LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, việc ứng dụng các các loại thuốc có nguén gốc thiên nhiên để dự phòng va điều trị bệnh một cách riêng rẽ hoặc kết hợp với các loại thuốc có nguon sốc hóa dược ngày càng phát triển cả trong nước và trên thé giới, do có các ưu điểm như tăng hiệu quả điều trị, giảm độc tính và ít tác dụng phụ. Trong đó, cây hoa hòe cũng được chú ý đến vì có chứa rutin. Rutin là một trong những hợp chất thiên nhiên có giá trị nhờ có tác dụng tăng cường sức chịu đựng và sức bền thành mao mạch, loại trừ các gốc tự do giúp ngừa ung thư, biến đổi gene và tăng khả năng miễn dịch nên có vai trò rất hiệu quả trong kháng viêm, bảo vệ thận và chống suyên. Tuy nhiên, nhược điểm lớn của rutin chính là độ tan trong nước thấp nên hạn chế khả năng hap thu vào cơ thé khi sử dụng trong mỹ phẩm, dược phẩm.
Một trong những giải pháp được đưa ra giúp rutin có thể hấp thu một cách tốt nhất là giảm kích thước hat rutin xuống cỡ hạt nano. Với những lý do nêu trên, luận văn “Nghiên cứu độ bền của hệ huyền phù rutin” được thực hiện nhăm nghiên cứu tạo hệ huyền phù rutin với nông độ trên 1% và đánh giá đặc tính cũng như độ bên của hệ. Kết quả nghiên cứu đạt được trong luận văn này là cơ sở cho những phần nghiên cứu sâu hơn, rộng hơn liên quan đến ứng dụng cua rutin. Bên cạnh đó, việc thực hiện đề tài gop phan thuc day hướng nghiên cứu công nghệ nano cho các hợp chất tự nhiên, từ đó ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm và mỹ phẩm.
XVII CHUONG 1: TONG QUAN 1. GIOI THIEU VE RUTIN Rutin là hợp chat glycoside thuộc ho flavonoid có mùi cam bao gồm quercetin thuộc nhóm flavonone và phần đường rutinose. Chúng được biết đến như quercetin- 3-rutinoside hay sorphorin và là một trong những dược liệu thiên nhiên rất có giá trị, cung cấp nhiều hoạt chất có lợi cho sức khỏe như vitamin P [1]. Tên của chúng đi từ tên cua Ruta graveolens, một loại cay cũng chứa chat rutin.
Tên IUPAC: 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-3-{4[(25,3R,45,55,6R)- 3,4,5-trihydroxy-6-({[(2R,3R,4R5R,6S)-3 ,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2- yljoxy}methyl)oxan-2-yl]oxy }-4H-chromen-4-one. Cong thuc: C57H390 16 Hình 1.1: Công thức cau tạo của rutin Rutin có hàm lượng cao trong lúa mì, trong cây hoa hoe Nhật Bản (Sophora Japonica L.), trong hoa của luéng hoa đầu xuân (Forsythia intermedia) va hoa đầu xuan Trung Quốc (F. Ở Việt Nam, ngu6n chính của rutin là hoa hòe Sophora Japonica L., được trồng nhiều ở Thái Bình, Hà Bắc, Nam Hà, Hải Phong, Hải Hung, Nghệ An và gần đây ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên. Tính chất vật lý và hóa học Rutin tinh khiết là tinh thé hình kim màu vàng hay vàng chanh, trở nên sậm màu khi tiếp xúc với ánh sáng.
Do đó rutin cần được bảo quản ở nơi thoáng khí, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng. Rutin thường gặp ở dạng ngậm ba phân tử nước. Nó có thé giải phóng một phân tử nước khi được sây khô với acid sulfuric đặc và lượng nước còn lại sẽ được loại ra bang cách gia nhiệt đến 100°C trong áp suất chân không hay khoảng 160°C ở áp suất môi trường. Khối lượng phân tử: 610,52 g/mol.
Điểm nóng chảy ở 188,7°C, khi lên đến 194°C rutin sẽ hoàn toàn bị phân hủy [2]. Rutin ít tan trong nước (từ 0,01 đến 0,0125 g/l ở nhiệt độ phòng), tuy nhiên tan tốt trong methanol và ethanol, đặc biệt là trong pyridine và các dung dịch kiềm [3]. Rutin có hai bước sóng hap thu đặc trưng là 360 nm và 254 nm [4] Rutin dễ bị thủy phân, đặc biệt là trong môi trường pH thấp để hình thành quercetin [5]. OH HạO/H;SO/„ r + CaH+;Os + CgH i205 Glucose Rhamnose O- CgH;oO¿—O—C¿H;oO¿ Hình 1.2: Sơ đồ thủy phân của rutin tạo thành quercetin Quercetin cũng là một chất oxy hóa mạnh, được tìm thay nhiéu trong cay ăn được như rutin.
Tinh chat quan trọng nhất của quercetin là chất tao mùi dan xuất từ thực vật, đặc biệt là mùi thơm. Tên IUPAC: 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-4H-chromen-4-one. Cong thức phan tử: C;zH¡oO; Hình 1.3: Công thức cau tạo của quercetin Bên cạnh phản ứng thủy phân thành quercetin trong môi trường acid, rutin còn tham gia một số phản ứng hóa học đặc trưng như: phản ứng khử, phản ứng với muỗi diazonium, phản ứng với ion kim loại tạo phức, phản ứng tạo muối với bazơ, phản ứng halogen hóa, phản ứng ở gốc đường disaccharide. Hoạt tính sinh học của rutin Rutin và quercetin có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý.
Chong oxy hóa Các gốc tự do sinh ra trong quá trình trao đối chất thường là các gốc tự do như OH», ROO» (là các yếu tô gây biến dị, huỷ hoại tế bao, ung thư, tăng nhanh sự lão hoa,. Nhiều nghiên cứu trước đây đã chứng minh rang rutin va quercetin có thé có chức năng như chất chống oxy hóa trong hệ thống sinh học bằng cách kết thúc chuỗi phản ứng gốc tự do và tách ra một phân tử oxy, gốc hydroxyl, gốc super oxid và gốc peroxyl [6]. Trong cơ thé người, rutin gắn vào ion Fe, vô hiệu hóa khả năng kết hợp với H›Os, ngăn chặn sinh ra gốc tự do hoạt tính cao phá hủy tế bao [6]. Kiểm soát và làm giàu cholesterol hồng cầu, quercetin giúp bảo vệ chống lại sự peroxy hóa lipid tốt hơn.
Cả hai chất chống oxy hóa này làm giảm sự biến đổi trong lưu tính màng tế bào, giảm sự oxy hóa hemoglobin 30% va làm giảm đường glutathione GSH 60% trong hồng cau [7]. Chống ung thư Quercetin cũng được xem là một chất chống ung thư tốt vì vai trò ức chế quá trình hình thành gốc tự do không mong muốn trong cơ thể. Với kết quả đó, quercetin ngăn chặn những tác nhân gây nguy hại đến tế bào (đặc biệt là DNA) — nguyên nhân chính dẫn đến ung thư [8]. Rutin và quercetin có kha năng bảo vệ tế bào DNA, chống lại H;Os — gây ra sự phá huỷ DNA trong các tế bảo ung thư máu của người [9].
Tương tự, trong điều trị azoxymethanol (gây u ruột) trên chuột, cả hai chất quercetin và rutin làm giảm rõ rệt sự tăng nhanh, ức chế sự chuyển đối của tế bào pha S đến phần giữa và trên của crypis và chặn lại nhiều khối u [9]. Chống viêm Quercetin có khả năng chống viêm do ức chế trực tiếp hàng loạt phản ứng khởi phát hiện tượng này: ức chế sự sản xuất và phóng thích histamin và các chất trung gian khác trong quá trình viêm và di ứng. Hoạt động chống viêm của ba chất flavonoid được khảo sát trên chuột. Vai trò của rutin trong bụng chuột (80 mg/kg/ngày) ức chế cả 2 giai đoạn cấp tính và mãn tính của mẫu thí nghiệm kháng viêm này, đặc biệt là ở giai đoạn mấn tinh [8].
Tác dụng bảo vệ than Thử nghiệm rutin trên chuột với hàm lượng | g/kg, kết quả cho thay rutin đã làm giảm sự rồi loạn chức năng thận một cách đáng kể, giảm mức malondialdehyde và phục hồi hoạt động MnSOD đã suy yếu và mức glutathione GSH. Những phat hiện này cho thấy rằng ROS đóng vai trò nguyên nhân trong sự thiếu máu cục bộ/cấp máu lại gây ton thương thận va rutin có tác động bảo vệ thận bằng cách ức chế ROS và các hoạt động chống sự oxy hóa [6]. Tác dung tốt doi với bệnh tiểu đường Quercetin ức ché men aldose reductase rất mạnh, men này có nhiệm vu chuyển glucose máu thành sorbitol - một hợp chất liên quan chặt chẽ với sự tiễn triển các biến chứng của đái tháo đường (đục thủy tinh thể do đái tháo đường, thương tốn thần kinh, bệnh vống mạc, đái tháo đường). Rutin thúc day sự tăng carbohydrat, chuyển hóa lipid, nâng cao hàm lượng plasma của acid ascorbic, làm giảm sự cần thiết trong việc sử dụng thuốc hạ đường huyết [9].
Chong suyén Tác động của quercetin va rutin trên những phan hồi của bệnh suyén được nghiên cứu trên chuột lang nhạy cảm với albumin trứng (OA) được thử thách với chất aerosolize-OA, kết quả cho thay rang quercetin va rutin có thể hữu ích trong điều trị ở giai đoạn tức thời và giai đoạn cuối của bệnh suyễn qua sự ức chế giải phóng histimine, PLA2, và EPO, và làm giảm việc nap neutrophil và eosinophil vào phối [8] 1. CÔNG NGHỆ NANO Chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ, khoa học và kỹ thuật nano của Mỹ (The National Nanotechnology Initiative) đã định nghĩa công nghệ nano là “Nghiên cứu các cấp độ nguyên tử, phân tử, siêu phân tử với kích thước khoảng 1 — 100 nm dé tìm hiểu và tạo ra vật liệu cũng như nghiên cứu những đặc tinh, tính chất vật lý — sinh học độc đáo của loại vật liệu có câu trúc nhỏ như vậy”. Vật liệu nano Đôi tượng nghiên cứu của công nghệ nano là vật liệu nano. Kích thước vật liệu nano từ vai nm đên vai trăm nm, phụ thuộc vào ban chat vật liệu và tính chat cân nghiên cứu.
Dựa vào kích thước nano, có thé chia vật liệu nano thành các loại [10]: - Vật liệu nano 0-D: cả ba kích thước đều là kích thước nano như các hạt nano, tinh thể nano và chất keo. - Vật liệu nano 1-D: có một kích thước không phải nano như ống nano, dây nano và SỢI nano. - Vật liệu nano 2-D: chỉ có một kích thước là nano như những lớp nano, chất phủ bề mặt nano, nano phim. - Những loại vật liệu khác, không có kích thước nano được gọi là vật liệu nano 3-D.02„ d<100 |, ý t< 100 nm nm 0-D 1-D 2-D 3-D Hình 1.4: Kích thước các loại vật liệu nano [10] (L là kích thước không phải kích thước nano) 1.
Tính chất của vật liệu nano Nhờ kỹ thuật và công nghệ làm giảm kích thước, hạt có kích thước nano sở hữu nhiều tính chất lý hóa độc đáo: - Diện tích bề mặt và số phân tử của bề mặt lớn [11, 12]. sofAiunacrte 4000 3500 Nanonization Micronization 3000 2500 2000 + 50nm. 1500 a ii celal 1000 - 100nm 500 „ 50Pnm 10m 100m 0 > o 0,01 0,1 1 10 log particle size [um] Hình 1.5: Su tăng đáng kế diện tích bề mat nhờ giảm kích cỡ hạt [12] 6 - Hạt kích thước dưới 1000 nm sẽ không đứng yên vì đỉnh của chuyển động Brown lớn hơn nhiều sức kéo lực hấp dẫn, vì thế chúng có thể dễ dàng giữ trạng thái lơ lửng mặc dù mật độ lớn [11]. - Vật liệu nano có điểm nóng chảy giảm xuống mười hay hàng trăm độ, thấp hơn vật liệu lớn [13].
- Độ tan bão hòa, tính tan cua vật liệu tăng lên khi dua xuống kích thước nano. So với vật liệu có kích thước micro, hỗn hợp hạt nano như ở trạng thái siêu bão hòa [ L2, 14]. (ESnohlau/cbemit)y 0 50 100 150 200 Particle Diameter (nm) | —©—50dynes/cm —@-75dynes/cm -—#—100 dynes/cm | Hình 1.