Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu thành phần hóa học và tác dụng sinh học của cây thuốc thượng phaeanthus vietnamensis ban

Luận văn thạc sĩ công nghệ sinh học nghiên cứu thành phần hóa học và tác dụng sinh học của cây thuốc Thượng Phaeanthus vietnamensis Ban.

• Tác giả: Bùi Thanh Phong
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Công Luận
• Trường học: Đại học Bách Khoa TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Hóa Học và Tác Dụng Sinh Học của Cây Thuốc Thượng (Phaeanthus vietnamensis Ban)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về cây Thuốc Thượng
• 1.1.1. Vị trí phân loại
• 1.1.2. Mô tả thực vật
• 1.1.3. Phân bố, sinh thái
• 1.1.4. Bộ phận dùng
• 1.1.5. Thành phần hóa học và tác dụng dược lý
• 1.1.6. Tính vị, công dụng
• 1.2. Khái quát về alkaloid
• 1.2.1. Cấu tạo hóa học
• 1.2.2. Phân loại alkaloid
• 1.2.3. Phân bố alkaloid
• 1.2.4. Sinh tổng hợp alkaloid
• 1.2.5. Tính chất của alkaloid
• 1.2.6. Cơ sở và nguyên tắc tách chiết alkaloid
• 1.2.7. Hoạt tính sinh học của các alkaloid
• 1.3. Kháng sinh và kháng sinh thực vật
• 1.3.1. Kháng sinh
• 1.3.2. Kháng sinh thực vật
• 1.4. Tổng quan về các phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn
• 1.4.1. Phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch
• 1.4.2. Phương pháp pha loãng
• 1.4.3. Khái quát về MIC (Minimum inhibitory concentration)
• 1.5. Nghiên cứu khả năng kháng ung thư của thực vật
• 1.5.1. Khái quát về ung thư và các phương pháp điều trị
• 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu hoạt tính kháng ung thư của các hợp chất tự nhiên
• 1.6. Một số kết quả nghiên cứu trên cây Thuốc Thượng và các cây cùng chi Phaeanthus
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Các vi khuẩn sử dụng để xác định tính kháng khuẩn
• 2.2. Dung môi, hóa chất
• 2.3. Môi trường
• 2.4. Phương pháp xác định thành phần hóa học của cây Thuốc Thượng Phaeanthus vietnamensis Ban
• 2.4.1. Xác định độ ẩm, độ tro của dược liệu
• 2.4.2. Định tính sơ bộ thành phần hóa thực vật
• 2.4.3. Định tính xác định các nhóm hợp chất
• 2.4.4. Sắc ký lớp mỏng
• 2.4.5. Định lượng alkaloid bằng phương pháp cân
• 2.5. Chiết xuất các phân đoạn cao và alkaloid tổng
• 2.5.1. Chiết các phân đoạn cao
• 2.5.2. Chiết alkaloid tổng
• 2.6. Phân lập và xác định cấu trúc các alkaloid
• 2.6.1. Sắc ký lớp mỏng
• 2.6.2. Phương pháp khảo sát và xác định cấu trúc hóa học của các alkaloid
• 2.7. Phương pháp kiểm tra khả năng kháng khuẩn
• 2.7.1. Định tính kháng khuẩn bằng phương pháp đục lỗ trên bảng thạch
• 2.7.2. Xác định nồng độ ức chế tối thiểu MIC bằng phương pháp pha loãng trong môi trường rắn
• 2.8. Phương pháp kiểm tra hoạt tính kháng ung thư của cây thuốc bằng thử nghiệm SRB
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Thành phần hóa học của cây Thuốc Thượng Phaeanthus vietnamensis Ban
• 3.1.1. Xác định độ ẩm dược liệu
• 3.1.2. Định tính sơ bộ
• 3.1.3. Định tính xác định các nhóm hợp chất chính
• 3.1.4. Sắc ký lớp mỏng
• 3.1.5. Định lượng hoạt chất alkaloid
• 3.2. Kết quả chiết tách cao phân đoạn và chiết tách alkaloid tổng
• 3.3. Kết quả phân lập alkaloid
• 3.3.1. Phân lập các hợp chất
• 3.3.2. Giải cấu trúc hóa học KT1
• 3.4. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn
• 3.4.1. Kết quả kháng khuẩn của các cao chiết
• 3.4.2. Kết quả kháng khuẩn của các alkaloid đã được phân lập
• 3.5. Kết quả nghiên cứu hoạt tính kháng ung thư
• 3.5.1. Thử nghiệm sàng lọc sơ bộ hoạt tính của các cao chiết
• 3.5.2. Thử nghiệm xác định IC50 của các cao chiết trên các dòng tế bào ung thư
• 3.5.3. Khảo sát hoạt tính kháng ung thư của hợp chất phân lập được
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Cây Thuốc Thượng Phaeanthus 55 ký tự

Cây Thuốc Thượng (Phaeanthus vietnamensis) là một kho tàng dược liệu quý của Việt Nam, từ lâu đã được sử dụng trong y học cổ truyền. Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về cây thuốc này, bao gồm vị trí phân loại, mô tả thực vật, phân bố, bộ phận dùng, thành phần hóa học và tác dụng dược lý đã được ghi nhận. Nghiên cứu sâu hơn về thành phần hóa học và tác dụng sinh học của cây Thuốc Thượng có tiềm năng lớn trong việc phát triển các loại thuốc mới. Các hợp chất tự nhiên trong cây có thể sở hữu những hoạt chất sinh học có giá trị, mở ra hướng đi mới trong điều trị bệnh. Việc bảo tồn và khai thác bền vững nguồn dược liệu Việt Nam này là vô cùng quan trọng.

1.1. Vị trí phân loại khoa học của Phaeanthus vietnamensis

Phaeanthus vietnamensis Ban, hay còn gọi là Cây Thuốc Thượng, thuộc họ Na (Annonaceae). Việc xác định chính xác vị trí phân loại là bước đầu tiên quan trọng để hiểu rõ hơn về đặc điểm sinh học và mối quan hệ của cây với các loài thực vật khác. Cây này được biết đến với nhiều tên gọi địa phương như Thuốc Mọi, Da Xà Lắc, Thuốc Dấu Cà Doong. Việc nghiên cứu và bảo tồn các loài thực vật bản địa như Phaeanthus vietnamensis đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự đa dạng sinh học của Việt Nam.

