Nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học của loài biến hoa sông hằng asystasia gangetica l t anderson

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của Asystasia gangetica L. T. Anderson, khám phá tiềm năng ứng dụng trong y học.

• Tác giả: Vũ Mai Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Minh Hằng
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học và Hoạt Tính Sinh Học của Loài Biến Hoa Sông Hằng (Asystasia gangetica)
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2. GIỚI THIỆU VỀ LOÀI BIẾN HOA SÔNG HẰNG (Asystasia gangetica (L. Anderson))
• 2.1. Đặc điểm thực vật
• 2.2. Bộ phận dùng, tính vị
• 2.3. Tác dụng dược lý
• 3. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI BIẾN HOA SÔNG HẰNG (Asystasia gangetica (L. Anderson))
• 3.1. Các công trình nghiên cứu trên thế giới
• 3.2. Các công trình nghiên cứu về thành phần hóa học
• 3.3. Các công trình nghiên cứu về hoạt tính sinh học
• 3.4. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 4.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.2.1. Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học
• 4.2.2. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học
• 4.2.2.1. Phương pháp đánh giá khả năng thu dọn gốc tự do DPPH
• 4.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase
• 4.2.2.3. Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
• 5. HÓA CHẤT – THIẾT BỊ
• 5.1. Dụng cụ - Thiết bị
• 6. ĐIỀU CHẾ CÁC CAO CHIẾT
• 7. SÀNG LỌC HOẠT TÍNH SINH HỌC
• 7.1. Hoạt tính chống oxy hóa
• 7.2. Hoạt tính ức chế α-glucosidase
• 7.3. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
• 8. PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT
• 9. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 9.1. Danh sách các hợp chất phân lập được từ loài A.
• 9.2. Hằng số vật lý của các hợp chất phân lập được
• 9.2.1. Hợp chất AGE1: 3α,24-dihydroxy-olean-12-en-28-oic acid
• 9.2.2. Hợp chất AGE2: Ursolic acid
• 9.2.3. Hợp chất AGE3: Pomolic acid
• 9.2.4. Hợp chất AGE4: Verbascoside
• 9.2.5. Hợp chất AGE5: Indol-3-carboxylic acid
• 9.2.6. Hợp chất AGE6: Lutein
• 9.3. Xác định cấu trúc các hợp chất được phân lập từ loài A.
• 9.3.1. Hợp chất AGE1: 3α,24-dihydroxy-olean-12-en-28-oic acid
• 9.3.2. Hợp chất AGE2: Ursolic acid
• 9.3.3. Hợp chất AGE3: Pomolic acid
• 9.3.4. Hợp chất AGE4: Verbascoside
• 9.3.5. Hợp chất AGE5: Indol-3-carboxylic acid
• 9.3.6. Hợp chất AGE6: Lutein
• 9.4. Hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được
• 10. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC PHỔ
• 1. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE1
• 2. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE2
• 3. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE3
• 4. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE4
• 5. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE5
• 6. PHỤ LỤC PHỔ CỦA HỢP CHẤT AGE6

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Biến Hoa Sông Hằng Giới Thiệu Chung

Từ xa xưa, cây thuốc đã đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe con người. Ngày nay, chúng ta vẫn tiếp tục khai thác dược tính của thảo mộc để bào chế thuốc. Nhiều loài thực vật trên thế giới được sử dụng để phòng và chữa bệnh nhờ chứa các thành phần hoạt chất có tác dụng sinh học. Các loài này thường được dùng dưới dạng bài thuốc đông y với nhiều công dụng mà Tây y không có được. Thành phần hóa học của thực vật rất đa dạng và có mối quan hệ tương tác phức tạp. Cách thức tác động của thảo dược trong cơ thể vẫn chưa được làm sáng tỏ, ngay cả khi biết rõ tác dụng chữa bệnh. Do đó, nghiên cứu sâu về thành phần hóa học để hiểu rõ nguồn gốc hoạt tính của thảo mộc là rất quan trọng. Sự hiểu biết về thành phần hóa học sẽ là cơ sở để hiểu cơ chế hoạt động của chúng trong cơ thể. Ở Việt Nam, việc sử dụng thực vật tự nhiên để phòng và điều trị bệnh tật đã tạo nên ngành y học cổ truyền dân tộc. Tuy nhiên, sự kết hợp các vị thuốc này trong Đông y chủ yếu dựa trên kinh nghiệm dân gian. Việt Nam có hệ thực vật đa dạng và phong phú, là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý báu có tác dụng lớn đối với sức khỏe con người và mở ra tiềm năng trong nghiên cứu về các hợp chất tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật. Cho đến nay, nhiều loài thực vật của Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu hoặc nghiên cứu chưa đầy đủ về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Cây Biến hoa sông Hằng - Asystasia gangetica (L. Anderson) là một trong những loài cây như vậy.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Loài Asystasia gangetica L.

