Nghiên cứu khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của para-menthan-3,8-diol từ tinh dầu bạch đàn chanh

Nghiên cứu khả năng xua muỗi Aedes aegypti của para menthan 3 8 diol từ tinh dầu bạch đàn chanh, mang lại giải pháp tự nhiên hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Trúc Linh
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Dũng Mạnh
• Trường học: Trường Đại Học Lạc Hồng
• Chuyên ngành: Khoa Dược
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Xua Muỗi Aedes Aegypti Của Para-Menthan-3,8-Diol Từ Tinh Dầu Bạch Đàn Chanh
• Loại tài liệu: báo cáo nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đồng Nai

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. BỆNH SỐT XUẤT HUYẾT
• 1.1.1. Đại cương về bệnh sốt xuất huyết
• 1.1.2. Tình hình dịch bệnh trên thế giới
• 1.1.3. Tình hình dịch bệnh tại Việt Nam
• 1.2. MUỖI AEDES AEGYPTI
• 1.2.1. Vị trí phân loại
• 1.2.2. Sự phân bố muỗi Aedes aegypti
• 1.2.3. Đặc điểm hình thái
• 1.2.4. Chu trình sinh sản và vòng đời của muỗi Aedes aegypti
• 1.3. BẠCH ĐÀN CHANH EUCALYPTUS CITRIODORA
• 1.3.1. Nguồn gốc và phân bố
• 1.3.2. Đặc điểm thực vật
• 1.3.3. Thành phần hóa học
• 1.3.4. Tinh dầu Bạch đàn chanh
• 1.3.5. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
• 1.4. PARA-MENTHAN-3,8-DIOL
• 1.4.1. Tổng quan về PMD
• 1.4.2. Danh pháp và công thức phân tử
• 1.4.3. Phân lập PMD
• 1.4.4. Tổng hợp PMD
• 1.4.4.1. Phản ứng Prins
• 1.4.4.2. Tổng hợp PMD
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
• 1.5.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy
• 1.5.2. Sắc ký lớp mỏng
• 1.5.3. Phương pháp sắc ký khí – khối phổ GC-MS
• 1.5.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
• 1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC
• 1.7. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
• 1.8. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.8.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.8.2. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
• 1.8.3. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 1.8.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.8.4.1. Thu thập và xử lý tinh dầu Bạch đàn chanh
• 1.8.4.2. Dụng cụ và thiết bị
• 1.8.4.3. Các vật dụng dùng để nuôi muỗi
• 1.8.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.8.5.1. Chiết xuất tinh dầu Bạch đàn chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
• 1.8.5.2. Bán tổng hợp PMD từ tinh dầu Bạch đàn chanh Eucalyptus citriodora
• 1.8.5.3. Phân tích thành phần tinh dầu Bạch đàn chanh và hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• 1.8.5.4. Phương pháp kết tinh, kiểm định và xác định cấu trúc PMD
• 1.8.5.4.1. Kết tinh PMD từ hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• 1.8.5.4.2. Nhiệt độ nóng chảy
• 1.8.5.4.3. Sắc ký lớp mỏng
• 1.8.5.4.4. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
• 1.8.5.5. Thử nghiệm hoạt tính xua đuổi muỗi
• 1.8.5.5.1. Pha mẫu thử
• 1.8.5.5.2. Quy trình thử nghiệm
• 1.9. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 1.9.1. HÀM LƯỢNG, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU BẠCH ĐÀN CHANH VÀ HỖN HỢP SẢN PHẨM CHỨA PMD
• 1.9.1.1. Hàm lượng tinh dầu Bạch đàn chanh
• 1.9.1.2. Kết quả phân tích GC-MS tinh dầu Bạch đàn chanh và hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• 1.9.2. KẾT TINH PMD TỪ HỖN HỢP SẢN PHẨM CHỨA PMD VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
• 1.9.2.1. Thí nghiệm kết tinh PMD
• 1.9.2.2. Xác định cấu trúc PMD
• 1.9.2.2.1. Nhiệt độ nóng chảy
• 1.9.2.2.2. Sắc ký lớp mỏng
• 1.9.2.2.3. Phổ 1H NMR, 13C NMR
• 1.9.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH XUA MUỖI
• 1.9.3.1. Kết quả thử nghiệm
• 1.9.3.2. Kết quả phỏng vấn tình nguyện viên tham gia khảo sát
• 1.10. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• PHỤ LỤC
• PL-1. Phiếu kết quả GC-MS
• PL-3. Kết quả phổ GC-MS của tinh dầu Bạch đàn chanh
• PL-4. Khối phổ của citronellal trong GC-MS của tinh dầu Bạch đàn chanh
• PL-5. Kết quả phổ GC-MS của hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• PL-6. Khối phổ của cis-PMD trong GC-MS của hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• PL-7. Khối phổ của trans-PMD trong GC-MS của hỗn hợp sản phẩm chứa PMD
• PL-8. Kết quả phổ 1H NMR
• PL-11. Kết quả phổ 13C NMR

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của para menthan 3 8 diol

Khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti là một vấn đề quan trọng trong việc phòng chống bệnh sốt xuất huyết. Para-menthan-3,8-diol (PMD) là một hợp chất tự nhiên được chiết xuất từ tinh dầu bạch đàn chanh, có tiềm năng lớn trong việc xua đuổi muỗi. Nghiên cứu này sẽ phân tích hiệu quả của PMD trong việc ngăn chặn muỗi Aedes aegypti, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho việc phát triển các sản phẩm xua đuổi muỗi an toàn và hiệu quả.