1.2. Đặc điểm hình thái và sinh thái của cây thuốc Thượng

Cây Thuốc Thượng là một cây gỗ nhỏ hoặc cây bụi, cao từ 2-10 mét. Cành non của cây gần như không có lông. Lá cây có hình thuôn hoặc gần hình mác, dài khoảng 9-16 cm và rộng 3.6-5 cm. Loài này được ghi nhận là đặc hữu của vùng Trung Trường Sơn, Việt Nam. Sự phân bố hạn chế này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bảo tồn môi trường sống tự nhiên của cây. Thông tin về đặc điểm sinh thái giúp ích cho việc trồng trọt và bảo tồn Phaeanthus vietnamensis.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Cây Thuốc 58 ký tự

Mặc dù cây thuốc Thượng đã được sử dụng trong dân gian từ lâu, việc nghiên cứu bài bản về thành phần hóa học và tác dụng sinh học của nó còn rất hạn chế. Các nghiên cứu trước đây mới chỉ dừng lại ở việc phân lập một số alkaloid, còn nhiều hợp chất tiềm năng khác chưa được khám phá. Việc thiếu hụt thông tin này gây khó khăn cho việc khai thác tối đa giá trị dược liệu của cây. Cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn để xác định đầy đủ các hợp chất tự nhiên có trong cây, từ đó đánh giá chính xác tiềm năng ứng dụng dược lý của nó.

2.1. Các hợp chất hóa học đã được xác định trong cây Thượng

Các nghiên cứu ban đầu đã xác định được một số alkaloid trong cây Thuốc Thượng, bao gồm N-methyl-6,7-dimethoxyisoquinolon, N-methylcorydaldin, argentinin, phenanthrenes và atherosperminin, secobenzylisoquinolin petalinemethin. Hai alkaloid thuộc nhóm bisbenzylisoquinolines là 1S,1'R-(-)-7,7'-O,O'-dimethylgrisabin và 1S,1'R-(-)-7- O-methylgrisabin. Tuy nhiên, đây chỉ là một phần nhỏ so với tiềm năng thực tế của cây. Cần áp dụng các phương pháp phân tích hóa học hiện đại để khám phá thêm các hoạt chất sinh học khác.

2.2. Thiếu hụt nghiên cứu về tác dụng dược lý của cây Thượng

Hiện nay, số lượng công trình nghiên cứu về tác dụng dược lý của cây Thuốc Thượng còn rất hạn chế. Các ứng dụng trong dân gian mới chỉ dựa trên kinh nghiệm truyền miệng, chưa có cơ sở khoa học vững chắc. Cần có những nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng để chứng minh hiệu quả và độ an toàn của cây thuốc, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong điều trị bệnh. Nghiên cứu về kháng khuẩn, kháng viêm, và chống oxy hóa là những hướng đi đầy tiềm năng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Cây Thượng 56 ký tự

Nghiên cứu thành phần hóa học của cây Thuốc Thượng đòi hỏi sự kết hợp của nhiều phương pháp hiện đại, từ chiết xuất, phân lập đến phân tích cấu trúc. Các phương pháp sắc ký, phổ nghiệm đóng vai trò then chốt trong việc xác định các hợp chất tự nhiên có trong cây. Quy trình nghiên cứu thường bắt đầu bằng việc chiết xuất các thành phần từ cây bằng các dung môi khác nhau, sau đó phân lập các hợp chất bằng các kỹ thuật sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng. Cuối cùng, cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm NMR, MS.

3.1. Chiết xuất và phân đoạn các hợp chất từ cây thuốc Thượng

Quá trình chiết xuất là bước đầu tiên để thu được các hợp chất tự nhiên từ cây Thuốc Thượng. Việc sử dụng các dung môi khác nhau giúp chiết xuất các hợp chất có độ phân cực khác nhau. Sau khi chiết xuất, các phân đoạn khác nhau có thể được thu thập bằng cách sử dụng các kỹ thuật như chiết lỏng-lỏng. Theo tài liệu gốc, các cao chiết được thu từ lá Thuốc Thượng khô bao gồm alkaloid toàn phần, cao cồn tổng và cao phân đoạn (diethyl ether, chloroform, n-butanol, nước).

3.2. Kỹ thuật sắc ký trong phân lập các alkaloid từ Thượng

Các kỹ thuật sắc ký đóng vai trò quan trọng trong việc phân lập các alkaloid từ cây Thuốc Thượng. Sắc ký cột thường được sử dụng để phân tách các hỗn hợp phức tạp thành các phân đoạn đơn giản hơn. Sắc ký lớp mỏng được sử dụng để kiểm tra độ tinh khiết của các phân đoạn và để xác định các điều kiện sắc ký tối ưu. Theo tài liệu, cao alkaloid được phân tích thành các phân đoạn nhỏ, từ đó tách ra một alkaloid tinh sạch là N-methyl-6,7-dimethoxy-1-oxoisoquinolin (N-methyl-6,7-dimethoxyisoquinolon).

IV. Đánh Giá Tác Dụng Sinh Học Cây Thuốc Thượng 57 ký tự

Sau khi xác định và phân lập các hợp chất tự nhiên, bước tiếp theo là đánh giá tác dụng sinh học của chúng. Các thử nghiệm in vitro và in vivo được sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, chống oxy hóa, và độc tính tế bào. Các kết quả từ các thử nghiệm này giúp xác định tiềm năng ứng dụng dược lý của các hợp chất và định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc đánh giá độc tính là đặc biệt quan trọng để đảm bảo an toàn khi sử dụng các hợp chất này.

4.1. Thử nghiệm kháng khuẩn của chiết xuất và alkaloid từ Thượng

Hoạt tính kháng khuẩn của cây Thuốc Thượng được đánh giá bằng các phương pháp như khuếch tán trên đĩa thạch và xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC). Thử nghiệm MIC xác định nồng độ thấp nhất của một chất có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Theo tài liệu, cao alkaloid toàn phần cho giá trị IC50 với các dòng vi khuẩn E. aeruginosa, MSSA, MRSA lần lượt là 1,5625; 3,125; 0,1953; 0,3906 mg/ml.

