Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn dược liệu phong phú với khoảng 12.000 loài thực vật, trong đó có khoảng 3.850 loài được sử dụng làm thuốc. Các dược liệu quý như Thường xuân (Hedera helix), Bá bệnh (Eurycoma longifolia Jack) và Trinh nữ hoàng cung (Crinum latifolium) đóng vai trò quan trọng trong y học cổ truyền và hiện đại. Thường xuân được dùng trong điều trị các bệnh về hô hấp như viêm phế quản và ho, Bá bệnh có tác dụng giải độc gan, chống ung thư và kháng viêm, còn Trinh nữ hoàng cung nổi bật với khả năng giảm đau và ức chế khối u. Tuy nhiên, thành phần hóa học của dược liệu có thể biến đổi theo vùng miền, khí hậu và điều kiện chăm sóc, gây khó khăn trong việc chuẩn hóa và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích thành phần hóa học của ba dược liệu trên bằng phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS), đồng thời định hướng phân lập, tinh chế và xác định cấu trúc các hợp chất mục tiêu nhằm góp phần chuẩn hóa nguyên liệu và nâng cao hiệu quả sử dụng dược liệu trong sản xuất thuốc. Nghiên cứu được thực hiện tại Việt Nam trong năm 2023, tập trung vào việc ứng dụng kỹ thuật phân tích hiện đại để đánh giá chính xác thành phần hoạt chất trong dược liệu. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng dược liệu, hỗ trợ phát triển các sản phẩm thuốc từ thiên nhiên với độ tin cậy cao, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS) là kỹ thuật phân tích hiện đại cho phép đo chính xác khối lượng ion phân tử và các phân mảnh với sai số dưới 5 ppm, từ đó xác định công thức phân tử và cấu trúc hợp chất. HRMS được ứng dụng rộng rãi trong phân tích thành phần hóa học phức tạp của dược liệu, giúp phát hiện nhanh các hợp chất đã biết và mới. Chiến lược “Dereplication” được sử dụng để sàng lọc nhanh các hợp chất đã biết trong hỗn hợp phức tạp, tránh lặp lại công tác phân lập tốn thời gian.

Ba dược liệu nghiên cứu thuộc các họ thực vật khác nhau: Thường xuân (Araliaceae), Bá bệnh (Simaroubaceae) và Trinh nữ hoàng cung (Amaryllidaceae). Các khái niệm chính bao gồm: saponin và flavonoid trong Thường xuân; quassinoid và alkaloid trong Bá bệnh; alkaloid và flavonoid trong Trinh nữ hoàng cung. Mỗi nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học đặc trưng như kháng viêm, chống ung thư, chống ký sinh trùng và chống oxy hóa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu dược liệu thu hái tại các vùng miền Việt Nam, được xử lý và bảo quản tại Trung tâm Nghiên cứu Thử nghiệm Hóa dược, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu gồm 100 mg đến 10 g nguyên liệu tùy loại, được chuẩn bị theo quy trình riêng biệt phù hợp với đặc tính từng dược liệu.

Phân tích thành phần hóa học sử dụng hệ thống UHPLC-QTOF-MS/MS với cột Hypersil GOLD C18, điều kiện ion hóa ESI ở cả chế độ dương và âm, phạm vi khối lượng m/z từ 50 đến 2000. Dữ liệu thu thập được so sánh với thư viện thành phần hóa học đã công bố trong các chi Hedera, Eurycoma và Crinum để xác định các hợp chất có mặt.