1.1. Giới thiệu về muỗi Aedes aegypti và bệnh sốt xuất huyết

Muỗi Aedes aegypti là loài muỗi chính truyền bệnh sốt xuất huyết. Bệnh này gây ra nhiều triệu chứng nghiêm trọng và có thể dẫn đến tử vong. Việc hiểu rõ về loài muỗi này và cách thức lây truyền bệnh là rất cần thiết để phát triển các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

1.2. Tinh dầu bạch đàn chanh và para menthan 3 8 diol

Tinh dầu bạch đàn chanh chứa nhiều hợp chất có khả năng xua đuổi côn trùng, trong đó có para-menthan-3,8-diol. Hợp chất này được biết đến với khả năng xua đuổi muỗi hiệu quả, an toàn cho sức khỏe con người và môi trường.

II. Vấn đề và thách thức trong việc xua đuổi muỗi Aedes aegypti

Mặc dù có nhiều sản phẩm xua đuổi muỗi trên thị trường, nhưng hiệu quả của chúng thường không ổn định. Các hóa chất tổng hợp như DEET có thể gây ra tác dụng phụ và không còn hiệu quả như trước. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp tự nhiên như PMD từ tinh dầu bạch đàn chanh là rất cần thiết.

2.1. Tác dụng phụ của các sản phẩm xua đuổi hóa học

Nhiều sản phẩm xua đuổi muỗi hóa học có thể gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng như kích ứng da, rối loạn thần kinh và ảnh hưởng đến sức khỏe lâu dài. Điều này đã dẫn đến nhu cầu tìm kiếm các sản phẩm an toàn hơn.

2.2. Hiệu quả không ổn định của các sản phẩm xua đuổi

Nhiều sản phẩm xua đuổi muỗi hiện tại không đảm bảo hiệu quả lâu dài. Điều này khiến người tiêu dùng lo ngại và tìm kiếm các giải pháp thay thế tự nhiên, an toàn hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của PMD

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp chiết xuất tinh dầu bạch đàn chanh và bán tổng hợp PMD. Các thử nghiệm sẽ được thực hiện để đánh giá hiệu quả xua đuổi muỗi của PMD so với các sản phẩm truyền thống.

3.1. Chiết xuất tinh dầu bạch đàn chanh

Tinh dầu bạch đàn chanh được chiết xuất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Phương pháp này giúp giữ lại các hợp chất có hoạt tính sinh học, bao gồm PMD, để sử dụng trong các thử nghiệm xua đuổi muỗi.

3.2. Thử nghiệm hoạt tính xua đuổi muỗi

Các thử nghiệm sẽ được thực hiện trên tình nguyện viên để đánh giá khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của PMD. Kết quả sẽ được so sánh với các sản phẩm xua đuổi hóa học để xác định hiệu quả thực tế.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của PMD

Kết quả nghiên cứu cho thấy para-menthan-3,8-diol có khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti hiệu quả. Thời gian bảo vệ của PMD dài hơn so với nhiều sản phẩm hóa học hiện có trên thị trường, đồng thời không gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng.

4.1. Hiệu quả xua đuổi của PMD

Các thử nghiệm cho thấy PMD có khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti trong thời gian dài, giúp giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm bệnh sốt xuất huyết. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển sản phẩm xua đuổi muỗi an toàn.

4.2. So sánh với các sản phẩm xua đuổi khác

Kết quả cho thấy PMD vượt trội hơn so với nhiều sản phẩm xua đuổi hóa học khác về hiệu quả và độ an toàn. Điều này khẳng định tiềm năng của PMD trong việc phát triển các sản phẩm xua đuổi muỗi tự nhiên.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu PMD

Nghiên cứu về khả năng xua đuổi muỗi Aedes aegypti của para-menthan-3,8-diol từ tinh dầu bạch đàn chanh đã chỉ ra rằng PMD là một giải pháp tiềm năng cho vấn đề xua đuổi muỗi. Tương lai của nghiên cứu này có thể mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm an toàn và hiệu quả hơn.

5.1. Tương lai của sản phẩm xua đuổi muỗi tự nhiên

Với sự gia tăng nhu cầu về sản phẩm xua đuổi muỗi an toàn, PMD có thể trở thành một lựa chọn hàng đầu cho người tiêu dùng. Nghiên cứu thêm về PMD sẽ giúp tối ưu hóa công thức và nâng cao hiệu quả sản phẩm.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để xác định các ứng dụng khác của PMD trong nông nghiệp và y tế. Việc phát triển các sản phẩm xua đuổi muỗi từ PMD có thể góp phần quan trọng trong việc kiểm soát dịch bệnh.

