nano chitosan từ tính là tạo ra một hệ dẫn truyền
thuốc để chuyển curcumin về dạng nano và đưa đến đích cần đến trong việc điều trị.
Việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đã cho thấy được hiệu quả của việc gắn curcumin
lên nano chitosan từ tính.
Các kết quả tổng hợp cho thấy curcumin đã được bọc thành công nên nano
57
chitosan từ tính với kích thước khoảng 30 nm. Đây là kích thước nano đã được cả
trong nước và thế giới nhận định là kích thước cho độ hấp thụ và hòa tan curcumin
tốt. Điều đó cho thấy việc mang curcumin nên hạt nano chitosan từ tính đã đạt được
hiệu quả theo mong muốn của đề tài.
Trong khảo sát ảnh hưởng của thời gian hòa tan cho thấy độ hấp thụ của
curcumin đạt tối đa với thời gian hòa tan là 50 phút, còn với nano chitosan từ tính
mang curcumin thì thời gian cần thiết là 60 phút. Khoảng thời gian chênh lệch này
cũng không nhiều và nó cũng phù hợp cho quá trình phân phối hòa tan của hệ thuốc
trong cơ thể. Thông thường trong y học, một số loại thuốc cấp tốc có thể có tác
dụng sau khoảng 20 đến 30 phút được đưa vào cơ thể nhưng cũng có những loại
thuốc điều trị lâu dài thì thời gian có tác dụng phải sau một vài giờ. Với curcumin
được mang trên hệ thuốc nano chitosan từ tính đi vào cơ thể không phải là cấp tốc
mà là thuốc điều trị lâu dài và nhắm tới đích cần đến. Vì vậy, thời gian hòa tan để
đạt độ hấp thụ tối đa của hệ thuốc trên là 60 phút cũng phù hợp với quá trình di
chuyển đến đích trong cơ thể.
Trong khảo sát ảnh hưởng của dung môi hòa tan cho thấy, cả curcumin
nguyên chất và nano chitosan từ tính mang curcumin có độ hấp thụ tốt nhất trong
dung môi etanol tuyệt đối. Trong khảo sát với dung môi etanol:nước của curcumin
nguyên chất cho thấy độ hấp thụ đã giảm đi rất nhiều lần, lên tới vài chục lần nếu tỷ
lệ nước tăng lên, so với trong dung môi etanol tuyệt đối. Hơn nữa nano chitosan từ
tính mang curcumin có độ hấp thụ thấp hơn nhiều so với curcumin nguyên chất. Vì
vậy, dung môi tốt nhất cho nano chitosan từ tính mang curcumin là etanol tuyệt đối.
Dung môi etanol với độ pH của nó < 7 và là dung môi phân cực yếu, điều này hoàn
toàn phù hợp với môi trường trong cơ thể con người là nơi sẽ tiếp nhận, hòa tan để
hấp thụ hệ thuốc đưa vào, cũng có môi trường axit
Áp dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát, chúng tôi tiến hành đo phổ hấp thụ
UV-Vis của một số mẫu phân tích được điều chế. Trong quá trình phân tích, chúng
tôi tiến hành điều chế 10 mẫu nano chitosan từ tính mang curcumin từ các lượng
chitosan từ tính và curcumin khác nhau nhưng cùng tỷ lệ. Ở mỗi mẫu, nano chitosan
58
từ tính mang curcumin được điều chế đem xử lý như trên rồi pha thành dung dịch
với nồng độ 0,1mg/l. Sau đó đem đo phổ hấp thụ UV-Vis, mỗi mẫu đo 3 lần. Kết
quả được trình bày trong bảng 3.17.
