Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Chế Độ Tạo Nanocapsules Chitosan Chứa Curcumin Bằng Phương Pháp Coaxial Electrospraying

• Tác giả: Đoàn Ngọc Hoan
• Người hướng dẫn: PGS. Huỳnh Đại Phú
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên cứu khảo sát các chế độ tạo nanocapsules chitosan chứa thuốc curcumin bằng phương pháp Coaxial electrospraying
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO HẠT POLYMER CÓ CẤU TRÚC LÕI – VỎ
• 1.1.1. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO TRONG DUNG DỊCH
• 1.1.2. PHƯƠNG PHÁP COAXIAL ELECTROSPRAYING
• 1.1.2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Coaxial electrospraying
• 1.1.2.2. Thiết bị Coaxial electrospraying
• 1.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Coaxial electrospraying
• 1.1.2.3.1. Ảnh hưởng của dung dịch polymer và hệ dung môi
• 1.1.2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch polymer
• 1.1.2.3.3. Ảnh hưởng của dung môi
• 1.1.2.3.4. Ảnh hưởng của sức căng bề mặt
• 1.1.2.3.5. Ảnh hưởng của các thông số thực hiện quá trình Coaxial electrospraying
• 1.1.2.3.5.1. Ảnh hưởng của điện thế (U)
• 1.1.2.3.5.2. Tốc độ cấp liệu (lưu lượng Q)
• 1.1.2.3.5.3. Khoảng cách phun (L)
• 1.1.2.3.6. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường
• 1.2. HẠT NANO POLYMER ỨNG DỤNG TRONG VIỆC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
• 1.2.1. Yêu cầu về kích thước của hệ dẫn truyền thuốc nano
• 1.2.2. Ứng dụng hạt nano polymer có cấu trúc lõi – vỏ so với cấu trúc hạt thông thường
• 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CURCUMIN
• 1.3.1. Tính chất vật lý
• 1.3.2. Tính chất hóa học
• 1.3.2.1. Phân hủy trong môi trường kiềm
• 1.3.2.2. Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng
• 1.3.3. Tính chất dược lý của Curcumin
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.2.1. Thiết bị và quy trình thực nghiệm
• 2.2.2. Dụng cụ - Thiết bị thực nghiệm
• 2.2.3. Các bước tiến hành khảo sát
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH – ĐÁNH GIÁ
• 2.3.1. Đo sức căng bề mặt
• 2.3.2. Quan sát hình thái bề mặt hạt bằng Kính hiển vi điện tử quét – SEM
• 2.3.3. Tính toán và vẽ biểu đồ phân bố kích thước hạt
• 2.3.4. Phân tích cấu trúc hạt bằng Kính hiển vi điện tử truyền qua - TEM
• 2.3.5. Phương pháp sắc ký khí GC
• 2.3.6. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng TG
• 2.3.7. Phương pháp phân tích đo độ hấp thu UV – VIS
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. KIỂM TRA NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU
• 3.2. DỰ ĐOÁN KHẢ NĂNG TẠO THÀNH CẤU TRÚC CORE-SHELL CỦA HẠT THU ĐƯỢC
• 3.3. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TẠO THÀNH CHẾ ĐỘ PHUN
• 3.3.1. Ảnh hưởng của hiệu điện thế đến quá trình hình thành chế độ phun
• 3.3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng đến quá trình hình thành chế độ phun
• 3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHITOSAN ĐẾN HÌNH THÁI VÀ KÍCH THƯỚC HẠT THU ĐƯỢC
• 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ĐIỆN THẾ SỬ DỤNG ĐẾN HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC HẠT THU ĐƯỢC
• 3.6. CẤU TRÚC CỦA HẠT NANOCAPSULE CHITOSAN CHỨA CURCUMIN
• 3.7. ĐÁNH GIÁ ĐỘ SẠCH DUNG MÔI CỦA HẠT
• 3.8. KHẢO SÁT NHẢ THUỐC IN VITRO
• 3.9. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CỦA HẠT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc tạo nanocapsules chitosan chứa curcumin bằng phương pháp coaxial electrospraying. Curcumin, một hợp chất polyphenol có màu vàng, được biết đến với các tính chất dược lý, đặc biệt là khả năng chống ung thư. Tuy nhiên, việc ứng dụng curcumin bị hạn chế do khả năng hòa tan kém và nhanh bị đào thải khỏi cơ thể. Chitosan, một polymer tự nhiên, được sử dụng làm hệ mang thuốc nhờ tính biocompatibility và khả năng phân hủy sinh học. Phương pháp coaxial electrospraying được lựa chọn để tạo nanocapsules có cấu trúc lõi-vỏ, giúp kiểm soát quá trình drug delivery và sustained release của curcumin.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế và tối ưu hóa quy trình tạo nanocapsules chitosan chứa curcumin bằng phương pháp coaxial electrospraying. Nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt, bao gồm nồng độ chitosan, hiệu điện thế, và lưu lượng phun. Kết quả mong đợi là tạo ra các hạt có kích thước nano, cấu trúc lõi-vỏ đồng nhất, và khả năng kiểm soát nhả thuốc hiệu quả.

1.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực nanotechnology và pharmaceutical applications. Việc tạo ra nanocapsules chitosan chứa curcumin không chỉ cải thiện hiệu quả điều trị của curcumin mà còn mở ra hướng ứng dụng mới trong việc phát triển các hệ dẫn truyền thuốc có kiểm soát. Phương pháp coaxial electrospraying được đánh giá là tiềm năng trong việc sản xuất các hạt nano đa lớp với độ chính xác cao.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp coaxial electrospraying để tạo nanocapsules chitosan chứa curcumin. Phương pháp này dựa trên nguyên lý sử dụng lực điện trường để tạo các hạt polymer có kích thước nano từ dung dịch chitosan và curcumin. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt bao gồm nồng độ chitosan, hiệu điện thế, và lưu lượng phun được khảo sát kỹ lưỡng. Các hạt tạo thành được đánh giá về hình thái, kích thước, và cấu trúc lõi-vỏ bằng các phương pháp phân tích hiện đại như SEM và TEM.

2.1 Thiết bị và quy trình

Hệ thống coaxial electrospraying bao gồm máy biến áp cao thế, máy bơm vi lượng, đầu kim đồng tâm, và bộ phận thu mẫu. Quy trình thực nghiệm bắt đầu bằng việc chuẩn bị dung dịch chitosan và curcumin, sau đó tiến hành phun dưới tác dụng của điện trường cao. Các thông số như hiệu điện thế, lưu lượng phun, và khoảng cách phun được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình tạo hạt.

2.2 Phương pháp phân tích

Các hạt nanocapsules được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để đánh giá hình thái bề mặt và kích thước. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được sử dụng để xác định cấu trúc lõi-vỏ của hạt. Ngoài ra, các phương pháp như sắc ký khí (GC) và phân tích nhiệt khối lượng (TG) được áp dụng để đánh giá độ tinh khiết và tính chất nhiệt của hạt.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy nanocapsules chitosan chứa curcumin được tạo thành công bằng phương pháp coaxial electrospraying. Các hạt có kích thước từ 15 nm đến 235 nm, bề mặt mịn và cấu trúc lõi-vỏ rõ ràng. Nồng độ chitosan và hiệu điện thế là hai yếu tố ảnh hưởng lớn đến hình thái và kích thước hạt. Kết quả thí nghiệm in vitro cho thấy khả năng nhả thuốc có kiểm soát của nanocapsules, đáp ứng yêu cầu của hệ dẫn truyền thuốc.

3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan

Nồng độ chitosan trong dung dịch ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và hình thái của nanocapsules. Khi nồng độ chitosan tăng, kích thước hạt giảm và độ đồng đều của hạt tăng. Điều này được giải thích bởi sự thay đổi độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch.

3.2 Ảnh hưởng của hiệu điện thế

Hiệu điện thế là yếu tố quan trọng trong việc hình thành chế độ phun ổn định. Khi hiệu điện thế tăng, kích thước hạt giảm và hình thái hạt trở nên đồng đều hơn. Tuy nhiên, hiệu điện thế quá cao có thể dẫn đến sự phân tán không đều của các hạt.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của phương pháp coaxial electrospraying trong việc tạo nanocapsules chitosan chứa curcumin. Các hạt tạo thành có kích thước nano, cấu trúc lõi-vỏ rõ ràng, và khả năng nhả thuốc có kiểm soát. Phương pháp này có tiềm năng lớn trong việc phát triển các hệ dẫn truyền thuốc hiệu quả, đặc biệt trong lĩnh vực điều trị ung thư. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng trong thực tế.

4.1 Hướng phát triển

Trong tương lai, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và quy trình sản xuất hàng loạt để đưa nanocapsules chitosan chứa curcumin vào ứng dụng thực tế. Ngoài ra, việc kết hợp với các loại thuốc khác và thử nghiệm in vivo cũng là hướng nghiên cứu tiềm năng.