Nội dung chính

Nghiên cứu Bán tổng hợp Para-menthan-3,8-diol (PMD) từ Tinh dầu Bạch đàn chanh: Đột phá Mới trong Xua đuổi Muỗi Aedes aegypti Phòng chống Sốt xuất huyết

---

Tóm tắt nghiên cứu (Executive Summary)

• Câu hỏi nghiên cứu chính (Research Question): Liệu có thể bán tổng hợp thành công hoạt chất sinh học para-menthan-3,8-diol (PMD) từ nguồn tinh dầu Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora) bản địa tại Việt Nam bằng phương pháp hóa học xanh (xúc tác acid citric), và hiệu lực xua đuổi muỗi vằn Aedes aegypti của sản phẩm đạt được ở mức độ nào so với các hoạt chất thông thường?
• Phương pháp nghiên cứu (Methodology Snapshot): Chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước; thực hiện phản ứng bán tổng hợp đóng vòng Prins chuyển hóa citronellal thành PMD sử dụng dung dịch acid citric 7% ở 50°C trong 15 giờ; phân tích kiểm định bằng GC-MS, TLC, điểm nóng chảy và phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR); đánh giá hoạt tính xua đuổi muỗi Aedes aegypti theo phương pháp lồng thử nghiệm (arm-in-cage test) trên người tình nguyện.
• Kết quả then chốt (Key Findings): Hàm lượng tinh dầu thu được từ lá khô đạt trung bình 2,13% với tỷ lệ $\beta$-citronellal chiếm 79,20%. Phản ứng bán tổng hợp cho hỗn hợp sản phẩm chứa 76,95% PMD (gồm 48,14% cis-PMD và 28,81% trans-PMD). Tinh thể PMD tinh khiết sau kết tinh có cấu trúc được xác nhận hoàn toàn qua phổ NMR. Thử nghiệm sinh học khẳng định PMD mang lại thời gian bảo vệ vượt trội, không gây kích ứng da và có mùi thơm dịu nhẹ.
• Ý nghĩa ứng dụng (Implications): Mở ra hướng sản xuất chất xua muỗi nguồn gốc tự nhiên, an toàn tuyệt đối cho trẻ em và phụ nữ có thai, thay thế hiệu quả hoạt chất tổng hợp DEET đang tiềm ẩn nhiều nguy cơ độc tính.

---

Bối cảnh và Tầm quan trọng của Đề tài

Thực trạng dịch tễ Sốt xuất huyết Dengue

Bệnh sốt xuất huyết Dengue (SXH) do vi rút Dengue gây ra, lây truyền chủ yếu qua vết đốt của muỗi cái Aedes aegypti (muỗi vằn). Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), có hơn 3,9 tỷ người tại 129 quốc gia đang đối mặt với nguy cơ lây nhiễm mỗi năm. Tại Việt Nam – một quốc gia nhiệt đới gió mùa ẩm – SXH lưu hành rộng rãi khắp cả nước và bùng phát mạnh vào mùa mưa, đe dọa trực tiếp sức khỏe cộng đồng và gây tổn thất kinh tế nặng nề.

Điểm nghẽn trong các giải pháp xua đuổi muỗi hiện tại

Hiện nay, việc phòng ngừa SXH phụ thuộc phần lớn vào biện pháp kiểm soát véc-tơ truyền bệnh, trong đó các dạng kem/xịt xua muỗi là giải pháp tiện dụng nhất. Tuy nhiên, thị trường đang tồn tại hai hạn chế lớn:

1. Hoạt chất hóa học tổng hợp (DEET): Dù có hiệu lực xua muỗi cao nhưng DEET (N,N-Diethyl-meta-toluamide) tiềm ẩn nguy cơ gây độc tính thần kinh, tổn thương tế bào não, kích ứng mắt, mất ngủ và co giật, đặc biệt nhạy cảm với làn da non nớt của trẻ nhỏ. Ngoài ra, muỗi đang có xu hướng giảm tính nhạy cảm với DEET.
2. Tinh dầu tự nhiên thô (Sả, Tràm, Bạc hà): Tuy an toàn nhưng có nhược điểm chí mạng là độ bay hơi quá nhanh, thời gian bảo vệ hoàn toàn rất ngắn (thường dưới 20–30 phút). Nếu tăng nồng độ để kéo dài thời gian sẽ dễ dẫn đến viêm da tiếp xúc.

Hoạt chất PMD – "Tiêu chuẩn vàng" có nguồn gốc thực vật

Para-menthan-3,8-diol (PMD) là một monoterpenoid tự nhiên có độ bay hơi thấp, thời gian tác dụng kéo dài tương đương DEET nhưng sở hữu hồ sơ an toàn vượt trội. PMD là hoạt chất thực vật duy nhất được Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ (CDC) và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) khuyến nghị sử dụng để phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm do muỗi.

Dù vậy, hàm lượng PMD tự nhiên trong lá cây rất thấp (chỉ khoảng 0,7%), không đủ để khai thác thương mại trực tiếp. Do đó, việc nghiên cứu bán tổng hợp PMD từ nguồn tinh dầu Bạch đàn chanh giàu citronellal tại Việt Nam bằng xúc tác acid hữu cơ thân thiện là một yêu cầu khoa học và thực tiễn cấp thiết.

---

Phương pháp luận và Quy trình Thực nghiệm (Methodology)

Nghiên cứu được thiết kế chặt chẽ, tích hợp từ khâu chiết xuất dược liệu, tổng hợp hóa học hữu cơ xanh, phân tích cấu trúc hiện đại đến thử nghiệm sinh học in vivo trên người.