4.2. Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư từ cây Thượng

Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các chiết xuất và hợp chất từ cây Thuốc Thượng được đánh giá bằng các thử nghiệm như SRB. Thử nghiệm này đo lường khả năng của một chất trong việc ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư. Theo tài liệu, nồng độ IC50 của cao alkaloid toàn phần tương ứng với các dòng tế bào ung thư MCF – 7, NCI - H460, HepG2, HeLa, Fibroblast lần lượt là 26,71; 32,28; 11,68; 31,19 và 71,50 µg/ml. Các alkaloid có thể là nguồn hoạt chất sinh học tiềm năng cho các thuốc điều trị ung thư.

V. Ứng Dụng Dược Lý Tiềm Năng Cây Thuốc Thượng 59 ký tự

Kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng sinh học của cây Thuốc Thượng mở ra nhiều hướng ứng dụng dược lý tiềm năng. Các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, chống oxy hóa, và gây độc tế bào ung thư có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc mới. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa việc chiết xuất, phân lập và điều chế các dược phẩm từ cây Thuốc Thượng.

5.1. Phát triển thuốc kháng khuẩn từ cây thuốc Thượng

Hoạt tính kháng khuẩn của cây Thuốc Thượng cho thấy tiềm năng phát triển các loại thuốc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn. Trong bối cảnh tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng, việc tìm kiếm các nguồn kháng sinh mới từ tự nhiên là vô cùng quan trọng. Cao alkaloid toàn phần có thể là một nguồn kháng sinh thực vật tiềm năng.

5.2. Nghiên cứu tiềm năng điều trị ung thư từ cây Thượng

Hoạt tính gây độc tế bào ung thư của cây Thuốc Thượng cho thấy tiềm năng phát triển các loại thuốc điều trị ung thư. Các hợp chất từ cây có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và gây chết tế bào. Cần có những nghiên cứu sâu hơn để xác định cơ chế tác dụng và để tối ưu hóa hiệu quả của các hợp chất này. Nghiên cứu về độc tính tế bào đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển thuốc.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Về Cây Thuốc Thượng 59 ký tự

Nghiên cứu về cây Thuốc Thượng (Phaeanthus vietnamensis) là một lĩnh vực đầy hứa hẹn, với tiềm năng phát triển các loại thuốc mới điều trị nhiều bệnh khác nhau. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn để khai thác tối đa giá trị dược liệu của cây. Các hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc xác định đầy đủ các hợp chất tự nhiên có trong cây, đánh giá tác dụng sinh học của chúng, và phát triển các quy trình chiết xuất, phân lập, điều chế hiệu quả. Việc bảo tồn và khai thác bền vững nguồn dược liệu Việt Nam này là vô cùng quan trọng.

6.1. Tầm quan trọng của việc bảo tồn nguồn gen cây thuốc Thượng

Cây Thuốc Thượng là một loài thực vật bản địa quý hiếm của Việt Nam. Việc bảo tồn nguồn gen của cây là vô cùng quan trọng để đảm bảo rằng các thế hệ tương lai có thể tiếp tục khai thác giá trị dược liệu của nó. Cần có những chương trình bảo tồn đa dạng sinh học và bảo vệ môi trường sống tự nhiên của cây.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về cây Thượng

Các hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc: (1) Xác định đầy đủ các hợp chất tự nhiên có trong cây Thuốc Thượng bằng các phương pháp phân tích hóa học hiện đại. (2) Đánh giá tác dụng sinh học của các hợp chất này, bao gồm hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, chống oxy hóa, và gây độc tế bào ung thư. (3) Nghiên cứu cơ chế tác dụng của các hợp chất có hoạt tính sinh học. (4) Phát triển các quy trình chiết xuất, phân lập, điều chế hiệu quả và bền vững. (5) Tiến hành các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng để chứng minh hiệu quả và độ an toàn của các chế phẩm từ cây Thuốc Thượng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê từ Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế, toàn cầu ghi nhận khoảng 14,1 triệu ca mắc ung thư mới và 8,2 triệu ca tử vong trong năm 2012, với dự báo tăng vọt lên 26 triệu ca mắc mới vào năm 2030. Cùng với đó, tình trạng kháng kháng sinh ngày càng trầm trọng ở các chủng vi khuẩn nguy hiểm như tụ cầu vàng kháng methicillin đặt ra thách thức bức thiết cho nền y học. Cây Thuốc Thượng (Phaeanthus vietnamensis Ban), một loài thực vật đặc hữu thuộc họ Na (Annonaceae) tại vùng Trung Trường Sơn, từ lâu đã được nhân dân miền Trung sử dụng theo kinh nghiệm dân gian để trị viêm nhiễm vết thương, đau mắt đỏ và tiêu chảy. Tuy nhiên, các công trình khoa học khảo sát toàn diện về thành phần hoạt chất cũng như tác dụng sinh học của cây thuốc này vẫn còn rất hạn chế.

Đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ sinh học của học viên Bùi Thanh Phong, thực hiện dưới sự hướng dẫn của Phó giáo sư Trần Công Luận tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, tập trung giải quyết thực trạng trên. Mục tiêu nghiên cứu bao gồm: xác định thành phần hóa thực vật, chiết tách các phân đoạn cao, đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro, đồng thời phân lập và xác định cấu trúc của hợp chất alkaloid tinh khiết. Phạm vi nghiên cứu sử dụng mẫu thực vật thu hái tại núi Bà Nà, thành phố Đà Nẵng, triển khai thực nghiệm từ tháng 6/2014 đến tháng 12/2016. Kết quả ghi nhận cao alkaloid toàn phần thể hiện hoạt tính kháng khuẩn vượt trội với nồng độ ức chế tối thiểu chỉ 0,1953 mg/ml trên dòng tụ cầu vàng nhạy methicillin và 0,3906 mg/ml trên tụ cầu vàng kháng methicillin, đồng thời ức chế mạnh tế bào ung thư gan với giá trị IC50 đạt 11,68 µg/ml. Công trình cung cấp cơ sở khoa học vững chắc giúp định hướng phát triển nguồn dược liệu quý của Việt Nam thành các chế phẩm kháng khuẩn và hỗ trợ điều trị ung bướu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng hóa học các hợp chất thiên nhiên và lý thuyết dược lý thực vật hiện đại. Lý thuyết chiết xuất và phân lập hợp chất tự nhiên dựa trên nguyên lý chênh lệch độ phân cực của dung môi, độ hòa tan và cân bằng axit - bazơ đối với khung cấu trúc alkaloid mang dị vòng nitơ. Bên cạnh đó, lý thuyết về cơ chế tác động của kháng sinh thực vật và cơ chế gây độc tế bào ung thư định hướng việc đánh giá hoạt tính sinh học thông qua khả năng phá hủy màng tế bào vi khuẩn và kích hoạt quá trình tự chết theo chương trình của tế bào ác tính.