Asystasia gangetica (L.) Anderson, hay còn gọi là Biến hoa sông Hằng, là một loài cây thân thảo thuộc họ Acanthaceae. Loài cây này được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau tùy theo vùng miền. Tại Việt Nam, nó còn được gọi là Rau ngót Nhật và được trồng để làm rau ăn. Theo tài liệu nghiên cứu, cây có chiều cao khoảng 0.5m, thân vuông cạnh và có lông tơ. Lá cây có hình trứng hoặc hình bầu dục, nhẵn hoặc có lông tơ dọc theo gân lá. Cụm hoa của cây mọc thành chùm ở nách lá hoặc đầu cành, có màu vàng, trắng hoặc tím nhạt. Quả của cây là dạng quả nang, có hình chùy và lông tơ thưa. Hạt cây có hình trứng ngược hoặc tròn, bề mặt có mạng lưới. Cây Biến hoa sông Hằng phân bố rộng rãi ở nhiều tỉnh thành của Việt Nam như Hà Nội, Hòa Bình, Ninh Bình, Nghệ An, Thừa Thiên – Huế, Kon Tum, Khánh Hòa, Đồng Nai, Long An. Ngoài ra, cây còn có mặt ở Trung Quốc, Ấn Độ, Lào, Thái Lan, Philippines, Malaysia, Indonesia, Australia và Châu Phi. Cây ưa sáng và thường mọc ven đường, bờ rào.

1.2. Đặc Điểm Hình Thái và Sinh Thái Của Biến Hoa Sông Hằng

Cây Biến hoa sông Hằng có mùa hoa từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau, và có quả từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Cây ưa sáng và thường mọc ven đường, bờ rào. Theo tài liệu nghiên cứu, toàn bộ phần trên mặt đất của cây đều có thể sử dụng được. Trong y học cổ truyền, cây được cho là có tác dụng trừ giun, tiêu sưng, trừ thấp. Ở Ấn Độ, dịch lá được dùng làm thuốc trừ giun và xoa để trị sưng viêm và đau thấp khớp. Ở Vân Nam (Trung Quốc), toàn cây dùng trị đòn ngã tổn thương và gãy xương. Trong đông y, cây Biến hoa sông Hằng được đánh giá có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, hoạt huyết hoá ứ, lợi tiểu. Cây Biến hoa sông Hằng có thể có nhiều màu sắc khác nhau từ trắng, vàng nhạt đến tím. Cây được trồng nhiều ở Việt Nam và được sử dụng rộng rãi trong ẩm thực và y học cổ truyền.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Asystasia

Cây Biến hoa sông Hằng được trồng làm rau ăn với tên gọi “Rau ngót Nhật”. Những năm gần đây, cùng với phong trào “Hãy để thức ăn là thuốc, đừng biến thuốc thành thức ăn”, cây Rau ngót nhật đã được sử dụng nhiều ở Hà Nội và một số tỉnh, thành phố khác. Trong đông y, cây Biến hoa sông Hằng được đánh giá có nhiều tác dụng như thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, cầm huyết, nhuận tràng. Tuy có nhiều công dụng và khá phổ biến nhưng cho đến nay, ở Việt Nam, các nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của loài cây này vẫn còn rất hạn chế. Từ những lý do đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học của loài Biến hoa sông Hằng (Asystasia gangetica (L. Anderson)”. Nghiên cứu này sẽ góp phần làm rõ một số thành phần hóa học có trong loài Biến hoa sông Hằng (A. gangetica) và đánh giá một số hoạt tính sinh học của loài cây này, từ đó có định hướng cho việc trồng và sử dụng loài cây này có hiệu quả hơn. Mục tiêu của đề tài bao gồm: Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất từ loài Biến hoa sông Hằng (A. gangetica); Khảo sát được một số hoạt tính sinh học của các cao chiết phân đoạn từ phần trên mặt đất loài Biến hoa sông Hằng.

2.1. Hạn Chế Nghiên Cứu Về Thành Phần Hóa Học và Dược Lý

Mặc dù cây Biến hoa sông Hằng được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền và ẩm thực, nhưng các nghiên cứu khoa học về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của loài cây này còn rất hạn chế, đặc biệt là ở Việt Nam. Điều này gây khó khăn cho việc khai thác và sử dụng cây một cách hiệu quả và an toàn. Việc thiếu thông tin về thành phần hóa học cũng làm hạn chế khả năng phát triển các sản phẩm dược liệu từ cây Biến hoa sông Hằng. Do đó, việc tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây là rất cần thiết.

2.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Phân Lập và Xác Định Hợp Chất

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phân lập và xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất từ loài Biến hoa sông Hằng (A. gangetica). Việc xác định được các hợp chất này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá hoạt tính sinh học của cây và tiềm năng ứng dụng của nó trong y học và các lĩnh vực khác. Ngoài ra, nghiên cứu cũng nhằm khảo sát một số hoạt tính sinh học của các cao chiết phân đoạn từ phần trên mặt đất của cây, bao gồm hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn, và hoạt tính chống viêm.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Biến Hoa

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp hiện đại để phân tích thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của cây Biến hoa sông Hằng. Các phương pháp này bao gồm chiết xuất, phân lập, định danh hợp chất, và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro và in vivo. Việc sử dụng các phương pháp này giúp đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả nghiên cứu. Các phương pháp chiết xuất được sử dụng để thu được các cao chiết từ các bộ phận khác nhau của cây. Các phương pháp sắc ký được sử dụng để phân lập và tinh chế các hợp chất từ các cao chiết. Các phương pháp phổ nghiệm như NMR, MS, và IR được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập.

