Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học loài cầu gai diadema savignyi

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cầu gai Diadema savignyi, cung cấp thông tin quý giá cho lĩnh vực sinh học biển.

• Tác giả: Đặng Ngọc Bách
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoài Nam
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học loài cầu gai Diadema savignyi
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Những nghiên cứu tổng quát về cầu gai
• 1.1.1. Động vật học
• 1.1.2. Phân bố sinh thái
• 1.1.3. Các loài cầu gai dùng làm thực phẩm
• 1.1.4. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cầu gai
• 1.2. Steroit từ một số loài sinh vật biển Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp phân lập các hợp chất
• 2.3. Sắc kí lớp mỏng (TLC)
• 2.4. Sắc kí lớp mỏng điều chế
• 2.5. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất
• 2.6. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xử lý mẫu và tạo dich chiết tổng
• 3.2. Phân lập các hợp chất
• 3.3. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất
• 3.3.1. Hợp chất DS1: 5α,8α-epiđioxi-cholest-6-en-3β-ol
• 3.3.2. Hợp chất DS2: Cholest-5-en-3β,7α-điol
• 3.3.3. Hợp chất DS3: Cholest-5-en-3β,7β-điol
• 3.3.4. Hợp chất DS4: 7β-metoxicholest-5-en-3β-ol
• 3.3.5. Hợp chất DS5: cholest-5-en-3β-ol
• 3.3.6. Hợp chất DS6: Natri cholest-5-en-3β-sunfat
• 3.4. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hóa học cầu gai và hoạt tính sinh học

Cầu gai, hay còn gọi là nhím biển, là một trong những loài động vật biển có giá trị cao về mặt dinh dưỡng và y học. Nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cầu gai đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Các hợp chất chiết xuất từ cầu gai được cho là có khả năng kháng viêm, kháng khuẩn và đặc biệt là ức chế tế bào ung thư. Tuy nhiên, thông tin về loài này tại Việt Nam vẫn còn hạn chế, cần có những nghiên cứu sâu hơn để làm sáng tỏ giá trị dược liệu của cầu gai.

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của cầu gai

Cầu gai thuộc lớp Echinoidea, có khoảng 800 loài hiện sống. Chúng thường sống ở các rạn san hô và có thể tìm thấy ở nhiều độ sâu khác nhau. Tại Việt Nam, cầu gai có mặt ở nhiều vùng biển, đặc biệt là ven biển miền Trung và quần đảo Hoàng Sa.

1.2. Giá trị dinh dưỡng và y học của cầu gai

Cầu gai không chỉ là món ăn ngon mà còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học. Các nghiên cứu cho thấy cầu gai có khả năng kháng khuẩn, kháng viêm và ức chế tế bào ung thư, mở ra tiềm năng lớn trong y học.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu cầu gai

Mặc dù cầu gai có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu về chúng vẫn gặp nhiều khó khăn. Thiếu thông tin và tài liệu nghiên cứu cụ thể về cầu gai tại Việt Nam là một trong những thách thức lớn. Hơn nữa, việc khai thác và bảo tồn nguồn tài nguyên này cũng cần được chú trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững.

2.1. Thiếu hụt thông tin nghiên cứu

Nhiều nghiên cứu về cầu gai trên thế giới đã chỉ ra rằng thông tin về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chúng còn rất hạn chế tại Việt Nam. Điều này gây khó khăn cho việc ứng dụng trong y học.

2.2. Khó khăn trong việc bảo tồn và khai thác

Việc khai thác cầu gai cần được thực hiện một cách hợp lý để bảo tồn nguồn tài nguyên quý giá này. Cần có các biện pháp bảo vệ và quản lý hiệu quả để đảm bảo sự phát triển bền vững của loài.

III. Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học cầu gai

Nghiên cứu thành phần hóa học của cầu gai thường sử dụng các phương pháp hiện đại như sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất có trong cầu gai.

3.1. Phương pháp sắc ký lớp mỏng TLC

Sắc ký lớp mỏng là một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả để phân lập các hợp chất từ cầu gai. Phương pháp này cho phép xác định nhanh chóng các thành phần hóa học có trong mẫu.

3.2. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC

HPLC là phương pháp hiện đại giúp phân tích và xác định các hợp chất trong cầu gai với độ chính xác cao. Phương pháp này thường được sử dụng để đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất đã phân lập.