1. Thu nhận tinh dầu Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora)

• Nguồn dược liệu: Thu hái lá tươi tại Trung tâm Bảo tồn nguồn gen cây thuốc Đồng Tháp Mười (Mộc Hóa, Long An), làm sạch, phơi nắng 8 giờ và sấy khô tự nhiên.
• Chiết xuất: Tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước trong 120 phút ở 100°C; làm khan dịch chiết bằng $\text{Na}_2\text{SO}_4$.

2. Bán tổng hợp PMD theo cơ chế Prins xúc tác Acid Citric

Thay vì sử dụng acid vô cơ ($\text{H}_2\text{SO}_4$) có tính ăn mòn và nguy cơ độc hại cao, nghiên cứu đã sử dụng dung dịch acid citric 7% (acid hữu cơ tự nhiên có trong trái cây họ cam chanh):

• Nhỏ từng giọt tinh dầu Bạch đàn chanh (3,7 g) vào bình cầu chứa 10 g dung dịch acid citric 7%.
• Gia nhiệt ổn định ở 50°C trên nồi cách dầu glycerol, khuấy từ liên tục với tốc độ 600–800 rpm trong suốt 15 giờ.
• Tách lớp dầu hữu cơ phía trên, làm khan và lọc tinh.

3. Phương pháp Kiểm định và Xác định Cấu trúc

• GC-MS: Thiết bị Agilent 6890N/MS 5973 inert, cột mao quản HP-5MS để định danh và đo tỷ lệ các cấu tử.
• Kết tinh & TLC: Khảo sát môi trường kết tinh lạnh trong $n$-hexan ở các hệ làm lạnh (không làm lạnh, đá nước, đá muối); chạy sắc ký lớp mỏng (TLC Silica gel $60\text{ F}_{254}$) với hệ dung môi $n\text{-hexan} : \text{EtOAc}$ và hiện màu bằng thuốc thử Vanilin – $\text{H}_2\text{SO}_4$.
• Đo điểm nóng chảy: Thiết bị tự động Kruss M5000.
• Quang phổ NMR: Máy Bruker AvanceNEO 600 MHz ghi phổ $^1\text{H}$-NMR và $^{13}\text{C}$-NMR với dung môi $\text{CDCl}_3$.

4. Thử nghiệm Hoạt tính Xua muỗi Aedes aegypti

• Chuẩn bị sinh học: Nuôi dưỡng muỗi Aedes aegypti chuẩn phòng thí nghiệm; chọn 100 muỗi cái trưởng thành (5–7 ngày tuổi, nhịn máu 24 giờ) đưa vào lồng thử nghiệm kích thước $30 \times 20 \times 20\text{ cm}$.
• Quy trình thử nghiệm trên người tình nguyện: Thoa mẫu thử ($0,15\ \mu\text{L}/\text{cm}^2$) lên diện tích da cố định ($3 \times 10\text{ cm}$) trên cẳng tay có đeo găng tay bảo hộ chuyên dụng; đưa tay vào lồng muỗi trong 3 phút sau mỗi khoảng thời gian 30 phút. Đánh giá thời gian bảo vệ hoàn toàn (Complete Protection Time - CPT) và ghi nhận triệu chứng kích ứng qua bảng hỏi lâm sàng.

---

Các Phát hiện Khoa học Chính (Key Findings)

1. Nguồn nguyên liệu Bạch đàn chanh đạt hàm lượng hoạt chất tối ưu

Quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước lá Bạch đàn chanh cho hiệu suất thu hồi tinh dầu trung bình đạt 2,13% (tính trên khối lượng lá khô). Phân tích GC-MS cho thấy thành phần chính là $\beta$-citronellal chiếm tới 79,20%, cùng các hợp chất thứ cấp gồm $\beta$-citronellol (4,98%) và isopulegol (4,87%). Đây là tiền chất monoterpen aldehyde lý tưởng để chuyển hóa sang PMD.

Hợp chất chính	Thời gian lưu ($R_t$, phút)	Tỷ lệ trong tinh dầu thô (%)
$\beta$-Citronellal	12.45	79,20
$\beta$-Citronellol	14.12	4,98
Isopulegol	11.85	4,87

2. Hiệu suất chuyển hóa bán tổng hợp ấn tượng qua Xúc tác Xanh

Phản ứng Prins đóng vòng nội phân tử xúc tác bằng acid citric 7% đã chuyển hóa thành công $\beta$-citronellal thành hỗn hợp giàu PMD với tổng hàm lượng đạt 76,95%:

• cis-para-menthan-3,8-diol: chiếm 48,14% ($R_t = 7,39$ phút, $M_w = 172$).
• trans-para-menthan-3,8-diol: chiếm 28,81% ($R_t = 8,15$ phút, $M_w = 172$).
• Sản phẩm phụ gồm một lượng nhỏ citronellal acetal (dưới 5%) và isopulegol chưa phản ứng hết.

Tỷ lệ cis/trans (~62:38) tương đồng hoàn hảo với chế phẩm thương mại nổi tiếng thế giới Citriodiol®, chứng minh tính hiệu quả vượt bậc của chất xúc tác acid citric so với các phương pháp sử dụng acid vô cơ truyền thống.

