TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH - KTNN ===o0o=== DIÊM THỊ THÙY DUNG NGHIÊN CỨU SỰ VẬN TẢI VÀ PHÂN PHỐI THUỐC CURCUMIN CỦA MÀNG BACTERIAL CELLULOSE LÊN MEN TỪ NƯỚC DỪA GIÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG QUA DA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý học người động vật dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Thành HÀ NỘI - 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH - KTNN ===o0o=== DIÊM THỊ THÙY DUNG NGHIÊN CỨU SỰ VẬN TẢI VÀ PHÂN PHỐI THUỐC CURCUMIN CỦA MÀNG BACTERIAL CELLULOSE LÊN MEN TỪ NƯỚC DỪA GIÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG QUA DA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sinh lý học người động vật Người hướng dẫn khoa học THS LÊ THỊ TUYẾT hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Thành HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình hoàn thành khóa luận nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu vận tải phân phối thuốc Curcumin màng Bacterial Cellulose lên men từ nước dừa già định hướng sử dụng qua da”, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị bạn Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học Chuyển giao công nghệ trường Đại học Sư phạm Hà Nội Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: ThS Lê Thị Tuyết – Người hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ em suốt trình hoàn thành khóa luận Em cảm ơn chân thành tới thầy cô làm việc Trung tâm Hỗ trợ nghiên cứu khoa học Chuyển giao công nghệ - trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô bạn sinh viên học tập làm việc Bộ môn Sinh lý người động vật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội giúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi trình hoàn thành đề tài nghiên cứu Cuối em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè quan tâm, động viên, giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2016 Sinh viên Diêm Thị Thùy Dung LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan viết luận văn thật Đây kết nghiên cứu riêng Tất số liệu thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, số liệu chép hay bịa đặt, không trùng với kết công bố Trong tài liệu có sử dụng số tài liệu số tác giả, xin phép tác giả để bổ sung cho luận văn Nếu sai hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 03 tháng 05 năm 2016 Sinh viên Diêm Thị Thùy Dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Vật liệu phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa Phương pháp nghiên cứu Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU TỔNG QUAN VỀ BC 1.1 Vị trí phân loại Acetobacter xylinum 1.2 Đặc điểm A xylinum 1.3 Cấu trúc đặc tính màng BC tạo A xylinum 1.4 Tính chất độc đáo BC 1.5 Sinh tổng hợp BC 1.6 Môi trường nuôi cấy A xylinum 1.7 Các phương pháp sản xuất BC từ A xylinum 1.8 Tình hình nghiên cứu ứng dụng màng BC lĩnh vực vận tải phân phối thuốc qua da TỔNG QUAN VỀ TINH CHẤT CUR 11 2.1 Sơ lược thuốc CUR 11 2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng thuốc CUR 14 Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Vật liệu nghiên cứu 16 2.2 Nội dung nghiên cứu 16 2.3 Phương pháp nghiên cứu 16 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Độ dày