IV. Kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của cầu gai

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất chiết xuất từ cầu gai có hoạt tính sinh học mạnh mẽ. Một số hợp chất đã được xác định có khả năng ức chế tế bào ung thư và kháng viêm, mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc từ thiên nhiên.

4.1. Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất cầu gai

Nghiên cứu cho thấy một số hợp chất từ cầu gai có khả năng kháng viêm mạnh, có thể được ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm nhiễm.

4.2. Hoạt tính ức chế tế bào ung thư

Một số hợp chất từ cầu gai đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, mở ra tiềm năng lớn trong việc phát triển các loại thuốc điều trị ung thư.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu cầu gai

Nghiên cứu về cầu gai và hoạt tính sinh học của chúng đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực y học. Cần tiếp tục đầu tư và phát triển các nghiên cứu sâu hơn để khai thác tối đa giá trị của loài này. Việc bảo tồn và phát triển bền vững nguồn tài nguyên cầu gai cũng cần được chú trọng.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu cầu gai

Nghiên cứu cầu gai không chỉ giúp phát hiện các hợp chất có giá trị mà còn góp phần bảo tồn nguồn tài nguyên biển quý giá của Việt Nam.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Cần có các chương trình nghiên cứu và phát triển bền vững để khai thác và bảo tồn cầu gai, đồng thời ứng dụng các hợp chất từ cầu gai vào thực tiễn y học.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Diện tích bề mặt trái đất khoảng 510 triệu km², trong đó đại dương chiếm hơn 3/4, là môi trường sống đa dạng của hàng ngàn loài sinh vật biển. Việt Nam, với bờ biển dài và thềm lục địa rộng, sở hữu nguồn tài nguyên sinh vật biển phong phú, trong đó loài cầu gai (Diadema savignyi) được đánh giá cao về giá trị ẩm thực và y học. Các nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng các hợp chất chiết xuất từ cầu gai có hoạt tính sinh học đa dạng như kháng khuẩn, kháng viêm và đặc biệt là khả năng ức chế tế bào ung thư. Tuy nhiên, tại Việt Nam, thông tin khoa học về loài này còn hạn chế, chưa làm rõ đầy đủ giá trị dược dụng của nó.

Luận văn tập trung nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài cầu gai Diadema savignyi thu thập tại Nha Trang vào năm 2011. Mục tiêu chính là phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học, xác định cấu trúc hóa học và đánh giá tác dụng dược lý nhằm góp phần sử dụng hợp lý và bảo tồn nguồn tài nguyên biển quý giá. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nguồn dược liệu biển, đồng thời nâng cao giá trị khoa học và thực tiễn cho ngành hóa hữu cơ và dược liệu biển tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hóa hữu cơ thiên nhiên và hoạt tính sinh học của các hợp chất steroit từ sinh vật biển. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết cấu trúc phân tử steroit: Giúp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất steroit thông qua phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), bao gồm phổ 1H-NMR, 13C-NMR và các kỹ thuật phổ 2 chiều như COSY, HMQC, HMBC. Các khái niệm chính gồm nhóm metyl, nhóm hydroxyl, liên kết đôi và cầu peroxit trong phân tử steroit.

• Lý thuyết hoạt tính sinh học của hợp chất thiên nhiên: Đánh giá tác dụng diệt tế bào ung thư dựa trên phương pháp MTT, xác định nồng độ ức chế 50% (IC50) trên các dòng tế bào ung thư người HL-60, PC-3 và SNU-C5. Khái niệm chính bao gồm hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, và độc tính tế bào.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu cầu gai Diadema savignyi được thu thập tại vùng biển Nha Trang vào tháng 12 năm 2011, với trọng lượng mẫu 4,5 kg. Mẫu được bảo quản ở nhiệt độ -20°C để tránh phân hủy.

• Phương pháp phân lập hợp chất: Sử dụng chiết xuất methanol, phân bố dung môi với CH2Cl2, sắc ký cột silica gel pha thường và pha đảo, sắc ký rây phân tử Sephadex LH-20, MPLC và sắc ký lớp mỏng (TLC) để phân tách và tinh chế các hợp chất.

• Phương pháp xác định cấu trúc: Phổ NMR một chiều (1H, 13C) và hai chiều (COSY, HMQC, HMBC) được đo trên máy Bruker AM600 FT-NMR. Các số liệu phổ được phân tích để xác định cấu trúc chi tiết của các hợp chất steroit.

• Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học: Phương pháp MTT được áp dụng để đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên ba dòng tế bào ung thư người HL-60, PC-3 và SNU-C5. Các mẫu được xử lý với nồng độ từ 0,01 đến 100 μM, xác định IC50 để đánh giá hiệu quả diệt tế bào.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu tháng 12/2011, xử lý và phân lập hợp chất trong vòng vài tháng tiếp theo, đánh giá hoạt tính sinh học và phân tích dữ liệu hoàn thành trong năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập thành công 6 hợp chất steroit từ cầu gai Diadema savignyi: Các hợp chất được xác định gồm 5α,8α-epiđioxi-cholest-6-en-3β-ol (DS1), cholest-5-en-3β,7α-điol (DS2), cholest-5-en-3β,7β-điol (DS3), 7β-metoxicholest-5-en-3β-ol (DS4), cholest-5-en-3β-ol (DS5) và natri cholest-5-en-3β-sunfat (DS6). Tổng lượng cặn chiết MeOH thu được là 8,1 g từ 4,5 kg mẫu, trong đó cặn CH2Cl2 chiếm 3,2 g.

2. Xác định cấu trúc hóa học chi tiết bằng phổ NMR: Các số liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR, cùng phổ 2 chiều COSY, HMQC, HMBC cho thấy cấu trúc steroit đặc trưng với các nhóm metyl, liên kết đôi và nhóm hydroxyl ở các vị trí khác nhau. Ví dụ, DS1 có cầu peroxit đặc trưng tại vị trí 5α,8α; DS2 và DS3 là đồng phân lập thể với nhóm OH ở vị trí C-7 khác nhau (α và β).

3. Hoạt tính sinh học gây độc tế bào ung thư: Các hợp chất steroit thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên ba dòng tế bào ung thư HL-60, PC-3 và SNU-C5 với giá trị IC50 dưới 100 μM, cho thấy tiềm năng làm thuốc chống ung thư. Đặc biệt, DS1 có hoạt tính mạnh với IC50 khoảng 2-4 μg/ml trên các dòng tế bào thử nghiệm.

4. So sánh với các nghiên cứu trước: Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về steroit từ loài cầu gai Diadema setosum và các loài sinh vật biển khác, khẳng định giá trị dược liệu của Diadema savignyi. Sự khác biệt về cấu trúc và hoạt tính giữa các đồng phân cho thấy tiềm năng đa dạng của các hợp chất steroit trong ứng dụng y học.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân các hợp chất steroit có hoạt tính sinh học cao có thể do cấu trúc đặc biệt như cầu peroxit trong DS1 hoặc nhóm hydroxyl ở vị trí khác nhau trong DS2 và DS3, ảnh hưởng đến khả năng tương tác với tế bào ung thư. Việc sử dụng phổ NMR hiện đại giúp xác định chính xác cấu trúc, từ đó giải thích cơ chế tác dụng sinh học.

So sánh với các nghiên cứu trước đây cho thấy các hợp chất steroit từ cầu gai Việt Nam có hoạt tính tương đương hoặc vượt trội, góp phần làm sáng tỏ giá trị dược liệu của nguồn tài nguyên biển trong nước. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ IC50 so sánh hoạt tính của từng hợp chất trên các dòng tế bào, hoặc bảng tổng hợp số liệu phổ NMR để minh họa cấu trúc.

Kết quả nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn thực tiễn, mở ra hướng phát triển các sản phẩm dược liệu từ sinh vật biển, đồng thời góp phần bảo tồn và khai thác bền vững nguồn tài nguyên cầu gai tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình chiết xuất và phân lập hợp chất steroit từ cầu gai quy mô công nghiệp: Tăng cường đầu tư thiết bị sắc ký hiện đại, tối ưu hóa quy trình chiết xuất để nâng cao hiệu suất thu hồi hợp chất hoạt tính, hướng tới sản xuất dược liệu chất lượng cao trong vòng 3-5 năm. Chủ thể thực hiện: Viện Hóa sinh biển, các doanh nghiệp dược liệu.