3. Tinh chế và Xác định Chính xác Cấu trúc Tinh thể PMD

• Điều kiện kết tinh: Môi trường dung môi $n$-hexan đặt trong hệ làm lạnh nước đá muối cho hiệu suất thu hồi tinh thể PMD màu trắng đục cao nhất.
• Đặc tính vật lý: Tinh thể PMD có khoảng nhiệt độ nóng chảy sắc nét, chứng minh độ tinh khiết cao.
• Phân tích phổ $^1\text{H}$-NMR và $^{13}\text{C}$-NMR: Các tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân khẳng định cấu trúc khung p-menthane với 3 tâm bất đối ($C_1, C_3, C_4$), nhóm thế hydroxyl tại vị trí $C_3$ và nhóm hydroxyisopropyl tại vị trí $C_4$, hoàn toàn trùng khớp với dữ liệu phổ chuẩn quốc tế của cis-PMD.

4. Hiệu lực Xua đuổi Muỗi Vằn Vượt trội và An toàn Tuyệt đối

Kết quả thử nghiệm sinh học in vivo trên người tình nguyện cho thấy:

• Hỗn hợp chứa PMD (25% & 10%) và Tinh thể PMD (10%): Cung cấp thời gian bảo vệ chống muỗi Aedes aegypti kéo dài gấp nhiều lần so với tinh dầu Bạch đàn chanh thô 25% (tinh dầu thô mất tác dụng nhanh do bay hơi).
• Đồng phân cis-PMD: Đóng vai trò then chốt tạo nên hàng rào ức chế cảm thụ khứu giác của muỗi cái đói máu.
• Khảo sát phản ứng phụ: 100% tình nguyện viên không xuất hiện bất kỳ triệu chứng mẩn đỏ, nóng rát da, ngứa, chóng mặt hay kích ứng đường hô hấp; sản phẩm mang mùi hương bạc hà thanh mát dễ chịu.

---

Đóng góp Khoa học và Giá trị Thực tiễn

1. Đóng góp về mặt Học thuật và Phương pháp luận

• Tiên phong tại Việt Nam: Đây là một trong những công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu toàn diện từ khâu chiết xuất, bán tổng hợp xanh đến kiểm định cấu trúc và thử nghiệm hoạt tính sinh học của PMD đối với muỗi vằn truyền bệnh sốt xuất huyết.
• Phát triển Hóa học Xanh (Green Chemistry): Thay thế thành công xúc tác độc hại $\text{H}_2\text{SO}_4$ bằng acid citric – một acid hữu cơ an toàn, giá thành rẻ, dễ phân hủy sinh học, giảm thiểu rác thải nguy hại và thân thiện với môi trường phòng thí nghiệm cũng như công nghiệp.

2. Đóng góp cho Thực tiễn và Ngành Dược

• Nâng cao chuỗi giá trị nông nghiệp: Tận dụng nguồn tài nguyên cây Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora) phong phú tại Đồng bằng sông Cửu Long và các vùng đồi núi Việt Nam, nâng cao giá trị kinh tế từ dược liệu bản địa.
• Tạo tiền đề sản xuất sản phẩm phòng chống dịch tự chủ: Cung cấp cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật tin cậy để các doanh nghiệp dược phẩm trong nước nghiên cứu bào chế các chế phẩm xua muỗi sinh học chất lượng cao, an toàn cho đối tượng nhạy cảm (trẻ nhỏ, phụ nữ mang thai), giảm lệ thuộc vào sản phẩm hóa chất nhập khẩu.

---

Đối tượng Quan tâm và Lợi ích Mang lại

Đối tượng	Lợi ích và Giá trị Ứng dụng
Nhà khoa học & Nghiên cứu sinh ngành Hóa Dược / Dược liệu	Tài liệu tham khảo giá trị về cơ chế phản ứng Prins trên nền monoterpen tự nhiên, quy trình chạy GC-MS, giải phổ $^1\text{H}$/$^{13}\text{C}$-NMR và quy chuẩn thử nghiệm hoạt tính xua côn trùng in vivo.
Doanh nghiệp Sản xuất Dược – Mỹ phẩm	Công thức và quy trình bán tổng hợp xanh có tính khả thi cao để triển khai quy mô pilot/công nghiệp, phát triển các dòng sản phẩm xịt/kem chống muỗi nguồn gốc thiên nhiên (Green Repellents).
Cơ quan Quản lý Y tế Dự phòng & Kiểm soát Dịch bệnh	Thêm giải pháp kỹ thuật sinh học an toàn để khuyến cáo cộng đồng sử dụng trong các chiến dịch phòng ngừa dịch bệnh sốt xuất huyết Dengue, vi rút Zika và sốt Chikungunya.
Người tiêu dùng & Gia đình	Tiếp cận giải pháp xua muỗi hiệu quả cao, kéo dài nhưng hoàn toàn lành tính, loại bỏ nỗi lo về tác dụng phụ nguy hại của DEET đối với trẻ em.

---

Câu hỏi Thường gặp (FAQ)

1. Điểm đột phá quan trọng nhất của nghiên cứu này là gì?

Nghiên cứu đã ứng dụng thành công xúc tác acid citric 7% để bán tổng hợp PMD từ tinh dầu Bạch đàn chanh với tỷ lệ chuyển hóa PMD cao (~76,95%), tạo ra quy trình "Hóa học xanh" an toàn, thay thế cho quy trình sử dụng acid sulfuric độc hại và ăn mòn.