màng BC điều kiện nuôi cấy 24 3.2 Tinh chế màng BC 25 3.3 Màng BC nạp CUR 26 3.4 Khả hấp thụ CUR màng BC 27 3.5 Khả giải phóng thuốc CUR 28 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34 4.1 Kết luận 34 4.2 Kiến nghị 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 PHỤ LỤC 39 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Cấu trúc CUR 1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl) -1,6-heptadien3,5-dione 11 Hình 2.1: Phổ UV CUR với dung môi etanol 19 Hình 2.2: Phương trình đường chuẩn CUR 20 Hình 3.1: Màng BC thô thu sau ngày 25 Hình 3.2: Màng BC sau tinh chế 26 Hình 3.3: Màng BC sau loát thuốc 26 Hình 3.4: Màng BC – CUR 0,3 cm sau sấy 27 Hình 3.5: Phương trình hồi quy mẫu CUR 29 Biểu đồ 3.1: Mật độ quang màng BC – CUR độ dày khác 30 Biểu đồ 3.2: Tỉ lệ giải phóng thuốc từ màng BC – CUR theo 32 Sơ đồ 2.1: Quy trình tinh chế màng BC 18 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần nước dừa già Bảng 2.1: Môi trường nuôi cấy A xylinum tạo màng BC 18 Bảng 2.2: Mật độ quang dung dịch CUR nồng độ (mg/ml) khác (n = 3) 20 Bảng 2.3: Môi trường đệm PBS với pH 7,4 21 Bảng 3.1: Kết thu màng BC tươi (n = 3) 24 Bảng 3.2: Tỉ lệ hấp thụ thuốc CUR vào màng BC (n = 3) 27 Bảng 3.3: Khối lượng hấp thụ CUR vào màng BC độ dày khác (n=3) 28 Bảng 3.4: Độ hấp thụ quang Curcumin nồng độ (µg/ml) khác (n = 3) 28 Bảng 3.5: Mật độ quang dung dịch CUR độ dày màng khác theo (n = 3) 29 Bảng 3.6: Tỉ lệ giải phóng dược chất màng BC – CUR độ dày khác môi trường đệm pH 7,4 theo thời gian (n = 3) 31 Bảng 3.7: Hệ số tương quan R2, tốc độ giải phóng thuốc (k) trị số mũ giải phóng (n) môi trường pH 7,4 độ dày màng khác (n = 3) 32 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần có ý đặc biệt việc sử dụng vật liệu sinh học sản phẩm chăm sóc sức khỏe khả tái tạo, tương thích sinh học phân hủy sinh học chúng Một vật liệu sinh học có đặc tính ý cellulose Vật liệu vượt trội so với polyme tự nhiên tổng hợp khác [15] Trong đó, Bacterial Cellulose hay màng sinh học (BC) đối tượng nhiều nghiên cứu ứng dụng nhà khoa học nước nước Đây loại nguyên liệu mới, ứng dụng nhiều lĩnh vực thực phẩm, y học, mỹ phẩm, Theo kết nghiên cứu cho thấy màng BC tạo nên từ nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, sản xuất quy mô công nghiệp Về mặt tính chất, BC có độ tinh lớn nhiều so với loại cellulose khác, phân hủy sinh học, tái chế hay phục hồi hoàn toàn Ngoài ra, BC có độ bền tinh thể cao, sức căng lớn, trọng lượng thấp, ổn định kích thước hướng BC mạng polyme sinh học có khả giữ nước lớn, có tính xốp, ẩm độ cao, chịu thể tích đáng kể bề mặt (lực bền học cao) [5] Ngoài ra, màng BC hàng rào cản oxi sinh vật khác, ngăn cản phân hủy chất tế bào tác động UV, có tiềm cao cho ứng dụng hệ thống vận chuyển thuốc, cho thẩm thấu qua da, qua đường miệng mô - kỹ thuật, số ứng dụng y sinh học khác [5, 6, 9, 28],… Gần đây, số nghiên cứu giới việc ứng dụng màng BC làm hệ thống phân phối vận chuyển thuốc qua da với số loại thuốc có hiệu rõ rệt, khắc phục nhược điểm thuốc dạng thông thường Lợi lớn từ việc sử dụng màng BC nạp thuốc khả chữa lành vết thương, đặc tính bảo vệ, khả hấp thu dịch tiết với việc giải phóng loại thuốc trị liệu có liên quan Hầu hết chế phẩm đắp qua da sản xuất vật