CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin 1.1 GIỚI THIỆU VE CHITOSAN 1.1 Nguồn gốc Chitosan là một polysaccharide nguồn gốc thiên nhiên, được tách chiết và bién tính từ vỏ loài giáp xác (tôm, cua, hén, trai, sò, mai mực, dia bién.), màng tế bào nam họ Zygemycetes, các sinh khối nắm mốc, một số loài tao.2 Công thức hóa học Cau tao của chitosan rất giống của cellulose, chỉ khác một nhóm chức ở vị trí C2 của mỗi đơn vị D-glucose, nhưng tính chất của chúng lại khác nhau. Tên hóa học cua chitosan là Poly B-(1 4)-D-glucosamine hay Poly B-(1 4)-2- amino-2-deoxy-D-glucose. Trên thực tế thường vẫn có những mac xích chitin đan xen trong mạch cao phân tử chitosan (khoảng 10%). Vi vậy, công thức hóa học chính xác của chitosan được thé hiện ở hình 1.
OH OH OH ¬ HO NH> NH> HO NH> OH : Jn H nh 1-1 Công thức cua chitosan [2] 1.3 Tinh chất co ban của chitosan 1.1 Tinh chất vật lý Chitosan là chất răn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, không mùi, không vị, hòa tan dễ dàng trong các dung dịch acid loãng. Trọng lượng phân tử và độ deacetyl hóa là hai chỉ số đặc trưng quan trọng nhất của chitosan [2].2 Tính chất sinh học Vật liệu chitosan không độc, dùng an toàn cho người, có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phan hủy sinh học va có nhiều tác dụng sinh học đa dạng khác nhau như: tính kháng nắm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bảo, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu. chống sưng u, làm giảm cholesterol Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin va lipid mau, lam to vi động mach va hạ huyét ap, diéu tri than man tinh, chong rỗi loạn nội tiết [2].3 Độc tính Đề dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về độc tính của chitosan.Arai và cộng sự đã xác định chitosan hau như không độc (almost non-toxic), chỉ số LD50 = 16 g/kg cân nặng cơ thé, không gây độc trên súc vật và người, không gây độc tính trường diễn. Nhiều tác giả đã chỉ rõ những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo mang, có thé tự phân hủy sinh hoc, hòa hop sinh hoc không những đối với động vat mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương [3, 4].4 Cac ứng dụng cua chitosan Chitosan có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như trong mỹ phẩm, công nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm.
công nghệ sinh học, y tế,. - Trong mỹ phẩm: Dùng làm phụ gia dé tăng độ bám dính, tăng độ hòa hop sinh học với da, chống tia cực tím, làm mềm da, làm kem lột mặt. - Trong công nghiệp: Các kỹ nghệ làm giấy, chế biến gỗ, điện tử, mực in, phim ảnh: Chitosan dùng làm phụ gia để tăng cường sản phẩm. - Trong xử lý nước: Chitosan dùng dé xử lý nước thải công nghiệp (tạo phức với các kim loại nặng độc hại), để lọc trong nước sạch tiêu dùng.
-_ Trong nông nghiệp: Chitosan chỗng lại các nam và vi khuẩn gây bệnh của môi trường xung quanh, để bảo vệ thực vật, cò dùng làm chất kích thích sinh trưởng cây trồng, thuốc chống bệnh đạo ôn, khô văn cho lúa. -_ Trong công nghiệp thực phẩm: Dé bao quản đóng gói thức ăn, bảo quan thực phẩm, hoa quả, rau tươi. vì nó tạo màng sinh học không độc. Người ta đã tạo mang chitosan trên quả tươi dé bao quản quả dao, quả lê, quả kiwi, dưa chuột, ớt chuông, dâu tây, cà chua, qua vải, xoài, nho.dùng để lọc trong các loại nước quả ép, bia, rượu vang, nước giải khát.