2. Nghiên cứu sâu cơ chế tác dụng sinh học của các hợp chất steroit: Áp dụng các phương pháp sinh học phân tử và mô hình động vật để làm rõ cơ chế diệt tế bào ung thư và kháng viêm, từ đó phát triển thuốc điều trị hiệu quả. Thời gian thực hiện 2-3 năm. Chủ thể: Các trung tâm nghiên cứu y sinh và trường đại học.

3. Xây dựng chương trình bảo tồn và khai thác bền vững loài cầu gai Diadema savignyi: Thiết lập vùng bảo tồn biển, quy định khai thác hợp lý nhằm duy trì nguồn nguyên liệu tự nhiên, đảm bảo phát triển lâu dài. Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, các tổ chức bảo tồn.

4. Tăng cường hợp tác quốc tế trong nghiên cứu và ứng dụng dược liệu biển: Mở rộng hợp tác với các viện nghiên cứu nước ngoài để trao đổi kỹ thuật, đào tạo nhân lực và phát triển sản phẩm mới. Thời gian liên tục, ưu tiên trong 5 năm tới. Chủ thể: Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Hóa sinh biển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu hóa hữu cơ và dược liệu biển: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần steroit và phương pháp phân lập, xác định cấu trúc, hỗ trợ nghiên cứu phát triển dược liệu từ sinh vật biển.

2. Chuyên gia phát triển thuốc và công nghiệp dược phẩm: Thông tin về hoạt tính sinh học và cấu trúc hợp chất giúp định hướng phát triển thuốc chống ung thư và kháng viêm từ nguồn nguyên liệu tự nhiên.

3. Quản lý và hoạch định chính sách bảo tồn tài nguyên biển: Cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách khai thác bền vững và bảo vệ loài cầu gai quý hiếm.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành hóa học, sinh học biển: Tài liệu tham khảo quý giá về kỹ thuật phân tích phổ NMR, phương pháp nghiên cứu hoạt tính sinh học và quy trình nghiên cứu khoa học bài bản.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn loài cầu gai Diadema savignyi để nghiên cứu?
   Loài này phân bố rộng ở vùng biển Việt Nam, có giá trị ẩm thực và y học cao. Nghiên cứu giúp khai thác tiềm năng dược liệu chưa được khai thác đầy đủ.

2. Phương pháp phân lập hợp chất được thực hiện như thế nào?
   Sử dụng chiết xuất methanol, phân bố dung môi, sắc ký cột silica gel pha thường và pha đảo, kết hợp sắc ký rây phân tử và MPLC để tách và tinh chế hợp chất.

3. Các hợp chất steroit có hoạt tính sinh học như thế nào?
   Các hợp chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên ba dòng tế bào HL-60, PC-3 và SNU-C5 với IC50 dưới 100 μM, cho thấy tiềm năng làm thuốc chống ung thư.

4. Phổ NMR giúp xác định cấu trúc hợp chất ra sao?
   Phổ 1H-NMR và 13C-NMR cung cấp thông tin về proton và cacbon trong phân tử, phổ 2 chiều COSY, HMQC, HMBC giúp xác định liên kết và cấu trúc không gian của phân tử.

5. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu này là gì?
   Nghiên cứu góp phần phát triển nguồn dược liệu biển quý giá, hỗ trợ bảo tồn và khai thác bền vững, đồng thời mở hướng phát triển thuốc chống ung thư từ thiên nhiên.

Kết luận

• Phân lập thành công 6 hợp chất steroit từ loài cầu gai Diadema savignyi với cấu trúc hóa học được xác định chi tiết bằng phổ NMR.
• Các hợp chất thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên ba dòng tế bào người với IC50 dưới 100 μM, khẳng định tiềm năng dược liệu.
• Nghiên cứu làm rõ giá trị dược lý của cầu gai, góp phần nâng cao giá trị khoa học và thực tiễn cho ngành dược liệu biển Việt Nam.
• Đề xuất phát triển quy trình chiết xuất công nghiệp, nghiên cứu cơ chế tác dụng, bảo tồn nguồn nguyên liệu và tăng cường hợp tác quốc tế.
• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng về cơ chế sinh học và ứng dụng dược phẩm trong 3-5 năm tới để khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên biển quý giá này.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược liệu phối hợp triển khai các đề xuất nhằm phát huy tối đa giá trị của loài cầu gai Diadema savignyi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Những nghiên cứu tổng quát về cầu gai 1. Động vật học Cầu gai hay còn gọi là nhím biển (hay nhum biển, chôm chôm biển) thuộc lớp cầu gai (Echinoidea) ngành động vật da gai (Echinodermata), có hai phân lớp; cầu gai đều xuất hiện vào kỉ Silua và cầu gai không đều xuất hiện vào kỉ Jura. Cầu gai có khoảng 800 loài hiện sống và 2.500 loài đã tuyệt chủng [3].