liệu khác Do đó, hệ thống nạp thuốc có khả giải phóng thuốc kéo dài có lớp, chí lớp đơn giản hóa quy trình sản xuất giảm chi phí [5, 26] Curcumin (CUR) có nguồn gốc từ gia vị nghệ - thực phẩm phổ biến sử dụng nhiều kỷ phương thuốc cho nhiều bệnh Nghiên cứu khoa học rộng lớn thập kỷ qua thể khả hợp chất để điều chỉnh nhiều mục tiêu tế bào có giá trị phòng ngừa điều trị chống lại loạt bệnh Trong năm gần đây, tác dụng dược lý tiềm CUR bệnh viêm, bệnh tim mạch, ung thư, bệnh Alzheimer chứng rối loạn thần kinh chứng minh Tuy nhiên, ứng dụng lâm sàng CUR hạn chế nhược điểm bất ổn, độ hòa tan thấp, khả dụng sinh học trình chuyển hóa nhanh chóng [27] CUR - hợp chất polyphenolic sở hữu tác dụng dược lý khác bao gồm chống viêm, chống oxy hóa, chống tiền tăng sinh hoạt động chống tạo mạch Mặc dù hiệu độ an toàn chứng minh, hạn chế sinh khả dụng CUR tiếp tục nhấn mạnh mối quan tâm Nồng độ CUR huyết mô thấp, không phân biệt đường dùng, trình chuyển hóa nhanh chóng loại trừ yếu tố quan trọng làm giảm bớt khả sinh khả dụng CUR [8] Thử nghiệm lâm sàng chất CUR an toàn liều cao (12 g/ngày) người biểu sinh khả dụng Lý hấp thu vào mức độ huyết tương mô thấp CUR hấp thu, chuyển hóa nhanh chóng, loại bỏ hệ thống nhanh chóng Để cải thiện sinh khả dụng CUR, nhiều phương pháp thực [8] Hình 3.2: Màng BC sau tinh chế 3.3 Màng BC nạp CUR Màng BC sau loát CUR rửa để loại bỏ thuốc tự (hình 3.3) sấy nhiệt độ 120ᴼC 20 phút (hình 3.4) a) b) Hình 3.3: Màng BC sau loát thuốc a) Màng BC – CUR 0.3 cm b) Màng BC – CUR 0.7 cm 26 Hình 3.4: Màng BC – CUR 0,3 cm sau sấy Nhận xét: Màng BC – CUR thu có màu vàng tươi thuốc CUR, chất dẻo dai, không bị giòn 3.4 Khả hấp thụ CUR màng BC + Thuốc CUR nạp vào màng BC theo cách khác tỉ lệ hấp thụ thuốc CUR vào màng BC khác biệt Tỉ lệ hấp thụ CUR vào màng BC tính theo công thức (1) kết trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2: Tỉ lệ hấp thụ thuốc CUR vào màng BC (n = 3) Độ dày màng (cm) Mật độ quang EE % 0,7 0,5 0,3 3,09033 3,10433 3,10833 ± 0,0015 ± 0,0040 ± 0,0006 18,66 18,24 18,12 ± 0,0453 ± 0,1199 ± 0,0171 Kết phần trăm thuốc hấp thụ vào màng tính theo công thức (1) từ bảng 3.2 cho thấy: lượng thuốc màng hấp thụ tương đối lớn màng với độ dày khác Với giá trị kiểm định p (= 0,003) 60%) có phù hợp so với mô hình khác Kết cho thấy việc áp dụng mô hình Korsmeyer-peppas cho nghiên cứu khuếch tán giải phóng kéo dài Trong ma trận hình cầu, n < 0,43 giải phóng thuốc theo chế khuếch tán qua trung gian xảy Nếu 0,43 < n < 0,85 vận chuyển không khuếch tán xảy Giá trị n thu độ dày màng khác nhỏ 0,43 Giá trị n nhỏ thu từ mẫu giải thích trương nở vật liệu mang thuốc, vật liệu trương nở lớn khả khuếch tán thuốc tăng ngược lại 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Màng BC có độ dày 0,3 cm có khả hấp thụ thuốc tốt Lượng thuốc giải phóng thời gian giải phóng thuốc môi trường pH với độ dày màng khác (0,3 cm; 0,5 cm 0,7 cm): màng BC – CUR có độ dày 0,3 cm giải phóng thuốc tốt nhất, màng BC – CUR có độ dày 0,7 cm giải phóng thuốc Thời gian giải phóng thuốc kéo dài độ dày màng khác môi trường pH 7,4 giống 4.2 Kiến nghị Tiếp tục khảo sát tính chất màng BC – CUR, khả vận tải phân phối CUR màng BC làm từ loại môi trường khác môi trường nước vo gạo, rỉ đường, … 