Nghiên cứu chế tạo Polime tương thích sinh học Chitosan cấu trúc Nanô ứng dụng làm chất mang thuốc có tác dụng phân giải chậm

- LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC.
- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO POLIME TƯƠNG THÍCH SINH HỌC CHITOSAN CẤU TRÚC NANÔ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT MANG THUỐC CÓ TÁC DỤNG PHÂN GIẢI CHẬM CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ-CƠ BẢN MÃ SỐ: NGUYỄN THỊ THÚY NGA Người hướng dẫn khoa học: TS.
- TRẦN ĐẠI LÂM Hà Nội 2005 LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 2 LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Bộ môn Hoá Vô cơ & Đại cương-Khoa Công nghệ Hoá học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
- Tôi xin cảm ơn Tiến sĩ Lê Thị Ngọc Liên và các cán bộ nghiên cứu phòng Công nghệ các hợp chất Sinh học-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ và cố vấn cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
- Tác giả NGUYỄN THỊ THUÝ NGA LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 3 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU.
- Nguồn gốc CT/CS.
- Cấu trúc và tính chất của CT/CS.
- Một số phương pháp xác định độ deaxetyl hóa (DD) của CT/CS.
- Xác định khối lượng phân tử trung bình của CT/CS.
- Một số dẫn xuất chủ yếu của CT/CS.
- Hoạt tính sinh học và ứng dụng của CT/CS trong Y Dược.
- Một số phương pháp sản xuất CT/CS và chế tạo nanô CS.
- Một số phương pháp sản xuất CT/CS.
- Phương pháp chế tạo CS có cấu trúc nano.
- Ứng dụng CS làm chất mang polime để gắn thuốc.
- Sơ lược một số thuốc gắn lên chất mang CS.
- Các phương pháp vật lý.
- Phương pháp phổ hồng ngoại ( IR.
- Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD.
- Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hiển vi điện tử quét (SEM.
- Phương pháp phân tích nhiệt (TA.
- Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC.
- 36 LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 4 2.1.6.
- Phương pháp quang phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến ( UV-vis.
- Các phương pháp hóa học.
- 41 2.2.1.Chiết xuất và chuyển hoá CT/CS từ vỏ tôm.
- Xác định các thông số của CS nguyên liệu.
- Chế tạo vật liệu CS có cấu trúc nanô.
- Nghiên cứu gắn axit Sa lên chất mang CS.
- Nghiên cứu gắn thuốc sốt rét ART vào chất mang CS.
- Khảo sát khả năng gắn ART vào chất mang CS cấu trúc nanô.
- Khảo sát khả năng phân giải ART sau khi gắn lên chât mang CS theo thời gian trong môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày theo thời gian bằng HPLC và UV-vis.
- Tổng hợp và đặc trưng CS nguyên liệu từ vỏ tôm.
- Chiết xuất CT/CS từ vỏ tôm.
- Xác định các thông số đặc trưng của CS nguyên liệu.
- Tổng hợp và đặc trưng chất mang nanô CS.
- Tổng hợp chất mang nanô CS.
- Nghiên cứu đặc trưng của chất mang nanô CS.
- Nghiên cứu quá trình gắn thuốc vào chất mang nanô CS.
- Nghiên cứu khả năng gắn Sa (thuốc mô hình) lên chất mang CS.
- Nghiên cứu khả năng gắn ART lên chất mang CS.
- Nghiên cứu khả năng gắn ART lên chất mang nanô CS.
- Nghiên cứu động học quá trình phân giải ART trên chất mang CS trong môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày.
- Nghiên cứu sự phân huỷ chậm của chất mang CS theo thời gian trong các môi trường bằng HPLC.
- 76 LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 5 3.4.2.
- Khảo sát khả năng phân giải ART từ CS-ART trong các môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày bằng HPLC.
- Khảo sát khả năng phân giải ART từ CS-ART trong các môi trường giả dịch ruột và dịch dạ dày bằng UV-vis.