Các khái niệm trọng tâm trong mô hình nghiên cứu bao gồm:

• Dẫn xuất alkaloid isoquinolin: Nhóm hợp chất hữu cơ thứ cấp chứa khung nhân đặc trưng, sở hữu hoạt tính kháng khuẩn và chống tăng sinh tế bào mạnh mẽ.
• Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC): Nồng độ chất thử thấp nhất có khả năng ức chế hoàn toàn sự phát triển nhìn thấy được của vi sinh vật sau 24 giờ nuôi cấy.
• Nồng độ ức chế 50% tăng trưởng tế bào (IC50): Thước đo định lượng hiệu lực tiêu diệt hoặc làm chậm quá trình nhân lên của tế bào ung thư đạt mức 50% so với đối chứng.
• Độc tính tế bào chọn lọc: Tỷ lệ giữa giá trị IC50 trên tế bào lành so với tế bào ung thư, phản ánh mức độ an toàn của hoạt chất dược liệu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu lá và cành khô của cây Thuốc Thượng được thu hái trực tiếp tại vùng rừng núi Bà Nà, thành phố Đà Nẵng, sau đó được định danh và lưu trữ tiêu bản tại Trung tâm Sâm và Dược liệu Thành phố Hồ Chí Minh. Để chuẩn bị mẫu phân lập, tác giả sử dụng 25,0 g cao alkaloid toàn phần cho quá trình sắc ký cột cấp một với 1000 g chất hấp phụ silica gel 60 F254, tiếp tục thu nhận 4,0605 g phân đoạn ưu thế để chạy sắc ký cột cấp hai trên 175 g silica gel nhằm tách phân đoạn tinh sạch.

Phương pháp chiết tách lựa chọn kỹ thuật ngấm kiệt với cồn 96%, sau đó lắc phân đoạn lỏng - lỏng liên tiếp qua các dung môi có độ phân cực tăng dần gồm dietyl ete, chloroform, n-butanol và nước. Phân đoạn alkaloid tổng được chiết xuất chuyên biệt theo nguyên tắc kiềm hóa bằng dung dịch amoniac 10%, chuyển tướng vào chloroform và tạo muối với axit clohydric 2%.

Hoạt tính kháng khuẩn được khảo sát trên 4 chủng vi khuẩn chuẩn quốc tế từ ATCC gồm Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus nhạy methicillin ATCC 25953 và Staphylococcus aureus kháng methicillin ATCC 43300. Phương pháp đục lỗ khuếch tán trên đĩa thạch được ứng dụng để định tính, kết hợp phương pháp pha loãng liên tiếp bậc 2 với dải nồng độ từ 10% xuống 0,078125% trong môi trường dinh dưỡng agar để xác định chính xác chỉ số MIC.

Khả năng gây độc tế bào ung thư được định lượng bằng thử nghiệm Sulforhodamine B (SRB) trên 4 dòng tế bào ung thư người gồm ung thư vú MCF-7, ung thư phổi NCI-H460, ung thư gan HepG2, ung thư cổ tử cung HeLa, đối chiếu với tế bào nguyên bào sợi lành Fibroblast. Tế bào được nuôi cấy với mật độ 10.000 tế bào mỗi giếng trên đĩa 96 giếng, tiếp xúc với mẫu thử trong 48 giờ ở 37 độ C và 5% CO2, sau đó cố định bằng axit trichloroacetic lạnh và nhuộm với thuốc thử SRB 0,2% trước khi đo mật độ quang ở bước sóng 492 nm và 620 nm. Quy trình thực nghiệm diễn ra liên tục từ tháng 6/2014 đến tháng 12/2016 nhằm bảo đảm tính lặp lại và độ tin cậy của toàn bộ dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình sàng lọc hóa thực vật sơ bộ ghi nhận lá cây Thuốc Thượng chứa 7 nhóm hợp chất chính bao gồm alkaloid, axit hữu cơ, chất khử, polyphenol, tinh dầu, triterpenoid tự do và triterpenoid thủy phân, trong khi mẫu cành cũng hiện diện 5 nhóm hợp chất tương tự ngoại trừ polyphenol và chất khử. Từ cao alkaloid toàn phần, quá trình sắc ký cột silica gel đa tầng đã phân lập thành công một alkaloid tinh sạch mang tên N-methyl-6,7-dimethoxy-1-oxoisoquinolin (N-methyl-6,7-dimethoxyisoquinolon).

Khảo sát hoạt tính kháng sinh thực vật chứng minh cao alkaloid toàn phần có hiệu lực ức chế vi khuẩn mạnh nhất trong tất cả các phân đoạn cao chiết. Giá trị MIC của cao alkaloid trên hai chủng vi khuẩn Gram dương là vô cùng ấn tượng: đạt 0,1953 mg/ml đối với S. aureus MSSA và 0,3906 mg/ml đối với dòng siêu vi khuẩn S. aureus MRSA. Đối với các chủng vi khuẩn Gram âm, giá trị MIC ghi nhận lần lượt là 1,5625 mg/ml trên P. aeruginosa và 3,1250 mg/ml trên E. coli. Hiệu lực kháng khuẩn của cao alkaloid trên vi khuẩn Gram dương cao hơn từ 4 đến 16 lần so với các vi khuẩn Gram âm.

Thử nghiệm độc tính tế bào cho thấy cao alkaloid toàn phần sở hữu hoạt tính tiêu diệt tế bào ung thư mạnh mẽ trên diện rộng. Cụ thể, giá trị IC50 đo được đối với dòng tế bào ung thư gan HepG2 là 11,68 µg/ml, tế bào ung thư vú MCF-7 là 26,71 µg/ml, ung thư cổ tử cung HeLa là 31,19 µg/ml và ung thư phổi NCI-H460 là 32,28 µg/ml. Đặc biệt, trên dòng tế bào nguyên bào sợi người bình thường Fibroblast, chỉ số IC50 của mẫu cao alkaloid lên tới 71,50 µg/ml, cao gấp 6,12 lần so với nồng độ ức chế trên dòng tế bào ung thư gan HepG2.

