Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Bệnh lý cơ xương khớp, đặc biệt là thoái hóa khớp và viêm khớp dạng thấp, là nhóm bệnh lý mạn tính phổ biến có xu hướng gia tăng và trẻ hóa trong xã hội hiện đại. Quá trình bệnh sinh của viêm khớp đặc trưng bởi sự thâm nhiễm của các tế bào miễn dịch vào màng hoạt dịch, kích hoạt giải phóng ồ ạt các gốc tự do như nitric oxide (NO) cùng các cytokine tiền viêm như Interleukin-1β (IL-1β), Interleukin-6 (IL-6) và Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-α). Sự hiện diện kéo dài của các chất trung gian hóa học này gây thoái hóa và bào mòn sụn khớp, phá hủy đầu xương dưới sụn, dẫn đến tình trạng cứng khớp, biến dạng khớp, teo cơ và có nguy cơ tàn phế suốt đời. Các liệu pháp điều trị nội khoa hiện hành chủ yếu sử dụng nhóm thuốc kháng viêm không steroid (NSAIDs), thuốc chống thấp khớp thay đổi diễn tiến bệnh (DMARDs) hoặc tác nhân sinh học, tuy nhiên việc dùng kéo dài thường đi kèm nhiều tác dụng không mong muốn trên hệ tiêu hóa, gan và thận. Do đó, việc nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ dược liệu tự nhiên nhằm định hướng hỗ trợ điều trị viêm khớp là một hướng đi có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Cây ngải cứu (Artemisia vulgaris L., họ Cúc - Asteraceae) là loài thực vật thân thảo phân bố rộng rãi tại Việt Nam, từ lâu đã được ứng dụng trong y học cổ truyền làm vị thuốc điều kinh, cầm máu, giảm đau và kháng viêm. Các công bố hóa thực vật quốc tế ghi nhận ngải cứu chứa nhiều nhóm hoạt chất có hoạt tính sinh học cao như tinh dầu (1,8-cineole, thujone, germacrene D, caryophyllene), flavonoid (jaceosidine, eupafoline, luteolin, apigenin) và sesquiterpen lactone có khả năng kháng khuẩn, chống oxy hóa và ức chế sự tăng sinh của tế bào gây hại. Xuất phát từ cơ sở đó, đề tài "Nghiên cứu phân lập hợp chất từ ethyl acetat cây ngải cứu và tác dụng ức chế TNF-alfa định hướng điều trị bệnh viêm khớp" được thực hiện nhằm khai thác phân đoạn chiết ethyl acetat của ngải cứu để cô lập các hợp chất tinh khiết và đánh giá hoạt tính sinh học kháng viêm liên quan đến các đích sinh học của bệnh lý khớp.
Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được giao cụ thể gồm 5 nội dung chính:
- Tìm hiểu về cây ngải cứu và bệnh viêm khớp.
- Tìm hiểu về quá trình tách chiết các hợp chất và các kỹ thuật sắc ký (sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, sắc ký gel, sắc ký nhựa trao đổi ion) để phân lập chất tinh khiết.
- Đánh giá hoạt tính sinh học kháng viêm trên mô hình tế bào gây viêm thông qua đại lượng theo dõi là cytokine TNF-α.
- Tìm hiểu các kỹ thuật phổ để xác định cấu trúc hóa học bao gồm phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (MS).
- Tìm hiểu về phương pháp mô hình docking phân tử (molecular docking model) và dược động học (pharmacokinetic/ADMET).