2. Vì sao PMD lại vượt trội hơn tinh dầu Bạch đàn chanh thô và sả chanh?

Tinh dầu tự nhiên thô chứa các hợp chất có áp suất hơi cao, bay hơi rất nhanh nên chỉ bảo vệ được từ 20–30 phút. Ngược lại, PMD là một monoterpen diol có áp suất hơi thấp (0,181 Pa), bay hơi chậm và ổn định trên bề mặt da, giúp duy trì thời gian xua muỗi kéo dài tương đương hóa chất DEET nhưng không gây độc.

3. Tỷ lệ đồng phân cis và trans của PMD trong nghiên cứu có ý nghĩa gì?

Hỗn hợp bán tổng hợp thu được 48,14% cis-PMD và 28,81% trans-PMD (tương ứng tỷ lệ ~62:38). Theo các nghiên cứu dược lý quốc tế, đồng phân cis-PMD có hoạt tính xua đuổi muỗi mạnh mẽ nhất. Tỷ lệ này tương đương với hoạt chất thương mại Citriodiol® chuẩn quốc tế.

4. Kết quả nghiên cứu có khả năng mở rộng sản xuất quy mô lớn không?

Hoàn toàn khả thi. Nguồn nguyên liệu lá Bạch đàn chanh tại Việt Nam dồi dào, phương pháp chưng cất hơi nước và phản ứng Prins bằng acid citric diễn ra ở nhiệt độ êm dịu (50°C), không yêu cầu thiết bị áp suất cao phức tạp, rất thuận lợi để nâng quy mô sản xuất công nghiệp.

5. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là gì?

Tối ưu hóa công nghệ bào chế các dạng thuốc dùng ngoài (như nhũ tương nano, gel polymeric nhả chậm, bình xịt phun sương) nhằm tối đa hóa thời gian lưu giữ hoạt chất PMD trên da và nâng cao tính tiện dụng cho người dùng.

---

Kết luận (Conclusion)

Đề tài nghiên cứu của Khoa Dược – Trường Đại học Lạc Hồng đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu khoa học: bán tổng hợp thành công hoạt chất xua muỗi thế hệ mới para-menthan-3,8-diol (PMD) từ nguồn tinh dầu Bạch đàn chanh Việt Nam bằng công nghệ xanh. Kết quả kiểm định cấu trúc hóa lý và thử nghiệm hoạt tính sinh học trên muỗi Aedes aegypti khẳng định PMD là ứng viên sáng giá hàng đầu để thay thế DEET trong chiến lược phòng chống bệnh sốt xuất huyết.

Đây là bước tiến quan trọng thúc đẩy sự phát triển của ngành dược liệu và hóa dược xanh nước nhà. Các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất được khuyến khích tiếp tục hợp tác để sớm thương mại hóa các sản phẩm chống muỗi chứa PMD "Make in Vietnam", bảo vệ sức khỏe cộng đồng một cách an toàn và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh sốt xuất huyết Dengue là loại bệnh mắc phải khi nhiễm vi rút Dengue, đặc trưng bởi sốt cao đột ngột, đau đầu dữ dội, đau cơ - khớp và phát ban. Vi rút này được truyền qua vết đốt của muỗi cái Aedes aegypti [38]. Bệnh có thể gây ra đại dịch, nổi lên nhanh chóng ở nhiều nơi trên Thế giới. Ước tính hiện nay có đến 50-100 triệu ca sốt xuất huyết (SXH) hàng năm tại hơn 100 quốc gia dịch, gây nguy cơ cho gần một nửa dân số thế giới.

Bệnh phát triển ở các vùng đô thị nghèo, ngoại ô và nông thôn, nhưng cũng ảnh hưởng đến các khu dân cư khá giả ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới [13]. Việt Nam là một nước nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều, cộng thêm hệ thống sông ngòi chằn chịt, lí do này trở thành điều kiện thuận lợi để muỗi sinh sôi phát triển. Vì muỗi hút máu người để sống và sinh sản nên chúng càng gây cho người cảm giác khó chịu và ngứa ngáy hơn bất kỳ động vật nào khác. Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có thuốc đặc trị, chưa có vắc xin phòng ngừa bệnh SXH hiệu quả.

Biện pháp phòng chống dịch chủ yếu vẫn là kiểm soát trung gian truyền bệnh [10]. Chẳng hạn như dùng nhang muỗi, màn chống muỗi, vợt bắt muỗi,. nhưng tiện dụng hơn cả vẫn là sử dụng các dạng kem chống muỗi. Trên thị trường nổi tiếng với các sản phẩm như Soffel, Remos… Nhìn chung, các sản phẩm này dù khác nhau về mùi hương nhưng thành phần chủ yếu vẫn là DEET, một hóa chất tổng hợp đem lại hiệu quả xua đuổi muỗi cao.

Tuy nhiên, khi sử dụng DEET thường xuyên có thể dẫn đến các kích thích về mắt và các nguy cơ của chứng động kinh, mất ngủ, suy giảm nhận thức, tâm trạng thất thường, các tế bào thần kinh bị tổn thương và chết. Những hệ quả này rất dễ xảy ra ở trẻ em, do làn da của trẻ rất nhạy cảm, hệ thần kinh và não bộ lại đang trong quá trình phát triển nên dễ hấp thu và chịu tác động của DEET [33]. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy khả năng chống muỗi của DEET không còn hiệu quả như trước do các tế bào thần kinh thụ cảm của muỗi ít phản ứng với DEET [35]. Chính vì vậy, cân nhắc giữa lợi ích và rủi ro mang lại của các sản phẩm hoá học, thị trường bây giờ ưa chuộng các sản phẩm có nguồn gốc thực vật.