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Dương Thị Hồng Ánh, Phạm Văn Giang, Nguyễn Trần Linh, “Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano curcumin phương pháp nghiền bi kết hợp với đồng hóa tốc độ cao”,Trường Đại học Dược Hà Nội, số 1/2014, nghiên cứu dược thông tin thuốc Trịnh Hoàng Dương, Hà Diệu Ly, “Chiết xuất curcumin từ củ nghệ vàng xây dựng liệu chuẩn curcumin để thiết lập chất chuẩn chiết từ dược liệu”, Viện Kiểm nghiệm Thuốc TP Hồ Chí Minh, tạp chí Dược học – 8/2011 số 424 năm 51 Đỗ Tất Lợi (2004), “Những thuốc vị thuốc Việt Nam”, Nxb Y học, 227 – 230 TS Dương Minh Tâm, ThS Đỗ Thanh Sinh, “Một số kết nghiên cứu triển khai công nghệ vật liệu nano Khu công nghệ cao TP Hồ Chí Minh Định hướng phát triển 2013 -2015”, hội thảo khao học “Định hướng phát triển khoa học công nghệ vật liệu tiên tiến Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh” Nguyễn Văn Thanh (2006), “Nghiên cứu chế tạo màng cellulose trị bỏng từ acetobactor xylinum”, đề tài cấp bộ, Bộ Y tế - Đại học Y dược thành phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh Almeida I.F et al (2014), “Bacterial cellulose membranes as drug delivery systems: An in vivo skin compatibility study”, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 86 (3), 332-336 Altaf S Darvesh et al, “Curcumin and liver cancer : a review”, Curr Pharm Biotech., 2012, 13, 218-228 Anand et al (2007), “Bioavailability of Curcumin: Problems and 35 Promises”, Molecular Pharmaceutics, Vol 4, No 6, 807–818 Armando JD et al (2014), “Do bacterial cellulose membranes have potential in drug-delivery systems”, Expert Opin 10 Bambang Kuswandi et al (2011), “Real-Time Monitoring of Shrimp Spoilage Using On-Package Sticker Sensor Based on Natural Dye of Curcumin”, Springer Science + Business Media, 5:881–889 11 Hai-Peng Cheng, Pie-Ming Wang, Jech-Wei Chen and Wen-Teng Wu (2002), “Cultivation of Acetobacter xylinum for Bacterial cellulose production in a modified airlift reactor”, Biotechnol, Appl, Biochem, 35, 125-132 12 Hatcher H., Planalp R., Cho J., Torti F M., Torti S V (tháng năm 2008) “Curcumin: from ancient medicine to current clinical trials” Cell Mol Life Sci.65 (11): 1631–52 13 Huang L et al (2013), “Nano-cellulose 3D-networks as controlledrelease drug carriers”, J Mater Chem B, (23), 2976-2984 14 Kapil Kumar and AK Rai, “Development and Evaluation of Proniosome Encapsulated Curcumin for Transdermal Administration”, Tropical Journal of Pharmaceutical Research December 2011; 10 (6): 697-703 15 Klemm D et al (2001), “Bacterial synthesized cellulose – artificial blood vessels for microsurgery”, Prog Polym Sci, 26, 1561–1603 16 Luan J et al (2012), “Impregnation of silver sulfadiazine into bacterial cellulose for antimicrobial and biocompatible wound dressing”, Biomed Mater, 7, ID 065006 17 Muhammad MA et al (2014), “A review of bacterial cellulose-based drug delivery systems: their biochemistry, current approaches and future prospects”, Journal of Pharmacy and Pharmacology, 66, pp 1047–1061 18 M.Akram, Udin Sahab (2010), "Curcuma Longa and Curcumin: A review 36 article", Rom J Biol – Plant Biol, 55, pp 65–70 19 Nguyen TX et al (2014), “Chitosan-coated nano-liposomes for the oral delivery of