Nghiên cứu chiết tách các hợp chất phenolic từ loài ngọc cẩu balanophora laxiflora hemsl bán tổng hợp một số dẫn xuất caffeyl hydrazide mới và tác dụng sinh học của chúng

Nghiên cứu chiết tách hợp chất phenolic từ ngọc cẩu Balanophora laxiflora và tác dụng sinh học của các dẫn xuất caffeyl hydrazide mới.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hoa
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Khắc Vũ
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu chiết tách các hợp chất phenolic từ loài Ngọc cẩu (Balanophora laxiflora Hemsl.), bán tổng hợp một số dẫn xuất caffeyl hydrazide mới và tác dụng sinh học của chúng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan loài Ngọc cẩu
• 1.1.1. Đặc điểm thực vật
• 1.1.2. Ứng dụng trong y học cổ truyền
• 1.1.3. Thành phần hóa học
• 1.1.4. Hoạt tính sinh học
• 1.2. Tổng quan về các hợp chất phenolic
• 1.2.1. Về hóa học và hoạt tính sinh học các hợp chất phenolic
• 1.2.2. Về hóa học và hoạt tính sinh học của acid caffeic và các dẫn xuất caffeate tự nhiên
• 1.3. Tổng quan về các dẫn xuất acid caffeic tổng hợp
• 1.3.1. Phương pháp tổng hợp một số dẫn xuất của acid caffeic
• 1.3.2. Vài nét về dẫn xuất hydrazide
• 1.3.3. Hoạt tính sinh học một số dẫn xuất của acid caffeic
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất
• 2.2.1. Thiết bị, dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp xử lý và chiết mẫu
• 2.3.2. Phương pháp phân lập các hợp chất
• 2.3.3. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất
• 2.3.4. Phương pháp xác định cấu trúc
• 2.3.5. Phương pháp xác định hoạt tính sinh học
• 3. PHÂN LẬP VÀ TỔNG HỢP
• 3.1. Phân lập một số hợp chất phenolic từ loài Ngọc cẩu
• 3.1.1. Methyl 4-hydroxy cinnamate [methyl - trans-3-(4-hydroxyphenyl)-2-propenoate] (BL3)
• 3.2. Tổng hợp methyl caffeate
• 3.3. Tổng hợp một số dẫn xuất caffeyl hydrazide
• 4. THẢO LUẬN VÀ KẾT QUẢ
• 4.1. Xác định cấu trúc một số hợp chất phenolic phân lập từ loài Ngọc cẩu
• 4.1.1. Methyl 4-hydroxy cinnamate [methyl trans-3-(4-hydroxyphenyl)-2-propenoate, BL3]
• 4.2. Tổng hợp methyl caffeate
• 4.3. Tổng hợp và xác định cấu trúc một số dẫn xuất caffeyl hydrazide
• 4.3.1. Tổng hợp một số dẫn xuất caffeyl hydrazide
• 4.3.2. Xác định các sản phẩm tổng hợp caffeyl hydrazide
• 4.4. Kết quả thử hoạt tính sinh học
• 4.4.1. Kết quả thử hoạt tính sinh học của một số hợp chất phenolic phân lập từ loài Ngọc cẩu BL1-BL4
• 4.4.2. Kết quả thử hoạt tính sinh học của các dẫn xuất caffeyl hydrazide
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Hướng phát triển của luận văn trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về chiết tách hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu

Chiết tách hợp chất phenolic từ loài Ngọc cẩu (Balanophora laxiflora Hemsl.) là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành hóa học tự nhiên. Hợp chất phenolic có nhiều ứng dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm nhờ vào các đặc tính sinh học của chúng. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần hóa học của Ngọc cẩu mà còn mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm mới từ nguồn nguyên liệu tự nhiên này.

1.1. Đặc điểm thực vật của Ngọc cẩu

Ngọc cẩu là loại cây ký sinh, có hình dáng giống như nấm, thường sống trong các khu rừng ẩm. Cây có màu đỏ nâu sẫm và không có lá, chỉ có cán hoa lớn. Loài này phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Á và được ghi nhận trong Sách Đỏ Việt Nam với cấp độ nguy cấp.

1.2. Ứng dụng của Ngọc cẩu trong y học cổ truyền

Ngọc cẩu được sử dụng trong y học cổ truyền để điều trị nhiều bệnh lý như yếu sinh lý, đau lưng và các vấn đề liên quan đến xương khớp. Người dân tộc Dao đỏ coi đây là vị thuốc quý giúp tăng cường sinh lý và sức khỏe tổng thể.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hợp chất phenolic

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc chiết tách và nghiên cứu hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như sự đa dạng về thành phần hóa học và khó khăn trong quy trình chiết tách cần được giải quyết để tối ưu hóa hiệu quả chiết xuất.

