Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định phổ raman của tetracycline nồng độ thấp bằng kỹ thuật sers

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích nghiên cứu xác định phổ raman của tetracycline nồng độ thấp bằng kỹ thuật sers, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi

• Tác giả: Ngô Gia Long
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thế Bình
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Quang học
• Đề tài: Nghiên Cứu Xác Định Phổ Raman Của Tetracycline Nồng Độ Thấp Bằng Kỹ Thuật SERS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TETRACYCLINE VÀ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT
• 1.1. Giới thiệu về kháng sinh nhóm Tetracycline
• 1.2. Tác dụng kháng sinh của Tetracycline
• 1.3. Quy định về tồn dư kháng sinh nhóm Tetracycline trong thực phẩm của quốc tế và Việt Nam
• 1.4. Phổ Raman của Tetracycline
• 1.5. Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS)
• 1.6. Các cấu trúc nano kim loại cho hiệu ứng SERS
• 1.7. Phương pháp hiệu chỉnh tín hiệu nền sử dụng thuật toán airPLS và áp dụng vào xử lý phổ Raman
• 1.8. Giới thiệu về airPLS
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và đo đạc
• 2.2. Phương pháp ăn mòn laser chế tạo hạt nano kim loại trong chất lỏng
• 2.3. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-Vis
• 2.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM
• 2.5. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
• 2.6. Các thiết bị sử dụng chính
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu phổ Raman tetracycline nồng độ thấp

Nghiên cứu phổ Raman tetracycline nồng độ thấp bằng kỹ thuật SERS đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong việc phát hiện và phân tích dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. Tetracycline là một trong những loại kháng sinh phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong thú y và nuôi trồng thủy sản. Việc xác định nồng độ thấp của tetracycline trong thực phẩm là cần thiết để đảm bảo an toàn sức khỏe cộng đồng. Phương pháp SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy) cho phép phát hiện các hợp chất này với độ nhạy cao, giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm thực phẩm.

1.1. Tìm hiểu về phổ Raman và SERS

Phổ Raman là một kỹ thuật quang phổ dựa trên hiện tượng tán xạ ánh sáng. Kỹ thuật SERS là một phương pháp nâng cao độ nhạy của phổ Raman, cho phép phát hiện các phân tử ở nồng độ rất thấp. SERS sử dụng các cấu trúc nano kim loại để tăng cường tín hiệu Raman, giúp nhận diện các hợp chất như tetracycline một cách hiệu quả.

1.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu tetracycline

Tetracycline có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ, nhưng việc sử dụng bừa bãi có thể dẫn đến tình trạng kháng thuốc. Nghiên cứu phổ Raman tetracycline nồng độ thấp giúp phát hiện sớm dư lượng kháng sinh trong thực phẩm, từ đó bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và đảm bảo an toàn thực phẩm.

II. Thách thức trong việc phát hiện tetracycline nồng độ thấp

Việc phát hiện tetracycline nồng độ thấp trong thực phẩm gặp nhiều thách thức. Các phương pháp truyền thống như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) thường tốn thời gian và chi phí cao. Hơn nữa, các phương pháp này yêu cầu quy trình xử lý mẫu phức tạp và cần có thiết bị hiện đại. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp mới, hiệu quả hơn là rất cần thiết.

2.1. Hạn chế của các phương pháp truyền thống

Các phương pháp như HPLC và LC-MS mặc dù chính xác nhưng đòi hỏi thời gian dài và chi phí cao. Điều này làm cho việc kiểm tra dư lượng tetracycline trong thực phẩm trở nên khó khăn, đặc biệt là trong các cơ sở sản xuất nhỏ.