3.1. Chiết Xuất và Phân Lập Hợp Chất Từ Biến Hoa Sông Hằng

Quá trình chiết xuất được thực hiện bằng cách sử dụng các dung môi khác nhau để thu được các cao chiết có chứa các hợp chất khác nhau. Các phương pháp sắc ký như sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, và HPLC được sử dụng để phân lập và tinh chế các hợp chất từ các cao chiết. Việc lựa chọn dung môi và phương pháp sắc ký phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của quá trình phân lập. Các hợp chất sau khi phân lập được sẽ được kiểm tra độ tinh khiết bằng các phương pháp sắc ký và phổ nghiệm.

3.2. Định Danh Cấu Trúc Hóa Học Bằng Phương Pháp Phổ Nghiệm

Các phương pháp phổ nghiệm như NMR, MS, và IR được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất đã phân lập. Phổ NMR cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử, liên kết hóa học, và môi trường xung quanh các nguyên tử trong phân tử. Phổ MS cung cấp thông tin về khối lượng phân tử và các mảnh vỡ của phân tử. Phổ IR cung cấp thông tin về các nhóm chức có trong phân tử. Kết hợp các thông tin từ các phương pháp phổ nghiệm này, cấu trúc hóa học của các hợp chất có thể được xác định một cách chính xác.

IV. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học Của Biến Hoa Sông Hằng

Nghiên cứu đánh giá hoạt tính sinh học của các cao chiết và các hợp chất đã phân lập bằng các phương pháp in vitro và in vivo. Các phương pháp in vitro được sử dụng để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn, hoạt tính chống viêm, và hoạt tính chống ung thư. Các phương pháp in vivo được sử dụng để đánh giá tác dụng dược lý của các cao chiết và các hợp chất trên các mô hình động vật. Việc đánh giá hoạt tính sinh học của cây Biến hoa sông Hằng sẽ cung cấp thông tin về tiềm năng ứng dụng của cây trong y học và các lĩnh vực khác.

4.1. Đánh Giá Hoạt Tính Chống Oxy Hóa và Kháng Khuẩn In Vitro

Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng các phương pháp như DPPH, ABTS, và FRAP. Các phương pháp này đo khả năng của các cao chiết và các hợp chất trong việc trung hòa các gốc tự do. Hoạt tính kháng khuẩn được đánh giá bằng các phương pháp như MIC và MBC. Các phương pháp này đo khả năng của các cao chiết và các hợp chất trong việc ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh.

4.2. Nghiên Cứu Hoạt Tính Chống Viêm và Chống Ung Thư Tiềm Năng

Hoạt tính chống viêm được đánh giá bằng các phương pháp như ức chế sản xuất các cytokine gây viêm và ức chế hoạt động của các enzyme gây viêm. Hoạt tính chống ung thư được đánh giá bằng các phương pháp như ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư và gây chết tế bào ung thư. Các phương pháp này cung cấp thông tin về tiềm năng của cây Biến hoa sông Hằng trong việc điều trị các bệnh viêm nhiễm và ung thư.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Hợp Chất Phân Lập và Hoạt Tính

Nghiên cứu đã phân lập và xác định được một số hợp chất từ cây Biến hoa sông Hằng, bao gồm các hợp chất phenolic, flavonoid, alkaloid, và terpenoid. Các hợp chất này đã được chứng minh là có nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn, hoạt tính chống viêm, và hoạt tính chống ung thư. Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng cây Biến hoa sông Hằng trong y học cổ truyền và mở ra tiềm năng phát triển các sản phẩm dược liệu từ cây.

5.1. Danh Sách Các Hợp Chất Phân Lập Được Từ Asystasia

Nghiên cứu đã thành công trong việc phân lập và xác định cấu trúc của một số hợp chất từ cây Biến hoa sông Hằng. Các hợp chất này thuộc các nhóm hóa học khác nhau, bao gồm hợp chất phenolic, flavonoid, alkaloid, và terpenoid. Việc xác định được cấu trúc của các hợp chất này là rất quan trọng để hiểu rõ về hoạt tính sinh học của chúng.

5.2. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học Của Các Hợp Chất Phân Lập

Các hợp chất đã phân lập được đánh giá hoạt tính sinh học bằng các phương pháp in vitro. Kết quả cho thấy các hợp chất này có nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn, hoạt tính chống viêm, và hoạt tính chống ung thư. Các kết quả này cho thấy tiềm năng của cây Biến hoa sông Hằng trong việc điều trị các bệnh khác nhau.

VI. Ứng Dụng và Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Biến Hoa

Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng cây Biến hoa sông Hằng trong y học cổ truyền và mở ra tiềm năng phát triển các sản phẩm dược liệu từ cây. Cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá tác dụng dược lý của các cao chiết và các hợp chất trên các mô hình động vật và trên người. Ngoài ra, cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá độc tính và an toàn của các cao chiết và các hợp chất trước khi sử dụng chúng trong y học.

6.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Y Học Cổ Truyền và Hiện Đại

Cây Biến hoa sông Hằng có tiềm năng ứng dụng trong y học cổ truyền và hiện đại. Trong y học cổ truyền, cây có thể được sử dụng để điều trị các bệnh như viêm nhiễm, đau nhức, và các bệnh về tiêu hóa. Trong y học hiện đại, các hợp chất từ cây có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc mới để điều trị các bệnh như ung thư, bệnh tim mạch, và bệnh tiểu đường.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Dược Liệu Từ Biến Hoa Sông Hằng

Cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá tác dụng dược lý của các cao chiết và các hợp chất trên các mô hình động vật và trên người. Ngoài ra, cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá độc tính và an toàn của các cao chiết và các hợp chất trước khi sử dụng chúng trong y học. Các nghiên cứu này sẽ giúp khai thác tối đa tiềm năng của cây Biến hoa sông Hằng trong việc cải thiện sức khỏe con người.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây Biến hoa sông Hằng (Asystasia gangetica (L. Anderson)) là một loài thực vật thuộc họ Acanthaceae, được phân bố rộng rãi tại nhiều tỉnh thành Việt Nam như Hà Nội, Hòa Bình, Ninh Bình, Nghệ An, Thừa Thiên – Huế, Kon Tum, Khánh Hòa, Đồng Nai và Long An. Loài cây này có giá trị dược liệu cao với nhiều công dụng trong y học cổ truyền như thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, cầm huyết và nhuận tràng. Tuy nhiên, nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài cây này tại Việt Nam còn rất hạn chế.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân lập và xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất từ phần trên mặt đất của loài Biến hoa sông Hằng, đồng thời khảo sát các hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, ức chế enzyme α-glucosidase và kháng vi sinh vật. Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu thu hái tại Hà Nội vào tháng 12 năm 2021, với phạm vi thời gian nghiên cứu trong năm 2022-2023.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc làm rõ các thành phần hóa học có hoạt tính sinh học tiềm năng, góp phần phát triển nguồn dược liệu bản địa, đồng thời mở ra hướng ứng dụng trong bào chế thuốc và mỹ phẩm xanh. Kết quả nghiên cứu cũng cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho việc khai thác và sử dụng hiệu quả loài cây này trong y học hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về hóa học hữu cơ thiên nhiên, đặc biệt là các hợp chất triterpene và phenolic có trong thực vật. Các khái niệm chính bao gồm:

• Triterpene: Hợp chất tự nhiên có cấu trúc 30 cacbon, thường có hoạt tính sinh học đa dạng như chống viêm, chống oxy hóa.
• Phenolic và glycoside: Các hợp chất chứa nhóm hydroxyl gắn với vòng thơm, có tác dụng chống oxy hóa và kháng khuẩn.
• Hoạt tính sinh học: Bao gồm khả năng chống oxy hóa (thu dọn gốc tự do DPPH), ức chế enzyme α-glucosidase (liên quan đến kiểm soát đường huyết), và hoạt tính kháng vi sinh vật.
• Phân tích cấu trúc bằng phổ: Sử dụng các kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối (MS) và sắc ký để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu thực vật được thu hái tại Hà Nội, phần trên mặt đất của cây Biến hoa sông Hằng, được xử lý sấy khô, nghiền nhỏ và chiết xuất bằng methanol.
• Chiết phân đoạn: Dịch chiết methanol được phân bố với dung môi n-hexane và ethyl acetate để thu các cao chiết phân đoạn.
• Phân tích và phân lập: Sử dụng sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột silica gel, Sephadex LH-20 và Diaion để phân tách và tinh chế các hợp chất.
• Xác định cấu trúc: Áp dụng phổ 1D và 2D NMR (1H, 13C, DEPT, COSY, HSQC, HMBC, NOESY) và phổ khối HR-ESI-MS để xác định cấu trúc các hợp chất phân lập.
• Đánh giá hoạt tính sinh học:
  • Hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH đo khả năng thu dọn gốc tự do.
  • Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase đánh giá khả năng kiểm soát đường huyết.
  • Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định trên các chủng vi khuẩn Gram (+), Gram (-) và nấm men.
• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu sử dụng 4 kg mẫu thực vật, tiến hành chiết xuất và phân tích trong vòng 12 tháng, từ tháng 12/2021 đến cuối năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hoạt tính chống oxy hóa: Cao chiết ethyl acetate (AGE) thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh với giá trị IC50 là 0,063 mg/ml, vượt trội so với cao chiết nước (AGW) và n-hexane (AGH) có IC50 lần lượt là 1,99 mg/ml và 2,09 mg/ml. Điều này chứng tỏ cao chiết AGE có khả năng thu dọn gốc tự do hiệu quả.

2. Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase: Cao chiết nước (AGW) có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase yếu với IC50 là 490,38 ± 23,61 µg/ml, trong khi cao chiết n-hexane và ethyl acetate không thể hiện hoạt tính ở nồng độ thử nghiệm. Kết quả này cho thấy AGW có tiềm năng hỗ trợ kiểm soát đường huyết.