2.1. Khó khăn trong quy trình chiết tách

Quy trình chiết tách hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu thường phức tạp do sự đa dạng của các hợp chất có trong cây. Việc lựa chọn phương pháp chiết tách phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo thu được các hợp chất có hoạt tính cao.

2.2. Đánh giá hoạt tính sinh học của hợp chất phenolic

Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phenolic tách được từ Ngọc cẩu là một thách thức lớn. Cần có các phương pháp thử nghiệm chính xác để xác định hiệu quả của chúng trong việc điều trị các bệnh lý khác nhau.

III. Phương pháp chiết tách hợp chất phenolic hiệu quả

Để chiết tách hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm sắc ký bản mỏng, sắc ký cột và các kỹ thuật hiện đại khác nhằm tối ưu hóa quy trình chiết xuất.

3.1. Sắc ký bản mỏng trong chiết tách

Sắc ký bản mỏng là một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả để phân tích và tách các hợp chất phenolic. Phương pháp này cho phép xác định nhanh chóng các hợp chất có trong mẫu chiết xuất.

3.2. Sắc ký cột và các kỹ thuật hiện đại

Sắc ký cột là phương pháp phổ biến trong chiết tách hợp chất phenolic, giúp tách biệt các hợp chất dựa trên tính chất hóa học của chúng. Ngoài ra, các kỹ thuật hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) cũng được áp dụng để nâng cao độ chính xác trong phân tích.

IV. Nghiên cứu dẫn xuất caffeyl hydrazide từ hợp chất phenolic

Nghiên cứu dẫn xuất caffeyl hydrazide từ các hợp chất phenolic tách được từ Ngọc cẩu đã cho thấy nhiều triển vọng. Các dẫn xuất này không chỉ có hoạt tính sinh học cao mà còn dễ dàng tổng hợp từ nguyên liệu có sẵn.

4.1. Quy trình tổng hợp dẫn xuất caffeyl hydrazide

Quy trình tổng hợp dẫn xuất caffeyl hydrazide từ acid caffeic được thực hiện thông qua các phản ứng este hóa và thế. Các dẫn xuất này có thể được tổng hợp một cách đơn giản và hiệu quả.

4.2. Đánh giá hoạt tính sinh học của dẫn xuất

Các dẫn xuất caffeyl hydrazide được tổng hợp cho thấy hoạt tính ức chế sản sinh NO tốt hơn nhiều so với chất đối chứng. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm mới trong điều trị bệnh.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu về chiết tách hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu và dẫn xuất caffeyl hydrazide đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm ứng dụng. Các hợp chất này có thể được sử dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm.

5.1. Ứng dụng trong y học

Các hợp chất phenolic và dẫn xuất caffeyl hydrazide có thể được ứng dụng trong điều trị các bệnh lý như ung thư và viêm nhiễm. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở cho việc phát triển các sản phẩm mới từ nguồn nguyên liệu tự nhiên.

5.2. Kết quả nghiên cứu và triển vọng tương lai

Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng chiết tách và tổng hợp các hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu là khả thi. Điều này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm phát triển các sản phẩm có giá trị cao từ nguồn nguyên liệu tự nhiên.

VI. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hợp chất phenolic

Nghiên cứu chiết tách hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu và dẫn xuất caffeyl hydrazide đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong y học và công nghiệp.

6.1. Tầm quan trọng của hợp chất phenolic

Hợp chất phenolic có vai trò quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm tự nhiên có hoạt tính sinh học cao. Nghiên cứu này khẳng định giá trị của Ngọc cẩu trong việc cung cấp các hợp chất quý giá cho y học.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết tách và tổng hợp các hợp chất phenolic, nhằm phát triển các sản phẩm mới có giá trị cao từ Ngọc cẩu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Loài Ngọc cẩu (Balanophora laxiflora Hemsl.) là một thực vật ký sinh quý hiếm, phân bố chủ yếu ở các vùng núi phía Bắc Việt Nam như Tam Đảo, Tuyên Quang, Yên Bái, Lào Cai, Cao Bằng, Hòa Bình, Sơn La và Sapa. Với đặc điểm sinh trưởng trong rừng ẩm ở độ cao khoảng 1500m, Ngọc cẩu đã được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền để tăng cường sinh lý, bổ thận tráng dương và điều trị các bệnh liên quan đến xương khớp. Thành phần hóa học của loài này rất đa dạng, trong đó các hợp chất phenolic đóng vai trò quan trọng với nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng viêm và gây độc tế bào ung thư.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu chiết tách các hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu, đặc biệt là methyl caffeate – một hợp chất phenolic chính có hoạt tính gây độc tế bào ung thư hiệu quả, đồng thời phát triển quy trình bán tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide mới từ acid caffeic. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc các hợp chất chiết tách, đánh giá hoạt tính sinh học của chúng, đồng thời phát triển các dẫn xuất mới có hoạt tính kháng viêm cao hơn so với các chất đối chứng hiện có.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên mẫu Ngọc cẩu thu thập tại huyện Na Hang, tỉnh Tuyên Quang vào tháng 12 năm 2019, với các phương pháp phân lập, tổng hợp và thử nghiệm hoạt tính sinh học được tiến hành tại Viện Hóa học và Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các hoạt chất thiên nhiên có tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư và các bệnh viêm nhiễm, đồng thời mở rộng hướng nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất phenolic có hoạt tính sinh học cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hợp chất phenolic và dẫn xuất acid caffeic, tập trung vào:

• Hợp chất phenolic: Nhóm hợp chất có cấu trúc vòng thơm chứa nhóm hydroxyl, nổi bật với hoạt tính chống oxy hóa, kháng viêm và chống ung thư. Phenolic được phân loại thành các nhóm như acid phenolic, flavonoid, lignan, tannin, trong đó acid caffeic và các dẫn xuất caffeate là thành phần quan trọng.
• Acid caffeic và dẫn xuất caffeate: Acid caffeic là một acid hydroxycinnamic phổ biến trong thực vật, có nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, chống ung thư, kháng viêm và điều hòa miễn dịch. Các dẫn xuất caffeate tự nhiên và tổng hợp như methyl caffeate, ethyl caffeate, caffeic acid phenethyl ester (CAPE) được nghiên cứu rộng rãi về tác dụng sinh học.
• Dẫn xuất hydrazide: Các hợp chất chứa nhóm chức -C(=O)-NH-NH2, có hoạt tính sinh học đa dạng như kháng khuẩn, kháng viêm và chống ung thư. Hydrazide cũng là tiền chất quan trọng trong tổng hợp các dẫn xuất caffeic có hoạt tính sinh học cao.

Ba khái niệm chính được tập trung nghiên cứu gồm: chiết tách hợp chất phenolic từ dược liệu, tổng hợp bán tổng hợp dẫn xuất caffeyl hydrazide, và đánh giá hoạt tính sinh học (gây độc tế bào ung thư, ức chế sản sinh NO).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu Ngọc cẩu được thu thập tại huyện Na Hang, tỉnh Tuyên Quang, tháng 12/2019. Các hợp chất phenolic được chiết tách từ mẫu này. Dữ liệu hoạt tính sinh học thu thập từ các thử nghiệm in vitro trên nhiều dòng tế bào ung thư và tế bào đại thực bào RAW 264.7.
• Phương pháp phân tích:
  • Chiết tách hợp chất phenolic bằng sắc ký cột silica gel và Sephadex LH-20, sắc ký bản mỏng để phân tích thành phần.
  • Tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide qua các phản ứng este hóa, amid hóa với các xúc tác acid sulfuric, p-toluenesulfonic, EDC, BOP, DCC, HATU.
  • Xác định cấu trúc bằng phổ IR, ESI-MS, 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC.
  • Đánh giá hoạt tính sinh học bằng phương pháp gây độc tế bào Sulforhodamine B (SRB) trên 5 dòng tế bào ung thư người (A549, T24, Huh-7, 8505, SNU-1) và tế bào ung thư tủy xương cấp (OCI-AML3).
  • Thử nghiệm ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW 264.7 kích thích bằng LPS.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và chiết tách (tháng 12/2019), tổng hợp dẫn xuất và xác định cấu trúc (2020-2021), thử nghiệm hoạt tính sinh học (2021-2022), hoàn thiện luận văn (10/2022).

Cỡ mẫu thử nghiệm hoạt tính sinh học gồm 5 dòng tế bào ung thư phổ biến và tế bào đại thực bào RAW 264.7, được xử lý với nhiều nồng độ mẫu khác nhau để xác định IC50 và hiệu quả ức chế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chiết tách và xác định cấu trúc 4 hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu: Bao gồm methyl caffeate là hợp chất chính với hàm lượng khoảng 0,03% trên nguyên liệu khô. Các hợp chất khác cũng được xác định rõ cấu trúc bằng phổ NMR và MS.
2. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của methyl caffeate: Methyl caffeate không độc với tế bào bình thường nhưng có khả năng gây độc tế bào ung thư hiệu quả trên nhiều dòng như ung thư phổi (A549), ung thư gan (Huh-7), ung thư tuyến giáp (8505), ung thư dạ dày (SNU-1) với giá trị IC50 trong khoảng 10-20 µg/mL. Đặc biệt, trên tế bào ung thư tủy xương cấp (OCI-AML3), methyl caffeate gây chết tế bào theo chương trình apoptosis với tính chọn lọc cao.
3. Phát triển quy trình bán tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide mới: Sử dụng acid caffeic làm nguyên liệu ban đầu, các dẫn xuất hydrazide được tổng hợp đơn giản, hiệu suất cao, từ nguyên liệu dễ kiếm và quy trình có thể mở rộng quy mô. Một số dẫn xuất có hoạt tính ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW 264.7 gấp 2 lần so với chất đối chứng L-NMMA.
4. Hoạt tính kháng viêm của các dẫn xuất caffeyl hydrazide: Các hợp chất tổng hợp cho thấy khả năng ức chế sản sinh NO hiệu quả, góp phần làm giảm quá trình viêm. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước về hoạt tính kháng viêm của các dẫn xuất acid caffeic.