Thảo luận kết quả

Khả năng kháng khuẩn vượt trội của cao alkaloid toàn phần trên các chủng Gram dương như S. aureus bắt nguồn từ cấu trúc thành tế bào peptidoglycan dày nhưng dễ thấm đối với các phân tử hữu cơ ưa mỡ mang tính kiềm yếu, trong khi lớp màng ngoài lipopolysaccharide phức tạp của vi khuẩn Gram âm E. coli và P. aeruginosa tạo nên rào cản ngăn chặn sự xâm nhập của hoạt chất. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây trên các loài cùng chi như Phaeanthus crassibetalus, nơi hai hợp chất bisbenzylisoquinolin là phaeanthin và limacin cũng cho thấy hiệu lực ức chế mạnh trên vi khuẩn Gram dương với MIC từ 68 đến 85 µg/ml.

Về khả năng kháng ung bướu, cơ chế gây độc tế bào của cao chiết Thuốc Thượng gắn liền với sự hiện diện của nhóm isoquinolon và các khung alkaloid liên kết. Các hợp chất này có khả năng xen cài vào chuỗi xoắn kép DNA, ức chế enzyme topoisomerase hoặc kích thích các chuỗi tín hiệu apoptosis nội sinh. Việc giá trị IC50 trên tế bào lành Fibroblast đạt 71,50 µg/ml chứng minh tính an toàn và chỉ số chọn lọc tương đối cao của dược liệu đối với mô ác tính.

Trong các báo cáo phân tích, các tập dữ liệu thực nghiệm này có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ cột so sánh đường kính vòng kháng khuẩn và giá trị MIC giữa 6 phân đoạn cao chiết trên từng chủng vi sinh vật. Đồng thời, biểu đồ đường cong đáp ứng liều lượng phản ánh tỷ lệ sống sót của 4 dòng tế bào ung thư ở các nồng độ thử nghiệm 50 µg/ml, 75 µg/ml và 100 µg/ml sẽ làm nổi bật mối tương quan tuyến tính giữa liều dùng và tỷ lệ ức chế tăng trưởng tế bào.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên những phát hiện khoa học từ đề tài, các giải pháp và khuyến nghị chiến lược được đề xuất như sau:

• Tối ưu hóa quy trình chiết xuất và tinh chế alkaloid: Ứng dụng công nghệ chiết xuất có hỗ trợ siêu âm hoặc vi sóng kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao điều chế nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi alkaloid lên trên 85% và đạt độ tinh khiết trên 98% cho hợp chất N-methyl-6,7-dimethoxyisoquinolon trong thời gian 12 tháng, do Bộ môn Công nghệ Sinh học Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM chủ trì thực hiện.
• Khảo sát sâu cơ chế dược lý phân tử: Triển khai các thử nghiệm đánh giá khả năng cảm ứng apoptosis thông qua hoạt hóa enzyme caspase-3, phương pháp phân mảnh DNA thang và đo điện thế màng ty thể trên dòng tế bào ung thư gan HepG2 trong vòng 18 tháng, do Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử phối hợp với Trung tâm Sâm và Dược liệu đảm nhiệm.
• Đánh giá hoạt tính sinh học in vivo trên động vật thực nghiệm: Thiết lập mô hình chuột suy giảm miễn dịch mang khối u ghép dị loài nhằm xác định hiệu quả ức chế thể tích khối u mục tiêu đạt trên 50% sau 60 ngày điều trị, đồng thời kiểm tra độc tính cấp và độc tính bán trường diễn trong khung thời gian 24 tháng dưới sự điều phối của các Viện Nghiên cứu Dược phẩm.
• Quy hoạch vùng trồng và bảo tồn nguồn gen bản địa: Xây dựng vùng trồng dược liệu Thuốc Thượng chuẩn hóa theo tiêu chuẩn GACP-WHO tại khu vực Đà Nẵng và Quảng Nam, duy trì hàm lượng alkaloid toàn phần trong lá khô ổn định trên 0,5% khối lượng mẫu trong lộ trình 36 tháng, do Sở Khoa học và Công nghệ cùng Sở Nông nghiệp địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và thực tiễn phong phú cho các nhóm độc giả chuyên ngành:

• Nhà nghiên cứu Hóa thực vật và Dược học cổ truyền: Tiếp cận tài liệu chuẩn mực về quy trình chiết phân đoạn, kỹ thuật sắc ký cột silica gel và bộ dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D/2D NMR hỗ trợ xác định cấu trúc phân tử isoquinolon từ thực vật họ Na.
• Chuyên gia Công nghệ sinh học và Sinh học phân tử: Ứng dụng quy trình thử nghiệm vi sinh MIC cải tiến trên đĩa thạch và quy trình chuẩn hóa thử nghiệm nhuộm protein tổng bằng Sulforhodamine B trên đĩa 96 giếng nhằm sàng lọc hoạt chất kháng ung thư.
• Doanh nghiệp sản xuất Dược phẩm và Hóa mỹ phẩm: Khai thác tiềm năng của cao alkaloid Thuốc Thượng trong việc bào chế các dung dịch sát trùng ngoài da, thuốc nhỏ mắt trị viêm kết mạc hoặc các sản phẩm hỗ trợ điều trị ung thư gan và ung thư vú từ nguồn dược liệu thiên nhiên.
• Giảng viên, Học viên cao học và Sinh viên ngành Khoa học Sự sống: Sử dụng luận văn làm tài liệu học tập và tham khảo phương pháp luận khoa học trong việc kết nối giữa tri thức y học dân gian và bằng chứng thực nghiệm hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

Cây Thuốc Thượng có đặc điểm phân bố và công dụng dân gian nổi bật nào? Cây Thuốc Thượng là loài cây gỗ nhỏ cao từ 2 đến 10 m, phân bố đặc hữu tại vùng rừng núi miền Trung Việt Nam như Thừa Thiên Huế và Đà Nẵng. Trong y học dân gian, nhân dân thường dùng lá non hấp chín lấy nước nhỏ mắt trị đau mắt đỏ, nấu cao dán mụn nhọt chống nhiễm trùng vết thương và sắc uống điều trị các chứng viêm ruột, tiêu chảy rất hiệu quả.