Vỏ bọc thực phẩm bằng mang chitosan đã được phép sử dụng ở Canada và Mỹ từ lâu. Là một polymer dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh học đa dạng, chitosan được đưa vào thực phẩm, thức ăn, bánh kẹo, nước giải khát. Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin Cơ quản bảo vệ môi trường của Mỹ (USEPA) đã cho phép chitosan không những được dùng làm thành phan thức ăn, mà còn dùng cả trong việc tinh chế nước uống. Còn ngay từ năm 1983 Bộ Thuốc và Thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm.
Nhiều cuộc hội nghị quốc tế về chitosan đã khang định tác dụng điều trị và tính an toàn cua chitosan. Chitosan đã được đánh giá cao, gọi la “ Yếu tổ thứ sdu của sự sống con người ” (cùng với protein, lipid, gluxit, nước, muối khoáng) và đã chính thức được Tổ chức Y tế Thế giới cho phép dùng trong y học và thực phẩm. Nhiều tác giả đã gọi chitosan là vat liệu cua thể ky 2] [2]. - _ Trong công nghệ sinh hoc: Dùng dé cô định enzym và các tế bao vi sinh vật, làm chất mang sử dụng trong sắc ký chọn lọc.
- _ Trong y tế: Day là ứng dung quan trọng nhất, mang lại hiệu quả kinh tế cao cua chitosan: Dùng làm phụ gia trong kỹ nghệ bao chế duoc phẩm: tá dược don, ta dược dính, tá dược dẫn thuốc, mang bao phim, viêm nang mềm, nang cứng. Dùng làm chất mang sinh học để gắn thuốc, tạo ra thuốc polymer tác dụng chậm. Chitosan dùng làm hoạt chất chính dé chữa bệnh như: Thuốc điều trị liền vết thương, vết bỏng, vết m6 vô trùng: thuốc bổ dưỡng cơ thé: Ha lipid và cholesterol máu; thuốc chữa đau dạ day, tiéu đường. xưng khớp, viêm khớp, viêm xương, loãng xương, chống đông tụ máu, kháng nắm, kháng khuẩn, điều trị suy giảm miễn dich, có khả năng hạn chế sự phát triển của tế bảo u, tế bao ung thư và chống HIV [2, 5, 6].
Dùng làm vật liệu y sinh: Con người nhân tạo, màng sinh học, chất nên cho da nhân tao, chỉ khâu phẫu thuật, mô cay ghép.2 GIỚI THIỆU VE CURCUMINOID Nghệ chứa nhiều thành phần khác nhau (curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin, zingiberence, curcumenol, curcumol, turmerin. Trong đó, đáng chú ý là ba hoạt chất chính curcumin, demethoxycurcumin va bisdemethoxycurcumin là ba hop chất chính trong nghệ có nhiều hoạt chất quý, được Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và gọi chung là curcuminoid. Thành phần curcuminoid tạo ra màu vàng của nghệ [7, 8]. Ri = Ro= OCH HO 0N Ri = OCH; , Rx =H Ri =R2=H iP = Rị Ry 0 0 H nh 1-2 Cau trúc của các curcuminoid — thanh phan chinh trong than ré nghé [7] Trong đó, curcumin chiễm 50 — 60%, demethoxycurcumin chiém 20 — 30%, còn bisdemethoxycurcumin chiém khoảng 7 — 20%, tùy loại nguyên liệu nghệ và điều kiện chiết tách.
Dé chỉ hỗn hợp của ba dẫn xuất trên người ta dùng chung thuật ngữ “curcuminoid”. Tuy nhiên, do dẫn xuất curcumin chiếm ty lệ lớn nên các dẫn xuất trên có thể được gọi chung là curcumin [7, 8]. Curcuminoid là tinh thé dạng bột màu vàng cam, điểm nóng chảy ở 183 °C. Pigment màu cureuminoid tan trong dầu.