2.2. Nhu cầu về phương pháp phát hiện nhanh chóng

Có nhu cầu cấp thiết về các phương pháp phát hiện nhanh chóng và hiệu quả để kiểm soát dư lượng tetracycline trong thực phẩm. SERS nổi lên như một giải pháp tiềm năng, cung cấp độ nhạy cao và thời gian phân tích ngắn hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu phổ Raman tetracycline nồng độ thấp

Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật SERS để phát hiện tetracycline nồng độ thấp. Phương pháp này bao gồm việc chế tạo đế SERS từ keo hạt nano vàng và tối ưu hóa quy trình để đạt được hiệu quả cao nhất trong việc thu nhận tín hiệu Raman. Kỹ thuật airPLS cũng được áp dụng để xử lý tín hiệu nền, giúp cải thiện độ chính xác của kết quả.

3.1. Chế tạo đế SERS từ keo hạt nano vàng

Quá trình chế tạo đế SERS bao gồm việc lắng đọng keo hạt nano vàng lên bề mặt silicon. Các yếu tố như kích thước hạt và mật độ hạt được tối ưu hóa để đạt được hiệu ứng tăng cường tối đa cho tín hiệu Raman của tetracycline.

3.2. Ứng dụng thuật toán airPLS trong xử lý tín hiệu

Thuật toán airPLS được sử dụng để xử lý tín hiệu nền trong phổ Raman. Phương pháp này giúp loại bỏ nhiễu và cải thiện độ nhạy của phép đo, từ đó nâng cao khả năng phát hiện tetracycline nồng độ thấp.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy kỹ thuật SERS có khả năng phát hiện tetracycline nồng độ thấp với độ nhạy cao. Các phổ SERS thu được cho thấy các đặc trưng rõ ràng của tetracycline, cho phép xác định nồng độ của nó trong mẫu thực phẩm. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc kiểm soát dư lượng kháng sinh trong thực phẩm.

4.1. Phân tích phổ SERS của tetracycline

Các phổ SERS thu được từ mẫu tetracycline cho thấy các đỉnh đặc trưng, cho phép xác định chính xác nồng độ của tetracycline trong mẫu. Kết quả cho thấy độ nhạy của phương pháp SERS vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

4.2. Ứng dụng trong kiểm soát an toàn thực phẩm

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc kiểm soát dư lượng tetracycline trong thực phẩm, giúp đảm bảo an toàn sức khỏe cho người tiêu dùng. Phương pháp SERS có thể được triển khai rộng rãi trong các cơ sở sản xuất thực phẩm để phát hiện nhanh chóng và hiệu quả.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu phổ Raman tetracycline nồng độ thấp bằng kỹ thuật SERS đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này trong việc phát hiện dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện độ nhạy và độ chính xác của phương pháp, đồng thời mở rộng ứng dụng của SERS trong các lĩnh vực khác.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy SERS là một phương pháp hiệu quả để phát hiện tetracycline nồng độ thấp. Phương pháp này không chỉ nhanh chóng mà còn tiết kiệm chi phí, mở ra cơ hội mới trong việc kiểm soát an toàn thực phẩm.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình chế tạo đế SERS và cải thiện độ nhạy của phương pháp. Ngoài ra, việc mở rộng ứng dụng SERS trong các lĩnh vực khác như y tế và môi trường cũng là một hướng đi tiềm năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm ngày càng được quan tâm sâu sắc trong bối cảnh phát triển kinh tế và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Một trong những mối nguy hiểm lớn là dư lượng thuốc kháng sinh trong thực phẩm, đặc biệt là nhóm Tetracycline – loại kháng sinh phổ rộng được sử dụng phổ biến trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản do giá thành thấp và hiệu quả cao. Tuy nhiên, việc sử dụng kéo dài và không kiểm soát có thể dẫn đến hiện tượng vi khuẩn kháng thuốc, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ miễn dịch của vật nuôi và sức khỏe người tiêu dùng, gây ra các bệnh về thận, dị tật bẩm sinh và các bệnh về xương.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phát triển phương pháp xác định phổ Raman của Tetracycline ở nồng độ thấp bằng kỹ thuật tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS), nhằm cung cấp công cụ phân tích nhanh, nhạy và chính xác để kiểm soát dư lượng kháng sinh trong thực phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2017-2019 tại Bộ môn Quang lượng tử, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc ứng dụng kỹ thuật SERS giúp phát hiện dư lượng Tetracycline với độ nhạy cao, giảm thiểu thời gian và chi phí so với các phương pháp truyền thống như HPLC hay LC-MS. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả kiểm soát an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: phổ Raman và hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS). Phổ Raman cung cấp thông tin đặc trưng về cấu trúc phân tử và các liên kết hóa học thông qua các dao động phân tử, tuy nhiên phổ Raman thường có cường độ yếu, khó phát hiện các chất ở nồng độ thấp.