Bảng 3.17: Kết quả đo độ hấp thụ quang của các mẫu Fe3O4 – CS – Cur
Mẫu Lần đo Độ hấp thụ quang Mẫu Lần đo Độ hấp thụ quang
Lặp lại TB Lặp lại TB
1 1,57 1 1,58
1 2 1,583 1,577 2 1,58 2 1,58
3 1,60 3 1,57
1 1,59 1 1,59
3 4 1,58 1,573 2 1,57 2 1,57
3 1,58 3 1,56
1 1,58 1 1,58
5 6 1,577 1,587 2 1,58 2 1,59
3 1,57 3 1,59
1 1,57 1 1,57
7 8 1,587 1,58 2 1,59 2 1,59
3 1,60 3 1,58
1 1,57 1 1,57
9 10 1,583 1,573 2 1,60 2 1,57
3 1,58 3 1,58
Từ kết quả trên cho thấy, ở các mẫu Fe3O4 – CS – Cur khác nhau nhưng có
nồng độ như nhau thì giá trị độ hấp thụ khác nhau không nhiều. Giá trị này nằm
trong khoảng từ 1,573 đến 1,587, như vậy chỉ chênh nhau trên dưới 0,01. Điều này
cho thấy quy trình phân tích có thể áp dụng được với độ tin cậy cao.
3.3.2.2. Đánh giá trên sự phân tích một số mẫu thực tế
Để đánh giá hiệu quả mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính, chúng tôi
tiến hành định lượng và đo độ hấp thụ của curcumin trong mẫu để đánh giá phần
59
trăm curcumin mang lên hạt nano chitosan từ tính và tính hiệu suất tổng hợp mẫu.
Trước hết chúng tôi tiến hành tổng hợp mẫu nano chitosan từ tính, mẫu này
được tổng hợp với một lượng như nhau như trong phần 2.2.2. Lượng mẫu sau khi
đông khô được đem cân để xác định hàm lượng. Sau đó đưa một lượng chính xác
curcumin vào để thực hiện quá trình tổng hợp nano chitosan từ tính. Quá trình này
được thực hiện trong một số điều kiện khác nhau với số lượng mẫu tổng hợp là 10
mẫu. Điều kiện tổng hợp mẫu được ghi ở bảng 3.18:
Bảng 3.18: Điều kiện tổng hợp mẫu Fe3O4 – CS – Cur
STT mẫu Thời gian nhỏ giọt Thời gian khuấy Mức độ
Cur (Phút) (Phút) khuấy
1 10 30 7
2 10 35 7
3 10 40 7
4 10 45 7
5 10 50 7
6 10 30 8
7 10 35 8
8 10 40 8
9 10 45 8
10 10 50 8
Với mỗi mẫu thu được tiến hành các bước như trong phần 2.2.3 rồi được đem
pha với nồng độ 0,1mg/l trong các điều kiện tối ưu để đo độ hấp thụ. Từ độ hấp thụ
này, áp dụng vào đường chuẩn của curcumin tính được hàm lượng curcumin có trong
mẫu điều chế được. Từ đó đánh giá được hiệu quả mang curcumin lên hạt nano
60
chitosan từ tính. Kết quả của quá trình trên được ghi ở bảng 3.19:
Bảng 3.19: Hàm lượng curcumin trong các mẫu Fe3O4 – CS – Cur
STT Khối lượng Khối lượng Độ hấp CM dung dịch CM Cur
mẫu Cur đưa vào thụ trong mẫu Fe3O4-CS Fe3O4–CS–Cur
(mg/l) quang (mg/l) (g) (g)
3,384 1 0,15 0,1 1,45
3,384 2 0,15 0,1 1,53
3,384 3 0,15 0,1 1,6
3,384 4 0,15 0,1 1,57
3,384 5 0,15 0,1 1,5
3,384 6 0,15 0,1 1,4
3,384 7 0,15 0,1 1,58
3,384 8 0,15 0,1 1,62
3,384 9 0,15 0,1 1,53
3,384 10 0,15 0,1 1,48 7,35.10-4 7,8.10-4 8,18.10-4 8,02.10-4 7,63.10-4 7,07.10-4 8,07.10-4 8,3.10-4 7,8.10-4 7,52.10-4
Từ kết quả thu được ở trên, chúng tôi đánh giá hiệu suất mang curcumin lên
mẫu nano chitosan từ tính bằng cách tính phần trăm curcumin đưa vào ban đầu và
phần trăm có trong mẫu thu được, từ đó tính hiệu suất mang curcumin lên hạt nano
chitosan từ tính. Hiệu suất mang curcumin mang lên hạt nano chitosan từ tính được
61
trình bày trong bảng 3.20:
Bảng 3.20: Hiệu suất mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính
STT % Cur đưa vào (tính % Cur trong mẫu (tính Hiệu suất
mẫu theo khối lượng gam) theo nồng độ đo được) mang Cur (%)
4,24 0,735 1 17,34
4,24 0,780 2 18,39
4,24 0,818 3 19,30
4,24 0,802 4 18,91
4,24 0,763 5 17,99
4,24 0,707 6 16,60
4,24 0,807 7 19,04
4,24 0,830 8 19,57
4,24 0,780 9 18,39
4,24 0,752 10 17,73
Từ kết quả trên, xét trong điều kiện khảo sát cho thấy:
+ Hiệu suất mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính đạt giá trị lớn nhất
(19,57%) khi tiến hành tổng hợp mẫu trong thời gian 40 phút và mức độ khuấy là 8.