- 89 LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 6 MỘT SỐ KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN ART – Artesunat CS – Chitosan CS-ART – Sản phẩm Artesunat gắn lên chất mang Chitosan CS-TPP - Phức hợp Chitosan và Tripolyphotphat (nanô Chitosan) CS-TPP-ART - Sản phẩm gắn Artesunat lên chất mang nanô Chitosan DD - Độ deaxetyl hoá Sa – Axit Salixylic CS-Sa – Sản phẩm Salixylic gắn lên chất mang Chitosan TPP - Tripolyphotphat LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 7 MỞ ĐẦU Chitin (CT)/Chitosan (CS) là một polysacarit mạch thẳng nguồn gốc thiên nhiên, tập trung nhiều chủ yếu ở vỏ các loài thuỷ sản giáp xác như: tôm, cua, mai mực [12]… CT/CS có khả năng hoà hợp và phân huỷ sinh học [16], độc tính thấp, có hoạt tính đa dạng: kháng khuẩn, kháng nấm tăng sinh tế bào, tăng cường miễn dịch của cơ thể với các tác dụng kích thích sản sinh bạch cầu, giảm cholesterol trong máu, hạn chế sự phát triển khối u, có tác dụng tốt trên các vết thương, vết bỏng [12]… CT/CS có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: nông nghiệp, công nghiệp, thực phẩm, mỹ phẩm, xử lý nước thải và y dược học… Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đánh giá cao vai trò của CT/CS và chính thức cho phép sử dụng trong Y Dược học và thực phẩm [16], [38].
- Người ta đã phát hiện được một số tác dụng của các sản phẩm CT/CS trong Y Dược học như: làm thuốc điều trị vết thương, giảm colesterol trong máu và giảm cân cho người béo phì, ức chế u và ung thư, làm tá dược trong thuốc viên, làm chất mang trong thuốc polime để kiểm soát liều phân giải, làm vật liệu Y sinh học [12]… Nhờ có những tính chất như trên, hiện nay CT/CS được một số nhà khoa học nghiên cứu với mục đích chế tạo các vật liệu tiên tiến có cấu trúc nanô.
- Các vật liệu có cấu trúc nanô này ngày nay được cho là rất có triển vọng trong Y-Dược học: trong đó phải kể đến tác dụng làm chất dẫn thuốc nhằm kéo dài thời gian tác dụng và tăng hiệu quả của việc sử dụng thuốc – chất mang thuốc.
- LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 8 Trên thế giới hiện nay, hướng nghiên cứu áp dụng công nghệ nanô vào lĩnh vực Y học, Sinh học, Dược phẩm như chẩn đoán bệnh, chữa trị bệnh, bào chế thuốc và sản xuất các sản phẩm Y Dược khác là một trong những hướng nghiên cứu mũi nhọn, thu hút sự quan tâm lớn của các nhà khoa học.
- Chính vì vậy, các hệ thống đặc hiệu và dẫn chuyển dược phẩm trên cơ sở công nghệ nanô ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu và triển khai.
- Đây là nguồn nguyên liệu phong phú cho việc điều chế CT/CS.Việc điều chế CT/CS từ nguyên liệu vỏ tôm, cua, mai mực…còn có một mục đích nữa là tận dụng những phế thải từ các nhà máy chế biến thuỷ, hải sản (vỏ tôm, cua, mai mực…) để làm sạch và bảo vệ môi trường – một vấn đề cũng đang được toàn thế giới quan tâm hàng đầu.
- Với mục đích tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, bảo vệ môi trường và nâng cao ứng dụng của CT/CS trong Y, Dược học và đóng góp một phần vào việc phát triển công nghệ nanô ứng dụng trong Y – Sinh học và công nghệ Dược phẩm, trong phạm vi luận văn này chúng tôi đã đặt ra những nhiệm vụ sau.
- Chiết xuất CT/CS từ vỏ tôm • Xác định các thông số đặc trưng của CS nguyên liệu - Xác định độ deaxetyl hoá (DD) của CS nguyên liệu - Xác định khối lượng phân tử trung bình của CS nguyên liệu.