Hiệu ứng SERS là hiện tượng tăng cường tín hiệu Raman lên đến 10^6 - 10^8 lần nhờ sự hấp phụ của phân tử trên bề mặt kim loại nano có plasmon bề mặt định xứ (LSP). Hai cơ chế chính tạo nên hiệu ứng SERS gồm:

• Cơ chế tăng cường điện từ: dao động plasmon của các electron tự do trong hạt nano kim loại tạo ra trường điện từ cục bộ mạnh, làm tăng cường tín hiệu Raman.
• Cơ chế tăng cường hóa học: sự tương tác điện tử giữa phân tử và bề mặt kim loại làm thay đổi trạng thái điện tử, tăng cường tín hiệu Raman.

Ngoài ra, nghiên cứu còn áp dụng thuật toán airPLS (adaptive iteratively reweighted Penalized Least Squares) để hiệu chỉnh tín hiệu nền trong phổ Raman, giúp loại bỏ ảnh hưởng của huỳnh quang và tạp nhiễu, nâng cao độ chính xác của phép đo.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu Tetracycline hydrochloride ở nhiều nồng độ khác nhau, được chuẩn bị và đo phổ Raman bằng hệ thống LabRAM HR 800 với bước sóng kích thích laser 632,8 nm. Hạt nano vàng (Au) được chế tạo bằng phương pháp ăn mòn laser trong chất lỏng, sau đó lắng đọng lên đế silicon phẳng để tạo đế SERS.

Cỡ mẫu gồm nhiều điểm đo trên đế SERS để đảm bảo tính đồng nhất và độ lặp lại của phổ. Phương pháp chọn mẫu là chọn các nồng độ Tetracycline từ 1 ppm đến 1000 ppm nhằm khảo sát giới hạn phát hiện và độ nhạy của kỹ thuật.

Phân tích dữ liệu sử dụng thuật toán airPLS để hiệu chỉnh nền phổ, kết hợp so sánh phổ Raman thường và phổ SERS nhằm đánh giá hiệu quả tăng cường tín hiệu. Timeline nghiên cứu kéo dài trong 2 năm (2017-2019), bao gồm giai đoạn chế tạo đế SERS, thu phổ và xử lý dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chế tạo đế SERS bằng keo hạt nano Au: Hạt nano vàng có kích thước đồng đều khoảng 55 nm được chế tạo thành công bằng phương pháp ăn mòn laser. Đế SERS tạo ra có hệ số tăng cường tín hiệu Raman đạt khoảng 10^6, cho phép phát hiện Tetracycline ở nồng độ thấp đến 1 ppm.

2. Phổ SERS của Tetracycline hydrochloride: Các đỉnh phổ đặc trưng xuất hiện tại các vị trí 1617, 1560, 1450, 1311, 1278, 1183, 1137, 947, 719, 597 và 498 cm^-1, tương ứng với các dao động liên kết phân tử như υ(CO), δ(CH), υ(OH), phù hợp với các nghiên cứu quốc tế.

3. Ảnh hưởng của nồng độ Tetracycline: Cường độ tín hiệu SERS tỷ lệ thuận với nồng độ trong khoảng 1 ppm đến 1000 ppm, với độ tuyến tính cao (R^2 > 0.98). Giới hạn phát hiện ước tính khoảng 0,1 ppm, vượt trội so với phổ Raman thường.