+ Sự ảnh hưởng của các yếu tố như thời gian khuấy và tốc độ khuấy trong
điều kiện khảo sát là không nhiều. Tuy nhiên, hiệu suất mang curcumin lên hạt nano
62
chitosan từ tính còn thấp.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu, chúng tôi rút ra các kết luận sau:
1. Đã tổng hợp thành công việc mang curcumin lên hạt nano chitosan từ tính và được
minh chứng bằng một số phương pháp như phổ hồng hồng ngoại (IR), kính hiển
vi điện tử truyền qua (TEM) và phương pháp phân tích nguyên tố EDX.
2. Đã xác định được bước sóng hấp thụ cực đại của curcumin là 427 nm và dải sóng
quét từ 300 nm đến 550 nm. Trên cơ sở đó đã tìm ra các điều kiện tối ưu để xác
định curcumin tự do cũng như curcumin được mang trên nano chitosan từ tính với
dung môi hòa tan là etanol tuyệt đối; thời gian hòa tan tốt nhất của curcumin và
Fe3O4-CS-Cur lần lượt là 50 phút và 60 phút; khoảng nồng độ tuyến tính của curcumin là từ 1.10-4 mg/l đến 1,6.10-3 mg/l và của Fe3O4-CS-Cur là từ 1.10-2 đến 1,5.10-1 mg/l.
3. Đã sử dụng phương pháp thống kê toán học để đánh giá phương pháp phân tích,
từ đó xác định được phương trình hồi quy của curcumin là y = (0,1287 ± 0,0472)
+ (1797,608 ± 49,578)x với hệ số tương quan R = 0,99735 và phương trình
đường chuẩn của Fe3O4-CS-Cur là y = (– 0,05511 ± 0,01111) + (16,461 ± 0,114)x
với hệ số tương quan R = 0,99981. Giới hạn phát hiện (LOD) của curcumin và
Fe3O4-CS-Cur tương ứng là 0,0185 ppm và 3,164 ppm. Giới hạn định lượng
(LOQ) của curcumin và Fe3O4-CS-Cur tương ứng là 0,0555 ppm và 9,492 ppm.
Sử dụng minitab 14 đã tính toán được các giá trị Ftính, Fbảng, Pvalue, ttính, tbảng của
curcumin và Fe3O4-CS-Cur. Các hệ số a và b trong phương trình hồi quy của
curcumin và Fe3O4-CS-Cur đều có ý nghĩa thống kê.
4. Hiệu suất mang curcumin lên nền mẫu nano chitosan đạt giá trị lớn nhất trong
điều kiện thời gian khuấy là 40 phút và mức độ khuấy là 8. Hiệu suất mang
curcumin lên hạt nano chitosan từ tính là tương đối ổn định và đạt được trong
63
khoảng từ 17,34% đến 19,57%.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Phan Thị Hoàng Anh (2013), Nghiên cứu quy trình tách chiết, tổng hợp dẫn
xuất và xác định tính chất, hoạt tính của tinh dầu và curcumin từ cây Nghệ vàng
(Curcuma longa L.) Bình Dương, Luận án tiến sỹ, Đại học Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh.
