CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về rutin 1. Nguồn gốc Rutin là một flavonol có mặt trong nhiều loại trái cây và rau củ, được tìm thấy lần đầu tiên trong cây tử lý hương (Ruta graveolens L.) vào năm 1842 và được đặt tên theo loài cây này. Các loài thuộc chi kiều mạch là một trong những nguồn rutin quan trọng nhất, ngoài ra rutin còn gặp trong nhiều loài thực vật khác như các cây họ cam, hy thiêm, vọng cách, chè,.Các nguồn nguyên liệu chính để sản xuất rutin hiện nay là Sophora joponica L.Muell, Fagopyrum esculentum Moench và Fagopyrum tataricum L [23].
Ở nước ta, hoa hoè chứa hàm lượng rutin cao hơn rất nhiều so với các dược liệu khác và cũng cao hơn so với hoè trồng ở các nước trên thế giới. Công thức hoá học và tính chất vật lý Hình 1. Công thức cấu tạo của rutin Rutin là một flavonol glycosid thuộc nhóm flavonoid, tạo thành khi thay thế nhóm hydroxyl của quercetin ở vị trí C-3 bằng các nhóm đường glucose và rhamnose, có tên khoa học là 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-3-[(2S,3R,4S,5S,6R)-3,4,5- trihydroxy-6-[[(2R,3R,4R,5R,6S)-3,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2- yl]oxymethyl]oxan-2-yl]oxychromen-4-one với công thức phân tử là C27H30O16. Phân tử lượng của rutin là 610,5 g/mol, rutin kém tan trong nước (125 mg/L), tan tốt trong methanol (55 g/L), ethanol (5,5 g/L), pyridin (37.
Nhiệt độ nóng chảy của rutin là 125°C, giá trị logP là -0. Rutin được xếp vào nhóm IV trong bảng phân loại sinh dược học (BCS), có tính tan kém và thấm kém [8]. Rutin có cấu trúc glycosid nên dễ bị các men có sẵn trong dược liệu hoặc acid phân huỷ. Trong môi trường kiềm rutin khá bền, chỉ ở điều kiện dung dịch kiềm đặc và có nhiệt độ cao thì rutin mới bị phá vỡ cấu trúc, cụ thể là rutin sẽ mở vòng C tạo thành một dẫn chất acid thơm và một dẫn chất phenol [27].
Tác dụng trên da của rutin 1. Chống lão hoá Các flavonoid đã được chứng minh là có tác dụng chống oxy hoá tốt trong nhiều nghiên cứu. Hợp chất phenol gồm một vòng thơm liên kết với một nhóm hydroxyl có khả năng nhường electron và hydro giúp dọn các gốc tự do [17]. Năm 2016, một nhóm nghiên cứu người Hàn đã tiến hành thực nghiệm xác định tác dụng chống lão hoá của rutin đối với nguyên bào sợi và da người bằng cách thực hiện thử nghiệm in vivo trên người.
Sau 2 và 4 tuần tiến hành đo và phân tích mật độ da, độ đàn hồi của da, chiều dài và diện tích của vết chân chim và số lượng nếp nhăn ở đuôi mắt. Nhìn chung, kết quả cho thấy tác dụng của rutin đối với tình trạng lão hoá do các phản ứng oxy hoá thông qua sự cải thiện về các dấu hiệu lão hoá da như: tăng độ đàn hồi và mật độ da, giảm chiều dài, diện tích và số lượng nếp nhăn, vết chân chim. Khả năng chống lão hoá da của rutin được nghiên cứu nhờ hiệu quả làm tăng sinh collagen typ 1 trên da do tăng biểu hiện mRNA của collagen typ 1 và ức chế hoạt động của enzym MMPs – tác nhân gây lão hoá da [24], [18]. Chống nắng và ngăn ngừa tổn thương do tia UV gây ra Rutin đã được kiểm chứng là làm giảm các dấu hiệu viêm da do tác động của tia UVB trên da chuột.
Nghiên cứu của Choi và cộng sự đã cho thấy việc thoa rutin trên da chuột 30 phút trước khi chiếu tia UVB làm giảm quá trình peroxide hoá lipid và tăng sinh biểu bì do UVB gây ra nhờ tác dụng ức chế hoạt động của enzym cyclooxygenase-2 (COX-2) và nitric oxide synthase (iNOS) từ đó có thể ức chế p38 MAP kinase và JNK là 2 yếu tố gây ra tác động của UVB lên COX-2 trên da [17]. Bên cạnh đó, người ta đã quan sát khi rutin kết hợp với dạng nhũ tương dầu trong nước ở nồng độ 10% cho ra giá trị hệ số chống nắng tương tự như homosalate và cho hiệu quả chống tia UVA khá đáng kể. Khi được kết hợp cùng với titan dioxide, chỉ số SPF thu được là 30 [19]. Hệ nano lipid chứa rutin cũng được chứng minh là có tiềm năng trong việc sử dụng như một sản phẩm chống nắng [30].
Chống viêm da Nghiên cứu của Choi và Kim năm 2013 chỉ ra tác dụng làm giảm triệu chứng viêm da dị ứng trên tai chuột bằng cách ức chế sự xâm nhập của tế bào mast vào tai và nồng độ histamin trong huyết thanh, ngoài ra còn làm giảm triệu chứng viêm da dị ứng tiếp xúc được xác định qua độ dày của tai và sự tăng sinh tế bào lympho, nồng độ IgG2a và biểu hiện của các interferon. Nghiên cứu này cho thấy rutin có tiềm năng trong việc điều trị các bệnh viêm da dị ứng [16]. Không chỉ dùng đơn độc, rutin còn có thể kết hợp các các hoạt chất khác để hiệp đồng tăng tác dụng chống lão hoá, bảo vệ da. Việc kết hợp cùng với acid ascobic (vitamin C) cho đặc tính chống oxy hóa cao hơn so với hoạt động của hợp chất đơn lẻ 3 và cho thấy tác dụng mạnh hơn chống lại sự hình thành các loại oxy phản ứng do tia cực tím gây ra.
Sự kết hợp giữa acid ascorbic và rutin là sự bổ sung cho nhau trong các hoạt động chống oxy hóa, chức năng vận chuyển và truyền tín hiệu của chúng. Các hoạt động kết hợp chống oxy hóa, chống viêm và chống apoptotic của chúng cho thấy rutin và acid ascorbic là một nhóm có khả năng bảo vệ tế bào chống lại tổn thương da do tia cực tím gây ra [25]. Rutin kết hợp với acid caffeic được xác định là có tiềm năng chống lão hoá và oxy hoá thông qua việc ức chế các enzym collagenase, tyrosinase, elastase và hyaluronidase [26]. Làm nhanh lành vết thương Rutin được phối hợp vào dạng hydrogel khi bôi lên vết thương ngoài da của chuột, làm giảm diện tích vết thương so với hydrogel đối chứng.
Có sự giảm stress oxy hóa ở vùng vết thương được biểu thị bằng việc giảm peroxid hóa lipid và hàm lượng protein carbonyl cùng với tăng hoạt tính catalase. Hydrogel chitosan giải phóng rutin để chữa lành vết thương ngoài da đã được bào chế. Những hydrogel này thúc đẩy rõ rệt sự hình thành của biểu mô mới và hạt dày hơn, gần với biểu mô ban đầu hơn [9]. Dược động học và hướng cải thiện khả năng thấm qua da 1.
Dược động học của rutin Nhiều nghiên cứu cho thấy rutin có khả năng hoà tan kém và sinh khả dụng thấp trong các hệ thống sinh học. Nghiên cứu của Carbonaro và Grant sử dụng rutin đường uống để đánh giá khả năng hấp thu qua ruột non của rutin. Kết quả chỉ ra rằng rutin kém hấp thu qua ruột non và bị vi khuẩn trong đường ruột thuỷ phân thành quercetin, quercetin được hấp thu và tồn tại chủ yếu ở dạng liên hợp là quercerin glucuronide và quercerin sulfate, trong khi dạng rutin gốc không ghi nhận được trong máu sau khi uống, chứng tỏ rằng sinh khả dụng tuyệt đối đường uống của rutin gần như bằng 0. Ngoài ra một số chất chuyển hoá khác của rutin như acid homovanillic, acid 3,4-dihydroxyphenyl-acetic, 3,4- dihydroxytoluen, acid m-hydroxyphenylacetic cũng được phát hiện [38], [39].
Rutin sau khi được hấp thu thông qua chuyển thành quercetin được thải trừ nhanh chóng qua phân và khoảng 10% qua nước tiểu, dưới dạng 3-OPAC (3-hydroxylphenyl-acetic acid), acid benzoic và acid hippuric [37]. Cũng chính vì rutin có khối lượng phân tử lớn, độ tan trong nước thấp (125 mg/L) dẫn đến khó khăn khi bào chế công thức. Hơn nữa, tính thấm qua da hạn chế (hệ số thấm qua da trong dung dịch nước là 0,098 ± 0,015 mg/cm2.h), khả năng tan kém trong nhiều loại dầu (< 0.3 mg/g, 25°C) làm cho rutin sử dụng kém hiệu quả trong các sản phẩm dùng tại chỗ trên da [61]. Một số hướng nghiên cứu cải thiện thấm rutin qua da Để có thể ứng dụng trong các chế phẩm dùng trên da cần áp dụng những biện pháp làm tăng độ tan và tính thấm của rutin qua da như hệ mang thuốc nano, ở kích 4 thước nano giúp tăng độ tan bão hòa, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt và tăng tốc độ hòa tan; hệ mang nano lipid (nanostructured lipid carriers) có khả năng chứa nhiều hoạt chất hơn và dễ dàng sản xuất cũng như kiểm soát giải phóng; tạo phức với β- cyclodextrin làm tăng khả năng hòa tan và tốc độ hòa tan; chuyển dạng cấu trúc hóa học.
Một số nghiên cứu tăng độ tan và khả năng thấm qua da của rutin: Rutin dạng nano tinh thể được nghiên cứu nhằm tăng độ tan bão hoà của rutin và được phối hợp trong gel carbopol để tạo thành gel tinh thể nano rutin (NC-gel) giúp nâng cao hiệu quả phân phối qua da. Với những ưu điểm của NC-gel, lượng rutin thấm được qua da tăng hơn gấp 3 lần so với nhóm chứng dùng gel chứa rutin thô. Kết quả nghiên cứu dược lực học in vivo cho thấy sử dụng NC-gel hiệu quả trong việc ngăn ngừa lão hoá và tổn thương mô do chiếu xạ tia cực tím. Những kết quả này đã cho thấy NC-gel là chất mang lý tưởng cho ứng dụng bảo vệ da khỏi tia cực tím của rutin, cung cấp nền tảng có giá trị để cải thiện sinh khả dụng qua da của những hoạt chất kém tan khác [35].
Vi nhũ tương hoặc nano nhũ tương có thể cải thiện tính thấm hoạt chất qua lớp sừng và thâm nhập vào các lớp sâu hơn của da bằng nhiều cơ chế khác nhau: các chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt vừa đóng vai trò như chất tăng cường thẩm thấu, vừa giúp tăng độ tan của hoạt chất; tăng diện tích tiếp xúc với da do kích thước giọt nhỏ, khả năng thấm ướt phù hợp. Azar Kajbafvala và cộng sự đã nghiên cứu bào chế vi nhũ tương rutin với mục đích tăng tính thấm qua da. Vi nhũ tương chứa tween 80 là chất diện hoạt, ethylene glycol là chất đồng diện hoạt và IPM (Isopropyl myristate) là pha dầu. Khả năng thấm ex vivo đã được đánh giá trên da chuột.
Kết quả cho thấy mẫu vi nhũ tương đặc biệt là dạng gel có thể được sử dụng như một phương tiện hiệu quả để kéo dài quá trình vận chuyển rutin qua da như mong muốn trong công thức kem chống nắng [28]. Một phương pháp khác được sử dụng phổ biến gần đây và mang lại hiệu quả tốt là hệ tự nhũ hoá (SEDDS). Đây là một phương pháp tiếp cận phổ biến và khả thi về mặt thương mại để giải quyết vấn đề sinh khả dụng đường uống thấp, tuy nhiên các nghiên cứu ứng dụng trên da còn hạn chế. Một số sản phẩm mỹ phẩm chứa rutin Bảng 1.