Đối tượng nghiên cứu trực tiếp là mẫu cây ngải cứu (Artemisia vulgaris L.) gồm các bộ phận thân, lá và hoa được thu mua tại Thành phố Hồ Chí Minh vào cuối tháng 11 năm 2021. Mẫu nguyên liệu được làm sạch, sấy khô dưới 60°C đến khối lượng không đổi và nghiền nhỏ. Đối tượng khảo sát hoạt tính sinh học là dòng tế bào đại thực bào chuột Raw 264.7 được nuôi cấy trong điều kiện tiêu chuẩn. Thời gian triển khai nghiên cứu thực hiện từ tháng 9 năm 2021 đến tháng 7 năm 2022 tại Khoa Công nghệ Hóa học thuộc Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, kết hợp gửi mẫu đo phổ NMR tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết của khóa luận tập trung vào cơ chế bệnh sinh của bệnh viêm khớp dạng thấp (Rheumatoid Arthritis - RA). Viêm khớp dạng thấp là bệnh lý tự miễn đặc trưng bởi phản ứng viêm mạn tính tại màng hoạt dịch khớp do sự tích tụ phức hợp miễn dịch. Các tế bào lympho T và đại thực bào bị hoạt hóa giải phóng các chất trung gian gây viêm, trong đó NO thúc đẩy phản ứng tổn thương cấu trúc tế bào và đẩy nhanh quá trình chết rụng của tế bào sụn, còn cytokine TNF-α đóng vai trò điều hòa phản ứng viêm kéo dài, kích thích hủy cốt bào phá hủy mô sụn và xương dưới sụn. Việc đánh giá khả năng ức chế sản sinh NO và ức chế giải phóng cytokine TNF-α được sử dụng làm cơ sở để xác định tiềm năng kháng viêm của các cao chiết và hợp chất tinh khiết.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế kết hợp giữa hóa thực vật, sinh học tế bào và hóa tính toán in silico:
- Phương pháp chiết tách và phân lập hóa học: Áp dụng phương pháp chiết ngâm dầm rắn - lỏng phân đoạn từ 200 g bột ngải cứu khô qua các dung môi có độ phân cực tăng dần gồm n-hexane, ethyl acetate, methanol và ethanol. Dung dịch dịch chiết được cô thu hồi dung môi bằng hệ thống cô quay chân không để thu các phân đoạn cao tương ứng: cao hexane (AVH), cao ethyl acetate (AVEA), cao methanol (AVM) và cao ethanol (AVE). Phân đoạn AVEA tiếp tục được phân tách qua các kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột áp suất thường (CC) với pha tĩnh silica gel, sắc ký cột pha đảo áp suất thường (sử dụng hệ dung môi methanol - nước tỉ lệ 2:1) và kỹ thuật kéo băng, cạo bản mỏng điều chế để thu nhận các chất tinh khiết.
- Phương pháp xác định cấu trúc: Sử dụng các kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 chiều và 2 chiều (1D và 2D-NMR) bao gồm $^{1}\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, phổ DEPT, phổ tương tác dị hạt nhân qua một liên kết (HSQC) và phổ tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết (HMBC) với chất chuẩn nội Tetramethylsilane (TMS).
- Phương pháp thử nghiệm sinh học in vitro: Tiến hành trên dòng tế bào đại thực bào chuột Raw 264.7 nuôi cấy trong môi trường RPMI bổ sung 10% huyết thanh thai bò (FBS), giữ trong tủ ấm ở 37°C và 5% $\text{CO}_2$.
- Khảo sát độc tính tế bào bằng phép thử MTT: Đo lường hoạt tính khử của enzyme dehydrogenase trong ty thể của tế bào sống biến đổi muối tetrazolium MTT thành tinh thể formazan màu tím, hòa tan trong Dimethyl sulfoxide (DMSO) và đo mật độ quang học (OD) tại bước sóng $\lambda = 540\text{ nm}$. Mẫu đối chứng âm (Neg) là tế bào không xử lý LPS; mẫu đối chứng dương là Dexamethasone (Dexan).
- Đánh giá khả năng ức chế sản sinh NO: Kích thích tế bào đại thực bào bằng Lipopolysaccharide (LPS, nồng độ 0,1 mg/mL) để gây viêm. Định lượng nồng độ ion nitrite ($\text{NO}_2^-$) trong dịch nuôi cấy thông qua phản ứng tạo phức màu hồng đỏ với thuốc thử Griess, đo quang tại bước sóng $\lambda = 540\text{ nm}$ và đối chiếu với đường chuẩn natri nitrite ($\text{NaNO}_2$).
- Định lượng cytokine TNF-α: Sử dụng kỹ thuật miễn dịch gắn enzyme (ELISA Kit) đo mức độ tiết cytokine TNF-α trong dịch nuôi cấy tế bào được kích thích bởi LPS khi có và không có mẫu thử.