4. Hiệu quả thuật toán airPLS: Việc áp dụng airPLS giúp loại bỏ hiệu quả tín hiệu nền huỳnh quang, làm rõ các đỉnh phổ Raman, tăng độ tin cậy của phép đo. So sánh phổ trước và sau xử lý cho thấy tín hiệu nền giảm hơn 70%, giúp phân tích phổ chính xác hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả tăng cường tín hiệu SERS là do sự cộng hưởng plasmon bề mặt của hạt nano vàng kích thước phù hợp, tạo ra trường điện từ cục bộ mạnh mẽ tại các điểm nóng (hot spots). Kết quả phù hợp với mô hình lý thuyết điện từ và các nghiên cứu trước đây về SERS.

So với các phương pháp truyền thống như HPLC hay LC-MS, kỹ thuật SERS cho phép phát hiện nhanh, không cần xử lý mẫu phức tạp và có độ nhạy cao hơn trong phát hiện Tetracycline nồng độ thấp. Thuật toán airPLS giúp khắc phục nhược điểm phổ Raman bị nền huỳnh quang che khuất, nâng cao chất lượng dữ liệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cường độ tín hiệu SERS theo nồng độ Tetracycline, bảng so sánh giới hạn phát hiện giữa phổ Raman thường và SERS, cũng như hình ảnh TEM của hạt nano Au để minh họa kích thước và hình dạng hạt nano.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng rộng rãi kỹ thuật SERS trong kiểm soát an toàn thực phẩm: Khuyến khích các cơ quan quản lý và phòng thí nghiệm áp dụng phương pháp SERS để phát hiện dư lượng Tetracycline trong thực phẩm, nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát và giảm thiểu rủi ro sức khỏe.

2. Phát triển đế SERS có độ lặp lại cao và chi phí thấp: Đề xuất nghiên cứu tiếp tục tối ưu quy trình chế tạo đế SERS bằng phương pháp lắng đọng keo hạt nano Au, kết hợp với các kỹ thuật quang khắc hoặc ăn mòn laser để nâng cao độ ổn định và khả năng ứng dụng thực tế trong vòng 1-2 năm.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật SERS và xử lý dữ liệu phổ Raman, đặc biệt là sử dụng thuật toán airPLS, nhằm đảm bảo chất lượng và độ chính xác trong phân tích dư lượng kháng sinh.

4. Mở rộng nghiên cứu ứng dụng SERS cho các loại kháng sinh và hóa chất khác: Khuyến khích nghiên cứu áp dụng kỹ thuật SERS để phát hiện các loại kháng sinh khác và hóa chất bảo vệ thực vật độc hại trong thực phẩm, góp phần đa dạng hóa công cụ kiểm soát an toàn thực phẩm trong 3-5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Quang học, Vật lý ứng dụng: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về phổ Raman, hiệu ứng SERS và thuật toán xử lý tín hiệu, hỗ trợ phát triển nghiên cứu trong lĩnh vực quang phổ học và cảm biến quang học.

2. Chuyên gia kiểm nghiệm an toàn thực phẩm và dược phẩm: Phương pháp xác định dư lượng Tetracycline bằng SERS giúp nâng cao hiệu quả kiểm tra, giảm thời gian và chi phí so với các phương pháp truyền thống.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và thú y: Thông tin về giới hạn dư lượng kháng sinh và kỹ thuật phát hiện hiện đại hỗ trợ xây dựng chính sách, quy định và hướng dẫn kiểm soát chất lượng thực phẩm.

4. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm, chăn nuôi: Áp dụng kỹ thuật SERS để kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào và sản phẩm, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và nâng cao uy tín thương hiệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật SERS có ưu điểm gì so với các phương pháp truyền thống?
   SERS cho phép phát hiện nhanh, nhạy với nồng độ thấp (đến khoảng 0,1 ppm), không cần xử lý mẫu phức tạp và thiết bị có thể nhỏ gọn hơn so với HPLC hay LC-MS. Ví dụ, trong nghiên cứu, SERS phát hiện Tetracycline hiệu quả hơn phổ Raman thường đến hàng trăm lần.