không tan trong nước ở pH acid và pH trung hòa (độ tan < 10 pg/mL ở 25 °C), tan trong kiềm, acetone, dichloromethane, đichloroethylene, dimethylsulfoxide, benzene, acid acetic và trong dung dịch có tính cồn như ethanol, methanol. Dung dich curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hap thụ cực đại ở bước sóng khoảng từ 420- 430 mm [8-10].1 Cấu trúc hóa hoc của curcuminoid Ngoài ba thành phan chính trên, ba thành phan thứ yếu cũng được phân tach, được xem là đồng phân hình học của hop chất curcuminoid trên. Một trong số đó là đồng phân hình hoc cis — trans của curcumin (dang trans — trans) dựa trên phố UV, điểm nóng chảy thấp hơn và kém bền trong dung dịch và dưới ánh sáng hơn khi so sánh với curcumin. Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin o 9° H,CO ; SS ⁄ OCH; HO Curcumin (Curcumin I) ộ OH o ° (*¬**xyể HO OH Demethoxycureumin (Cureumin II) Bis-demethoxycurcumin (Curcumin ITT) H nh 1-3 Công thức cấu tao của hợp chat curcuminoid [7] Curcumin có giá trị hoạt tinh sinh học cao là do trong công thức cau tạo của curcumin có các nhóm hoạt tinh sau: ' oO} | O | mã P| re CH? — CH IIRE CH CH 30 OCH 3 IOHI1 L__—_l 1.
Parahydroxyl groups - antioxidant activity 2. Keto groups - anti-inflammatory, anti-cancer, anti-mutagen 3. Double bonds - anti inflammatory, anti- cancer, anti -mutagen H nh 1-4 Cac nhóm chức có hoạt tính sinh hoc trong curcumin [11] Nhóm parahydroxyl: hoạt tinh chong oxi hóa. Nhóm keto: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào.
Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào. Chế tạo sợi chitosan ứng dung cho dan truyén curcumin 1.2 Ứng dụng của nghệ 1.1 Trong thực phẩm Màu vàng của nghệ còn sử dụng để tạo màu trong bơ, salad, margarine, yoghurt, bánh ngọt, bánh bích quy, bắp rang, ngũ cốc, xúc xích. Ngoài ra, nghệ còn dùng trong một số công nghệ sản xuất bao gói chống ánh sáng và trong thức ăn gia súc [7, 12-14].2 Trong dược phẩm Trong dân gian, nghệ đã được tin dùng như phương thuốc hữu hiệu để trị tụ huyết, máu cam, làm cao dán nhọt, thoa chống vết thương tụ mau, lam mau lành sẹo, trị viêm gan, vàng da, đau dạ dày, ghẻ lở, mụn nhọt. Kết hợp nghệ và dầu vùng cũng được dùng điều trị nhanh khi mới bi bỏng nhẹ, giúp làm giảm phù nề, xung huyết quanh vết bỏng, giúp vết bỏng không lan rộng, chóng khô và liền sẹo.
Hoạt chất curcumin chứa trong củ nghệ có tác dụng trong chữa trị bệnh Alzheimer. Cureumin cũng là một chất kháng viêm tương đương hydrocortison và phenylbutazon. Hoạt chất curcumin có tác dụng tích cực trong việc điều trị căn bệnh khuyết tật gien ở nhiễm sắc thé số 7 - còn goi là bệnh mucovisidosis [7, 15, 16].3 Trong mỹ phẩm Nghệ được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm bởi tác dụng rất tốt cho da. Nghệ giúp làm liền các vết sẹo nhanh chóng và các vết sẹo đang lên da non, sẹo không bị thâm [7, 10].
13 HE DÂN TRUYEN NANO CHITOSAN-CURCUMIN VA DONG HOC CUA QUA TRINH PHONG THICH CURCUMIN 1.1 Hệ dẫn truyền nano chitosan-curcumin Nano chitosan được sử dụng cho sự phóng thích thuốc tùy theo liều lượng từ hệ dẫn truyền chitosan, phụ thuộc vào hình thai học, kích cỡ, mật độ liên kết ngang của hệ, tính chất hóa lý của thuốc cũng như đặc tính của polymer như ái nước hay kị nước, khả năng tạo gel, khả năng trương nở, khả năng bám dính tự nhiên. Sự phóng thích thuốc trong môi trường hòa tan cũng phụ thuộc thể tích của môi trường hòa tan, pH, độ phân cực, tốc độ khuấy, nhiệt độ, điều kiện thiết bị chứa và sự có mặt của enzyme.