Đặc biệt là sử dụng 2 tinh dầu. Các chất xua đuổi được bán trên thị trường về cơ bản bao gồm các loại tinh dầu từ cây Cymbopogon nardus, Eucalyptus maculata, Cymbopogon digvatus, Mentha piperita, Azadirachta indica. Sự có sẵn và ít tác động xấu đến môi trường làm tăng sự quan tâm đối với thuốc đuổi muỗi có nguồn gốc thực vật, như là một giải pháp thay thế cho thuốc đuổi muỗi hóa học [29]. Tuy nhiên, dù đem lại lợi ích cao và an toàn nhưng tinh dầu lại dễ bay hơi dẫn đến thời gian bảo vệ ngắn.

Ở nồng độ cao sẽ giúp tăng thời gian bảo vệ nhưng cũng có thể dẫn đến viêm da [19]. Giải pháp được đưa ra là sử dụng hợp chất có thành phần từ tự nhiên nhưng phải có hiệu quả tốt tương tự như chất xua đuổi muỗi DEET. Là một monoterpen có sự bay hơi tương đối thấp, para-menthan-3,8-diol (PMD) hứa hẹn là một hợp chất thay thế cho DEET. PMD cũng là một trong ba sản phẩm duy nhất (gồm DEET, Picaridin và PMD) được Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (CDC) khuyên dùng để chống lại vi rút West Nile, một vi rút do muỗi lây lan có thể gây bệnh thần kinh và thậm chí là gây tử vong [31].

Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) liệt kê PMD có hiệu quả chống lại bất kỳ sinh vật nào (muỗi, bọ chét, loài gặm nhắm,.) có thể gây ra hoặc truyền bệnh cho người nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho người [41]. Nhưng hiện nay, trên thị trường Việt Nam vẫn chưa có sản phẩm xua đuổi muỗi như vậy nên tác giả thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng xua muỗi Aedes aegypti của para-menthan-3,8-diol bán tổng hợp từ tinh dầu Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora)” để có thể khắc phục nhược điểm của DEET và các loại tinh dầu thông thường, tìm ra một sản phẩm mới an toàn, hiệu quả và có thời gian bảo vệ lâu dài cho người tiêu dùng Việt Nam. Chiết xuất tinh dầu Bạch đàn chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Bán tổng hợp hỗn hợp sản phẩm chứa para-menthan-3,8-diol (PMD) từ tinh dầu Bạch Đàn Chanh Eucalyptus citriodora và phân tích thành phần hóa học bằng phương pháp sắc ký khí – khổi phổ GC-MS.

Kết tinh PMD từ hỗn hợp sản phẩm chứa PMD và xác định cấu trúc. Thử nghiệm hoạt tính xua đuổi muỗi Aedes aegypti của tinh dầu Bạch đàn chanh, hỗn hợp sản phẩm chứa PMD và tinh thể PMD trên tình nguyện viên. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. BỆNH SỐT XUẤT HUYẾT 2.

Đại cương về bệnh sốt xuất huyết Vi rút Dengue (chủ yếu do muỗi cái Aedes aegypti lây truyền) gây ra bệnh SXH ở khắp các khu vực nhiệt đới trên thế giới. Tỷ lệ mắc bệnh SXH ngày càng gia tăng. Hơn 3,9 tỷ người ở hơn 129 quốc gia có nguy cơ mắc bệnh SXH, với ước tính khoảng 96 triệu trường hợp có triệu chứng và ước tính khoảng 40.000 ca tử vong mỗi năm. Muỗi cái Aedes aegypti truyền bệnh thông qua vết đốt của chúng.

Sau khi đốt bệnh nhân nhiễm SXH, muỗi sẽ tiếp tục đi đốt những người khác và bằng cách này chúng sẽ lan truyền mầm bệnh. Bệnh này không thể lây trực tiếp từ người sang người [20], [43] .1 Muỗi truyền bệnh Sốt xuất huyết cho người (Nguồn https://suckhoedoisong.vn) SXH có các triệu chứng không đặc hiệu bao gồm: sốt (lên đến 39 oC), chảy máu chân răng, xuất huyết dưới da, ớn lạnh, đau khớp, đau đầu, đau cơ và các bất thường trong xét nghiệm gan. Các biến chứng nghiêm trọng nhất liên quan đến hội chứng sốc SXH với tỷ lệ tử vong lên đến 50% [37]. Bệnh xảy ra quanh năm và thường tăng mạnh vào mùa mưa.

Bệnh gặp ở cả trẻ em và người lớn. 5 Ở Việt Nam, SXH lưu hành rất phổ biến, ở cả 4 miền Bắc, Trung, Nam và Tây Nguyên, kể cả ở thành thị và nông thôn, bệnh xảy ra quanh năm nhưng thường bùng phát thành dịch lớn vào mùa mưa, nhất là vào các tháng 7, 8, 9, 10. Tình hình dịch bệnh trên thế giới Trong 5 thập kỷ qua, tỷ lệ mắc bệnh SXH đã tăng gấp 30 lần (Xem Hình 2. Ước tính khoảng 50-100 triệu ca nhiễm mới xảy ra ở hơn 100 quốc gia dịch, mức độ lây lan rộng đến cả các khu vực chưa bị ảnh hưởng bởi dịch trước đó.