Cầu gai còn được gọi là nhím biển hay cà ghim bởi xung quanh loài hải sản này là hàng trăm que nhọn như lông nhím, có đối xứng tỏa tròn bậc 5 [2]. Nhím biển sống gần các rạn san hô, rạn đá ven biển. Khi nhìn thoáng qua, thì Cầu Gai có vẻ như một vật bất động, hay đúng hơn là không có khả năng di chuyển. Dấu hiệu rõ ràng nhất để chứng minh chúng thật sự là động vật là ở những cây gai, tua tủa dính vào vỏ bằng các nối kiểu một quả bóng gắn vào một hốc tế bào (ball-and- socket), các gai này có thể chia về mọi phía.

Có 2 loại gai là gai thường làm nhiệm vụ vận chuyển và gai kìm làm chức năng tự vệ [2]. Khi chỉ bị chạm nhẹ, Cầu Gai phản ứng bằng cách hướng hết gai về phía bị chạm. Cầu gai không có mắt, không có chân, không có cơ quan để di chuyển nhưng chúng lại di chuyển rất dễ dàng bằng cách dùng các ống dính, nối kết với xương sống của chúng. Cầu gai sống ở nhiều độ sâu khác nhau từ đới gian triều tới biển sâu.

Hiện biết khoảng hơn 70 loài thuộc các chi Salmacis; Temnopleurus; Diadema; Clypeaster [3]. Phân bố sinh thái [3,5,7] Có mặt ở hầu hết các vùng biển trên thế giới; Sống trong rạn san hô, từ vùng triều đến độ sâu khoảng 70 mét, sống trên thềm biển, đáy đá và vùi trong cát biển. - Trong nước: Ven biển Miền Trung và Quần đảo Hoàng Sa; Ở vùng biển Côn Đảo, phát hiện được 13 loài thuộc 9 họ; Ở Vịnh Nha Trang phát hiện 7 Đặng Ngọc Bách 3 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ loài; Tại vùng biển Vịnh Phong Vân – Bến Gỏi, Vĩnh Thái Lan, Phú Yên, Khánh Hòa, Phan Thiết, thường xuất hiện nhiều loài có giá trị kinh tế cao. - Thế giới: Loài phân bố rộng ở vùng Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương, vùng biển Bắc Đại Tây Dương từ eo biển Anh Quốc sang New Jersey (Hoa Kỳ).

Các loài cầu gai dùng làm thực phẩm [7] + Vùng biển Ðịa Trung Hải: Tại Ðịa Trung Hải, cầu gai ăn được nổi tiếng nhất là Paracentrotus lividus. Loài này được xem là một món ăn ngon đặc biệt, bán tại các nhà hàng ở các thành phố ven biển nơi chúng bị đánh bắt; Chúng có thể đến tận vùng biển phía Nam Ái Nhĩ Lan, đường kính có thể đến 8 cm. Vỏ ngoài thường được bán để làm quà lưu niệm. + Vùng Bắc Ðại Tây Dương: Tại vùng biển Bắc Ðại Tây Dương, từ eo biển Anh quốc (English Channel) sang đến New Jersey (Mỹ), loài thường gặp nhất là Strongylocentrus droebachiensis.

Tuy nhiên chúng không được nhiều nơi ưa thích. Loài này xuất hiện rất nhiều tại vùng biển Maine (Mỹ). Thị trường tiêu thụ của loài động vật da gai này tương đối giới hạn chỉ tại một vài chợ buôn bán hải sản quanh New York như Fulton Fish Market. Việc chuyên chở cũng khiến cho thị trường không phát triển.

droebachiensis (nguồn www.edu) Xa hơn về phía Nam Ðại Tây Dương, có nhiều loại cầu gai nhỏ hơn, ít ăn được trừ loài Cidaris tribuloides trong vùng West Indies. Đặng Ngọc Bách 4 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ + Vùng Á Châu, Ðông Nam Á: Tại Ðông Nam Á, đa số cầu gai chỉ to bằng cỡ quả táo tây, loài Diadema setosum tuy rất dồi dào nhưng cũng chỉ được tiêu thụ tại một số địa phương (ngay tại Thái Lan loài này chỉ được dân tại đảo Kor Samuy ăn), có lẽ do ở con vật có nhiều gai dài (có thể đến 20 cm) và nhọn đâm thấu qua da. Gai rất dễ gãy. Mỗi gai được bao bọc bởi những lớp tế bào hạch tiết ra một dịch có chất độc.

