Tổng quan nghiên cứu

Tiếp xúc thường xuyên với bức xạ tia cực tím (UV) từ ánh sáng mặt trời là nguyên nhân chính gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe da như lão hóa sớm, tổn thương tế bào và nguy cơ ung thư da ngày càng tăng. Theo ước tính, khoảng 90–95% tia UV mà con người tiếp xúc là UVA, còn lại là UVB, trong khi UVC hầu như bị tầng ozon hấp thụ hoàn toàn. Các sản phẩm kem chống nắng hiện nay chủ yếu sử dụng bộ lọc tia UV hóa học hoặc vật lý, tuy nhiên nhiều bộ lọc hóa học có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường, đặc biệt là hệ sinh thái biển. Do đó, việc tìm kiếm các hoạt chất chống nắng có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường và an toàn cho người dùng là một nhu cầu cấp thiết.

Luận văn này tập trung nghiên cứu chiết xuất từ quả dành dành (Gardenia jasminoides Ellis.), một loại thảo dược truyền thống được thu hái tại Đồng Nai, Việt Nam, nổi bật với các hoạt tính kháng tia cực tím, kháng oxy hóa, kháng viêm và ức chế enzyme tyrosinase. Mục tiêu chính là đánh giá hoạt tính kháng tia UV của chiết xuất, xác định tổng hàm lượng polyphenol, flavonoid và carotenoid, đồng thời khảo sát mối liên hệ giữa các hoạt tính sinh học này với khả năng chống nắng. Ngoài ra, nghiên cứu còn đánh giá độ bền và hiệu quả khi phối chiết xuất vào kem chống nắng trong điều kiện bảo quản thực tế.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trong năm 2024, với nguyên liệu thu hái tại tỉnh Đồng Nai và các phân tích được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm kem chống nắng tự nhiên, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và giảm thiểu tác động môi trường từ các sản phẩm chống nắng tổng hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết tác động của tia cực tím lên da: Tia UVA và UVB gây tổn thương DNA, tạo ra các gốc oxy phản ứng (ROS), dẫn đến stress oxy hóa, viêm và lão hóa da. Melanin đóng vai trò như bộ lọc nội sinh bảo vệ da khỏi tia UV.
  • Mô hình hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm: Các hợp chất polyphenol, flavonoid và carotenoid trong thực vật có khả năng trung hòa ROS, ức chế các cytokine gây viêm và enzyme tyrosinase, từ đó bảo vệ da khỏi tổn thương do UV.
  • Phương pháp đánh giá SPF theo Mansur: SPF được tính toán dựa trên phổ hấp thụ UV của mẫu chiết xuất, sử dụng hệ số hiệu chỉnh và các hằng số phổ hiệu ứng hồng ban (EE) và cường độ ánh sáng mặt trời (I).
  • Khái niệm ổn định hóa học và vật lý của kem chống nắng: Đánh giá độ bền SPF và màu sắc của kem chứa chiết xuất trong điều kiện bảo quản nhằm đảm bảo hiệu quả và tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Các khái niệm chính bao gồm: SPF (Sun Protection Factor), hoạt tính kháng oxy hóa (IC50 DPPH, ABTS), hoạt tính kháng viêm (ức chế NO), ức chế tyrosinase, tổng hàm lượng polyphenol và flavonoid, và các hợp chất hoạt tính chính như geniposide, chlorogenic acid và crocin.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu quả dành dành được thu hái tại Đồng Nai, Việt Nam, vào tháng 01/2024. Chiết xuất được thực hiện bằng ethanol 50% với tỉ lệ rắn/lỏng 1:10, nhiệt độ 65 ± 5°C, khuấy 350 rpm trong 30 phút, chiết hai lần và cô quay chân không để thu cao chiết.
  • Phân tích hóa học: Định lượng tổng polyphenol và flavonoid bằng phương pháp Folin-Ciocalteu và quercetin chuẩn; xác định các hợp chất geniposide, chlorogenic acid và crocin bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
  • Đánh giá hoạt tính sinh học: Hoạt tính kháng tia UV được đo bằng phổ UV-VIS và tính SPF theo phương trình Mansur; hoạt tính kháng oxy hóa được đánh giá qua các phương pháp DPPH và ABTS với IC50; hoạt tính kháng viêm được xác định bằng khả năng ức chế sản xuất NO trên tế bào RAW264.7; hoạt tính ức chế tyrosinase được đo bằng phương pháp chuẩn.
  • Đánh giá ứng dụng: Chiết xuất được phối vào kem chống nắng và đánh giá độ bền SPF, độ bền màu trong 35 ngày ở điều kiện nhiệt độ thường và dưới ánh sáng mặt trời.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu chiết xuất được chuẩn bị với nồng độ từ 100 đến 1000 μg/mL để đánh giá hoạt tính; các phép đo được thực hiện ba lần để đảm bảo độ chính xác.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 01 đến tháng 07 năm 2024, bao gồm thu hái nguyên liệu, chiết xuất, phân tích hóa học, đánh giá hoạt tính và thử nghiệm ứng dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hoạt tính kháng tia cực tím: Chiết xuất quả dành dành có chỉ số SPF cao, đạt 42,52 ± 0,03 ở nồng độ 1000 μg/mL, với phổ hấp thụ UV rộng từ 200 đến 550 nm, cho thấy tiềm năng làm chất chống nắng phổ rộng. SPF tăng theo nồng độ chiết xuất, minh chứng qua các phép đo ở 100, 200, 400, 600, 800 và 1000 μg/mL.
  2. Hàm lượng hoạt chất sinh học: Tổng hàm lượng polyphenol và flavonoid lần lượt là 255,67 ± 0,07 mg GAE/g và 153,79 ± 0,06 mg QUE/g, cao hơn nhiều so với các chiết xuất thảo dược khác được khảo sát. Các hợp chất geniposide, chlorogenic acid và crocin được định lượng chính xác bằng HPLC, với hàm lượng ổn định trước và sau khi tiếp xúc UV.
  3. Hoạt tính kháng oxy hóa: Chiết xuất có khả năng khử gốc tự do mạnh với IC50 DPPH là 15,85 ± 1,08 μg/mL và IC50 ABTS là 22,10 ± 1,06 μg/mL, thể hiện hiệu quả vượt trội so với nhiều chiết xuất thực vật khác. Hoạt tính này liên quan mật thiết đến hàm lượng polyphenol và flavonoid.
  4. Hoạt tính kháng viêm và ức chế tyrosinase: Chiết xuất giảm 26% sản xuất NO ở nồng độ 100 μg/mL trên tế bào RAW264.7, đồng thời ức chế enzyme tyrosinase với IC50 là 246,91 ± 1,17 μg/mL, góp phần làm giảm viêm và ngăn ngừa tăng sắc tố da.
  5. Độ bền và ổn định trong kem chống nắng: Khi phối chiết xuất vào kem chống nắng, SPF của sản phẩm duy trì ổn định trong 35 ngày ở nhiệt độ thường, với sự biến đổi màu sắc rất nhỏ, đảm bảo tính thẩm mỹ và hiệu quả bảo vệ da lâu dài.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy chiết xuất quả dành dành có hoạt tính kháng tia cực tím vượt trội, nhờ sự hiện diện của các hợp chất chống oxy hóa mạnh như geniposide, chlorogenic acid và crocin. Các hợp chất này không chỉ hấp thụ tia UV mà còn trung hòa các gốc tự do, giảm stress oxy hóa và viêm do UV gây ra. So sánh với các nghiên cứu trước đây, hoạt tính kháng UV và kháng oxy hóa của chiết xuất quả dành dành tương đương hoặc cao hơn nhiều chiết xuất thực vật khác như trà xanh hay nha đam.

Việc ức chế tyrosinase giúp ngăn ngừa tăng sắc tố và các vấn đề về da do tia UV, đồng thời hoạt tính kháng viêm góp phần giảm tổn thương da và nguy cơ lão hóa sớm. Độ bền SPF và màu sắc khi phối chiết xuất vào kem chống nắng cho thấy tính ổn định hóa học và vật lý của sản phẩm, phù hợp cho ứng dụng thực tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phổ hấp thụ UV, biểu đồ SPF theo nồng độ và thời gian bảo quản, bảng so sánh hàm lượng hoạt chất trước và sau xử lý UV, cũng như biểu đồ IC50 của các hoạt tính sinh học. Những minh chứng này củng cố cơ sở khoa học cho việc phát triển kem chống nắng từ chiết xuất tự nhiên, thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển sản phẩm kem chống nắng tự nhiên: Khuyến khích các doanh nghiệp mỹ phẩm nghiên cứu và ứng dụng chiết xuất quả dành dành làm thành phần chính trong kem chống nắng, nhằm nâng cao chỉ số SPF và tăng cường khả năng chống oxy hóa, kháng viêm. Thời gian phát triển sản phẩm dự kiến 12-18 tháng.
  2. Tối ưu quy trình chiết xuất: Áp dụng các kỹ thuật chiết xuất hiện đại như chiết siêu âm hoặc chiết enzyme để tăng hiệu suất thu hồi hoạt chất, giảm tiêu hao dung môi và năng lượng, đồng thời đảm bảo chất lượng chiết xuất ổn định. Chủ thể thực hiện là các phòng thí nghiệm nghiên cứu và nhà máy sản xuất.
  3. Nghiên cứu sâu về cơ chế tác động: Tiếp tục khảo sát cơ chế phân tử của các hợp chất chính trong chiết xuất đối với các con đường sinh học liên quan đến stress oxy hóa và viêm da do UV, nhằm mở rộng ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc da chuyên biệt. Thời gian nghiên cứu 2-3 năm.
  4. Đánh giá an toàn và hiệu quả trên người: Thực hiện các thử nghiệm lâm sàng để xác nhận tính an toàn, hiệu quả và khả năng dung nạp của kem chống nắng chứa chiết xuất dành dành trên đa dạng nhóm đối tượng người dùng, đảm bảo tuân thủ các quy định pháp lý. Chủ thể thực hiện là các trung tâm nghiên cứu da liễu và công ty dược mỹ phẩm.
  5. Tăng cường truyền thông và giáo dục: Nâng cao nhận thức cộng đồng về lợi ích của kem chống nắng tự nhiên, khuyến khích sử dụng sản phẩm thân thiện môi trường, góp phần bảo vệ sức khỏe và giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái biển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Hóa dược: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về quy trình chiết xuất, phân tích hoạt tính sinh học và ứng dụng thực tiễn, hỗ trợ phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan đến chiết xuất thực vật và mỹ phẩm.
  2. Doanh nghiệp sản xuất mỹ phẩm và dược phẩm: Thông tin về hoạt tính kháng tia UV, kháng oxy hóa và kháng viêm của chiết xuất quả dành dành giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm kem chống nắng tự nhiên, đáp ứng xu hướng thị trường và yêu cầu an toàn.
  3. Chuyên gia da liễu và y học cổ truyền: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng chiết xuất dành dành trong điều trị các bệnh da liễu liên quan đến tổn thương do tia UV, hỗ trợ tư vấn và lựa chọn sản phẩm phù hợp cho bệnh nhân.
  4. Cơ quan quản lý và chính sách về mỹ phẩm: Luận văn góp phần làm rõ tính an toàn và hiệu quả của các thành phần tự nhiên trong mỹ phẩm, hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn, quy định và hướng dẫn sử dụng các sản phẩm chống nắng thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chiết xuất quả dành dành có thể thay thế hoàn toàn kem chống nắng hóa học không?
    Chiết xuất quả dành dành có hoạt tính kháng tia UV cao và nhiều lợi ích sinh học, tuy nhiên hiện nay vẫn nên phối hợp với các bộ lọc UV khác để đảm bảo phổ bảo vệ rộng và hiệu quả lâu dài. Ví dụ, kem chống nắng phối hợp chiết xuất tự nhiên và bộ lọc vật lý sẽ tối ưu hơn.

  2. Hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất được đánh giá như thế nào?
    Hoạt tính kháng oxy hóa được đo bằng các phương pháp DPPH và ABTS, với IC50 lần lượt là 15,85 ± 1,08 μg/mL và 22,10 ± 1,06 μg/mL, cho thấy chiết xuất có khả năng loại bỏ gốc tự do mạnh, tương đương hoặc vượt trội so với nhiều chiết xuất thực vật khác.

  3. Chiết xuất có an toàn khi sử dụng trên da không?
    Các nghiên cứu độc tính cho thấy chiết xuất và các hợp chất chính như geniposide có độc tính rất thấp, không gây đột biến gen và an toàn ở liều dùng thông thường. Tuy nhiên, cần thử nghiệm lâm sàng để xác nhận an toàn trên người dùng thực tế.

  4. Chiết xuất có bền vững khi phối vào kem chống nắng không?
    Nghiên cứu cho thấy kem chống nắng chứa chiết xuất quả dành dành duy trì chỉ số SPF ổn định trong 35 ngày ở nhiệt độ thường, đồng thời màu sắc sản phẩm ít biến đổi, chứng tỏ tính ổn định hóa học và vật lý tốt.

  5. Có thể áp dụng phương pháp chiết xuất nào để nâng cao hiệu quả?
    Ngoài chiết xuất ethanol truyền thống, các phương pháp chiết siêu âm, chiết enzyme hoặc chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn có thể tăng hiệu suất thu hồi hoạt chất, giảm thời gian và tiêu hao dung môi, phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Kết luận

  • Chiết xuất quả dành dành (Gardenia jasminoides Ellis.) có hoạt tính kháng tia cực tím cao với SPF đạt 42,52 ± 0,03 ở nồng độ 1000 μg/mL, hấp thụ phổ rộng từ 200–550 nm.
  • Hàm lượng polyphenol và flavonoid cao (255,67 ± 0,07 mg GAE/g và 153,79 ± 0,06 mg QUE/g) góp phần vào hoạt tính kháng oxy hóa mạnh mẽ (IC50 DPPH = 15,85 ± 1,08 μg/mL).
  • Chiết xuất có khả năng kháng viêm (giảm 26% NO) và ức chế tyrosinase (IC50 = 246,91 ± 1,17 μg/mL), hỗ trợ bảo vệ da toàn diện.
  • Ứng dụng chiết xuất vào kem chống nắng cho thấy độ bền SPF và màu sắc ổn định trong 35 ngày, phù hợp cho phát triển sản phẩm thực tế.
  • Nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho mỹ phẩm thảo dược, khuyến khích phát triển kem chống nắng tự nhiên thân thiện môi trường và an toàn cho người dùng.

Next steps: Tiến hành thử nghiệm lâm sàng, tối ưu quy trình chiết xuất và phát triển sản phẩm mẫu kem chống nắng thương mại.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp mỹ phẩm nên hợp tác để khai thác tiềm năng của chiết xuất quả dành dành, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm bảo vệ da và sức khỏe cộng đồng.