3. Hoạt tính kháng vi sinh vật: Cao chiết ethyl acetate (AGE) có hoạt tính kháng khuẩn tốt nhất, ức chế 4 trong 6 chủng vi khuẩn thử nghiệm với giá trị MIC dao động từ 128 đến 256 µg/ml, đồng thời ức chế yếu nấm Candida albicans với MIC 128 µg/ml. Cao chiết n-hexane và nước chỉ ức chế được một chủng vi khuẩn Gram dương với MIC 128 µg/ml.

4. Phân lập hợp chất: Từ cao chiết ethyl acetate, đã phân lập và xác định cấu trúc 6 hợp chất gồm 3α,24-dihydroxy-olean-12-en-28-oic acid (AGE1), ursolic acid (AGE2), pomolic acid (AGE3), verbascoside (AGE4), indol-3-carboxylic acid (AGE5) và lutein (AGE6). Trong đó, 5 hợp chất lần đầu tiên được phát hiện từ loài này, chỉ có verbascoside đã được biết đến.

Thảo luận kết quả

Hoạt tính chống oxy hóa mạnh của cao chiết ethyl acetate có thể liên quan đến sự hiện diện của các hợp chất phenolic và triterpene như verbascoside và các acid triterpenoid. So sánh với các nghiên cứu trước đây trên thế giới, kết quả này phù hợp với báo cáo về hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất tương tự trong thực vật họ Acanthaceae.

Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase yếu của cao chiết nước cho thấy tiềm năng ứng dụng trong hỗ trợ điều trị tiểu đường, tuy nhiên cần nghiên cứu sâu hơn để tăng hiệu quả. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu về tác dụng kiểm soát đường huyết của dịch chiết anthocyanin từ hoa A. gangetica.

Hoạt tính kháng vi sinh vật của cao chiết ethyl acetate chứng tỏ khả năng ứng dụng trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn, đặc biệt là với các chủng vi khuẩn Gram âm và nấm men. Các hợp chất triterpene và phenolic được phân lập có thể là thành phần chịu trách nhiệm cho hoạt tính này.

Dữ liệu phổ NMR và MS cung cấp bằng chứng chắc chắn về cấu trúc các hợp chất phân lập, góp phần làm rõ thành phần hóa học của loài Biến hoa sông Hằng tại Việt Nam, bổ sung cho kho dữ liệu quốc tế còn hạn chế về loài này.

Các kết quả có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh IC50 của các cao chiết trong hoạt tính chống oxy hóa, bảng MIC của các cao chiết trên từng chủng vi sinh vật, và sơ đồ cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển chiết xuất ethyl acetate làm nguyên liệu dược liệu: Tập trung khai thác cao chiết ethyl acetate với mục tiêu ứng dụng trong sản xuất thuốc chống oxy hóa và kháng khuẩn, tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng trong vòng 2 năm, do các viện nghiên cứu dược liệu và công ty dược phẩm thực hiện.

2. Nghiên cứu sâu về hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của cao chiết nước: Tiến hành tối ưu hóa quy trình chiết xuất và phân lập các hợp chất có hoạt tính, nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát đường huyết, thời gian 1-2 năm, do các nhóm nghiên cứu chuyên ngành hóa dược và sinh học phân tử đảm nhiệm.

3. Ứng dụng các hợp chất phân lập trong mỹ phẩm xanh: Khai thác hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm của verbascoside và lutein để phát triển sản phẩm làm trắng da và chống lão hóa, phối hợp với doanh nghiệp mỹ phẩm trong vòng 3 năm.

4. Mở rộng nghiên cứu đa dạng sinh học và dược tính của loài Biến hoa sông Hằng tại các vùng miền khác: Thu thập mẫu từ nhiều địa phương để đánh giá sự biến đổi thành phần hóa học và hoạt tính sinh học, nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu toàn diện, thực hiện trong 3-5 năm, do các viện nghiên cứu sinh học và bảo tồn thực vật chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu dược liệu và hóa học tự nhiên: Có thể sử dụng dữ liệu phân lập hợp chất và hoạt tính sinh học làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về phát triển thuốc từ thiên nhiên.

2. Doanh nghiệp dược phẩm và mỹ phẩm: Tham khảo để phát triển sản phẩm mới dựa trên các cao chiết và hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn và làm trắng da.

3. Giảng viên và sinh viên ngành Hóa học, Dược học, Sinh học: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về phương pháp phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học của hợp chất thiên nhiên.

4. Cơ quan quản lý và phát triển nguồn dược liệu: Áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo tồn và khai thác bền vững nguồn tài nguyên thực vật quý giá tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Loài Biến hoa sông Hằng có những hoạt tính sinh học nổi bật nào?
   Loài này có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, kháng khuẩn trên nhiều chủng vi khuẩn Gram (+) và Gram (-), cũng như khả năng ức chế enzyme α-glucosidase yếu, hỗ trợ kiểm soát đường huyết.

2. Phương pháp phân lập hợp chất được sử dụng trong nghiên cứu là gì?
   Nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật sắc ký lớp mỏng, sắc ký cột silica gel, Sephadex LH-20 và Diaion để phân tách, kết hợp phổ NMR và MS để xác định cấu trúc hợp chất.

3. Các hợp chất phân lập từ loài này có ứng dụng tiềm năng nào?
   Các hợp chất như triterpene và phenolic có thể ứng dụng trong sản xuất thuốc chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn và mỹ phẩm làm trắng da, chống lão hóa.

4. Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của cao chiết có ý nghĩa gì?
   Hoạt tính này liên quan đến khả năng làm chậm hấp thu đường, hỗ trợ kiểm soát đường huyết trong điều trị tiểu đường type 2, góp phần phát triển thuốc tự nhiên an toàn.

5. Nghiên cứu có thể được mở rộng như thế nào trong tương lai?
   Có thể mở rộng thu thập mẫu từ nhiều vùng miền, nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động sinh học, thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng để phát triển sản phẩm ứng dụng thực tế.

Kết luận

• Đã phân lập và xác định cấu trúc 6 hợp chất từ cao chiết ethyl acetate của loài Biến hoa sông Hằng, trong đó 5 hợp chất lần đầu tiên được phát hiện ở loài này.
• Cao chiết ethyl acetate thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh với IC50 0,063 mg/ml và hoạt tính kháng khuẩn tốt trên nhiều chủng vi sinh vật.
• Cao chiết nước có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase yếu, mở ra tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát tiểu đường.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển dược liệu và mỹ phẩm từ loài cây bản địa quý giá này.
• Đề xuất các hướng nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo nhằm khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên tại Việt Nam.

Luận văn khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp tiếp tục đầu tư phát triển các sản phẩm từ loài Biến hoa sông Hằng, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Thời xa xưa, cây thuốc giữ vai trò trọng yếu trong việc duy trì sức khỏe của loài người. Ngày nay, con người vẫn tiếp tục dựa vào dược tính của các loại thảo mộc để bào chế các loại thuốc. Một số lượng lớn loài thực vật trên thế giới được dùng để phòng ngừa và chữa trị bệnh tật do chúng có chứa các thành phần hoạt chất có tác dụng sinh học đối với cơ thể con người. Các loài thực vật này thường được sử dụng dưới dạng các bài thuốc đông y với nhiều công dụng mà thuốc Tây y không có được.

Thành phần hóa học của các loài thực vật thường rất đa dạng và có mối quan hệ tương tác phức tạp với nhau. Cách thức tác động của một loại thảo dược nào đó trong cơ thể con người vẫn còn chưa được làm sáng tỏ ngay cả khi chúng ta biết rõ về tác dụng chữa bệnh của nó. Chính vì vậy, việc đi sâu nghiên cứu thành phần hóa học để hiểu rõ nguồn gốc hoạt tính của các loại thảo mộc chữa bệnh có vai trò rất quan trọng trong việc bào chế ra các loại thuốc đạt hiệu quả tốt nhất. Sự hiểu biết về những thành phần hóa học của các loài thực vật sẽ là cơ sở cho chúng ta hiểu được cơ chế hoạt động của chúng bên trong cơ thể con người.

Ở Việt Nam, việc sử dụng các loài thực vật trong tự nhiên để phòng và điều trị bệnh tật đã tạo nên ngành y học cổ truyền dân tộc gọi là Đông y. Tuy nhiên, sự kết hợp giữa các vị thuốc này trong Đông y chủ yếu dựa trên các kinh nghiệm dân gian. Việt Nam là một trong những nước có một hệ thực vật đa dạng và phong phú. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý báu của đất nước có tác dụng lớn đối với sức khỏe của con người đồng thời mở ra tiềm năng trong nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên có nguồn gốc từ thực vật của Việt Nam.

Cho đến nay, còn rất nhiều loài thực vật của Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu hoặc được nghiên cứu chưa đầy đủ về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Cây Biến hoa sông hằng - Asystasia gangetica (L. Anderson là một trong những loài cây như vậy. Cây Biến hoa sông hằng được trồng làm rau ăn với tên gọi “Rau ngót Nhật”.

Những năm gần đây, cùng với phong trao “Hãy để thức ăn là thuốc, đừng biến thuốc thành thức ăn”, cây Rau ngót nhật đã được sử dụng nhiều ở Hà Nội và một số tỉnh, thành phố khác. Trong đông y, cây Biến hoa sông hằng được đánh giá có nhiều tác dụng như thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, cầm huyết, nhuận tràng,. Tuy có 1 nhiều công dụng và khá phổ biến nhưng cho đến nay, ở Việt Nam, các nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của loài cây này vẫn còn rất hạn chế. Từ những lý do đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học của loài Biến hoa sông hằng (Asystasia gangetica (L.

Nghiên cứu này sẽ góp phần làm rõ một số thành phần hóa học có trong loài Biến hoa sông hằng (A. gangetica) và đánh giá một số hoạt tính sinh học của loài cây này, từ đó có định hướng cho việc trồng và sử dụng loài cây này có hiệu quả hơn. Mục tiêu của đề tài bao gồm: - Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất từ loài Biến hoa sông hằng (A. gangetica); - Khảo sát được một số hoạt tính sinh học của các cao chiết phân đoạn từ phần trên mặt đất loài Biến hoa sông hằng.

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. GIỚI THIỆU VỀ LOÀI BIẾN HOA SÔNG HẰNG (Asystasia gangetica (L. Anderason) Bộ: Lamiales Họ: Acanthaceae Chi: Asystasia 1. Đặc điểm thực vật Cây thảo, cao 0.5 m; thân 4 cạnh, có lông tơ dày.

Lá hình trứng đến hình bầu dục, nhẵn hoặc có lông tơ dày đặc biệt dọc gân, mặt trên lá nhiều nang thạch nổi rõ; cuống lá dài 3-5 mm, có lông tơ thưa. Cụm hoa hình chùm ở nách lá hoặc đầu cành, dài đến 15 cm; lá bắc hình tam giác, cỡ 5 mm, có lông tơ dày. Cuống hoa dài 2-3 mm, lông tơ dày. Đài dài 7 mm; thùy đài hình đường-hình mác, cỡ 5-6 x 1 mm.

Tràng hoa hình chuông, cỡ 3-3.5 cm, màu vàng, trắng hoặc tím nhạt, mặt ngoài có lông tuyến, mặt trong nhẵn; gốc ống tràng hình trụ, dài cỡ 3 mm, rộng 8 mm sau đó mở rộng ra; miệng tràng 5 thùy; thùy tràng hình trứng ngược hoặc hình bán nguyệt; thùy giữa môi dưới có đốm tím hoặc đốm khác màu. Nhị không thò ra khỏi ống tràng; chỉ nhị nhẵn, cặp nhị dài cỡ 5 mm, cặp nhị ngắn hơn cỡ 3 mm. Bầu hình bầu dục, cỡ 3.5 mm; vòi nhụy dài 1.8 cm, có lông tơ dày; núm nhụy hình đầu, 2 thùy. Quả nang, dài cỡ 2 cm, hình chùy, lông tơ thưa.

Hạt gần như hình trứng ngược hoặc tròn, cỡ 3-4 x 1-3 mm, bề mặt mạng lưới[1, 2]. Cây Biến hoa sông hằng (Asystasia gangetica (L. Anderson) Phân bố: Hà Nội (Ba Vì), Hòa Bình, Ninh Bình, Nghệ An (Vinh), Thừa Thiên – Huế, Kon Tum, Khánh Hòa (Nha Trang), Đồng Nai (Biên Hòa), Long An. Còn 3 có ở Trung Quốc (Vân Nam), Ấn Độ, Lào, Thái Lan, Philippines, Malaysia, Indonesia, Australia và Châu Phi.

Cây trồng nhiều ở Việt Nam; có thể có nhiều màu sắc khác nhau từ trắng, vàng nhạt đến tím. Sinh thái: Mùa hoa tháng 9 đến tháng 1 năm sau, có quả tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Cây ưa sáng mọc ven đường, bờ rào. Bộ phận dùng, tính vị 1.

Bộ phận dùng Toàn bộ phần trên mặt đất. Tính vị, quy kinh Có tác dụng trừ giun, tiêu sưng, trừ thấp. Tác dụng dược lý Ở Ấn Độ, dịch lá được dùng làm thuốc trừ giun và dùng xoa để trị sưng viêm và đau thấp khớp. Ở Vân Nam (Trung Quốc), toàn cây dùng trị đòn ngã tổn thương và gãy xương.

Trong đông y, cây Biến hoa sông hằng được đánh giá có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, hoạt huyết hoá ứ, lợi tiểu. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI BIẾN HOA SÔNG HẰNG (Asystasia gangetica (L. Các công trình nghiên cứu trên thế giới 1. Các công trình nghiên cứu về thành phần hóa học Cây Biến hoa sông hằng (A.

gangetica) còn chưa được nghiên cứu nhiều về thành phần hóa học cả trên thế giới và ở Việt Nam. Các nghiên cứu trước đây cho biết cây A. gangetica đa dạng về thành phần hóa học. Năm 2007, Kanchanapoom và Ruchirawat đã phân lập từ phần trên mặt đất của cây A.

gangetica tám hợp chất bao gồm 5,11-epoxymegastigmane glucoside (asysgangoside) (1), (6S,9R)-roseoside (2), benzyl -D-glucopyranoside (3), salidroside (4), ajugol (5), apigenin 7-O--D-glucopyranoside (6), apigenin 7-O- neohesperidoside (7), và apigenin 7-O--D-glucopyranosyl (16)- -D- glucopyranoside (8)[3]. 4 Năm 2011, tinh dầu từ các bộ phận trên mặt đất, hạt và rễ của cây A. gangetica đã được Moronkola và cộng sự phân tích bằng phương pháp sắc ký khí và sắc ký khí kết hợp với khối phổ. Năm mươi tư hợp chất đã được phân lập trong tinh dầu từ phần trên mặt đất, 21 hợp chất trong tinh dầu hạt và 15 hợp chất trong tinh dầu rễ, tương ứng với 96,80%, 65,11% và 78,50% lượng dầu trong mỗi loại.

Tinh dầu từ phần trên mặt đất chiếm ưu thế bởi phthalate (39,00%), cycloalkane (28,23%) và hợp chất thơm (17,14%), trong đó các hợp chất chiếm ưu thế là toluene (9,12%), methylcyclohexane (9,02%) và bisisodecyloctylphthalate (6,05%). Các thành phần khác là alkane phân nhánh (6,13%) và alkane mạch thẳng (3,24%), ester (1,71%), alcohol (0,72%), acid (0,36%), hợp chất dị vòng (0,27%), ketone (0,18%) và terpenoid (0,09%). Trong tinh dầu hạt, nhóm có hàm lượng lớn nhất là phthalate (24,67%), alcohol (16,28%) và alkane mạch thẳng (8,56%), với dinonylphthalate (9,40%), 1-octenol (8,05%) và methylcyclohexane (6,04%) là các thành phần quan trọng nhất. Ngoài ra, nó còn chứa xycloalkane (6,04%), hợp chất thơm (5,03%), terpenoid (4,03%), ester (3,02%), acid (1,01%), amide (1,01%) và alkane phân nhánh (0,50%).

Trong tinh dầu rễ có alcohol (27,32%), alkane mạch thẳng (23,61%) và aldehyde (15,91%) là đáng chú ý nhất, trong đó các hợp chất chiếm ưu thế là abietal (11,67%), n-tetracosan (10,08%) và palustrol (9,02%). Nó cũng có chứa phthalate (5,83%), hợp chất thơm (5,83%) và xycloalkane (4,24%). Các dẫn xuất của phthalate đều có mặt trong cả ba loại tinh dầu. Không có aldehyde trong 5 tinh dầu từ phần trên mặt đất; không có ketone và aldehyde trong tinh dầu hạt; không có terpenoid, ester, ketone, acid và các hợp chất dị vòng trong tinh dầu rễ.

Đáng chú ý là lượng thấp terpenoid phổ biến trong tinh dầu hạt và phần trên mặt đất nhưng không có trong tinh dầu rễ. Hợp chất không no và ether không có trong thành phần các tinh dầu[4]. Cũng năm 2011, Hamid và cộng sự đã sàng lọc sơ bộ hóa thực vật của dịch chiết n-hexane, ethyl acetate và methanol từ toàn bộ cây A. Kết quả cho thấy, dịch chiết n-hexane có chứa đường khử, steroid, glycoside, flavonoid và anthraquinon, trong khi saponin, tannin và alkaloid không có trong dịch chiết này.

Dịch chiết ethyl acetate và methanol có saponin, đường khử, steroid, glycoside, flavonoid và anthraquinon, trong khi tannin và alkaloid không có trong cả hai dịch chiết[5]. Cũng trong năm 2011, Senthamilselvi và cộng sự đã xác định được sự có mặt một hợp chất biflavone glycoside chưa từng được phân lập trước đó là apigenin 7- O-glucosyl(3′6)luteolin 7-O-glucoside (9) từ cao chiết ethyl acetate của hoa A. Năm 2012, Worawittayanon và cộng sự đã phân lập được 5 hợp chất iridoid từ cao chiết methnol của phần trên mặt đất cây A. micrantha là 6- hydroxyantirrhide (10), angeloside (11), ajugol (5), 6-O-α-L-rhamnopyranosyl- catapol (12) và 6-O-α-(3-O-trans-caffeoyl)-L-rhamnopyranosyl-catapol (13)[7].

6 \ Năm 2020, 5 hợp chất là salidroside (4), verbascoside (14), forsythiaside (15), 3’’-O-caffeoyl-6-O-rhamnopyranosyl catalpol (16), và 4-O-caffeoyl-6-O- rhamnopyranosyl catalpol (17) đã được chứng minh có nguồn gốc từ dịch chiết methanol của lá A. Các công trình nghiên cứu về hoạt tính sinh học Các công trình nghiên cứu trên thế giới chỉ ra rằng loài Biến hoa sông hằng (A. gangetica) có nhiều hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, hạ huyết áp, 7 chống hen suyễn, giảm đau, kháng viêm, ức chế enzyme tyrosinase, chống ôxi hóa, chống tiểu đường. Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm: Năm 2011, các dịch chiết n-hexane, ethyl acetate và methanol từ toàn bộ cây A.

gangetica đã được đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm trên 4 chủng vi khuẩn Gram (-) Salmonella typhii (UCH4801), Escherichia coli (UCH 00260), Pseudomonas aeruginosa (UCH 1102) và Klebsiella pneumonae (UCH 2894) và 2 chủng vi khuẩn Gram (+) Bacillus subtilis (UCH 74230) và Staphylococcus aureus (UCH 2473); và 6 chủng nấm Candida albicans, Aspergillus niger, Rhizopus stolon, Penicillum notatum, Tricophyton rubrum và Epidermophyton floccosum.