Ðây là loài cầu gai đen tại Việt Nam. Vùng ven biển Phan Thiết (Bình Thuận) được xem là xứ của Cầu Gai (Nhum), do đó có một số địa danh liên hệ đến Nhum như sông Nhum, cầu Nhum, bến Nhum… Loài Diadema palmeri (Palmer's needle- spined urchin), vỏ có đường kính khoảng 10 cm, gai dài đến 10 cm. Vỏ và gai đều màu đỏ. Loài Diadema savignyi, có vỏ đường kính 10 cm, gai dài đến 13 cm, vỏ màu lam-đen, có khi có đốm trắng trên gai.

Tại Việt Nam, Cầu Gai là một ăn thuộc loại “đặc sản” tại các vùng ven biển Phan Thiết. setosum (nguồn en. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cầu gai Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học đã được công bố trên thế giới cho thấy, thành phần hóa học chủ yếu của các loài da gai là các hợp chất steroit, saponin và cerebrosit. Trong số năm lớp sinh vật thuộc ngành da gai, hai lớp sao biển (Asteroitea) và hải sâm (Holothuroidea) đã được tiến hành nghiên cứu khá chi tiết.

Rất nhiều công trình khoa học đã được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai lớp sinh vật biển này, đặc biệt là các Đặng Ngọc Bách 5 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ công bố về thành phần asterosaponin và cerebrosit từ các loài sao biển và các hợp chất saponin dạng khung holostan từ các loài hải sâm [6]. Tuy nhiên, hiện còn rất ít các công trình nghiên cứu được công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển thuộc lớp cầu gai. Từ những năm 1980, các hợp chất sắc tố dạng quinoit đã được công bố từ các loài cầu gai Diadema setosum và D. Năm 2004, nhóm nghiên cứu của GS Châu Văn Minh đã công bố sự phân lập và xác định cấu trúc của hai hợp chất steroit là 5,8-epiđioxicholest-6-en-3-ol (1) và cholesterol cùng với glycerol 1-palmitat và glyxerol 1,3-đioleat-2-stearat từ cặn chiết metanol của loài cầu gai D.

setosum thu thập tại Hạ Long, Việt Nam. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào cho thấy hợp chất 1 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh trên 3 dòng tế bào ung thư người được thử nghiệm là KB (human epidermoid carcinoma - biểu mô), FL (fibrillary sarcoma of the uterus - màng tử cung) và Hep-2 (Hepatocellular carcinoma - gan) với giá trị IC50 lần lượt là 2,0, 3,93 và 2,4 g/ml [9]. 5,8-epiđioxicholest-6-en-3-ol (1) Đến năm 2008, nhóm nghiên cứu của các tác giả Nhật Bản tiếp tục công bố một dẫn xuất gangliosit mới là 1-O-[9-O-metyl-(N-axetyl-α-D-neuraminozyl)- (2→6)-β-D-glucopiranozyl]-ceramit (DSG-A, 2), cùng với bốn gangliosit đã biết. Các hợp chất này thể hiện hoạt tính tạo tế bào thần kinh hình sợi (neuritogenic activity) trên dòng tế bào thần kinh nội tiết ở tủy tuyến thượng thận của chuột PC- 12 (rat pheochromocytoma cell line) với sự có mặt của nhân tố phát triển dây thần kinh (nerve growth factor).

Một điều đáng quan tâm là hợp chất 2 có nhóm metoxi ở đơn vị đường NeuAc thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Điều này cho thấy, nhánh axit Đặng Ngọc Bách 6 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ sialic bị O-metyl hóa đóng vai trò quan trọng tạo nên hoạt tính tạo tế bào thần kinh hình sợi của các hợp chất gangliosit phân lập được từ các loài da gai [10]. Kết quả phân tích cho thấy, loài D. setosum có sự xuất hiện của các sắc tố spinochrom E (3), một sản phẩm oxi hóa của echinochrom A, echinochrom A và 6-etyl-2,7- đihiđroxi-3-metoxinaphthazanrin ; loài T.

gratilla có sự xuất hiện của 3, spinochrom D (4), 2,3-đihiđro-2,3,7-trihiđroxi-2,3-epoxi-6-etylnapthazarin, echinochrom A, anhiđroetyliđen-6,6’-bis-(2,3,7-trihiđroxinaphtazarin) (5), etyliđen-6,6’-bis-(2,3,7- trihiđroxi-naphtazarin); loài P. lividus có sự xuất hiện của 3 và echinochrom A [11]. spinochrom E (3) spinochrom D (4) anhiđroetyliđen-6,6’-bis-(2,3,7- trihiđroxinaphtazarin) (5) Đặng Ngọc Bách 7 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ 1.2 Steroit từ một số loài sinh vật biển Việt Nam [1] Steroit là lớp hợp chất thiên nhiên phổ biến nhất và lý thú nhất về phương diện hóa học, là nhóm chất phân bố rộng khắp trong cơ thể động vật. Chúng gồm các hợp chất thiên nhiên có nhiều tính chất quan trọng được dùng trong điều trị bệnh điều hòa hệ thống nội tiết, chữa viêm khớp.

Hiện nay, steroit còn dùng điều chế thuốc tránh thai. Nhiều ứng dụng của steroit trong chăn nuôi và nông nghiệp ngày càng được công nhận. Do tác dụng sinh lý của steroit nó không những là mối quan tâm khoa học quan trọng mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc sử dụng dược học. Nhóm chất steroit được tìm thấy ở hầu hết các mẫu nghiên cứu thuộc ba nhóm hải miên, san hô mềm và da gai ở Việt Nam.

Hợp chất có hàm lượng cao và xuất hiện trong hầu hết các loài sinh vật biển thu thập được là cholesterol. Hợp chất này được phân lập từ loài san hô mềm Cladiella sp. sao biển Archaster tyicus, hải miên Xestospongia testudinaria và Gellius varius. cholesterol Ngoài ra, các dẫn xuất của cholesterol như 7α-hiđroxi-cholesterol, 7β- hiđroxi-cholesterol và dẫn xuất mới 7α-metoxi-cholesterol được phân lập từ loài rong sụn Kappaphycus alvarezii.

Nghiên cứu thành phần hóa học loài hải miên Dysidea cinerea cho thấy sự phong phú của nhóm chất steroit như các hợp chất ostreasterol, isofucosterol và 5,8-epiđioxicholest-6-en-3β-ol. Hợp chất này cũng được phân lập từ loài hải miên Varius, X. testudinaria và cầu gai Diadema setosum. Nghiên cứu thành phần hóa học của loài hải miên Haliclona clathrata đã phân lập được hợp chất mới là 24-nor-5α-cholestan-3β,23,24-triol cùng với (24R)- 24-etylcholest-4-en-3,6-đion, (24R)-24-etylcholest-3,6-đion.

Ngoài ra, các hợp chất Đặng Ngọc Bách 8 Hóa hữu cơ TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn thạc sĩ cholest-7-en-3β,5α,6β-triol và 6β-metoxicholest-7-en-3β,5α-điol cũng được phân lập từ loài hải miên G. Saringosterol, cholest-7-en-3-on cũng được xác định từ loài hải miên X. Một điều đáng quan tâm là hợp chất saringosterol được các nhà khoa học trên thế giới công bố có hoạt tính kháng vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis rất mạnh với giá trị nộng độ tối thiểu (MIC-Minimum inhibitory concentration) là 0,25µg/ml và đây là giá trị MIC nhỏ nhất trong các hợp chất thiên nhiên được chiết tách tính đến năm 2001. Giá trị này tương đương với giá trị MIC của thuốc chữa lao rifampin.

Ngoài ra, hợp chất này có độ độc thấp và tính đặc hiệu cao. saringosterol 24-nor-5α-cholestan-3β,23,24-triol Gần đây, ba hợp chất steroit mới có cấu trúc vòng propan ở mạch nhánh là petrosterol-3,6-đion, 5α,6α-epoxipetroterol, iantheketal A cùng với petrosterol và aragusterol B được phân lập từ loài hải miên Ianthella sp.