2. Đế SERS được chế tạo như thế nào trong nghiên cứu này?
   Đế SERS được tạo bằng phương pháp lắng đọng keo hạt nano vàng kích thước khoảng 55 nm lên đế silicon phẳng, tạo ra các điểm nóng plasmon giúp tăng cường tín hiệu Raman. Phương pháp này đơn giản, chi phí thấp và có thể tái tạo.

3. Thuật toán airPLS có vai trò gì trong xử lý phổ Raman?
   AirPLS giúp loại bỏ tín hiệu nền huỳnh quang và tạp nhiễu trong phổ Raman, làm rõ các đỉnh phổ đặc trưng, nâng cao độ chính xác và tin cậy của phép đo. Thuật toán này tự động điều chỉnh trọng số, giảm yêu cầu về kinh nghiệm người dùng.

4. Giới hạn phát hiện Tetracycline bằng SERS là bao nhiêu?
   Nghiên cứu xác định giới hạn phát hiện khoảng 0,1 ppm, cho thấy khả năng phát hiện dư lượng kháng sinh ở mức rất thấp, phù hợp với yêu cầu kiểm soát an toàn thực phẩm.

5. Có thể áp dụng kỹ thuật này cho các loại kháng sinh khác không?
   Có thể. Kỹ thuật SERS có tính linh hoạt cao và đã được nghiên cứu ứng dụng cho nhiều loại kháng sinh và hóa chất bảo vệ thực vật khác nhau, mở rộng khả năng kiểm soát an toàn thực phẩm đa dạng.

Kết luận

• Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo đế SERS bằng keo hạt nano vàng và thu phổ Raman tăng cường của Tetracycline hydrochloride ở nồng độ thấp.
• Kỹ thuật SERS cho phép phát hiện Tetracycline với giới hạn phát hiện khoảng 0,1 ppm, vượt trội so với phổ Raman thường.
• Thuật toán airPLS hiệu quả trong việc loại bỏ tín hiệu nền, nâng cao chất lượng phổ Raman thu được.
• Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển công cụ phân tích nhanh, nhạy, chi phí thấp phục vụ kiểm soát dư lượng kháng sinh trong thực phẩm.
• Đề xuất mở rộng ứng dụng kỹ thuật SERS và phát triển đế SERS có độ lặp lại cao, đồng thời đào tạo nhân lực để nâng cao năng lực phân tích trong lĩnh vực an toàn thực phẩm.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm thực tế tại các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm, đồng thời nghiên cứu mở rộng ứng dụng cho các loại kháng sinh và hóa chất khác. Mời các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong lĩnh vực an toàn thực phẩm cùng hợp tác phát triển kỹ thuật này để nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn được chia thành 3 chương như sau: Chƣơng 1: Tetracycline và tán xạ Raman tăng cường bề mặt Chƣơng 2: Thiết bị sử dụng và phương pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1: TETRACYCLINE VÀ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƢỜNG BỀ MẶT 1. Giới thiệu về kháng sinh nhóm Tetracycline Việc phát minh ra kháng sinh và các đặc tính của chúng đã tạo ra một cuộc cách mạng trong y học và cứu loài người thoát khỏi nhiều thảm dịch do vi trùng gây ra. Việc sử dụng kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi được đánh dấu bằng một thí nghiệm của Stokstad và Juke (1949) khi cho gia cầm ăn thức ăn có bổ sung Aureomycin thấy rằng tốc độ sinh trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn của gia cầm tăng rõ rệt. Từ đó rất nhiều công trình nghiên cứu về kháng sinh như chất bổ sung trong thức ăn chăn nuôi được thực hiện và bắt đầu từ những năm 1950 và 1960 của thế kỷ 20, một kỷ nguyên mới của ngành chăn nuôi đã được mở ra khi kháng sinh được coi như một yếu tố không thể thiếu và đã tạo nên một bước đột phá về năng suất và hiệu quả chăn nuôi ở nhiều nước trên thế giới.