2. Thanh Hà, Sản phẩm đầu tiên có chứa NanoCurcumin tại Việt Nam, hiệu quả
điều trị gấp 40 lần Curcumin thường, 30/10/2013.
http://khoahocphothong.com.vn/news/detail/29824/san-pham-dau-tien-co-chua-
nanocurcumin-tai-viet-nam,-hieu-qua-dieu-tri-gap-40-lan-curcumin-thuong.html
3. Nguyễn Hoàng Hải , Chế tạo hạt nanô ô xít sắt từ tính.
http://user.hus.edu.vn/nguyenhoanghai/che-tao-hat-nano-o-xit-sat
4. Hà Thị Hồng Hoa (2005), Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng Cr(VI) và
Ni(II) trên Chitosan, Luận văn Thạc sỹ khoa học ngành công nghệ môi trường,
Đại học Bách Khoa Hà Nội.
5. Lê Thị Thu Hương (2010), Nghiên cứu chế tạo hạt nano Fe3O4 trên nền chitosan và ứng dụng trong xử lý môi trường và y sinh học, Luận văn Thạc sỹ
6. Ninh Thị Huyên (2014), Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano tổ hợp
Fe3O4 -GO, Luận văn Thạc sỹ Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học
Quốc Gia Hà Nội.
Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
7. Bình Minh, Vật liệu hấp phụ sinh học mới và khả năng xử lý kim loại từ nước
thải, 11/06/2004.
http://www.vinachem.com.vn/xuat-ban-pham/111-so-6-2004-vnc/c1459.html
8. Lê Thị Hải Yến (2003), Nghiên cứu Chitin/Chitosan ứng dụng trong y học, Luận
án tiến sĩ Hoá học, Viện Hoá học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
Quốc gia.
Tiếng Anh
9. Aggarwal. B. B, A. Kumar, A. C. Bharti (2003), “Anticancer potential of curcumin:
64
preclinical and clinical studies”, Anticancer Research, 23(1A), 363-398.
10. Anand. P, C. Sundaram, S. Jhurani, B. Ajaikumar, Kunnumakkara and B. B.
Aggarwal (2008), “Curcumin and cancer: An “old-age” disease with an “age-
old” solution”, Cancer Letters, 267(1), 133-164.
11. Anand. P, H. B. Nair, B. Sung, A. B. Kunnumakkara, V. R. Yadav, R. R. Tekmal
and B. B. Aggarwal (2010), “Design of curcumin-loaded PLGA nanoparticles
formulation with enhanced cellular uptake, and increased bioactivity in vitro and
superior bioavailability in vivo”, Biochemical Pharmacology, 79(3), 330-338.
12. Anderson A. M, Mitchell M. S. and Mohan R. S. (2000), “Isolation of Curcumin
from Turmeric”, Journal of Chemical Education, 77, 359–360.
13. Andreas E. Karatapanis, Dimitrios E. Petrakis, Constantine D. Stalikas (2012),
“layered magnetic iron/iron oxide nanoscavenger for the analytical enrichment of ng-L−1 concentration levels of heavy metals from water”, Analytica Chimica Acta, 13, 22–27.
14. Angel L. Chassagnez-Méndez, Nélio T. Machado, Marilena E. Araujo, J. G.
Maia and M. Angela A. Meireles (2000), “Supercritical CO2 Extraction of Curcumins and Essential Oil from the Rhizomes of Turmeric” (Curcuma
longa L.), Industrial & Engineering Chemistry Research, 39(12), 4729 - 4733.
15. Anitha.A, N. Deepa, K. P. Chennazhi, S. V. Nair, H. Tamura and R. Jayakumar
(2011), “Development of mucoadhesive thiolated chitosan nanoparticles for
biomedical applications”, Carbohydrate Polymers, 83(1), 66-73.
16. Ausa Chandumpai, Narongsak Singhpibulporn, Damrongsak Faroongsarng,
Prasart Sornprasit (2004), “Preparation and physico-chemical characterization
of chitin and chitosan from the pens of the squid species, Loligo lessoniana and
Loligo formosana”, Carbohydrate Polymers, 58(4), 467-474.