- Tổng hợp và đặc trưng chất mang CS có cấu trúc nanô dùng trong Y, Dược học.
- LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 9 • Nghiên cứu ứng dụng CS cấu trúc nanô trong Y, Dược học: Dùng CS làm chất dẫn thuốc.
- Gắn thuốc lên chất mang CS như axit salixylic (làm thuốc mô hình), artesunat.
- Thử khả năng phân giải chậm của thuốc sau khi đã gắn và so sánh với khả năng phân giải của thuốc khi không gắn với chất mang CS bằng một số phương pháp HPLC, UV-vis.
- LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.
- Nguồn gốc CT/CS CT/CS có chủ yếu trong vỏ cứng của các loài động vật giáp xác như: tôm, cua, mai mực, tảo biển, vỏ của bọ cánh cứng [12]…vì vậy trong số các polime nguồn gốc tự nhiên sản lượng của CT/CS rất lớn (chỉ đứng thứ hai sau xenlulo).
- Trong mỗi loại nguyên liệu ta thu được những dẫn xuất khác nhau.
- Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta đã chứng minh được CT tồn tại ở ba dạng cấu trúc.
- cả ba dạng này đều có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn chỉ khác nhau ở sự sắp xếp các mạch phân tử trong tinh thể (hình 1.1).
- CT có cấu trúc mạch ngược chiều nhau đều đặn nên ngoài liên kết hiđro trong một lớp và hệ chuỗi, nó còn có lực liên kết hiđro giữa các lớp, do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững.
- CT nhờ quá trình axetyl hoá cho cấu trúc tinh thể bền vững hơn.
- CT LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 11 Hình 1.1: Các kiểu sắp xếp trong mạch đại phân tử của CT.
- Như vậy sản xuất CT/CS đi từ các phế thải của các nhà máy chế biến thuỷ, hải sản như vỏ tôm, cua…có ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển công nghệ mới, công nghệ sạch, tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có và bảo vệ môi trường, bảo vệ sự phát triển bền vững.
- Cấu trúc và tính chất của CT /CS Bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ hồng ngoại (IR) và một số phương pháp khác đã xác định được cấu trúc Hoá học của CT/CS rất giống của Xenlulo.
- Khi thay nhóm –OH trong Xenlulo bằng nhóm –NHCOCH3 ta được LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 12 cấu trúc của CT, còn khi thay bằng nhóm –NH2 ta được cấu trúc của CS (công thức1.1) och2ohhoh hhohrhoch2ohhoh hhohrhn (ct1.1) Công thức tổng quát của Xenlulo, CT, CS R = OH: Xenlulo R = NHCOCH3: CT R = NH2: CS CS là dẫn xuất deaxetyl hoá của CT, trong thực tế sự deaxetyl hoá xảy ra không hoàn toàn vì vậy người ta quy ước.
- Độ deaxetyl hoá (degree of deacetylation) (DD.
- Cấu trúc và tính chất của CT Tên Hoá học của CT: Poly.
- 2 axetamit – 2 – desoxyl – D -glucoza och2ohhoh hhohhoch2ohhohnhcoch3hhohhnhcoch3n (ct1.2) Công thức lý thuyết của CT LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 13 Kết cấu bề mặt của CT khá chặt chẽ, phẳng lỳ, điều này đã được khẳng định nhờ kính hiển vi điện tử quét.
- Tính chất Hoá học của CT Nhìn vào cấu trúc của CT ta thấy nó có chứa các nhóm chức: -OH, -CH2OH, -NHCOCH3 vì vậy CT sẽ có tính chất Hoá học của các nhóm chức này.
- Có thể biểu diễn công thức cấu tạo của CT một cách tượng trưng như sau: -CH2OH, -OH, -NHCOCH3.
- Phản ứng este hoá: CT tác dụng với axit nitric đậm đặc cho sản phẩm CT nitrat.
- tác dụng với axit cloaxetic tạo ra cacboxymetylCT.