Tên kháng sinh X1 X2 R X3 Tetracycline H OH CH3 H Chlortetracycline Cl OH CH3 H Oxytetracycline H OH CH3 OH Minocycline N(Me)2 H H H Doxycycline H H CH3 OH Hình 1.1: Công thức cấu tạo của các phân tử kháng sinh nhóm Tetracycline [42] 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Trong số đó, Tetracycline là kháng sinh phổ rộng được sử dụng rộng rãi trong thú y để điều trị các bệnh nhiễm khuẩn của gia súc, gia cầm. Tetracycline được cấp bằng sáng chế vào năm 1953 và được đưa vào sử dụng năm 1978. Ba loại kháng sinh nhóm Tetracycline quan trọng và được dùng phổ biến hiện nay ở nước ta là: Oxytetracycline - C22H24N209 (gọi tắt là OTC), Tetracycline - C22H24N208 (gọi tắt là TC), và Chlotetracycline - C22H23ClN208 (gọi tắt là CTC) [2]. Công thức cấu tạo của một số phân tử kháng sinh nhóm Tetracycline (bao gồm ba nhóm chính OTC, TC, CTC) được trình bày trong hình 1.

Nhóm kháng sinh này có cấu trúc rất phức tạp, cơ bản gồm bốn vòng benzen với các thành phần khác nhau trên mỗi vòng. Tác dụng kháng sinh của Tetracycline Cơ chế tác dụng: Tetracycline được vận chuyển theo phương thức tích cực qua màng bào tương của các vi khuẩn mẫn cảm với thuốc. Các yếu tố vận chuyển tích cực này chỉ có ở vi khuẩn mà không có ở tế bào cơ thể vật chủ. Sau khi thuốc vượt qua màng bào tương, sẽ gắn vào tiểu phần 30s của Ribosom và đồng thời cũng gắn cả vào ARN thông tin, từ đó ngăn cản sự gắn kết các axít amin vào chuỗi Peptid qua đó ức chế quá trình tổng hợp Protein của vi khuẩn.

Kháng sinh nhóm Tetracycline đều có tác dụng kìm khuẩn. Cả ở khu vực nội dịch và ngoại dịch tế bào, đều có tác dụng như nhau. Thuốc này sẽ không có hiệu quả đối với các bệnh nhiễm trùng do virus (ví dụ như bệnh cảm, cúm thông thường). Phổ tác dụng: Kháng sinh nhóm Tetracycline có phổ tác dụng rất rộng.

Chúng tác dụng với rất nhiều loại vi khuẩn Gram dương và âm, nhiều loại Mycoplasma, Clamidia, Richketsia; tác dụng cả với các Protozoa (ở nồng độ cao) như Theileria, Anaplasma, Eperythrozoom. Tác dụng tốt với các Clostridium, Listeria, Streptococcus, E.rhusiopathiae, Brucella, B,bronchiseptica, Klebsiella. Không tác dụng với P. Hấp thu vào cơ thể: Tetracycline thường được hấp thu theo đường uống, hoặc cũng có thể tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp cho động vật, tiêm dưới da cho gia cầm.

Nếu đưa thuốc bằng đường miệng, kháng sinh nhóm Tetracycline có thể giữ được 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] nồng độ tác dụng trong máu từ 2 - 4 giờ. OTC được thải qua phân với nồng độ 2,5 mg/g phân khi cho uống ở người. Khả năng hấp thu của thuốc sẽ giảm đi nhiều nếu cho uống cùng với sữa, các sản phẩm của sữa và các muối của các ion Al2+, Mn2+ , Mg2+, Ca2+… Trong trường hợp tiêm, thuốc được hấp thu gần như hoàn toàn, nhanh chóng đạt nồng độ hữu hiệu trong máu hơn đường uống. Tiêm cũng giúp thuốc phân bố trong dịch tổ chức đồng đều hơn, rộng hơn so với uống.