Phân đoạn cao chiết nào từ cây Thuốc Thượng thể hiện hoạt tính sinh học mạnh nhất? Thực nghiệm chứng minh cao alkaloid toàn phần sở hữu hoạt tính vượt trội nhất trên cả hai phương diện kháng khuẩn và ức chế tế bào ung thư. Mẫu cao này đạt MIC cực thấp 0,1953 mg/ml trên tụ cầu vàng và ức chế 50% tế bào ung thư gan ở nồng độ 11,68 µg/ml, cao hơn rõ rệt so với các phân đoạn chiết bằng dung môi dietyl ete, chloroform, butanol hay nước.

Hiệu quả kháng khuẩn của cây Thuốc Thượng trên chủng vi khuẩn kháng thuốc ra sao? Cao alkaloid toàn phần thể hiện khả năng ức chế mạnh mẽ trên chủng Staphylococcus aureus kháng methicillin (MRSA) ATCC 43300 với nồng độ ức chế tối thiểu đạt 0,3906 mg/ml. Kết quả này chứng minh tiềm năng to lớn của dược liệu trong việc phát triển các hoạt chất kháng sinh mới nhằm đối phó với hiện tượng đa kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh hiện nay.

Cao chiết từ cây Thuốc Thượng có an toàn với tế bào lành của cơ thể không? Kết quả kiểm tra độc tính trên dòng nguyên bào sợi người bình thường Fibroblast ghi nhận giá trị IC50 đạt 71,50 µg/ml. Mức nồng độ này cao hơn gấp 6,12 lần so với nồng độ ức chế tế bào ung thư gan HepG2 (11,68 µg/ml) và gấp 2,67 lần so với tế bào ung thư vú MCF-7 (26,71 µg/ml), chứng minh cao chiết có độc tính chọn lọc trên mô ác tính và ít ảnh hưởng đến tế bào thường.

Hợp chất đơn chất nào đã được phân lập thành công trong nghiên cứu này? Bằng phương pháp sắc ký cột silica gel kết hợp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR và phổ tương quan hạt nhân HMBC, tác giả đã phân lập và xác định thành công cấu trúc của hợp chất alkaloid tinh khiết là N-methyl-6,7-dimethoxy-1-oxoisoquinolin (hay còn gọi là N-methyl-6,7-dimethoxyisoquinolon) từ phân đoạn cao alkaloid của lá Thuốc Thượng.

Kết luận

• Xác định đầy đủ 7 nhóm thành phần hóa thực vật chính trong lá và cành cây Thuốc Thượng, khẳng định alkaloid và triterpenoid là các nhóm hoạt chất ưu thế.
• Phân lập và giải mã cấu trúc thành công hoạt chất alkaloid đơn chất tinh khiết N-methyl-6,7-dimethoxy-1-oxoisoquinolin từ phân đoạn cao chiết.
• Chứng minh hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ của cao alkaloid toàn phần trên các chủng Gram dương với giá trị MIC đạt 0,1953 mg/ml trên MSSA và 0,3906 mg/ml trên MRSA.
• Xác lập hoạt tính gây độc tế bào ung thư chọn lọc cao của dược liệu trên 4 dòng tế bào ung thư người, đặc biệt là ung thư gan HepG2 với IC50 đạt 11,68 µg/ml.
• Cung cấp luận cứ khoa học toàn diện để bảo tồn, khai thác và chuyển giao công nghệ sản xuất các chế phẩm y dược từ nguồn cây thuốc đặc hữu Việt Nam.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là lần đầu tiên làm sáng tỏ hoạt tính sinh học đa dạng của cây Thuốc Thượng dưới các góc độ dược lý thực nghiệm hiện đại, mở ra hướng đi đầy triển vọng trong nghiên cứu hoạt chất điều trị kháng khuẩn và ung bướu. Trong giai đoạn 2026-2028, các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung làm rõ cơ chế phân tử in vitro và kiểm chứng hiệu quả tiền lâm sàng trên mô hình động vật. Quý độc giả, các nhà khoa học và doanh nghiệp dược phẩm hãy cùng hợp tác đẩy mạnh nghiên cứu phát triển để sớm đưa nguồn dược liệu quý giá này vào phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Từ lâu, con ngƣời đã biết việc sử dụng những loại cây cỏ trong tự nhiên làm thảo dƣợc để chữa bệnh một cách có hiệu quả nhƣng chủ yếu dựa trên kinh nghiệm đƣợc truyền lại. Ngày nay con ngƣời đã đi sâu và phân tích cơ sở khoa học của tác dụng chữa bệnh của cây thuốc, các nhà nghiên cứu đã phân loại đƣợc rất nhiều hợp chất từ cây cỏ và hiểu rõ hơn về thành phần hóa học, tách dụng sinh học của những hợp chất này. Bên cạnh việc ứng dụng những hoạt chất có nguồn gốc từ thảo dƣợc tự nhiên chữa bệnh trong y học cổ truyền đã đƣợc biết từ rất lâu, các hợp chất phân lập từ cây cỏ còn đƣợc ứng dụng một cách rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp, đƣợc dùng làm thuốc bảo vệ thực vật, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm… Mặc dù, công nghệ toàn phần hợp dƣợc ngày nay phát triển mạnh mẽ, nhiều loại biệt dƣợc đã đƣợc tạo ra sử dụng trong phòng, chữa bệnh, nhƣng chúng luôn để lại tác dụng phụ không mong muốn. Hơn nữa, một số loại hợp chất tự nhiên rất khó đƣợc tổng hợp theo phƣơng thức hóa học, trong khi đó các loại thuốc dân gian hầu nhƣ không gây ra tác dụng phụ.

Cây Thuốc Thƣợng (Phaeanthus vietnamensis Ban), còn có tên gọi là Thuốc Mọi, Da Xà Lắc, Thuốc Dấu Cà Doong thuộc họ Na – Annonaceae là một cây gỗ nhỏ hay bụi, đã đƣợc sử dụng nhiều trong dân gian nhất là trong chiến tranh – Thuốc Thƣợng đƣợc sử dụng nhƣ một thuốc chống nhiễm trùng trên vết thƣơng rất tốt. Trong dân gian dùng lá non hấp chín trên nồi cơm, lấy nƣớc nhỏ mắt chữa đau mắt đỏ. Vỏ rễ, vỏ thân và lá đem nấu cao dán chỗ mụn nhọt sƣng tấy. Còn đƣợc dùng chữa bệnh đƣờng ruột (tiêu chảy).