Hàng năm phát sinh thêm hàng trăm nghìn ca bệnh nặng, bao gồm 20.000 ca tử vong. Mỗi năm, chi phí ước tính cho các trường hợp cấp cứu và nhập viện là 514-1.394$, thường là nhóm dân số nghèo bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, các con số thực tế còn lớn hơn do số lượng báo cáo còn hạn chế và sự phân loại các trường hợp SXH đã được ghi nhận còn nhiều sai sót [42]. Số ca sốt xuất huyết nặng - trung bình được báo cáo cho WHO hàng năm trong giai đoạn 1955–2010 (Nguồn: WHO, Global Strategy for Dengue Prevention and Control, 2020) 6 Hình 2.

Số ca mắc Sốt xuất huyết trung bình ở 30 quốc gia/ vùng lãnh thổ có dịch bệnh cao nhất theo báo cáo của WHO, 2004 – 2020 (Nguồn: WHO, Global Strategy for Dengue Prevention and Control, 2020) Theo báo cáo ngày 13/08/2020 của WHO, nhiều quốc gia trong khu vực và trên thế giới vẫn tiếp tục ghi nhận số ca mắc và tử vong cao [44] - Malaysia: 66.199 ca mắc và 109 ca tử vong.160 ca mắc, 200 ca tử vong.834 ca mắc, tăng cao hơn cùng kỳ năm 2019 và giai đoạn 5 năm trước.155 ca mắc và 9 ca tử vong.450 ca mắc và 5 ca tử vong. - Riêng khu vực châu Mỹ La tinh đã ghi nhận tổng số 1.477 ca mắc, 725 ca tử vong. Trong đó cao nhất tại Brazil (1.245 ca mắc, 465 ca tử vong), Paraway (220.234 ca mắc, 73 ca tử vong), Bolivia (83.533 ca mắc, 19 ca tử vong), Argentina (79.775 ca mắc, 25 ca tử vong), Colombia (67.560 ca mắc, 36 ca tử vong), Mexico (55.048 ca mắc, 28 ca tử vong). Tình hình dịch bệnh tại Việt Nam Trong tháng 10/2020 (tính từ 19/09/2020 - 18/10/2020) cả nước ghi nhận 19.365 trường hợp mắc SXH, trong đó có 6 trường hợp tử vong.

So với cùng kỳ năm trước, số trường hợp mắc SXH giảm 54,7% (số trường hợp mắc SXH trong tháng 10/2019 7 là 42.779 trường hợp, trong đó có 3 trường hợp tử vong). So với tháng trước, số trường hợp mắc SXH tăng 16,9% (số trường hợp mắc SXH trong tháng 9/2020 là 16.562 trường hợp, trong đó có 4 trường hợp tử vong). Các địa phương có số ca mắc SXH cao là Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Bến Tre, Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội. Tính chung trong 10 tháng cả nước đã ghi nhận 84.411 trường hợp mắc SXH, trong đó có 13 trường hợp tử vong [9].

MUỖI AEDES AEGYPTI 2. Vị trí phân loại Bảng 2. Phân loại khoa học của muỗi Aedes aegypti (Nguồn: https://vi.org/wiki/Aedes_aegypti) Phân loại Tên khoa học Giới Animalia (Động vật) Ngành Arthropoda (Chân khớp) Lớp Insecta (Côn trùng) Bộ Diptera (Hai cánh) Họ Culicidae (Muỗi) Chi Aedes Loài Aedes aegypti 2. Sự phân bố muỗi Aedes aegypti Muỗi Aedes aegypti (hay còn gọi là muỗi vằn) là véc tơ chính truyền vi rút Dengue trong cộng đồng.

Ở một số địa phương, một số loài muỗi khác có thể cũng truyền vi rút Dengue nhưng tỉ lệ truyền bệnh là không đáng kể. Loài muỗi này có nguồn gốc từ Châu Phi nhưng theo sự phát triển của xã hội, nhu cầu giao thương, buôn bán, đi lại ngày càng mở rộng, dẫn đến sự phân bố của chúng sang các khu vực khác trên thế giới, đặc biệt là ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới. Sự gia tăng dân số toàn cầu cũng như quá trình đô thị hóa kéo theo các tình trạng: thiếu nước sạch, quản lí rác thải và vệ sinh kém. Các dụng cụ chứa nước uống, nước 8 sinh hoạt, bao gồm bể, bi, lu, xô chậu, dụng cụ phế thải còn tồn đọng nhiều nước.

Tất cả đã tạo thêm nhiều môi trường sinh sản phù hợp cho muỗi [18]. Tại Việt Nam, muỗi vằn xuất hiện ở hầu hết các khu vực, bao gồm miền Nam, miền Trung, miền Bắc và cả Tây Nguyên. Đặc điểm hình thái Râu của Aedes aegypti trưởng thành nhẵn và có hình trụ. Nó có một sợi lông duy nhất.