Do vậy hiệu quả điều trị cũng cao hơn. Sau khi uống khoảng 2 - 4 giờ, thuốc sẽ đạt nồng độ hữu hiệu trong máu và có thể giữ trong khoảng 6 giờ hoặc lâu hơn, đôi khi có thể kéo dài tới 24 giờ đến 30 giờ. Nếu cứ sau 6 giờ lại uống 250 mg, nồng độ thuốc trong máu đạt 1 - 3 µg/ml. Còn với liều 500 mg, nồng độ thuốc trong máu đạt 3 - 5 µg/ml.

Liều 1 g nồng độ sẽ còn cao hơn 5 µg/ml. Nồng độ này duy trì trong suốt thời gian điều trị. Khi tiêm liều 250 - 500 mg, nồng độ thuốc trong máu đạt từ 5 - 10 µg/ml. Ứng dụng: Tetracycline có thể sử dụng để phòng trị các bệnh Actinobacillosis, Anaplasmosis, Babeliosis, Leptospirosis, Listeriosis, Mycoplasmosis, Pasteurellosis, Shigellosis, viêm da do Streptococcus (Dermatitis), Mastitis, viêm xoang mũi lợn, viêm phổi do Mycoplasma, CRD - gia cầm.

Khi điều trị các bệnh do Ecoli và Salmonella gây nên, nhất thiết phải kiểm tra kháng sinh đồ để biết chắc chắn vi khuẩn còn mẫn cảm với thuốc mới sử dụng. Ngoài ra, các vi khuẩn P.aureus cũng đã xuất hiện hiện tượng kháng thuốc. Tác dụng phụ của Tetracycline: Tetracycline và Oxytetracycline sử dụng cho thú non có thể là nguyên nhân gây đổi màu của xương, vàng răng, nâu hoặc xám màu. Liều cao hay uống kéo dài có thể làm xương chậm phát triển hoặc vết thương lâu lành.

Tetracycline sử dụng ở nồng độ cao có thể gây ra tổn thương cho gan (nguyên sinh chất tế bào gan bị thay đổi gây gan nhiễm mỡ, thùy gan nhỏ lại), đặc biệt trong những bệnh nhân suy giảm chức năng thận. Trong những nghiên cứu trên động vật nhai lại, liều cao Tetracycline có thể gây trì trệ sự nhai lại do giảm 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] nhu động tiêu hóa. Trên những loài thú nhỏ, Tetracycline có thể là nguyên nhân gây ra buồn nôn, ói mửa, biếng ăn và tiêu chảy. Không sử dụng được Tetracycline cho mèo vì nó gây ra đau bụng, sốt, rụng lông và suy nhược.

Tetracycline có thể gây ra phản ứng nhạy cảm với ánh sáng (hiếm), gây độc cho gan hoặc loạn huyết. Quy định về tồn dƣ kháng sinh nhóm Tetracycline trong thực phẩm của quốc tế và Việt Nam Những tác hại nghiêm trọng khi sử dụng kháng sinh bừa bãi trong chăn nuôi hiện nay là một vấn đề đã được nhìn nhận rõ ràng. Tuy nhiên nếu loại bỏ hoàn toàn kháng sinh ra khỏi điều trị và thức ăn chăn nuôi thì chắc chắn sẽ làm tăng chi phí sản xuất; sản lượng gia súc, gia cầm hàng năm sẽ không đáp ứng được nhu cầu trong nước và suất khẩu. Vấn đề đặt ra là các cơ quan quản lý về chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lượng thuốc thú y mà trong đó có sử dụng kháng sinh phải quy định sao cho đúng và an toàn cho sức khỏe con người.