Phương pháp phân lập và tinh chế hợp chất mục tiêu bao gồm chiết xuất bằng methanol hoặc dung môi acid/base, chiết lỏng-lỏng, sắc ký cột silica gel pha thường, sắc ký trung áp và sắc ký lớp mỏng (TLC) để kiểm tra độ tinh khiết. Xác định cấu trúc hợp chất dựa trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân (^1H-NMR, ^13C-NMR) và phổ khối HRMS.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2023, bắt đầu từ thu hái nguyên liệu, chuẩn bị mẫu, phân tích HRMS, phân lập tinh chế đến xác định cấu trúc hợp chất mục tiêu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân tích thành phần hóa học bằng HRMS:

    • Thường xuân chứa chủ yếu các saponin triterpenoid như α-hederin và hederacoside C, với độ chính xác khối lượng ion mẹ sai số dưới 3 ppm.
    • Bá bệnh phát hiện các quassinoid đặc trưng như eurycomanone với khối lượng phân tử chính xác, cùng nhiều alkaloid có hoạt tính sinh học.
    • Trinh nữ hoàng cung chứa các alkaloid như crinamidine và lycorin, được xác định rõ ràng qua phổ HRMS và phổ NMR.

  2. Phân lập và tinh chế hợp chất mục tiêu:

    • Từ 4,9 kg lá Thường xuân thu được 590 g cao ethanol thô, phân đoạn methanol 500 g được phân lập α-hederin tinh khiết 0,16 g.
    • Từ 5 kg bột Bá bệnh chiết xuất methanol thu 400 g cao thô, phân đoạn chloroform 80 g được tinh chế thu 200 mg eurycomanone tinh khiết.
    • Từ 10 kg nguyên liệu Trinh nữ hoàng cung chiết xuất acid, phân đoạn chloroform 70 g được phân lập và tinh chế thu 1,3 g crinamidine tinh khiết.

  3. So sánh tỷ lệ hoạt chất:

    • Hàm lượng α-hederin trong lá Thường xuân đạt khoảng 0,03% trọng lượng khô.
    • Eurycomanone chiếm khoảng 0,04% trọng lượng bột Bá bệnh.
    • Crinamidine chiếm khoảng 0,013% trọng lượng nguyên liệu Trinh nữ hoàng cung.

Thảo luận kết quả

Kỹ thuật HRMS cho phép xác định chính xác thành phần hóa học phức tạp trong dược liệu với độ nhạy và độ phân giải cao, giúp phát hiện các hợp chất mục tiêu nhanh chóng và hiệu quả. Kết quả phân tích phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về thành phần hóa học của ba dược liệu, đồng thời cung cấp dữ liệu mới về sự hiện diện và hàm lượng các hợp chất hoạt tính tại điều kiện Việt Nam.

Phân lập thành công các hợp chất α-hederin, eurycomanone và crinamidine chứng minh tính khả thi của quy trình chiết xuất và tinh chế, đồng thời tạo cơ sở cho việc chuẩn hóa nguyên liệu dược liệu. So sánh tỷ lệ hoạt chất với các báo cáo trước cho thấy sự biến thiên do điều kiện thu hái và xử lý nguyên liệu, nhấn mạnh tầm quan trọng của kiểm soát chất lượng từ khâu nguyên liệu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng hoạt chất giữa các mẫu hoặc bảng tổng hợp đặc điểm phổ HRMS và NMR của các hợp chất phân lập, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả phương pháp nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Chuẩn hóa quy trình thu hái và xử lý nguyên liệu nhằm ổn định hàm lượng hoạt chất mục tiêu, giảm thiểu biến động do điều kiện tự nhiên, áp dụng trong vòng 1-2 năm, do các cơ sở sản xuất dược liệu thực hiện.

  2. Ứng dụng rộng rãi kỹ thuật HRMS trong kiểm tra chất lượng dược liệu để phát hiện nhanh các hợp chất hoạt tính, nâng cao độ chính xác và tin cậy, triển khai trong các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm dược liệu trong 12 tháng tới.

  3. Phát triển quy trình phân lập và tinh chế hợp chất mục tiêu quy mô công nghiệp dựa trên quy trình nghiên cứu, nhằm sản xuất nguyên liệu chuẩn cho ngành dược, thực hiện trong 2-3 năm, phối hợp giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

  4. Xây dựng cơ sở dữ liệu thành phần hóa học dược liệu Việt Nam tích hợp dữ liệu HRMS và các phương pháp phân tích khác, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới, triển khai trong 3 năm, do các viện nghiên cứu và cơ quan quản lý thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa hữu cơ, Dược học: Nghiên cứu phương pháp phân tích thành phần hóa học dược liệu bằng HRMS, áp dụng kỹ thuật phân lập tinh chế hợp chất tự nhiên.