17. Baumann. W, S. V. Rodrigues and L. M. Viana (2000), “Pigments and their solubility in and extractability by supercritical CO2 - I: The case of curcumin”, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 17(3), 323-328.
18. Bisht S, Feldmann G, Soni S, Ravi R, Karikar C, Maitra A, (2007), “Polymeric
nanoparticle-encapsulated curcumin ("nanocurcumin"): a novel strategy for
65
human cancer therapy”, Journal of Nanobiotechnology, 5, 3-8.
19. Bos R., Windono T., Woerdenbag H.J, Boersma Y., Koulman A. and Kayser O.
(2007), “HPLC-photodiode Array Detection Analysis of Curcuminoids in
Curcuma Species Indigenous to Indonesia”, Phytochemical Analysis, 18,
118–122.
20. Cheng FY, Su CH, Yang YS, Yeh CS, Tsai CY, Wu CL, Wu MT, Shieh DB.
(2005), “Characteriation of aqueous dispersions of Fe3O4 nanoparticles and their biomedical applications”, Biomaterials, 26(7), 729-738.
21. Csaba N., M. Koping-Hoggard and M. J. Alonso (2009), “Ionically crosslinked
chitosan/tripolyphosphate nanoparticles for oligonucleotide and plasmid DNA
delivery”, International Journal of Pharmaceutics, 382, 205-214.
22. Crini P., M. Badot (2008), “Application of chitosan, a natural aminopoly-
saccharide, for dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using
batch studies: a review of recent literature”, Prog. Polym. Sci., 33, 399-447.
23. Cserháti T., Forgács E., Deyl Z. and Miksik I. (2005), “Chromatography in
authenticity and traceability tests of vegetable oils and dairy products: a
review”, Biomedical Chromatography, 19, 183–190.
24. Deepa Thapa, V. R. Palkar, M. B. Kurup and S. K. Malik, (2004), “Properties of
magnetite nanoparticles synthesized through a novel chemical route”, Materials
Letters, 58(21), 2692-2694.
25. Devkota J., T.T.T. Mai, K. Stojaka, P.T. Ha, H.N. Pham, X.P. Nguyen, P.
Mukherjee, H. Srikanth, M.H. Phan (2013), “Synthesis, inductive heating, and
magnetoimpedance-based detection of multifunctional Fe3O4 nanoconjugates”, Sensors and Actuators B: Chemical, 190, 715-722.
26. Duan. J, Y. Zhang, S. Han, Y. Chen, B. Li, M. Liao, W. Chen, X. Deng, J. Zhao
and B. Huang (2010), “Synthesis and in vitro/in vivo anti-cancer evaluation of
curcumin-loaded chitosan/poly(butyl cyanoacrylate) nanoparticles”,
International Journal of Pharmaceutics, 400(1-2), 211-220.
27. Deepak Vijay Dandekar, Gajanan Gaikar Vilas (2001), “Process for extraction
66
of curcuminoids from curcuma species”, United States Patent 6224877.
28. Forgacs E. and Cserhati T. (2002), “Thin-layer chromatography of natural
pigments: new advances”, Journal of Liquid Chromatography and Related
Technologies, 25, 1521 – 1541.
29. Inoue K., Yoshimura Y. and Nakazawa H. (2001), “Evaluation of the turmeric
(Curcuma longa L.) based on the flow-injection analysis with ultraviolet and
fluorometric detections”, Analytical Letters, 34, 1711 - 1718.
30. Jayaprakasha G. K., Jaganmohan Rao L. and Sakariah K. K. (2002), “An
improved HPLC method for the determination of curcumin,
demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin”, Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 50, 3668–3672.
31. Jayaprakasha G. K., Rao L. J. M. and Sakariah K. K. (2005), “Chemistry and
biological activities of C. longa”, Trends in Food Science and Technology, 16,
533–548.
32. Jayakumar. R, K. P. Chennazhi, R. A. A. Muzzarelli, H. Tamura, S. V. Nair and
N. Selvamurugan (2010), “Chitosan conjugated DNA nanoparticles in gene
therapy”, Carbohydrate Polymers, 79, 1-8.