Thảo luận kết quả

Kết quả chiết tách và xác định cấu trúc các hợp chất phenolic từ Ngọc cẩu phù hợp với các nghiên cứu trước, khẳng định methyl caffeate là hợp chất chủ đạo có hoạt tính sinh học nổi bật. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của methyl caffeate đặc biệt trên tế bào tủy xương cấp cho thấy tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư máu, tương đồng với các báo cáo về acid caffeic và dẫn xuất của nó trong điều trị bệnh bạch cầu mạn.

Quy trình bán tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide được phát triển với các phản ứng este hóa và amid hóa sử dụng xúc tác hiện đại, cho hiệu suất cao và khả năng mở rộng. Hoạt tính ức chế NO vượt trội của các dẫn xuất này so với chất đối chứng cho thấy tiềm năng phát triển thuốc kháng viêm mới từ các dẫn xuất caffeic.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh IC50 của methyl caffeate trên các dòng tế bào ung thư và biểu đồ thể hiện khả năng ức chế NO của các dẫn xuất hydrazide so với L-NMMA. Bảng tổng hợp cấu trúc và hoạt tính sinh học của các hợp chất cũng giúp minh họa rõ nét đóng góp của nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tiếp tục nghiên cứu mở rộng hoạt tính sinh học của các dẫn xuất caffeyl hydrazide: Đánh giá trên các mô hình in vivo để xác định hiệu quả và độ an toàn, nhằm phát triển thuốc kháng viêm và chống ung thư. Thời gian thực hiện 2-3 năm, chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu dược liệu và hóa học.
2. Phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn các dẫn xuất có hoạt tính cao: Tối ưu hóa điều kiện phản ứng, tăng hiệu suất và giảm chi phí sản xuất để phục vụ nghiên cứu tiền lâm sàng và sản xuất thử nghiệm. Thời gian 1-2 năm, do các phòng thí nghiệm hóa học và công nghiệp dược đảm nhiệm.
3. Nghiên cứu cơ chế tác động sinh học của methyl caffeate và các dẫn xuất hydrazide: Sử dụng kỹ thuật phân tử và tế bào để làm rõ cơ chế gây độc tế bào ung thư và ức chế viêm, từ đó phát triển các thuốc nhắm mục tiêu chính xác. Thời gian 2 năm, do các nhóm nghiên cứu sinh học phân tử thực hiện.
4. Khảo sát đa dạng nguồn nguyên liệu và mở rộng nghiên cứu các loài thực vật chứa phenolic tương tự: Tìm kiếm các nguồn nguyên liệu thay thế hoặc bổ sung nhằm đa dạng hóa hoạt chất và tăng khả năng ứng dụng. Thời gian 1-2 năm, do các viện sinh thái và dược liệu thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu dược liệu và hóa học tự nhiên: Có thể ứng dụng phương pháp chiết tách và tổng hợp dẫn xuất phenolic để phát triển các hoạt chất mới có hoạt tính sinh học cao.
2. Chuyên gia phát triển thuốc kháng ung thư và kháng viêm: Sử dụng kết quả nghiên cứu để phát triển các thuốc mới dựa trên các dẫn xuất caffeic và hydrazide với hiệu quả và độ an toàn cao.
3. Doanh nghiệp sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng: Áp dụng quy trình tổng hợp và chiết tách để sản xuất nguyên liệu hoạt chất phục vụ thị trường thuốc và thực phẩm chức năng.
4. Sinh viên và học viên cao học ngành Kỹ thuật Hóa học, Dược học, Công nghệ Sinh học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học trong nghiên cứu hợp chất thiên nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Methyl caffeate có tác dụng sinh học nổi bật nào?
   Methyl caffeate có hoạt tính gây độc tế bào ung thư hiệu quả trên nhiều dòng tế bào, đặc biệt là tế bào ung thư tủy xương cấp, đồng thời không gây độc tế bào bình thường, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư.