  2. Doanh nghiệp sản xuất dược liệu và thực phẩm chức năng: Chuẩn hóa nguyên liệu, kiểm soát chất lượng sản phẩm dựa trên hoạt chất mục tiêu, nâng cao giá trị sản phẩm.

  3. Cơ quan quản lý chất lượng dược liệu và thuốc: Xây dựng tiêu chuẩn kiểm nghiệm, áp dụng kỹ thuật hiện đại trong giám sát chất lượng dược liệu nhập khẩu và sản xuất trong nước.

  4. Bác sĩ và chuyên gia y học cổ truyền: Hiểu rõ thành phần hoạt chất và cơ sở khoa học của dược liệu truyền thống, hỗ trợ tư vấn và ứng dụng điều trị hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS) có ưu điểm gì trong phân tích dược liệu?
    HRMS cho phép đo khối lượng ion với độ chính xác cao (<5 ppm), giúp xác định công thức phân tử và cấu trúc hợp chất nhanh chóng, đặc biệt hữu ích với hỗn hợp phức tạp trong dược liệu. Ví dụ, HRMS giúp phân biệt các saponin tương tự trong Thường xuân.

  2. Tại sao cần phân lập và tinh chế hợp chất mục tiêu trong dược liệu?
    Phân lập giúp thu được hợp chất tinh khiết để nghiên cứu hoạt tính sinh học, chuẩn hóa nguyên liệu và phát triển thuốc. Ví dụ, α-hederin từ Thường xuân được phân lập để đánh giá tác dụng chống viêm.

  3. Chiến lược “Dereplication” là gì và vai trò trong nghiên cứu dược liệu?
    “Dereplication” là quá trình sàng lọc nhanh các hợp chất đã biết trong mẫu phức tạp, giúp tránh lặp lại phân lập tốn thời gian, tập trung vào phát hiện hợp chất mới hoặc có hoạt tính đặc biệt.

  4. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến thành phần hóa học của dược liệu?
    Vùng miền, khí hậu, thời gian thu hái, phương pháp bảo quản và xử lý đều ảnh hưởng đến hàm lượng hoạt chất. Ví dụ, α-hederin trong Thường xuân có thể biến đổi theo mùa và điều kiện sinh trưởng.

  5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu này trong sản xuất dược liệu?
    Kết quả giúp xây dựng quy trình chuẩn hóa nguyên liệu, kiểm soát chất lượng dựa trên hàm lượng hoạt chất mục tiêu, từ đó nâng cao hiệu quả và độ an toàn của sản phẩm thuốc từ dược liệu.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã thành công trong việc phân tích thành phần hóa học của Thường xuân, Bá bệnh và Trinh nữ hoàng cung bằng phương pháp khối phổ phân giải cao (HRMS) với độ chính xác cao.
  • Các hợp chất mục tiêu α-hederin, eurycomanone và crinamidine được phân lập, tinh chế và xác định cấu trúc rõ ràng, làm cơ sở cho chuẩn hóa dược liệu.
  • Kết quả cho thấy sự biến thiên hàm lượng hoạt chất theo điều kiện thu hái và xử lý, nhấn mạnh tầm quan trọng của kiểm soát chất lượng nguyên liệu.
  • Đề xuất áp dụng quy trình chuẩn hóa, mở rộng ứng dụng HRMS và phát triển quy trình phân lập quy mô công nghiệp nhằm nâng cao giá trị dược liệu Việt Nam.
  • Các bước tiếp theo bao gồm xây dựng cơ sở dữ liệu thành phần hóa học, đào tạo nhân lực và hợp tác với doanh nghiệp để chuyển giao công nghệ.

Mời quý độc giả và các nhà nghiên cứu tiếp tục khai thác và ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm phát triển ngành dược liệu Việt Nam bền vững và hiệu quả.