33. Jovanovic. S. V, S. Steenken, C. Boone, M. G. Simic (1999). “H-atom transfer
is a preferred antioxidant mechanism of curcumin”, Journal of the American
Chemical Society, 121(41), 9677-9681.
34. Khor. E and L. Y. Lim (2003), “Implantable applications of chitin and
chitosan”, Biomaterials, 24(13), 2339-2349.
35. Tran Dai Lam, et al. (2010), “Nanosized magnetofluorescent Fe3O4–curcumin conjugate for multimodal monitoring and drug targeting”, Colloids and
Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 371, 104-112.
36. Li L., Chen D., Zhang Y., Deng Z., Ren X., Meng X., Tang F., Ren J. and
Zhang L. (2007), “Magnetic and fluorescent multifunctional chitosan
nanoparticles as a smart drug delivery system”, Nanotechnology, 18, 40–51.
37. Linda A Harris (2002), Polymer stabilized Magnetic Nanoparticles and
Poly(propylen oxide) Modified Styrene-Dimetharylate Networks, Doctoral
thesis, The Virginia Polytechnic Institute and State University.
67
38. Li P., Ping Li S. and Wang Y.T. (2006), “Review Optimization of CZE for analysis
of phytochemical bioactive compounds”, Electrophoresis, 27, 4808–4819.
39. Liang. Y.Y, L.M. Zhang (2007), “Bioconjugation of papain on
superparamagnetic nanoparticles decorated with carboxymethylated chitosan”,
Biomacromolecules, 8, 1480–1486.
40. 75 Liu J. et al (2013), “Recent progress in studying curcumin and its nano-
preparations for cancer therapy”, Cur Pharm Des, 19(11), 1974-1993.
41. Madhumathi. K, P. T. Sudheesh Kumar, S. Abhilash, V. Sreeja, H. Tamura,
K.Manzoor, S. V. Nair and R. Jayakumar (2010), “Development of novel
chitin/nanosilver composite scaffolds for wound dressing applications”, Journal
of Materials Science: Materials in Medicine, 21, 807-813.
42. Mehta. K, L. Li, B. Ahmed, and R. Kurzrock (2007), “Liposomal curcumin with
and without oxaliplatin: effects on cell growth, apoptosis, and angiogenesis in
colorectal cancer”, Molecular Cancer Therapeutics, 6, 1276-1282.
43. Mohammadi-Samani S., Miri R., Salmanpour M., Khalighian N., Sotoudeh S.
and Erfani N. (2013), “Preparation and assessment of chitosan-coated
superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles for controlled delivery of methotrexate”, Res Pharm Sci., 8(1), 25–33.
44. Olszanecki. R, J. Jawien, M. Gajda, L. Mateuszuk, A. Gebska, M. Korabiowska,
S. Chlopicki, R. Korbut (2005), “Effect of curcumin on atherosclerosis in
apoE/LDLR-double knockout mice”, Journal of physiology and pharmacology,
45. Park J.-H., Im K.-H., Lee S.-H., Kim D.-H., Lee D.-Y., Lee Y.-K., Kim K.-M., & Kim K.-
N. (2005), “Preparation and characterization of magnetic chitosan particles for
hyperthermia application”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 293, 328–333.
56(4), 627-635.
46. Pitkethly M.J (2004), "Nanomaterials – the driving force", Nanotoday, 7(12),
20-29.
47. Poole. C. P, F. J. Owens (2003), Introduction to nanotechnology, Wiley–
Interscience, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ.
48. Pothitirat W. and Gritsanapan W. (2006), “Variation of bioactive components in
Curcuma longa in Thailand”, Current Science, 91, 1397 – 1400.
68
49. Quintanilla Almagro, Eliseo; Diaz Alperi, Joaquin, “Method for obtaining
apolar and polar extracts of curcuma and applications thereof”, United States
Patent 6440468.
50. Qureshi. S, A. H. Shah and A. M. Ageel (1992), “Toxicity studies on Alpinia
galanga and Curcuma longa”, Planta Medica, 58(2), 124-127.