Trên thế giới, Uỷ ban Châu Âu, Mỹ và các nước phát triển khác đã ban hành các quy định giới hạn cho phép thuốc, hoá chất dùng trong thú y bao gồm cả thuốc kháng sinh được dùng trong sản phẩm động vật (quyết định số 2377/90 EC), theo đó các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật phải được kiểm soát dư lượng và tuân thủ các quy trình cụ thể (chỉ thị số 96/23 EC). Uỷ ban Tiêu chuẩn về Thực phẩm quốc tế (Codex) đã đưa ra các quy định giới hạn tối đa dư lượng (MRL) của các nhóm Tetracycline trong gia súc lớn, lợn, cừu, gia cầm, cá, tôm hùm. Tức là hàm lượng kháng sinh cao nhất được phép tồn dư trong thực phẩm mà không ảnh hưởng đến cơ thể người và vật nuôi khi sử dụng sản phẩm đó làm thức ăn. Giá trị MRL được xác định bởi 3 yếu tố: (1) Lượng tối thiểu có tác dụng được kiểm chứng trên động vật thí nghiệm hay điều trị.

(2) Mức an toàn trong khoảng 1% hay thấp hơn, nếu được chấp nhận trong y học, hoặc mức an toàn cao hơn 1% nếu có bất cứ bằng chứng nào cho thấy có nguy cơ giống như các thí nghiệm trên những hợp chất tương tự. 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] (3) Các yếu tố dẫn đến sự cân bằng trong các mô ở một khẩu phần ăn trung bình. Tại Việt Nam, do chưa có các nghiên cứu đánh giá nguy cơ toàn diện cho kháng sinh loại này nên chưa đưa ra được các quy định riêng. Hiện nay, Việt Nam đang sử dụng các tiêu chuẩn quốc tế Codex làm quy định.

Ngày 19/12/2007, Bộ Y Tế ban hành thông tư giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm kèm Quyết định số 50/2016/TT-BYT, trong đó có đề cập giới hạn tối đa dư lượng kháng sinh nhóm Tetracycline trong thực phẩm như sau: Bảng 1.1: Quy định của nhà nước về dư lượng tối đa kháng sinh nhóm Tetracycline trong một số loại thực phẩm (Oxytetracycline / Tetracycline / Chlotetracycline) Thực phẩm MRL ( ) Ghi chú Trâu, bò Thịt 200 Gan 600 Thận 1200 Sữa ( ) 100 Lợn Thịt 200 Gan 600 Thận 1200 Cừu Thịt 200 Gan 600 Thận 1200 Sữa ( ) 100 Gia cầm Thịt 200 Gan 600 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thận 1200 Trứng 400 Cá Chỉ áp dụng với Thịt 200 Oxytetracycline Tôm hùm Chỉ áp dụng với Thịt 200 Oxytetracycline 1. Phổ Raman của tetracycline Quang phổ học Raman là một phương pháp nghiên cứu rất hữu hiệu, mang lại nhiều thông tin về môi trường vật chất như cấu trúc và các liên kết trong phân tử. Một trong những ưu điểm của phương pháp này là dịch chuyển Raman không phụ thuộc vào bước sóng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bản chất môi trường tán xạ. Bằng việc thu phổ Raman của Tetracycline, ta có thể thu được những thông tin giúp ích trong việc xác định đặc tính và chất lượng của thuốc.

Tuy nhiên, Tetracycline là một chất hữu cơ có cấu trúc phân tử rất phức tạp bao gồm 4 vòng Benzene với các thành phần khác nhau trên mỗi vòng, có nhiều loại dẫn xuất khác nhau, dễ bị oxi hóa và bị biến đổi tính chất khi ở các điều kiện khác nhau của độ pH, nhiệt độ, ở dạng tinh thể, bột hay dung dịch và thời gian oxy hóa. Do đó phổ Raman của Tetracycline cũng chịu ảnh hưởng của các yếu tố này.