- Phương pháp tính toán in silico và mô phỏng phân tử:
- Mô phỏng Docking phân tử: Tiến hành trên phần mềm AutoDockTools-1.5.6 (AutoDockTools-1.6rc3). Cấu trúc tinh thể thụ thể protein đích là enzyme liên quan đến cơ chế gây viêm 4WCU được tải từ ngân hàng dữ liệu Protein Data Bank (RCSB PDB). Tối ưu hóa cấu trúc không gian 3 chiều và trường lực của các phối tử (ligand) bằng phần mềm Avogadro với trường lực MMFF94. Xác định tâm hoạt động của thụ thể tại chuỗi C với tọa độ tâm hộp lưới grid box tương ứng ($X = 23{,}246$), tiến hành tính toán năng lượng tự do Gibbs ($\Delta G^\circ$) để đánh giá ái lực liên kết và phân tích tương tác qua phần mềm Discovery Studio và Molegro Molecular Viewer.
- Dự đoán đặc tính dược động học (ADMET): Sử dụng cấu trúc dạng chuỗi ký tự SMILES xuất từ ChemDraw Pro để chạy mô phỏng trên nền tảng tính toán ADMET, dự đoán các chỉ số về hấp thu tại ruột, phân bố mô, liên kết protein huyết tương, chuyển hóa qua cytochrome P450, thải trừ và các quy tắc cảnh báo độc tính.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
Chương tổng quan cung cấp cơ sở dữ liệu lý thuyết toàn diện về ba mảng nội dung chính: thực vật học ngải cứu, bệnh lý viêm xương khớp và các kỹ thuật thực nghiệm. Về dược liệu, tác giả hệ thống hóa đặc tính sinh thái, phân loại khoa học (Artemisia vulgaris L., chi Artemisia, họ Asteraceae), hình thái thực vật, công dụng dân gian, dược tính và thành phần dinh dưỡng (trong 100 g lá tươi chứa 50-60 calo, 5 g protein, 0 g chất béo, 8 g carbohydrate, 3 g chất xơ). Thành phần hóa học của ngải cứu được ghi nhận gồm tinh dầu (hàm lượng 0,20 - 0,34% với các cấu tử chính là 1,8-cineole, thujone, germacrene D chiếm 41,46%, caryophyllene chiếm 11,94%), các dẫn xuất flavonoid (trihydroxyflavone, tetrahydroxyflavone như jaceosidine, eupafoline, quercetin, luteolin) và sesquiterpen lactone (artevulgarin, dehydromatricarin). Về bệnh học, chương mô tả nguyên nhân, triệu chứng và cơ chế bệnh sinh của viêm khớp dạng thấp (VKDT chiếm khoảng 0,5% dân số Việt Nam, trong đó phụ nữ trên 40 tuổi chiếm 70 - 80%). Tác giả phân tích cơ chế giải phóng NO từ ty thể và vai trò của cytokine TNF-α từ tế bào lympho T màng hoạt dịch. Về kỹ thuật chiết tách và phân tích, tác giả tổng kết nguyên lý chiết rắn - lỏng (ngâm dầm, ngấm kiệt, Soxhlet, đun hoàn lưu, lôi cuốn hơi nước), sắc ký cột, sắc ký bản mỏng, sắc ký gel, sắc ký trao đổi ion và nguyên lý sàng lọc ảo in silico qua phương pháp docking phân tử trên enzyme đích 4WCU.
CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM
Chương thực nghiệm chi tiết hóa đối tượng, hóa chất, trang thiết bị và quy trình thực hiện các nội dung nghiên cứu. Đối tượng là cây ngải cứu thu thập tại TP.HCM vào tháng 11/2021. Bột nguyên liệu (200 g) được ngâm chiết kiệt lần lượt với các dung môi n-hexane, ethyl acetate, methanol và ethanol trong các chu kỳ 24 giờ ở nhiệt độ phòng, lọc và cô quay thu hồi dung môi thu được các phân đoạn cao tương ứng (AVH, AVEA, AVM, AVE). Trọng tâm phân lập hóa thực vật tập trung vào cao ethyl acetate (AVEA):
- Từ cao AVEA, tiến hành chạy sắc ký cột cổ điển với các hệ dung môi hexane : ethyl acetate có tỉ lệ thay đổi (8:2; 8:1; 15:1; 2:1), thu được 5 phân đoạn ký hiệu AVEA1 đến AVEA5.
- Phân đoạn AVEA3 ($m = 0{,}7136\text{ g}$) cho vết sắc ký rõ rệt, được tiếp tục phân tách qua cột sắc ký thứ hai với hệ dung môi hexane : ethyl acetate : methanol (15:2:0,1), thu được các phân đoạn nhỏ hơn.