51. Rejinold. N. S, K. P. Chennazhi, S. V. Nair, H. Tamura and R. Jayakumar
(2011), “Biodegradable and thermo-sensitive chitosan-g-poly (N-
vinylcaprolactam) nanoparticles as a 5-fluorouracil carrie”, Carbohydrate
Polymers, 83(2), 776-786.
52. Rejinold. N. S, M. Muthunarayanan, K. P. Chennazhi, S. V. Nair and R.
Jayakumar (2011), “5Fluorouracil loaded fibrinogen nanoparticles for cancer
drug delivery applications”, International Journal of Biological
Macromolecules, 48, 98-105.
53. Roggo Y., Chalus P., Maurer L., Lema-Martinz C., Edmond A. and Jent N.
(2007), “A review of near infrared spectroscopy and chemometrics in
pharmaceutical technologies”, Journal of Pharmaceutical and Biomedical
Analysis, 44, 683–700.
54. Ryan R., Donegan S., Power J. and Altria K. (2010), “Review: Advances in the
theory and application of MEEKC”, Electrophoresis, 31, 755–767.
55. Salmaso. S, S. Bersani, A. Semenzato and P. Caliceti (2007), “New cyclodextrin
bioconjugates for active tumour targeting”, Journal of Drug Targeting, 15(6),
379-390.
56. Shankar. T. N, N. V. Shantha, H. P. Ramesh, I. A. Murthy and V. S. Murthy
(1980), “Toxicity studies on turmeric (Curcuma longa): acute toxicity studies in
rats, guineapigs & monkeys”, Indian journal of experimental biology, 18(1), 73-75.
57. Shukla. P. K, V. K. Khanna, M. Y. Khan, R. C. Srimal (2003), “Protective
effect of curcumin against lead neurotoxicity in rat”, Human & Experimental
Toxicology, 22(12), 653-658.
58. Sonia Vallet, Sascha Pahernik, Thomas Höfner, Georgi Tosev, Boris
Hadaschik, Stefan Duensing, Oliver Sedlaczek, Markus Hohenfellne, Dirk
69
Jäger, Carsten Grüllich (2015), “Efficacy of Targeted Treatment Beyond Third-
Line Therapy in Metastatic Kidney Cancer: Retrospective Analysis From a
Large-Volume Cancer Center”, Clinical Genitourinary Cancer, 13(3), 145–152.
59. Sun X., Gao C., Cao W., Yang X. and Wang E. (2002), “Capillary
electrophoresis with amperometric detection of curcumin in Chinese herbal
medicine pretreated by solid-phase extraction”, Journal of Chromatography A,
60. Sun Y., Chen Z., Yang X., Huang P., Zhou X. & Du X. (2009), “Magnetic chitosan
nanoparticles as a drug delivery system for targeting photodynamic therapy”,
Nanotechnology, 20, 135102-135110.
962, 117-125.
61. Tanaka K., KubaY., Sasaki T., Hiwatashi F. and Komatsu K. (2008),
“Quantitation of curcuminoids in curcuma rhizome by near-infrared
spectroscopic analysis”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56,
8787–8792.
62. Tiyaboonchai. W, W. Tungpradit and P. Plianbangchang (2007), “Formulation
and characterization of curcuminoids loaded solid lipid nanoparticles”,
International Journal of Pharmaceutics, 337(1-2), 299-306.
63. Thongchai W., Liawruangrath B. and Liawruangrath S. (2009), “Flow injection
analysis of total curcuminoids in turmeric and total antioxidant capacity using
2,20-diphenyl-1-picrylhydrazyl assay”, Food Chemistry, 112, 494–499.
64. Ha Phuong Thu, et al. (2011), “Fe3O4/o-Carboxymethyl Chitosan/Curcumin- based Nanodrug System for Chemotherapy and Fluorescence Imaging in HT29
Cancer Cell Line”, Chem. Lett., 40(11), 1264-1268.
65. Tozo Nishiyama, Tatsumasa Mae, Hideyuki Kishida, Misuzu Tsukagawa,
Yoshihiro Mimaki, Minpei Kuroda, Yutaka Sashida, Kazuma Takahashi, Teruo
Kawada, Kaku Nakagawa, and Mikio Kitahara (2005), “Curcuminoids and
sesquiterpenoids in turmeric (Curcuma longa L.) suppress an increase in blood
glucose level in type 2 diabetic KK-Ay mice”, Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 53(4), 959 – 963.
66. Ueno H., H. Yamada, I. Tanaka, N. Kaba, M. Matsuura, M. Okumura, et al.
(1999), “Accelerating effects of chitosan for healing at early phase of ex-
70
perimental open wound in dogs”, Biomaterials, 20, 1407-1414.
67. Ueno H., T. Mori, T. Fujinaga (2001), “Topical formulations and wound healing
applications of chitosan”, Adv. Drug Deliv. Rev., 52 105-115.
68. 62. Unger M. (2009), “Capillary Electrophoresis of Natural Products: Current
Applications and Recent Advances”, Planta Medica, 75, 735–745.
69. 63. Vande Vord. P. K, H. W. Matthew, S. P. De Silva, L. Mayton, B. Wu and P.
H. Wooley (2002), “Evaluation of the biocompatibility of a chitosan scaffold in
mice”, Journal of Biomedical Materials Research, 59, 585-590.
70. Veiseh O., Gunn J.W. & Zhang M. (2010), “Design and fabrication of magnetic
nanoparticles for targeted drug delivery and imaging”, Advanced Drug Delivery
Reviews, 62, 284–304.
71. 64. Wang. X.H, Y.M.Du, L.H.Fan, H.Liu and Y.Hu (2005), “Chtiosan-
metal complexes as antimicrobial agent: synthesis, characterizationand
structure-activity study”, Polymer Bulletin, 55, 105-113.
72. Watanabe T., Mazumder T.K., Yamamoto A., Nagai S. and Terabe S. (2000),
“Separation and determination of curcuminoids in turmeric samples by miceller
electrokinetic chromatography with a high molecular mass surfactant”, Nippon
Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi, 47, 780-786.
73. Wessler Silja, Petra Muenzner, Thomas F. Meyer, Michael Naumann (2005),
“The anti-inflammatory compound curcumin inhibits Neisseria gonorrhoeae-
induced NF-κB signaling, release of pro-inflammatory cytokines/chemokines and
attenuates adhesion in late infection”, Biological Chemistry, 386(5), 481-490.
74. Yallapu. M. M, B. K. Gupta, M. Jaggi and S. C. Chauhan (2010), “Fabrication of
curcumin encapsulated PLGA nanoparticles for improved therapeutic effects in
metastatic cancer cells”, Journal of Colloid and Interface Science., 351, 19-29.
75. Yosefine Arum, Yun-Ok Oh, Hyun Wook Kang, Seok-Hwan Ahn and Junghwan Oh (2015), “Chitosan-Coated Fe3O4 Magnetic Nanoparticles as Carrier of Cisplatin for Drug Delivery”, Fish Aquat Sci., 18(1), 89-98.
76. Yuan K., Weng Q., Zhang H., Xiong J. and Xu G. (2005), “Application of
capillary zone electrophoresis in the separation and determination of the
curcuminoids in urine”, Journal of Pharmaceutical and Biomedical analysis,
71
38, 133-138.
77. Zhang J. S., Guan J., Yang F. Q., Liu H. G., Cheng X. J. and Li S. P. (2008).
“Qualitative and quantitative analysis of four species of Curcuma rhizomes
using twice development thin layer chromatography”, Journal of
78. Zhao. D.L, X.X. Wang, X.W. Zeng, Q.S. Xia, J.T. Tang (2009), “Preparation and
inductive heating property of Fe3O4–chitosan composite nanoparticles in an AC
magnetic field for localized hyperthermia”, Journal of Alloys and Compounds, 477,
739–743.
79. Zhongfa L, Chiu M, Wang J, Chen W, Yen W, Fan-Havard P, Yee LD, Chan
Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 48, 1024–1028.
curcuminoids and curcumin metabolites in mice”, Cancer Chemother Pharmacol,
69(3), 679-689
72
KK (2012), “Enhancement of curcumin oral absorption and pharmacokinetics of