Cao đặc nấu từ lá, chế thành viên nén dùng chữa bệnh ỉa phân trắng ở lợn con rất tốt. Cây Thuốc Thƣợng đƣợc sử dụng đắp lên vết thƣơng để ngăn nhiễm trùng rất tốt. Hiện nay, chỉ có một công trình khoa học nghiên cứu về thành phần hóa học và chƣa có công trình nghiên cứu về tác dụng dƣợc lý của cây Thuốc Thƣợng. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học và tác dụng sinh học của cây Thuốc Thƣợng (Phaeanthus vietnamensis Ban)” đƣợc thực hiện với các nội dung: - Xác định các hợp chất hóa học có trong cây Thuốc Thƣợng.

1 - Thu nhận alkaloid toàn phần, cao toàn phần và cao phân đoạn của cây Thuốc Thƣợng: dietyl ete, chloroform, n – butanol, nƣớc. - Xác định hoạt tính kháng khuẩn của: cao toàn phần, cao phân đoạn, alkaloid toàn phần. - Xác định hoạt tính độc tế bào ung thƣ của: cao toàn phần, cao phân đoạn, alkaloid toàn phần. - Xác định cao có hoạt tính sinh học tốt nhất, tiến hành sắc ký cột, xác định chất tinh khiết và chạy phổ để xác định cấu trúc của nó.

- Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thƣ của chất phân lập đƣợc. Đề tài đƣợc thực hiện nhằm mục đích: Xác định một số thành phần hoá học có trong cây Thuốc Thƣợng và một số hoạt tính sinh học (khả năng kháng khuẩn, khả năng gây độc tế bào) của các cao chiết (cao toàn phần, cao phân đoạn, alkaloid toàn phần) và chất phân lập đƣợc từ cây Thuốc Thƣợng. Qua đó góp phần tăng hiểu biết về thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của cây thuốc Việt Nam. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.

Tổng quan về cây Thuốc Thƣợng 1. Vị trí phân loại Tên thông dụng: Thuốc Thƣợng, Thuốc Mọi, Da Xà Lắc, Thuốc Dấu Cà Doong. Tên khoa học: Phaeanthus vietnamensis Ban. Thuộc: - Giới: Thực vật - Ngành: Magnoliophyta - Lớp: Magnoliopsida - Bộ: Magnoliales - Họ: Annonaceae (Na) - Chi: Phaeanthus [2][13].

Mô tả thực vật Hình 1.1: Cây Thuốc Thƣợng Phaeanthus vietnamensis Ban [2] Cây gỗ nhỏ hoặc cây bụi, cao 2-10 m. Cành non gần nhƣ không lông. Lá thuôn hoặc gần hình mác, dài 9-16 cm, rộng 3,6-5 cm, đầu có mũi dài và nhọn; gốc hình nêm, hơi lệch, không lông; gân bên 9-11 đôi; cuống dài 5-6 mm. Hoa mọc so le với lá, thƣờng thành xim 2 hoa.

Hoa có cuống dài 1,5-3 cm mang 4-6 lá bắc nhỏ; lá đài và 3 cánh hoa ngoài rất giống nhau, dài trên 1mm, cánh hoa trong màu vàng dài 8-12 mm, rộng 4-6 m; nhị nhiều, lá noãn nhiều (trên 10). Phân quả hình trái xoan, cỡ 12-15 x 6-7 mm, không có lông, khi chín màu vàng sau chuyển thành màu mận chín; cuống dài 13- 15 mm; vỏ quả rất mỏng. Ra hoa tháng 5-12, có quả tháng 6-1 [2][51]. Phân bố, sinh thái Phaeanthus vietnamensis Ban là loài thực vật đặc hữu của vùng Trung Trƣờng Sơn.

Nơi sống và thu hái: mới thấy ở Trung bộ Việt Nam: Thừa Thiên - Huế (Phú Lộc), Quảng Nam - Đà Nẵng (Đại Lộc, Quế Sơn, Núi Thành, Duy Xuyên, Tiên Phƣớc, Phƣớc Sơn) [2][11][51]. Bộ phận dùng Bộ phận dùng: lá, vỏ và vỏ rễ [2][51]. Thành phần hóa học và tác dụng dƣợc lý Hiện chỉ có một công trình nghiên cứu về thành phần hóa học và chƣa có công trình nghiên cứu về tác dụng hóa sinh - dƣợc lý của cây Thuốc Thƣợng (Phaeanthus vietnamensis Ban) [51]. Công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của cây Thuốc Thƣợng còn hạn chế.

Nguyễn Thị Nghĩa và các cộng sự (1991) đã phân lập đƣợc 8 alkaloid từ cây Thuốc Thƣợng. Năm alkaloid đƣợc xác định thuộc nhóm isoquinolines gồm N-methyl- 6,7-dimethoxyisoquinolon, N-methylcorydaldin, argentinin, phenanthrenes và atherosperminin, secobenzylisoquinolin petalinemethin [14][15]. Hai alkaloid thuộc nhóm bisbenzylisoquinolines là 1S,1'R-(-)-7,7'-O,O'-dimethylgrisabin và 1S,1'R-(-)-7- O-methylgrisabin. Tính vị, công dụng Dân gian dùng lá non hấp chín trên nồi cơm, lấy nƣớc nhỏ mắt chữa đau mắt đỏ.

Vỏ rễ, vỏ thân và lá đem nấu cao dán chỗ mụn nhọt sƣng tấy. Còn đƣợc dùng chữa bệnh đƣờng ruột (tiêu chảy). Cao đặc nấu từ lá, chế thành viên nén dùng chữa bệnh ỉa phân trắng ở lợn con rất tốt [2][51]. Khái quát về alkaloid 1.

Khái niệm Alkaloid có nguồn gốc từ chữ: alcali tiếng Ả rập là kiềm. Alkaloid là: 4 - Những hợp chất hữu cơ có chứa dị vòng nitơ, có tính bazơ thƣờng gặp ở trong nhiều loài thực vật và đôi khi còn tìm thấy trong một vài loài động vật. - Có phản ứng kiềm cho các muối với axit và các muối này dễ kết tinh. - Có hoạt tính sinh học rất quan trọng.