berberine hydrochloride”, J Mater Chem B, 2, 7149–7159 20 P.A Harris, IM Leigh and HA Navsaria (1998), “The future for cultured Skin Replacements Buns”, 24(7), 453 – 457 21 Pinto RJB et al (2009), “Antibacterial activity of nanocomposites of silver and bacterial or vegetable cellulosic fibers”, Acta Biomater, 5, 2279 – 2289 22 Pubmed.org (1998), “Influence of piperine on the pharmacokinetics of curcumin in animals and human volunteers”, 64 (4): 353-6 23 R.Patel, S.K.Singh, S.Singh, Dr.N.R.Sheth, R Gendle (2009), “Development and Characterization of Curcumin Loaded Transfersome for Transdermal Delivery”, Patel R et al /J Pharm Sci & Res Vol.1 (4), 71-80 24 Silva NHCS et al (2014), “Topical caffeine delivery using biocellulose membranes: a potential innovative system for cellulite treatment”, Cellulose, 21, 665- 674 25 Silva NHCS et al (2014), “Bacterial cellulose membranes as transdermal delivery systems for diclofenac: in vitro dissolution and permeation studies”, Carbohydr Polym, 106, 264-269 26 Sun, Su, Ding et al (2012), “Advances in nanotechnology-based delivery systems for Curcumin”, Nanomedicine (7), 1085–1100 27 Takuro Kirita and Yuji Makino (2013),“ Novel Curcumin Oral Delivery Systems”, Anticancer Research 33: 2807-2822 28 Trovatti E et al (2011), “Biocellulose membranes as supports for dermal release of lidocaine”, Biomacromolecules,12, 4162 - 4168 29 Trovatti E et al (2012), “Bacterial cellulose membranes applied in 37 topical and transdermal delivery of lidocaine hydrochloride and ibuprofen: in vitro diffusion studies”, Int J Pharm, 435 (1), 83-87 30 Wan, Y.Z., Luo, H., He, F., Liang, H., Huang, Y., & Li, X L (2009), “Mechanical, moisture absorption, and biodegradation behaviours of bacterial cellulose fibre-reinforced starch biocomposites”, Composites Science and Technology 69(7-8): 1212-1217 31 Wei B et al (2011), “ Preparation and evaluation of a kind of bacterial cellulose dry films with antibacterial properties”, CarbohydrPolym, 84, 533–538 32 Weitong Sun, Yu Zou, Yaping Guo, Lu Wang, Xue Xiao, Rui Sun, Kun Zhao (2014), “Construction and characterization of Curcumin nanoparticles system”, J Nanopart Res 16:2317 33 Wippermann, J., Schumann, D., Klemm, D., Kosmehl, H., Salehi-Gelani, S., & Wahlers, T (2009), “Preliminary Results of Small Arterial Substitute Performed with a New Cylindrical Biomaterial Composed of Bacterial Cellulose”, European Journal of Vascular and Endovascular Surgery 37(5): 592-596 38 PHỤ LỤC Khử trùng môi trường buồng cấy vô trùng Thuốc CUR sử dụng nghiên cứu 39 BC nạp CUR 5% 40 ... thấy hướng nghiên cứu triển vọng Đó lí chọn đề tài: Nghiên cứu vận tải phân phối thuốc Curcumin Bacterial Cellulose lên men từ nước dừa già định hướng sử dụng qua da Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên. .. KTNN ===o0o=== DIÊM THỊ THÙY DUNG NGHIÊN CỨU SỰ VẬN TẢI VÀ PHÂN PHỐI THUỐC CURCUMIN CỦA MÀNG BACTERIAL CELLULOSE LÊN MEN TỪ NƯỚC DỪA GIÀ ĐỊNH HƯỚNG SỬ DỤNG QUA DA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên... vi nghiên cứu - Vật liệu nghiên cứu: Màng BC làm từ môi trường nước dừa già; thuốc CUR tinh khiết 95% - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả vận tải phân phối thuốc CUR dựa màng BC định hướng qua