- Phân đoạn AVEA3.3 tiếp tục được tách bằng sắc ký cột với hệ hexane : ethyl acetate : methanol (15:1:0,1) thu phân đoạn AVEA3.1. Phân đoạn này sau đó được làm sạch tạp chất bằng sắc ký cột pha đảo với hệ dung môi methanol : nước (2:1).
- Mẫu tinh sạch sau cột pha đảo được xử lý bằng kỹ thuật kéo băng và cạo bản mỏng điều chế với hệ dung môi chloroform : ethyl acetate (4:1), trích ly bằng methanol để thu hai hợp chất tinh khiết ký hiệu là AV8 và AV9.
Song song đó, chương mô tả chi tiết quy trình thử nghiệm sinh học in vitro gồm phép thử độc tính tế bào MTT, quy trình ức chế sản sinh NO sử dụng thuốc thử Griess trên tế bào Raw 264.7 kích thích bởi LPS (2 µL dung dịch 0,1 mg/mL), quy trình định lượng TNF-α bằng ELISA và quy trình tính toán docking phân tử phối tử trên protein 4WCU sử dụng AutoDockTools kết hợp dự đoán ADMET bằng ChemDraw Pro.
CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Chương III trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm và bàn luận kết quả đạt được:
- Phân lập và xác định cấu trúc: Các phân đoạn cao thu nhận đều ở dạng sệt, màu xanh sẫm, có mùi thơm đặc trưng. Hai hợp chất phân lập được từ phân đoạn AVEA3.1 được định danh cấu trúc dựa trên dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D-NMR. Hợp chất AV8 được xác định là (+)-medioresinol (thuộc khung cấu trúc 7,9':7',9 diepoxylignan) và hợp chất AV9 được xác định là (+)-syringaresinol.
- Khảo sát hoạt tính sinh học in vitro:
- Kết quả thử độc tính tế bào (MTT): Ở nồng độ khảo sát cao (500 ppm), các mẫu cao chiết thể hiện độc tính làm giảm tỉ lệ tế bào sống sót của Raw 264.7 xuống còn 23,19% đối với cao tổng AVE, trong khi mẫu đối chứng âm Neg đạt 99,35%. Dữ liệu giúp xác định ngưỡng nồng độ an toàn cho các thử nghiệm hoạt tính tiếp theo.
- Khảo sát ức chế sản sinh NO: Ở nồng độ thử nghiệm 100 ppm, các mẫu cao phân đoạn thể hiện khả năng ức chế sự tạo thành nitrite ($\text{NO}_2^-$) so với mẫu tế bào kích thích LPS không dùng thuốc.
- Khảo sát mức tiết TNF-α: Mẫu đối chứng âm Neg có mức tiết nền là 839 pg/mL, mẫu kích thích bởi LPS tăng vọt lên mức cao, trong khi các giếng có bổ sung cao chiết phân đoạn và đối chứng dương Dexan ghi nhận sự ức chế đáng kể nồng độ cytokine TNF-α.
- Mô phỏng Docking phân tử: Kết quả docking in silico của hai phối tử AV8 và AV9 vào thụ thể enzyme 4WCU cho thấy tâm hoạt động tại chuỗi C có mức năng lượng tự do Gibbs ($\Delta G^\circ$) âm nhất, chứng minh đây là vùng gắn kết bền vững nhất. Cấu dạng pose 312 và pose 420 của phối tử AV9, cùng pose 237 của phối tử AV8, hình thành mạng lưới liên kết hydro và tương tác van der Waals chặt chẽ với các acid amin trong khoang hoạt động (pocket) của enzyme đích.
- Đánh giá dược động học (ADMET): Các thông số tính toán cho thấy cả hai hợp chất AV8 và AV9 đều có đặc tính hóa lý phù hợp, khả năng hấp thu tốt qua màng ruột non, phân bố mô ổn định, tương thích với các quy tắc đánh giá an toàn dược chất và không vi phạm các cảnh báo độc tính nghiêm trọng trong giai đoạn sàng lọc ban đầu.
CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương kết luận tổng kết các kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra: hoàn thành quy trình điều chế 4 loại cao chiết phân đoạn từ 200 g ngải cứu; phân lập thành công hai hợp chất tinh khiết AV8 ((+)-medioresinol) và AV9 ((+)-syringaresinol) từ phân đoạn ethyl acetat; xác định hoạt tính kháng viêm thông qua việc ức chế sản sinh NO và ức chế tiết cytokine TNF-α trên dòng tế bào đại thực bào Raw 264.7; hoàn thành mô hình tính toán docking phân tử trên enzyme 4WCU và khảo sát các chỉ số dược động học ADMET. Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy mô chiết tách để phân lập triệt để các phân đoạn chưa khảo sát hết, đồng thời triển khai thử nghiệm hoạt tính kháng viêm trên mô hình động vật sống (in vivo).
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu đã hoàn thành toàn diện chuỗi thực nghiệm từ điều chế dịch chiết, phân tách sắc ký, xác định cấu trúc hóa học đến đánh giá hoạt tính sinh học in vitro và mô phỏng tính toán in silico.
Dưới đây là bảng tổng hợp các số liệu thực nghiệm chính được ghi nhận trong nghiên cứu:
| Hạng mục khảo sát |
Thông số / Mẫu thử |
Kết quả ghi nhận trong văn bản |
| Quy trình chiết xuất ban đầu |
Khối lượng nguyên liệu ngải cứu khô |
200 g |
|
Các hệ cao phân đoạn điều chế |
Cao Hexan (AVH), Cao Ethyl acetat (AVEA), Cao Methanol (AVM), Cao Ethanol (AVE) |
| Phân đoạn trung gian sắc ký |
Khối lượng phân đoạn AVEA3 sau cột 1 |
0,7136 g |
|
Các phân đoạn tinh chế tiếp theo |
AVEA 3.1, AVEA 3.2, AVEA 3.3 |
| Hợp chất tinh khiết phân lập |
Hợp chất AV8 |
(+)-medioresinol (khung 7,9':7',9 diepoxylignan) |
|
Hợp chất AV9 |
(+)-syringaresinol |
| Độc tính tế bào Raw 264.7 (MTT) |
Tế bào đối chứng âm (Neg) |
Tỉ lệ sống sót: 99,35% |
|
Cao tổng AVE ở nồng độ 500 ppm |
Tỉ lệ sống sót: 23,19% |
| Hoạt tính ức chế sản sinh NO |
Nồng độ khảo sát cao chiết |
100 ppm |
|
Phương pháp phân tích |
Phản ứng Griess đo OD ở bước sóng $\lambda = 540\text{ nm}$ |
| Định lượng cytokine TNF-α |
Mẫu đối chứng âm (Neg) |
839 pg/mL |
|
Mẫu thử cao chiết |
Thể hiện tác dụng giảm tiết TNF-α so với mẫu kích thích LPS |
| Mô phỏng Docking phân tử |
Thụ thể enzyme đích |
Protein 4WCU (PDB ID) |
|
Tâm hoạt động tối ưu |
Chuỗi C (tọa độ tâm $X = 23{,}246$) |
|
Cấu dạng phối tử liên kết bền |
Pose 237 (AV8); Pose 312 và Pose 420 (AV9) |
Về giải pháp và kiến nghị, tác giả đề xuất sử dụng phân đoạn ethyl acetat của cây ngải cứu làm nguồn nguyên liệu giàu hoạt chất định hướng phát triển các chế phẩm hỗ trợ điều trị viêm xương khớp; đồng thời kiến nghị mở rộng nghiên cứu sang mô hình động vật thực nghiệm để kiểm chứng độ an toàn và hiệu lực kháng viêm in vivo.
Đóng góp của khóa luận thể hiện ở việc lần đầu tiên phân lập và định danh đầy đủ cấu trúc hóa học của hai hợp chất lignan gồm (+)-medioresinol (AV8) và (+)-syringaresinol (AV9) từ phân đoạn ethyl acetat của cây ngải cứu (Artemisia vulgaris L.) thu hái tại Việt Nam bằng hệ thống sắc ký kết hợp (sắc ký cột thường, sắc ký cột pha đảo và cạo bản mỏng). Đồng thời, đề tài đã thiết lập mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính kháng viêm thông qua sự kết hợp giữa thử nghiệm sinh học in vitro (ức chế sản sinh NO và cytokine TNF-α trên tế bào Raw 264.7) với mô hình sàng lọc ảo in silico (docking phân tử trên thụ thể 4WCU và dự đoán dược động học ADMET).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận ghi nhận một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện thực nghiệm:
- Khối lượng nguyên liệu thảo mộc đầu vào đưa vào quy trình phân lập còn giới hạn ở quy mô phòng thí nghiệm (200 g), dẫn đến khối lượng các phân đoạn sau nhiều lần sắc ký giảm đáng kể. Một số phân đoạn phụ như AVEA 3.3 có khối lượng còn lại rất nhỏ và lẫn nhiều tạp chất, buộc tác giả phải dừng quá trình phân tách mà chưa cô lập được các hợp chất vi lượng tiếp theo.
