Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl αβ không no từ cây thuốc dân tộc Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl αβ không no phân lập từ các cây thuốc, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Nghĩa Vũ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Văn Ngọc Hướng
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl αβ không no phân lập từ các cây thuốc dân tộc Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nhóm chức cacbonyl αβ không no
• 1.2. Đặc điểm cấu tạo của nhóm chức cacbonyl αβ không no
• 1.3. Hoạt tính sinh học của nhóm cacbonyl αβ không no
• 1.4. Các hợp chất cacbonyl αβ không no có trong một số cây thuốc Việt Nam
• 1.4.1. Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong củ cây gừng gió (Zingiber zerumbet Smith)
• 1.4.2. Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong cây khổ sâm Bắc Bộ (Croton tonkinensis Gagnep)
• 1.4.3. Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong cây nghệ vàng (Curcuma longa Lin)
• 1.4.4. Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong cây hoa hòe (Sophora japonica L)
• 1.5. Vài nét về bệnh ung thư nguyên nhân gây bệnh
• 1.5.1. Khái niệm về ung thư
• 1.5.2. Nguyên nhân gây bệnh
• 2. CHƯƠNG 2: TÊN ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU, NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Mục tiêu đề tài
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Các phương tiện nghiên cứu
• 2.5. Các thiết bị nghiên cứu
• 2.6. Các hóa chất và dung môi
• 2.7. Dòng ung thư
• 2.8. Phân lập Tonkinin từ cây khổ sâm Bắc Bộ
• 2.9. Phân lập Zerumbone từ cây gừng gió
• 2.10. Phân lập Curcumin I (Bis feruloylmetan)
• 2.11. Phân lập Rutin từ hoa hòe (Sophora Japonica L)
• 2.12. Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan và ung thư vú
• 2.13. Phương pháp phân tích
• 2.14. Dòng tế bào
• 2.15. Môi trường nuôi cấy
• 2.16. Các dụng cụ dùng 1 lần, chất chuẩn chứng dương tính, tính kết quả, thử nghiệm hoạt tính chống HP của các hợp chất phân lập được
• 2.17. Phương pháp
• 2.18. Hóa chất và môi trường
• 2.19. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy có mẫu cần thử tính diệt khuẩn
• 2.20. Chuẩn bị canh khuẩn thử nghiệm
• 2.21. Pha loãng mẫu để thử nghiệm: đạt nồng độ 10mg/1ml
• 2.22. Nuôi cấy chủng vi khuẩn
• 2.23. Kiểm tra tính diệt khuẩn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đề tài và mục tiêu
• 3.2. Phân lập các hợp chất cacbonyl αβ không no trong các cây thuốc dân tộc đã chọn
• 3.3. Phân lập Tonkinin từ cây khổ sâm Bắc Bộ
• 3.4. Phân lập Zerumbone từ củ gừng gió
• 3.5. Phân lập Curcumin từ củ nghệ vàng
• 3.6. Phân lập Rutin từ hoa hòe
• 3.7. Khảo sát hoạt tính sinh học của các chất phân lập được
• 3.8. Khảo sát hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các chất phân lập được
• 3.9. Khảo sát hoạt tính diệt vi khuẩn Helicobacter Pylori (HP) của các chất phân lập được
• Danh mục bảng biểu

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hoạt tính sinh học của hợp chất cacbonyl

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl từ cây thuốc Việt Nam đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Các hợp chất này không chỉ có tiềm năng trong việc phát triển thuốc mà còn góp phần vào việc bảo tồn và phát huy giá trị y học cổ truyền. Hợp chất cacbonyl, đặc biệt là nhóm cacbonyl αβ không no, đã được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học quý giá, bao gồm khả năng chống ung thư và chống viêm. Việc nghiên cứu và phân lập các hợp chất này từ cây thuốc Việt Nam không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc phát triển các phương pháp điều trị mới.

1.1. Đặc điểm cấu tạo của hợp chất cacbonyl

Hợp chất cacbonyl có cấu trúc đặc biệt với nhóm chức cacbonyl αβ không no. Cấu trúc này cho phép các hợp chất này tham gia vào nhiều phản ứng hóa học, đặc biệt là phản ứng Michael, tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao. Sự hiện diện của nhóm cacbonyl trong phân tử là yếu tố quyết định cho hoạt tính sinh học của chúng.

1.2. Tầm quan trọng của cây thuốc Việt Nam trong nghiên cứu

Việt Nam có một nguồn tài nguyên thực vật phong phú với hàng nghìn loài cây thuốc. Nghiên cứu các hợp chất cacbonyl từ những cây thuốc này không chỉ giúp phát hiện ra các hoạt chất mới mà còn góp phần bảo tồn và phát huy giá trị y học cổ truyền. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng nhiều cây thuốc Việt Nam chứa các hợp chất cacbonyl có hoạt tính sinh học mạnh mẽ.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hợp chất cacbonyl

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu về hợp chất cacbonyl từ cây thuốc Việt Nam vẫn gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là việc phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất này. Nhiều hợp chất cacbonyl có cấu trúc phức tạp, đòi hỏi các phương pháp phân tích hiện đại để xác định chính xác. Hơn nữa, việc nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất này cũng cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

2.1. Khó khăn trong việc phân lập hợp chất cacbonyl

Quá trình phân lập hợp chất cacbonyl từ cây thuốc thường gặp khó khăn do sự đa dạng về thành phần hóa học trong các mẫu thực vật. Việc sử dụng các phương pháp chiết xuất và phân tích hiện đại là cần thiết để tách biệt và xác định các hợp chất cacbonyl một cách hiệu quả.

2.2. Thách thức trong nghiên cứu hoạt tính sinh học

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl cần phải được thực hiện trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ. Các yếu tố như nồng độ, thời gian tiếp xúc và điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Do đó, việc thiết lập các phương pháp thử nghiệm chuẩn là rất quan trọng.

III. Phương pháp nghiên cứu hợp chất cacbonyl từ cây thuốc

Để nghiên cứu hoạt tính sinh học của hợp chất cacbonyl, các nhà khoa học thường sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm chiết xuất, phân lập, và thử nghiệm hoạt tính sinh học. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong nghiên cứu giúp tăng cường độ chính xác và hiệu quả của quá trình nghiên cứu.

3.1. Phương pháp chiết xuất hợp chất cacbonyl

Phương pháp chiết xuất thường được sử dụng để thu nhận các hợp chất cacbonyl từ cây thuốc. Các phương pháp như chiết xuất bằng dung môi, siêu âm, và chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn đã được áp dụng để tối ưu hóa quá trình thu nhận.

3.2. Phương pháp phân tích và xác định cấu trúc

Sau khi thu nhận, các hợp chất cacbonyl cần được phân tích và xác định cấu trúc bằng các phương pháp như NMR, MS, và IR. Những phương pháp này giúp xác định chính xác cấu trúc hóa học của các hợp chất và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hợp chất cacbonyl trong y học

Các hợp chất cacbonyl từ cây thuốc Việt Nam đã cho thấy nhiều tiềm năng trong việc phát triển thuốc mới. Nghiên cứu cho thấy nhiều hợp chất này có hoạt tính chống ung thư, chống viêm, và kháng khuẩn. Việc ứng dụng các hợp chất này trong y học không chỉ giúp cải thiện hiệu quả điều trị mà còn giảm thiểu tác dụng phụ của thuốc.

4.1. Hoạt tính chống ung thư của hợp chất cacbonyl

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất cacbonyl có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Ví dụ, Zerumbone từ cây gừng gió đã được chứng minh có hoạt tính chống ung thư mạnh mẽ, giúp ngăn chặn sự phát triển của nhiều loại tế bào ung thư khác nhau.

4.2. Hoạt tính kháng khuẩn và chống viêm

Ngoài hoạt tính chống ung thư, các hợp chất cacbonyl còn cho thấy khả năng kháng khuẩn và chống viêm. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn Helicobacter pylori, nguyên nhân chính gây bệnh dạ dày.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hợp chất cacbonyl

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của hợp chất cacbonyl từ cây thuốc Việt Nam đang mở ra nhiều triển vọng mới trong lĩnh vực y học. Các hợp chất này không chỉ có giá trị trong việc phát triển thuốc mới mà còn góp phần bảo tồn và phát huy giá trị y học cổ truyền. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều kết quả tích cực, giúp cải thiện sức khỏe cộng đồng.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Với sự phát triển của công nghệ và phương pháp nghiên cứu hiện đại, việc khám phá và phát triển các hợp chất cacbonyl từ cây thuốc Việt Nam sẽ tiếp tục được mở rộng. Các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động và ứng dụng thực tiễn của các hợp chất này sẽ là cần thiết.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nhà nghiên cứu nên tập trung vào việc phát triển các phương pháp chiết xuất và phân tích hiệu quả hơn, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các loài cây thuốc khác. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học trong và ngoài nước cũng sẽ góp phần thúc đẩy nghiên cứu này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Với diện tích trên 33 vạn km2và 1/3 là rừng núi lại nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa độ ẩm cao, mưa nắng nhiều, do đó thảm thực vật nước ta vô cùng phong phú và đa dạng. Theo thống kê mới nhất,hiện nước ta có trên 12 nghìn loài thực vật khác nhau, đặc biệt có trên 320 loài thực vật được dùng trong y học dân tộc để chữa bệnh[1]. Đây là một nguồn tài nguyên phong phú của đất nước. Nghiên cứu các hoạt chất trong cây thuốc dân tộc để chữa bệnh cho con người không chỉ là một nhiệm vụ chiến lược lâu dài mà còn là nguồn cảm hứng thú vị.

Nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa khoa học với việc tìm kiếm các chất mới, các chất có tác dụng sinh học quí giá chữa các bệnh hiểm nghèo, các mô hình chất chữa bệnh cho tổng hợp hóa học mà còn góp phần làm hiện đại hóa nền y học dân tộc của đất nước. Trong những năm gần đây, các hợp chất có nhóm cacbonyl αβ không no được các nhà khoa học thế giới đặc biệt quan tâm. Hàng năm có hàng chục công trình công bố về hoạt tính chống ung thư, chống viêm…của loại hợp chất này. Theo hướng này, chúng tôi quan tâm đặc biệt những loại hợp chất cacbonyl αβ không no trong một số cây thuốc y học cổ truyền của dân tộc với đề tài: “Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các hợp chất cacbonyl α β không no phân lập từ các cây thuốc dân tộc Việt Nam”.

1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Nhóm chức cacbonyl αβ không no 1. Đặc điểm cấu tạo của nhóm chức cacbonyl αβ không no Khung cơ sở của nhóm chức này có một nguyên tử oxy và 3 nguyên tử cacbon R2 R3   C O C 2 C 3 1 R4 R1 Hình 1.1 Đáng chú ý, cả 3 nguyên tử cacbon này đều có lai hóa sp2. Ở nhóm cacbonyl, liên kết σ được tạo thành do sự xen phủ orbital py của2 oxi và orbital 1 lai hóa sp2 của nguyên tử 3 cacbon1; còn liên kết π được tạo hành do sự xen phủ orbital pz của oxi với orbital không lai hóa của nguyên tử cacbon 1.

Ở liên kết đôi α β, liên kết hình thành là do sự xen phủ của 2 orbital lai hóa sp2 của 2 nguyên tử cabon 1 và cacbon 2; Còn liên kết hình thành là do sự xen phủ của 2 orbital pz không lai hóa của 2 nguyên tử cacbon này. Mô tả các spin của các điện tử π, được chỉ trên hình 1.2 Nếu các nhóm thế ở các nguyên tử cacbon không có hiệu ứng không gian thì các mặt phẳng điện tử π này song song với nhau một cách tuyệt đối và các liên kết π liên hợp với nhau thành orbital π phân tử. Như chỉ ra trên hình 1.3 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Nhưng ở đây, oxi có độ âm điện lớn nên nó hút đôi điện tử π giữa nó với cabon lệch về phía nó và kèm theo đó là đôi điện tử π giữa Cα và Cβ cũng lệch về phía Cα. Kết quả sự lôi kéo này làm xuất hiện điện tích dương phần trên nguyên tử Cβ (Hình 1.

Chính sự phân cực liên kết đôi αβ do nhóm cacbonyl gây ra làm nên sự khác biệt của liên kết đôi này với các liên kết đôi của các hợp chất không có nhóm cacbonyl liên hợp. Hoạt tính sinh học của nhóm cacbonyl αβ không no Chính cấu trúc đặc biệt trên mà ngoài các tính chất hóa học thông thường của liên kết đôi như cộng hợp ái điện tử, oxy hóa, khử hóa, ở nhóm cacbonyl không no còn xuất hiện một phản ứng đặc biệt gọi là phản ứng Michael; Đó là phản ứng cộng hợp ái nhân vào liên kết đôi αβ ở cacbon β của hợp chất cacbonyl αβ không no[2] và chính sự xuất hiện phản ứng này mà các hợp chất có nhóm cacbonyl αβ không no có các hoạt tính sinh học quí giá mà các hợp chất có liên kết đôi khác không có, đáng chú ý nhất là hoạt tính chống ung thư và chống viêm. Minh chứng cho vấn đề này, chúng tôi lấy Zerumbone và Humulene làm ví dụ. Zerumbone là một Sesquiterpenxeton vòng lớn αβ không no, có công thức cấu tạo như hình 1.5a và tên hóa học là 2,6,9,9- Tetramethyl-E,E,E-cycloundecatri-2,6,9-ene-1-one.

3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.5a Nó được phát hiện và phân lập lần đầu tiên vào năm 1960[3], từ cây gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) và được xác định công thức cấu tạo một cách đầy đủ chính xác vào năm 1997.Humulene cũng được phân lập từ cây gừng gió vào 1968, có công thức cấu tạo như hình 1.5b Trong 25 năm trở lại đây, Zerumbone được các nhà khoa học thế giới đặc biệt quan tâm nghiên cứu hoạt tính sinh học. Các kết quả nghiên cứu invitro và invivo cho thấy Zerumbone không những có hoạt tính chống viêm mà còn có tác dụng ức chế mạnh sự phát triển tế bào ung thư của 18 dòng ung thư người khác nhau : Ung thư gan[5], ung thư máu[6] ung thư vú[7], ung thư cổ tử cung và buồng chứng[8],… Trong khi đó Humulene không có hoạt tính chống viêm mà cũng chẳng có hoạt tính chống ung thư. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nghiên cứu hoạt tính ức chế mạnh sự phát triển tế bào ung thư của Zerumbone, người ta thấy Zerumbone loại trừ NF-kB và I-kB hoạt động, chúng là những tác nhân gây ung thư nên Zerumbone không những có tác dụng chống ung thư mạnh mà còn có tác dụng phòng ngừa ung thư tốt[9]. Zerumbone thúc đẩy sự tự chết (apoptosis) của tế bào ung thư bằng cách loại trừ Glutathiol S-transferases hoạt động nhờ phản ứng cộng hợp ái nhân vào liên kết đôi αβ của hợp chất có nhóm cacbonyl αβ không no (Hình 1.

Vì thế Akira Murakami và cộng sự kết luận rằng, nhóm cacbonyl αβ không no quyết định cho hoạt tính chống ung thư và chống viêm của loại hợp chất này (Hình 1.6a)[10] O O O HS HS S S + = Hình 1.6a Còn Humulene không có nhóm cacbonyl trong phân tử nên không tạo được trung tâm mang điện tích dương cho phản ứng cộng hợp ái nhân, do đó không có khả năng tham gia phản ứng với GlurathiolS-tranferase hoạt động nên không có hoạt tính làm cho tế bào ung thư tự chết nghĩa là không có hoạt tính chống ung thư và chống viêm (Hình 1.6b) HS HS Hình 1.6b 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Sự trình bày trên cho thấy, nhóm cacbonyl αβ không no là nhóm chức sinh học của các hợp chất cacbonyl αβ không no. Khả năng tham gia phản ứng Michael của nhóm này quyết định khả năng hoạt động sinh học của chúng nhất là chống ung thư và chống viêm.3-Các hợp chất cacbonyl αβ không no có trong một số cây thuốc Việt Nam 1.1-Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong củ cây gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) Ở nước ta, gừng gió có ở khắp các tỉnh miền núi, nhất là vùng Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc. Dân tộc Sán Dìu ở vùng này coi gừng gió là cây thuốc dân tộc quí, nó dùng để chữa các bệnh về đường ruột, đau nhức xương, cảm cúm… Hình 1.7 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong củ gừng gió có khoảng 0,4→0,65% tinh dầu, có 50→60 thành phần hóa học khác nhau; Thành phần chủ yếu của tinh dầu gừng gió là Zerumbone chiếm từ 50→75% hoàn lượng tinh dầu[11]; Ngoài ra còn có Humulene, Humulene oxit… Ngoài Zerumbone người ta còn phân lập được 13 dẫn xuất Flavonoit khác nhau đều có nhóm cacbonyl αβ không no, có công thức tổng quát (Hình 1.8) O O R1 R2 HO OH OR2 R1O O OCH3 OH O OH OH O O OAc O OH O O R2 O R1 Hình 1.8 Đáng chú ý, tất cả các hợp chất trên đều có nhóm cacbonyl αβ không no liên kết với hệ thơm. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] So sánh hoạt tính chống ung thư và chống viêm của Zerumbone và dẫn xuất của nó người thấy khi khử hóa nhóm cacbonyl thành nhóm carbinol hay Metylen thì hoạt tính giảm một cách nhanh chóng.9 Từ IC50 0,14µM của Zerumbone lên IC50 100µM của Humulen.

Điều này khẳng định rằng, nhóm cacbonyl αβ không no quyết định hoạt tính chống ung thư và chống viêm của Zerumbone và là nhóm chức sinh học của Zerumbone[12]. Zerumbone không những có hàm lượng nhiều nhất trong củ gừng gió mà còn có hoạt tính ức chế mạnh sự phát triển tế bào ung thư của 18 loại ung thư khác nhau[4]. Hơn nữa nguyên liệu cho sản xuất Zerumbone ở nước ta có nhiều, cây gừng gió dễ trồng, dễ mọc, có năng xuất cao. Với các lí do trên Zerumbone được đưa vào chương trình trọng điểm phát triển Công nghệ hóa dược quốc gia đến năm 2020 với Đề tài nghiên cứu công nghệ chiết tách Zerumbone từ cây gừng gió (Zingiber zerumbet Smith) làm thuốc chống ung thư do PGS.TS Văn Ngọc Hướng làm chủ nhiệm đề tài và thực hiện trong 2 năm 2010-2011.

Đề tài đã được nghiệm thu xuất sắc và đã chuyển sang dự án sản xuất thử nghiệm 2 triệu viên nang Zezunbone cho hỗ trợ điều trị ung thư, thực hiện trong 3 năm từ năm 2013 đến năm 2015 tại Công ty Dược phẩm Bắc Ninh.2-Các hợp chất cacbonyl αβ không no trong cây khổ sâm Bắc Bộ(Croton tonkinensis Gagnep) Khổ sâm Bắc Bộ là cây thuốc dân tộc nổi tiếng từ lâu đời, nó thuộc chi Croton và được Gagnep tìm thấy lần đầu tiên ở các tỉnh Bắc Bộ Việt Nam nên nó có tên khoa học là Cronton tonkinensis Gagnep. Cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy cây này ở các nước khác, do đó có thể nói đây là cây đặc hữu của Việt Nam. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.10 Nhân dân sử dụng khổ sâm Bắc Bộ để chữa bệnh viêm loét dạ dày là chủ yếu. Điều này thể hiện trong Bài thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày của GS.

Dược sĩ Đỗ Tất Lợi[13]. Nhưng hợp chất gì trong cây khổ sâm Bắc Bộ có tác dụng chữa bệnh viêm loét dạ dày thì cho đến nay chưa ai khẳng định được. Đây là vấn đề lý thú mà chúng tôi quan tâm.