CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Kháng sinh Quinolone-Norfloxacin 1.1 Sự phát triển của kháng sinh nhóm Quinolone- Norfloxacin Thuốc kháng sinh còn được gọi là thuốc kháng khuẩn, là một loại thuốc chống vi khuẩn được sử dụng trong điều trị và dự phòng nhiễm khuẩn [10]. Thuốc kháng sinh có thể giết hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Một lượng kháng sinh hạn chế cũng có thể kháng độc [11]. Thuốc kháng sinh không có hiệu quả chống lại các virut như cảm cúm thông thường hoặc cúm nên việc sử dụng chúng không hợp lý sẽ tạo ra các sinh vật kháng bệnh.
Hiện nay, các công trình nghiên cứu bào chế kháng sinh đã có nhiều bước tiến vượt bậc và đã đưa vào sử dụng loại thuốc kháng sinh đa năng mới bằng phương pháp bán tổng hợp. Hằng năm, số lượng các thuốc kháng sinh mới được đưa ra thị trường lên đến hàng chục và tính đến nay số loại kháng sinh có thể có đến hàng ngàn. Kháng sinh được phân loại theo cấu trúc hóa học, từ đó mỗi nhóm có chung một cơ chế tác dụng và phổ kháng khuẩn giống nhau. Mặt khác, trong cùng một họ kháng sinh, tính chất dược động học và sự dung nạp thường khác nhau, và đặc điểm về phổ kháng khuẩn cũng không hoàn toàn giống nhau, vì vậy cũng cần phân biệt các kháng sinh trong cùng một họ.
Một số họ (hoặc nhóm) kháng sinh chính: nhóm lactam (các Penicilin và các cephalosporin), nhóm Aminosid, nhóm Chloramphenicol, nhóm Tetracyclin, nhóm Quinolone. Nhóm Quinolone là dòng thuốc kháng sinh tổng hợ p. Quinolones được tập trung nghiên cứu và phát triển đáng kể từ khi phát hiện ra vào đầu những năm 1960. Điều này là do chúng có khả năng cung cấp nhiều thuộc tính của một loại kháng sinh lý tưởng, kết hợp hiệu lực cao, phổ hoạt động rộng, sinh khả dụng tốt, có thể uống và tiêm tĩnh mạch, ít có tác dụng phụ.
Do chúng có nhiều ưu điểm và tiềm năng lớn nên đã có nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để phát triển dòng kháng sinh quinolone [12]. Acid nalidixic là kháng sinh dòng Quinolone đầu tiên được cơ quan Quản Lý Thực Phẩm (Food and Drug Administration-FDA) chu ẩn y vào năm 1963 để điều trị nhiềm trùng đườ ng tiểu [13]. Nhưng phải mất hơn một thập kỷ trước khi các hợp NGUYỄN QUỐC HẢO 11 Nghiên cứu chế tạo cảm biến MIP/EIS xác định dư lượng kháng sinh Norfloxacin chất bổ sung, như flumequin, norfloxacin và enoxacin có sẵn để sử dụng lâm sàng. Công dụng chính của tất cả các tác nhân này là điều trị nhiễm trùng đường tiết niệu.
Vào cuối những năm 1980, các loại thuốc có hoạt tính hệ thống hơn, như ciprofloxacin và ofloxacin, đã được bán trên thị trường. Ngày nay ngày càng có nhiều kháng sinh nhóm quinolone được nghiên cứu và đưa ra thị trường [12].1 thể hiện niên đại diện của một số loại kháng sinh đã được đưa ra thị trường tại Anh. Đến nay các lo ại kháng sinh khác thu ộc dòng Quinolone vẫn được sử dụng rộng rãi để đi ều trị cho ngườ i và vật nuôi, vì s ự an toàn và kh ả năng kháng khuẩn rộng của chúng [14].1: Niên đại diện của một số loại kháng sinh nhóm quinolone đã được đưa ra thị trường tại Anh [12]. Năm Kháng sinh dòng Quinolone 1960-1969 Nalidixci acid 1970-1975 Cinoxacin 1975-1985 Norfloxacin 1985-1990 Ciprofloxacin, oxfloxacin 1990-1995 Temafloxacin, sparfloxacin 1995-2000 Grepafloxacin, levofloxacin, trovafloxacin Moxifloxacin, possibly gemifloxacin và 2000-2005 garenoxacin là kháng sinh mớ i nhất Trên hình 1.1 thể hiện cấu trúc cơ bản của kháng sinh dòng quinolone.
Việc bổ sung phân tử flo ở vị trí 6 là một trong những thay đổi sớm nhất đối với cấu trúc. Sự thay đổi đơn lẻ này cung cấp sự gia tăng hơn 10 lần trong ức chế gyword và cải thiện tới 100 lần nồng độ ức chế tối thiểu. Trong các loại thuốc của dòng quinolone có hai loại c ấu trúc vòng, h ạt nhân naphthyridine, vớ i nitrogens ở vị trí 1 và 8, và một hạt nhân chỉ có một nitơ ở vị trí 1, được gọi là hạt nhân quinolone. T ất cả các hợp chất, cả quinolone và na phthyridone, đều chứa oxy keto ở C-4 và chuỗi bên axit cacboxylic tại C-3 [14].
Tại vị trí C-7 được gắn thêm piperazine (ví dụ: norfloxacin) NGUYỄN QUỐC HẢO 12 Nghiên cứu chế tạo cảm biến MIP/EIS xác định dư lượng kháng sinh Norfloxacin giúp cải thiện hoạt động chống lại các sinh vật gram âm. Vòng piperazine đóng một vai trò trong việc ức chế các cơ chế dòng chảy, do đó cải thiện hiệu lực của các loại thuốc này. Cấu trúc của norfloxacin minh họa cho những phát triển này (xem hình 1.2a) và sau đó tất cả các quinolone (trừ garenoxacin) đều có flo ở vị trí 6 và nhóm piperazine ở vị trí C-7. Ngoài piperazine ở vị trí C-7, một nhóm cyclopropyl đã được đưa vào vị trí N-1 và kháng sinh phổ biến nhất với cấu trúc này là ciprofloxacin, lần đầu tiên được tổng hợp vào năm 1983 (xem hình 1.
Điều này làm tăng hiệu lực của thuốc và nhiều quinolone tiếp theo có nhóm cyclopropyl (ví dụ: grepafloxacin (hình 1.2c), moxifloxacin, gatifloxacin và garenoxacin). Việc bổ sung nhóm 2,4- differluorophenyl ở vị trí 1 (ví dụ: trovafloxacin) cũng giúp cải thiện hiệu lực, đặc biệt là trong việc cải thiện hoạt động chống lại vi khuẩn kỵ khí. Trong những kháng sinh thế hệ gần đây, chúng đã được cải thiện khả năng chống gram dương. Một trong những bổ sung đầu tiên là nhóm NH2 ở vị trí C-5 (ví dụ: sparfloxacin).
Grepafloxacin cũng được thay thế ở vị trí C-5 bởi một nhóm CH3 và đã cải thiện hiệu lực chống gram dương so với Ciprofloxacin. Việc bổ sung các nhóm methyl có thể cải thiện cả sự hấp thụ bằng miệng và thí nghiệm trong cơ thể sống. Tuy nhiên, hoạt động cải thiện chống lại vi khuẩn gram dương đôi khi có thể phải trả giá bằng hoạt động chống lại Pseudomonas aeruginosa [12].1: Cấu trúc phân tử của kháng sinh họ quinolone [12]. NGUYỄN QUỐC HẢO 13 Nghiên cứu chế tạo cảm biến MIP/EIS xác định dư lượng kháng sinh Norfloxacin Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của một số kháng sinh nhóm quinolone: a) Norfloxacin b) Ciprofloxacin và c) Grepafloxacin.
Norfloxacin (NOR), công thức hóa học 1-Ethyl-6-fluoro-4-oxo-7-(1- piperazinyl)-1,4-dihydro-3-quinolinecarboxylic axit (C16H18FN3O3) là chất kháng khuẩn tổng hợp, thuộc thế hệ thứ 2 của nhóm kháng sinh Quinolone, tan tốt trong dung môi có tính axit, thuốc được hấp thu tốt qua cả đường uống và đường tiêm. Kháng sinh Norfloxacin được sử dụng để điều trị nhiễm trùng đường tiểu, viêm bàng quang, hen, E. coli, thương hàn, tụ huyết trùng, viêm phổi, tiêu chảy, nhiễm trùng đường tiêu hóa, trướng diều, v. Năm 1979, công ty dược phẩm Kyorin Seiyaku Kabushiki Kaisha đăng ký bằng sáng chế cho Norfloxacin, và chứng minh rằng những sửa đổi cấu trúc nhất định bao gồm gắn một phân tử Flor vào vòng Quinolone giúp tăng đáng kể hiệu quả diệt khuẩn.
Kyorin đã cấp phép cho Merck & Company, Inc, một giấy phép độc quyền (ở một số quốc gia, bao gồm Hoa Kỳ), nhập khẩu và phân phối Norfloxacin dưới tên Noroxin.2 Thực trạng sử dụng kháng sinh Norfloxacin Cục FDA đã chấp thuận cho sự phân phối Norfloxacin ở Hoa Kỳ vào ngày 31 tháng 10 năm 1986. Hiện nay mặc dù trên thế giới nhiều nước đã cấm hoặc hạn chế sử dụng kháng sinh nhóm quinolone đặc biệt là Norfloxacin. Tuy nhiên tại Việt Nam, kháng sinh Norfloxacin vẫn được bán trên thị trường.3 trình bày một số dược phẩm chứa kháng sinh Norfloxacin có thể dễ dàng mua được trên thị trường. Ở Việt Nam có rất nhiều các công ty sản xuất thuốc, trong đó đặc biệt là các công ty nhỏ, hoặc hộ gia đình do vậy rất có thể dẫn tới sự xuất hiện của thuốc giả, thuốc kém chất lượng.
Nếu hàm lượng thuốc không chính xác thì việc sử dụng kháng sinh sẽ không hiểu quả dễ gây kháng kháng sinh cho người sử dụng. NGUYỄN QUỐC HẢO 14 Nghiên cứu chế tạo cảm biến MIP/EIS xác định dư lượng kháng sinh Norfloxacin Hình 1.3: Một số dược phẩm sử dụng kháng sinh Norfloxacin đang được bán trên thị trường. Đối với việc sử dụng kháng sinh Norfloxacin trong nông nghiệp, thị trường Nhật Bản vẫn cho phép sử dụng kháng sinh Nofloxacin trong chăn nuôi. Tuy nhiên quy trình sử dụng và cách sử dụng được quản lý khắt khe để dư lượng kháng sinh có trong thực phẩm là rất nhỏ.2 cho biết dư lượng cho phép của kháng sinh Norfloxacin trong một số loại thực phẩm theo Tổ chức Nghiên cứu Hóa chất Thực Phẩm Nhật Bản - JFCRF [15].
Ở Mỹ và Châu Âu, FDA đã công bố các loại thuốc bị cấm sử dụng và không cho phép có dư lượng trong sản xuất và kinh doanh thủy sản. Trong những kháng sinh bị cấm có kháng sinh Norfloxacin.2: Giới hạn dư lượng kháng sinh Norfloxacin trong một số thực phẩm theo Tổ chức Nghiên cứu Hóa chất Thực Phẩm Nhật Bản – JFCRF [15]. Sản phẩm thực phẩm Giới hạn dư lượng Norfloxacin cho phép (ppm) Thịt lợn 0,02 Mỡ lợn 0 02 Gan lợn 0,02 Thịt gà 0,02 Gan gà 0,02 NGUYỄN QUỐC HẢO 15 Nghiên cứu chế tạo cảm biến MIP/EIS xác định dư lượng kháng sinh Norfloxacin Đối với sản xuất và kinh doanh thủy sản tại Việt Nam, quy định về dư lượng tối đa chưa phù hợp với yêu cầu của một số nước trên thế giới. Theo ông Nguyễn Như Tiệp, Cục trưởng Cục Quản lý Chất lượng Nông lâm sản và Thủy sản (NAFIQAD), thời gian vừa qua, nhiều lô hàng thủy sản xuất khẩu của Việt Nam vẫn liên tục bị cơ quan thẩm quyền ở nhiều nước nhập khẩu cảnh báo không bảo đảm ATTP.
Số liệu thống kê tại các thị trường có yêu cầu kiểm tra, chứng nhận của NAFIQAD cho thấy tỷ lệ lô hàng bị cảnh báo vi phạm quy định về an toàn thực phẩm trong năm 2012 là 0,48%, tăng 0,02% so với năm 2011. Trong khi đó, đối với các thị trường không yêu cầu kiểm tra, chứng nhận của NAFIQAD, tình hình cảnh báo cũng rất nghiêm trọng. Mới đây, NAFIQAD đã nhận được văn bản của Cơ quan Thanh tra thực phẩm Canada (CFIA) và Bộ Nông lâm ngư nghiệp Australia (DAFF) thông báo tình hình phát hiện dư lượng Fluoroquinolones trong các lô hàng thủy sản của Việt Nam tăng cao. Tại Canada, số liệu của CFIA cho thấy tình hình nhiễm dư lượng Fluoroquinolones trong các lô hàng thủy sản nuôi có nguồn gốc từ Việt Nam, từ năm 2009 đến năm 2012 không có sự cải thiện.
Để tránh nguy cơ bị ngưng xuất khẩu thủy sản sang Canada và Australia, NAFIQAD sẽ nghiên cứu, đề xuất Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hơn nữa đối với thủy sản xuất khẩu, đặc biệt là các biện pháp khẩn cấp tạm thời để kiểm soát dư lượng hóa chất, kháng sinh trong thủy sản xuất khẩu vào 2 thị trường trên.