- Khảo sát hoạt tính sinh học mới chỉ dừng lại ở các phép thử in vitro trên dòng tế bào đại thực bào chuột Raw 264.7 và đánh giá in silico trên máy tính; nghiên cứu chưa thể tiến hành đánh giá trên tế bào sụn khớp của người hoặc thử nghiệm trên các mô hình động vật sống bị gây viêm khớp thực nghiệm.
- Dữ liệu thử nghiệm hoạt tính mới tập trung chủ yếu vào các phân đoạn cao chiết; việc đánh giá hoạt tính sinh học trực tiếp trên hai hợp chất tinh khiết AV8 và AV9 chủ yếu dựa vào mô phỏng gắn kết thụ thể in silico và dự đoán ADMET do lượng chất phân lập được cần ưu tiên cho công tác đo phổ cấu trúc NMR.
Hướng nghiên cứu tiếp theo được văn bản định hướng gồm:
- Nâng cao khối lượng mẫu nguyên liệu ngải cứu ban đầu lên quy mô lớn hơn để tối ưu hóa hiệu suất thu hồi hai hợp chất (+)-medioresinol và (+)-syringaresinol, đồng thời tiếp tục tinh chế phân đoạn AVEA 3.3 nhằm tìm kiếm các hợp chất mới.
- Triển khai các thử nghiệm tiền lâm sàng in vivo trên mô hình chuột bị viêm khớp dạng thấp để đánh giá toàn diện hiệu quả điều trị, khả năng dung nạp và liều lượng tối ưu.
- Thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh học phân tử nhằm làm rõ con đường truyền tín hiệu nội bào mà các hợp chất lignan từ ngải cứu tác động lên sự biểu hiện gen của TNF-α và enzyme tổng hợp nitric oxide (iNOS).
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận là tài liệu học thuật có giá trị tham khảo cụ thể cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Hóa học, Hóa dược, Dược học, Hóa học các hợp chất thiên nhiên và Công nghệ Sinh học:
- Tham khảo quy trình chiết xuất và phân lập: Đồ án cung cấp quy trình phân đoạn chiết rắn - lỏng tuần tự, cách thức vận hành hệ dung môi sắc ký cột cổ điển pha thuận kết hợp sắc ký cột pha đảo (hệ dung môi methanol - nước 2:1) và phương pháp kéo băng, cạo bản mỏng điều chế để làm sạch các dẫn xuất lignan từ phân đoạn ethyl acetat của thực vật.
- Tham khảo giải đoán phổ cấu trúc: Phần phụ lục và số liệu phổ $^{1}\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$, DEPT, HSQC và HMBC của hai hợp chất (+)-medioresinol và (+)-syringaresinol là nguồn dẫn liệu phục vụ việc đối chiếu, so sánh dữ liệu phổ trong định danh các hợp chất tự nhiên có khung diepoxylignan.
- Tham khảo quy trình thử nghiệm sinh học kết hợp mô phỏng: Đồ án trình bày chi tiết các bước thực hiện thử nghiệm sinh học tế bào in vitro (khảo sát độc tính MTT, thử nghiệm ức chế NO bằng thuốc thử Griess, định lượng cytokine TNF-α bằng kit ELISA) đồng thời tích hợp phương pháp docking phân tử trên phần mềm AutoDockTools với thụ thể enzyme 4WCU và đánh giá các thông số dược động học ADMET.
Câu hỏi thường gặp
1. Hai hợp chất tinh khiết phân lập được từ phân đoạn ethyl acetat của cây ngải cứu có tên gọi và thuộc nhóm cấu trúc hóa học nào?
Hai hợp chất tinh khiết được phân lập và định danh thành công là AV8 và AV9. Qua phân tích các dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D-NMR, hợp chất AV8 được xác định là (+)-medioresinol và hợp chất AV9 được xác định là (+)-syringaresinol. Cả hai hợp chất đều thuộc nhóm hợp chất tự nhiên lignan với khung cấu trúc 7,9':7',9 diepoxylignan.