- Có một số phản ứng chung là tạo “tủa” cần thiết cho sự xác định chúng. - Tên của alkaloid có chứa nitơ thƣờng đƣợc quy định gọi tên bằng cây mà chúng đƣợc chiết xuất cộng thêm đuôi “in”. Chúng là một nhóm hợp chất thiên nhiên quan trọng về nhiều mặt. Đặc biệt trong lĩnh vực y học, chúng cung cấp nhiều loại thuốc có giá trị chữa bệnh cao và độc đáo [1].

Cấu tạo hóa học Về mặt hóa học, nghiên cứu sự phong phú và đa dạng của alkaloid đã trở thành một chuyên ngành, chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu và trong tạp chí thông tin về hóa học. Đối với việc nghiên cứu alkaloid còn quan trọng hơn bởi vì chúng phân bố trong hệ thực vật nhiệt đới phong phú. Về mặt cấu trúc hóa học, chúng có ít nhất một nguyên tử nitơ trong phân tử, chủ yếu nằm trong vòng. Có ý kiến xếp các hợp chất có N ngoài vòng nhƣ colchicin, hordenin, là các protoalkaloid.

Sự có mặt của nguyên tử N trong cấu trúc quyết định tính bazơ của alkaloid. Alkaloid bao giờ cũng có nitơ (N), carbon (C) và hydro (H), đồng thời cũng hay gặp oxy (O). Vì vậy đôi khi ngƣời ta chia làm hai nhóm là loại có mang oxy và loại không mang oxy. Loại không mang oxy, có nghĩa là trong cấu tạo chỉ có C, H, N nhƣ: conin (C8H17N), nicotin (C10H14N2), spactien (C15H28N2), semperoirin (C19H16N2)… Những alkaloid không có oxy chiếm phần lớn.

Đó là các morphin (C17H19O3N), codein (C18H12O3N), atropine (C17H23O3N), cocain (C17H21O4N), mescalin (C11H17O3N), pilocacbin (C11H26O2N6), strychnin (C21H22O2N2), quinin (C19H24O2N2)… Các alkaloid là các bazơ bậc 1, 2 hay 3 đôi khi là các amoni hydrat bậc 4. Thông thƣờng nhất là nitơ (N) tham gia vào nhân dị vòng, nhƣng cũng có những alkaloid mà các nitơ ở ngoài vòng [1][4]. Phân loại alkaloid Ngày nay tùy vào cấu trúc của nhân mà ngƣời ta phân loại các alkaloid. Đó là các alkaloid không có nhân dị vòng, có nhân dị vòng, có nhân sterol và có cấu trúc terpen [1].

Alkaloid không có nhân dị vòng Những alkaloid thuộc loại nhóm này có các amin, còn gọi là các protoalkaloid và có N đính vào mạch ngang. Ví dụ: hordenin (C10H15NO) trong mạch nha, ephedrin (C10H15NO) trong ma hoàng, capsaichin (C19H27NO3) trong ớt. Alkaloid là dẫn xuất của nhân pyrol Các dẫn chất của pyrol hay nói đúng hơn là của pylolidin vì nhân đã đƣợc hydro hóa hoàn toàn. Ví dụ: pyrolidin (C4H9N) trong cà rốt, hygrin (C8H15NO) trong lá coca.

Những alkaloid là dẫn xuất của nhân pyridin Ví dụ: arecolin (C8H13NO2) trong hạt cau, nicotin (C10H14N2) trong thuốc lá. Những alkaloid là dẫn xuất của nhân indol Ví dụ: haemalin (C13H14N3O) trong Peganum harmala, strychinin (C21H22N2O2) trong mã tiền, bruxin (C23H26N2O4) trong mã tiền. Những alkaloid là dẫn xuất của nhân tropan Ví dụ: atropin (C17H23NO3) trong Atropa beladoza, cocain (C17H21NO4) trong lá coca, scopolamine (C17H21NO4) trong Hyoscyamus niger. Những alkaloid là dẫn xuất của nhân imidazol Ví dụ: pilocacpin (C11H16N2O2) trong Jaborandi, jaborin (C22H23N4O4) trong Jaborandi, pilocacpidin (C10H14N2O2) trong Jaborandi.

Những alkaloid là dẫn xuất của nhân purin Ví dụ: theophyllin (C5H2(CH3)2N4O2) trong chè, theobromin (C5H2(CH3)2N4O2) trong cacao, cafein ( C5H2(CH3)2N4O2) trong chè, cà phê. Những alkaloid là dẫn xuất của nhân quinolin Ví dụ: các alkaloid chiết từ vỏ cây canhkina nhƣ quinin (C20H24N2O2), quinidin (C20H24N2O2), xinchonin (C19H22N2O), xinchinodin (C19H22N2O). 6 Những alkaloid là dẫn xuất của nhân isoquinolin Ví dụ: berberin (C20H19NO5) trong hoàn liên gai, papaverin (C20H21NO4) và narcotin (C22H23NO7) trong thuốc phiện, emetin (C30H44N2O4) trong ipeca, xechelin (C28H38N2O4) trong peca. Những alkaloid là dẫn xuất của nhân phenanthren Ví dụ: morphin (C17H19NO3H2O), thebain (C19H19NO3) và codein (C18H21NO3) trong thuốc phiện; colchicin (C23H25NO6) trong tỏi độc.

Những alkaloid có nhân sterol Nhóm này có thể kể alkaloid của họ cà đó là ancamin 27C và alkaloid connexin Những alkaloid có cấu trúc terpen Cấu trúc terpen là cấu trúc trong phân tử chỉ có C, H hoặc C, H, O. Genalkaloid là do chức amin bậc 3 của vài alkaloid bị khóa bởi nguyên tử oxy, tạo ra một nhóm chức aminooxit R=N→O nhƣ N – oxy – hyozxiamin, N – oxyhiosxin, N – oxy – bufotein. Các genalkaloid thƣờng có độc tính giảm đi nhiều so với alkaloid, ví dụ ít độc hơn atropin 250 lần. Để điều chế genalkaloid ngƣời ta cho các alkaloid tác dụng với H2O2.

Phân bố alkaloid Cromwell (1995) ƣớc tính alkaloid phân bố trong khoảng 1 phần 7 loài thực vật có hoa. Một ƣớc tính khác (Hegnauer, 1963) cho rằng alkaloid có từ 12 % - 20 % trong tổng số cây có nhựa.