2. Quy trình tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide có phức tạp không?
   Quy trình tổng hợp sử dụng các phản ứng este hóa và amid hóa với xúc tác acid sulfuric, p-toluenesulfonic, EDC, BOP, DCC, HATU, đơn giản, hiệu suất cao và có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm ở Việt Nam, dễ dàng mở rộng quy mô.

3. Các dẫn xuất caffeyl hydrazide có hoạt tính sinh học gì?
   Các dẫn xuất này có khả năng ức chế sản sinh nitric oxide (NO) trên tế bào đại thực bào RAW 264.7, thể hiện hoạt tính kháng viêm vượt trội gấp 2 lần so với chất đối chứng L-NMMA.

4. Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất được sử dụng là gì?
   Sử dụng phổ hồng ngoại (IR), phổ khối (ESI-MS, HR ESI MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều và hai chiều (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC) để xác định cấu trúc chính xác các hợp chất chiết tách và tổng hợp.

5. Nghiên cứu này có thể ứng dụng thực tiễn như thế nào?
   Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để phát triển các hoạt chất thiên nhiên và dẫn xuất tổng hợp có hoạt tính sinh học cao, phục vụ phát triển thuốc điều trị ung thư, thuốc kháng viêm và thực phẩm chức năng.

Kết luận

• Đã chiết tách và xác định cấu trúc thành công 4 hợp chất phenolic từ loài Ngọc cẩu, trong đó methyl caffeate là hợp chất chính với hoạt tính gây độc tế bào ung thư hiệu quả.
• Phát triển quy trình bán tổng hợp các dẫn xuất caffeyl hydrazide mới từ acid caffeic với hiệu suất cao, nguyên liệu dễ kiếm và quy trình có thể mở rộng.
• Các dẫn xuất caffeyl hydrazide tổng hợp có hoạt tính ức chế sản sinh NO vượt trội, tiềm năng ứng dụng trong điều trị viêm.
• Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng hiểu biết về hoạt tính sinh học của phenolic thiên nhiên và dẫn xuất caffeic, làm cơ sở cho phát triển thuốc mới.
• Đề xuất nghiên cứu tiếp theo tập trung vào đánh giá in vivo, cơ chế tác động và phát triển quy trình tổng hợp quy mô lớn.

Luận văn này là tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà nghiên cứu, chuyên gia phát triển thuốc và doanh nghiệp trong lĩnh vực dược liệu và hóa học tự nhiên. Để tiếp tục phát triển các hoạt chất tiềm năng, các nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp nên phối hợp triển khai các đề xuất nghiên cứu mở rộng và ứng dụng thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Tổng quan loài Ngọc cẩu 1.1 Đặc điểm thực vật 1. Phân loại khoa học Loài Ngọc cẩu hay còn được gọi là nấm tỏa dương, cây cu chó, cây dó đất, hoa tuyết sơn, pì lìn có phân loại khoa học như sau: Bộ: Santalales Họ: Balanophoraceae Chi: Balanophora Loài: Balanophora laxiflora Danh pháp hai phần: Balanophora laxiflora Hemsley. Đặc điểm hình thái Ngọc cẩu là loại cây cỏ trông như một cây nấm, màu đỏ nâu sẫm, sống một năm hay nhiều năm, ký sinh trên rễ cây khác, thường là cây gỗ lớn trong rừng sâu [1,2]. Cấu tạo bởi một cán hoa lớn, trên mang hoa dày đặc, có mo bao bọc, màu tím, mùi hôi.

Cán hoa nạc và mềm, dạng thay đổi, sần sùi, không có lá. Hoa đơn tính khác gốc, họp thành cụm hoa dạng bông nạc. Cụm hoa đực hình trụ, dài 10-15cm, ở gốc có một vài lá bắc, bao hoa xẻ nhiều thùy (4-7), nhị có bao phấn hình móng ngựa. Hoa cái hình bầu dục thuôn, dài 2-3cm, không có bao hoa, trên cụm hoa có nhiều phần phụ hình chùy không sinh sản [1,2].

Mùa ra hoa tháng 11-12 (và chỉ khi có hoa mới dễ phát hiện), sinh sản vô tính (bằng cách đẻ nhánh). Cây Ngọc cẩu (Balanophora laxiflora Hemsley. Phân bố Ngọc cẩu phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi và Australia [2]. Ngọc cẩu sinh trưởng và phát triển tốt ở trong các khu rừng ẩm, nằm trên độ cao 1500m so với mực nước biển và thường ký sinh trên rễ của các cây lá rộng thường xanh thuộc các họ Leguminosae, Araliaceae và Fagaceae.

Ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, Ngọc cẩu thường được tìm thấy trên rễ của cây Sophora davidii (Cha) Komarov. Ở Việt Nam, nấm được tìm thấy nhiều nhất tại các tỉnh miền núi phía Bắc như Tam Đảo, Tuyên Quang, Yên Bái, Lào Cai, Cao Bằng, Hòa Bình, Sơn La, Sapa, trên đỉnh dãy Hoàng Liên Sơn. Loài đã được ghi trong Sách Đỏ Việt Nam (1996) với cấp đánh giá "sẽ nguy cấp" (V), không xâm hại, khai thác các cây còn sót lại ở các nơi phân bố [1].2 Ứng dụng trong y học cổ truyền Trong y học dân gian, Ngọc cẩu được sử dụng để tăng cường sinh lý, bổ thận tráng dương, ích tinh huyết, mạnh tình dục, bổ tỳ vị, nhuận tràng, thông tiểu, chủ trị yếu sinh lý, liệt dương, lãnh cảm, đau lưng, mỏi gối, biếng ăn [1,2,4]. Từ xưa tới nay, nấm Ngọc cẩu đã được người dân tộc Dao đỏ (Hà Giang, Yên Bái) sử dụng như một vị thần dược trong điều trị các bệnh lý liên quan tới xương khớp như đau lưng, tê tay chân, mỏi gối và những chứng bệnh liên tới tới sinh lý khác.

Ở Malaysia toàn cây Ngọc cẩu được dùng làm thuốc kích dục [2]. 2 Ngọc cẩu thường được dùng dưới dạng thuốc rượu: vị tỏa dương thái mỏng ngâm rượu với1 phần tỏa dương, 5 phần rượu 35-40o, ngâm trên một tháng mới sử dụng. Rượu có màu đỏ sẫm, vị hơi đắng, chát. Có thể thêm đường hay mật ong cho dễ uống.

Ngày uống 2 lần vào trước bữa ăn, mỗi lần một chén con chừng 30ml [1].3 Thành phần hóa học Thành phần hóa học có trong cây Ngọc cẩu rất đa dạng, chủ yếu là các hợp chất tannin, terpenoid, flavonoid, phenylpropanoid, phenolic và các dẫn xuất glycosid của chúng. Hợp chất phenolic như dẫn xuất acid cinnamic là một trong các thành phần đặc trưng của loài B. - Các hợp chất thuộc nhóm (C6 - C3)n (phenylpropanoid) 3 4 Hình 1. Cấu trúc các hợp chất hóa học phenylpropanoid được tách ra từ loài Ngọc cẩu Bảng 1.

Các hợp chất hóa học phenylpropanoid được tách ra từ loài Ngọc cẩu Tài liệu tham STT Tên chất khảo 1 Acid coumaric [3] 2 1-O-(E)-p- coumaroyl-β-D-glucopyranose [5] 3 Acid Caffeic [3] 4 1-O-E-caffeoyl- β- Glucose [6] 5 Ethyl caffeate [6] 6 Methyl caffeate [7] 7 Balaxiflorin B = (6'-O-(E)-caffeoyl coniferin) [3] Coniferin (= 4-(3-hydroxyprop-1-en-1-yl)-2- 8 [3] [6] methoxyphenyl-β-D-glucopyranoside) 9 Methylconiferin [6] 10 p-hydroxycinnamoyl-β-D-glucopyranose [8] 5 11 Secoisolariciresinol [6] 12 (8S,8′S)-secoisolariciresinol 9′-O-β-D-glucopyranoside [9] 13 (8R,8′R)-secoisolariciresinol 4-O-β-D-glucopyranoside [9] 14 Isolariciresinol [3, 6] 15 Isolariciresinol-4-O-β-D-glucoside [3] 16 (8S,7′R,8′S)-isolariciresinol 9-O-β-D-glucopyranoside [10] 17 8S,7′R,8′S)-isolariciresinol 4-O-β-D-glucopyranoside [11] 18 Coniferyl aldehyde β-D-glucopyranoside [12] Balaxiflorin A = (7'S, 8R, 8'R)-9-O- 19 [3] galloyllariciresinol-4'-O-β-D-glucopyranoside 20 Lariciresinol-4'-O-β-D-glucoside [3] 21 (+)-pinoresinol-O-β-D-glucopyranoside [3] 22 Pinoresinol- 4-O-β- Glucoside [6] 23 Pinoresinol [6] 24 Salicifoliol [13] 25 Lariciresinol [6] 26 (8R,7′S,8′R)-lariciresinol 4′-O-β-D-glucopyranoside [14] 27 4-O-galloyl-1-O-E-caffeoyl-β-d-glucopyranose [15] 28 6-O-galloyl-1-O-E-caffeoyl-β-d-glucopyranose [15] - Các hợp chất terpenoid: Các hợp chất triterpenoid năm vòng thuộc các khung lupan, oleanan và ursan. Cấu trúc các hợp chất terpenoid được tách ra từ loài Ngọc cẩu Bảng 1. Các hợp chất terpenoid được tách ra từ loài Ngọc cẩu STT Tên chất Tài liệu tham khảo 29 β-amyrin [16] 30 (21α)-22-hydroxyhopan-3-on [17] 31 Lupinenone [18] 32 Lupanol acetate [18] 33 Lupeol [18] 34 Balanophorin B [18] 35 Carotinoside [18] - Tannin: các dẫn xuất acid cinnamic là thành phần đặc trưng của loài B. Cấu trúc các hợp chất tannin được tách ra từ loài Ngọc cẩu Bảng 1.

Các hợp chất tannin được tách ra từ loài Ngọc cẩu Tài liệu tham STT Tên chất khảo 1-O-(E)-caffeoyl-3-O-galloyl-4,6-(S)-HHDP-β-D- 36 [3] glucopyranose 37 [3,5] 1,3-di-O-galloyl-4,6-(S)-HHDP-β-D-glucopyranose 38 1-O-(E)-caffeoyl-4,6-di-O-galloyl-β-D-glucopyranose [3] 38 1,2,6-tri-O-galloyl-β-D-glucopyranose [3] 1,3-di-O-(E)-caffeoyl-4,6-(S)-HHDP-β-D- 40 [3] glucopyranose 41 1-O-(E)-caffeoyl-β-D-glucopyranose [3,5] 42 1,3-di-O-galloyl-β-D-glucopyranose [3] 8 43 1-O-(E)-caffeoyl-4,6-(S)-HHDP-β-D-glucopyranose [5] 44 1,2,6-tri-O-caffeoyl-β-D-glucopyranose [19] 45 3-O-galloyl-β-D-glucopyranose [3] 46 6-O-galloyl-β-D-glucopyranose [3] - Một số hợp chất khác Hình 1. Cấu trúc một số hợp chất khác được tách ra từ loài Ngọc cẩu Bảng 1. Một số hợp chất khác được tách ra từ loài Ngọc cẩu STT Tên chất Tài liệu tham khảo 47 Gallic acid [3] 48 Deacetyl asperulosidic acid [15] 49 16-alkanoic acid [18] 1.4 Hoạt tính sinh học 1. Chống oxi hóa Nhiều nghiên cứu về khả năng chống oxi hóa của các cao chiết, các hợp chất phân lập từ Ngọc cẩu đã được thực hiện cho kết quả đáng mong đợi.

Năm 2008, Kai-Chung Cheng cùng cộng sự đã nghiên cứu về khả năng chống oxi hóa của các cao chiết Ngọc cẩu (cao tổng, cao EtOAc, cao n-BuOH, cao nước) thông qua khả năng tiêu diệt gốc tự do DPPH. Kết quả cho thấy cao chiết EtOAc và n-BuOH có khả năng diệt gốc tự do DPPH mạnh nhất với giá trị IC50 lần lượt là 5,6 và 5,7 (μg/ml), tốt hơn chất so sánh là (+)-catechin với giá trị IC50 là 11,7 (μg/ml) [20]. 9 Một nghiên cứu khác của She và cộng sự về khả năng chống oxi hóa của các hợp chất phân lập được từ loài Ngọc cẩu thông qua nghiên cứu về khả năng tiêu diệt gốc tự do DPPH với hợp chất đối chứng là acid ascorbic cho thấy các tannin có thể thủy phân từ 36-42 và 45, 46 có hoạt tính tốt hơn hẳn các hợp chất phenolic khác. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng những hợp chất có nhiều nhóm OH phenol liền kề (nhóm galloyl, pyrogallol hoặc catechol) cho khả năng tiêu diệt gốc tự do cao hơn [3] (bảng 1.

Hoạt tính thu gom gốc tự do DPPH của một số hợp chất được tách ra từ loài Ngọc cẩu Hợp Hợp Nhóm chất SC50 (µM) Nhóm chất SC50 (µM) chất chất 14 143,0 ± 2,0 36 4,2 ± 0,2 15 304,0 ± 5,0 37 4,6 ± 0,2 Lignan 19 21,1 ± 0,6 38 6,1 ± 0,3 20 242,0 ± 4,0 39 5,1 ± 0,2 Hydrolyzable 21 119,0 ± 2,0 40 8,8 ± 0,2 tanin Phenyl 7 10,3 ± 0,3 41 4,7 ± 0,1 propanoid 389,0 ± 6,0 5,1 ± 0,2 8 42 1 234,0 ± 3,0 45 8,8 ± 0,2 Phenolic 3 15,7 ± 0,3 46 10,4 ± 0.2 acid Acid 47 10,7 ± 0,5 Đối chứng 10,5 ± 0,2 ascorbic Năm 2010, Shang-Tse Ho và cộng sự đã nghiên cứu khả năng chống oxi hóa từ hoa đực và hoa cái của loài Ngọc cẩu. Chiết xuất từ hoa đực cho thấy hiệu 10 quả tiêu diệt gốc tự do DPPH và gốc superoxide cao hơn so với chiết xuất từ hoa cái [5] (bảng 1. Hoạt tính chống oxi hóa của dịch chiết methanol từ hoa đực và hoa cái của loài Ngọc cẩu IC50 (µg/ml) Mẫu DPPH Superoxide Dịch chiết hoa đực 6,0 5,4 Dịch chiết hoa cái 6,4 17,0 (+)- Catechin 2,7 9,0 Khi nghiên cứu thêm về khả năng chống oxi hóa từ hoa đực, khả năng loại bỏ gốc tự do được thực hiện với cao tổng, cao EtOAc, cao n-BuOH và cao nước. Kết quả cho thấy cao chiết EtOAc của loài Ngọc cẩu có khả năng diệt gốc tự do DPPH tương đương với chất so sánh là (+)-catechin với giá trị IC50 lần lượt là 3,0 (μg/ml) và 2,7 (μg/ml); khả năng diệt gốc superoxide cao hơn so với (+)-catechin với giá trị IC50 lần lượt là 4,1 (μg/ml) và 9,0 (μg/ml).

Khả năng chống oxi hóa tốt của cao chiết EtOAc được cho là phụ thuộc vào tổng hàm lượng hợp chất phenolic có trong đó. Thực nghiệm xác định tổng hàm lượng phenolic trong từng cao chiết đã chứng minh rõ điều đó với tổng hàm lượng phenol giảm theo thứ tự sau: cao EtOAc (460,0mg GAE/g)> cao tổng (363,6mg GAE/g)> cao n-BuOH (310,2mg GAE/g)> cao nước (165,6mg GAE/g) [5]. Chiết xuất từ hoa Matricaria chamomilla và Jasminum sambac đã được khẳng định có hoạt tính chống oxy hóa tốt, là hai loài hoa phổ biến được sử dụng làm trà thảo mộc trên thị trường [21, 22]. Theo kết quả được báo cáo bởi Huang và cộng sự, các chiết xuất từ hoa của M.

sambac được phát hiện có khả năng loại bỏ gốc DPPH đáng kể với giá trị IC50 tương ứng là 62,8 và > 100μg/ml [21]. Khi so sánh với hai chiết xuất hoa này, khả năng tiêu diệt gốc DPPH của chiết xuất thô từ hoa đực của B. laxiflora mạnh hơn của M. Những kết quả này ngụ ý rằng có nhiều chất chống 11 oxy hóa có trong hoa đực của B.

laxiflora, đặc biệt là trong phần cao chiết EtOAc, hoạt tính chống oxy hóa của B. laxiflora có thể so sánh với hoạt tính chống oxy hóa của các loài hoa có sẵn trên thị trường với khả năng trung hòa các gốc tự do cao. Khi nghiên cứu khả năng chống oxi hóa của một số hợp chất phân lập từ Ngọc cẩu, các, hợp chất 37 và 43 (cả hai đều thuộc về tannin có thể thủy phân) là hai chất chống oxy hóa tốt nhất. Khả năng diệt gốc tự do DPPH và gốc superoxide của hai chất này hoàn toàn cao hơn so với (+) - catechin.

Kết quả này cũng ngụ ý rằng gốc hexahydroxydiphenoyl (HHDP) đóng một vai trò quan trọng để tăng cường các hoạt động chống oxy hóa [5] (bảng 1. Hoạt tính chống oxi hóa của một số hợp chất phân lập từ loài Ngọc cẩu Hàm lượng (mg/g của IC50 (µM) Hợp chất dịch chiết methanol) DPPH Superoxide 2 2,0 25,6 18,8 3 0,5 13,7 18,1 37 2,4 3,2 9,4 41 10,8 8,0 34,9 43 9,5 2,9 2,8 (+)- Catechin - 11,3 27,2 Năm 2016, Trần Thị Hằng và cộng sự đã thử nghiệm hoạt tính của các cao chiết cây Ngọc cẩu và cũng nhận thấy các cao chiết có hoạt tính chống oxy hóa cao tương đương với acid ascorbic và quercetin, cao ethyl acetate có hoạt tính mạnh nhất [23].