2. Quy trình làm sạch phân đoạn AVEA 3.1 để thu nhận hai hợp chất AV8 và AV9 được thực hiện như thế nào?
Sau khi chạy sắc ký cột cổ điển thu được phân đoạn AVEA 3.1, kiểm tra trên bản mỏng đảo nhận thấy mẫu vẫn còn tạp chất. Tác giả đã tiến hành chạy sắc ký cột đảo áp suất thường với hệ dung môi giải ly methanol : nước (tỉ lệ 2:1). Sau đó, mẫu được hòa tan trong chloroform và thực hiện kỹ thuật kéo băng, cạo bản mỏng điều chế với hệ dung môi chloroform : ethyl acetate (tỉ lệ 4:1), phát hiện vết dưới đèn tử ngoại và hiện hình acid, rồi trích ly lấy chất sạch qua cột silica gel ngắn với dung môi methanol.
3. Khảo sát hoạt tính kháng viêm in vitro của các mẫu thử ngải cứu được theo dõi qua những chỉ tiêu sinh học nào trên dòng tế bào đại thực bào Raw 264.7?
Nghiên cứu theo dõi hai chỉ tiêu sinh học chính sau khi kích thích phản ứng viêm của tế bào Raw 264.7 bằng Lipopolysaccharide (LPS, 0,1 mg/mL):
- Khả năng ức chế sản sinh gốc tự do nitric oxide (NO) thông qua phản ứng định lượng nitrite ($\text{NO}_2^-$) trong dịch nuôi cấy với thuốc thử Griess, đo quang tại bước sóng 540 nm;
- Khả năng ức chế tiết cytokine tiền viêm TNF-α thông qua phương pháp miễn dịch gắn enzyme sử dụng ELISA Kit.
4. Mô hình docking phân tử in silico sử dụng enzyme đích nào và tâm hoạt động nào cho kết quả liên kết tốt nhất?
Mô phỏng docking phân tử được thực hiện trên cấu trúc tinh thể của enzyme gây viêm có mã PDB là 4WCU tải từ ngân hàng dữ liệu Protein Data Bank. Protein 4WCU có 4 chuỗi tâm hoạt tính là A, B, C và D. Kết quả tính toán cho thấy chỉ có tâm hoạt tính tại chuỗi C (với tọa độ tâm hộp lưới grid box $X = 23{,}246$) có mức năng lượng tự do Gibbs ($\Delta G^\circ$) âm nhất, tương ứng với tương tác gắn kết bền vững nhất của các phối tử AV8 (pose 237) và AV9 (pose 312 và pose 420) vào túi hoạt động của enzyme.
5. Vì sao tác giả dừng quá trình phân tách ở phân đoạn AVEA 3.3 mà không tiếp tục phân lập các chất tiếp theo?
Theo thuyết minh quy trình và kết quả kiểm tra sắc ký bản mỏng (TLC), phân đoạn AVEA 3.3 sau các bước sắc ký cột chỉ còn lại khối lượng rất ít đồng thời chứa quá nhiều tạp chất phức tạp, không đủ điều kiện kỹ thuật để tiếp tục triển khai các bước tinh chế sâu hơn trong phạm vi nghiên cứu thực nghiệm của đề tài.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Hồ Thị Lan đã hoàn thành việc xây dựng quy trình chiết xuất phân đoạn từ cây ngải cứu (Artemisia vulgaris L.) và phân lập thành công hai hợp chất lignan tinh khiết là (+)-medioresinol (AV8) và (+)-syringaresinol (AV9) từ phân đoạn ethyl acetat. Các kết quả thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào đại thực bào chuột Raw 264.7 đã chứng minh tiềm năng kháng viêm của các phân đoạn cao chiết ngải cứu thông qua việc ức chế sản sinh NO và giảm mức tiết cytokine tiền viêm TNF-α. Đồng thời, các tính toán mô phỏng in silico về docking phân tử trên thụ thể enzyme 4WCU và phân tích hồ sơ dược động học ADMET đã cung cấp cơ sở khoa học quan trọng, định hướng cho việc tiếp tục nghiên cứu phát triển các chế phẩm hỗ trợ điều trị bệnh lý viêm khớp từ nguồn dược liệu ngải cứu tự nhiên.