- Cấu trúc và tính chất của CS och2ohhoh hhohhoch2ohhohnh2hhohhnh2n (ct1.3) LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 14 Công thức lý thuyết của CS Tên Hoá học của CS là: Poly.
- Sơ đồ phản ứng: -CH2OH, -OH, -NHCOCH3.
- Vì vậy công thức chính xác của CT/CS phải là: och2ohhoh hhohhoch2ohhohnhcoch3hhohhnh2nm (ct1.4) Công thức chính xác của CT/CS CS được Rouget phát hiện lần đầu tiên vào năm 1859, khi ông đun sôi CT trong dung dịch KOH đặc.
- Do CS có nhóm amin nên tính chất của nó khác rất nhiều so với CT.
- Tính chất vật lý của CS CS ở thể rắn tồn tại dưới hai dạng: dạng tinh thể và dạng vô định hình.
- CS không tan trong nước, kiềm đặc và loãng, không tan trong cồn, axeton và LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 15 các dung môi hữu cơ khác.
- Độ nhớt của CS trong dung dịch axit loãng liên quan tới kích thước và khối lượng phân tử trung bình của CS (đây cũng chính là tính chất chung của tất cả các dung dịch polime).
- Tính chất hoá học của CS CS có nhóm NH2 nên tính chất hoá học của nó có mang tính chất hoá học của một amin, một bazơ, và nhất là có khả năng tạo phức với các ion kim loại.
- Một số phản ứng của CS.
- Nhóm amin trong phân tử có thể bị khử do một số tác nhân oxy hoá như Ba(BrO)2, AgNO3, N2O3, HNO .
- Một số phương pháp xác định độ deaxetyl hoá (DD) của CT/CS 1.1.3.1.
- Phương pháp dựa vào phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (H1- NMR) Đây là phương pháp cho độ chính xác cao nhất.
- Phương pháp dựa vào phổ hồng ngoại (IR) Từ phổ IR người ta xác định độ hấp thụ A của các đỉnh tại số sóng xác định.Với mẫu CT /CS có DD cao khoảng 90% trở lên người ta xác định A1655 LuËn v¨n cao häc NguyÔn ThÞ Thuý Nga 16 (amit 1) và A2867 (CH) theo phổ IR.
- Tính tỷ lệ A1655 / A2867 và theo đồ thị tương quan chuẩn để xác đinh độ DD trong mẫu CT /CS .
- Với mẫu CT /CS có độ DD thấp người ta có thể xác định độ DD dựa trên dải hấp thụ ở 1550 cm-1 (amit II).Tính tỷ lệ A1550/A2867 và theo đồ thị tương quan chuẩn để xác định độ deaxetyl hoá của mẫu CT/CS [12].
- Phương pháp chưng cất CT/CS với axit phosphoric Tách gốc axetyl trong CT/CS ra dưới dạng axit axetic bằng axit phosphoric ở nhiệt độ cao.
- Sau đó định lượng axit axetic bằng phương pháp chuẩn độ thể tích [25].
- Phương pháp dựa vào phản ứng của CT/CS với ninhyđrin.
- Cho CT/CS tạo màu với ninhyđrin và định lượng bằng phương pháp đo quang đối chiếu với mẫu chuẩn [12].
- Phương pháp nhiệt phân - sắc ký khí với sự có mặt axit oxalic.
- Phương pháp nhiệt phân kết hợp với sắc ký để xác định DD của mẫu liên quan đến tỷ lệ của cường độ pic của sản phẩm, cụ thể là axit axetic và các sản phẩm chứa nitơ.Axit oxalic được dùng làm chất phản ứng để thuỷ phân CT/CS [36].
- Phương pháp xác định theo nitơ Xác đinh độ deaxetyl hoá CT/CS bằng tỷ lệ của lượng aminonitrogen [N]am và tổng số nitơ [N]tot.
- Người ta còn xác định DD của CT/CS theo phương pháp định lượng nitơ toàn phần theo công thức tính x81896cDD,,(%)−=

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt