Tài liệu Nghiên cứu tạo phức hệ nano tích hợp curcumin

  • Số trang: 55 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 253 |
  • Lượt tải: 3
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ooo0ooo ĐẶNG THỊ MINH LỤA NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC HỆ NANO TÍCH HỢP CURCUMIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ooo0ooo ĐẶNG THỊ MINH LỤA NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC HỆ NANO TÍCH HỢP CURCUMIN Ngành: Sinh học Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ QUANG HUẤN Hà Nội - 2012 2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Quang Huấn, Trưởng phòng Phòng Công nghệ tế bào động vật - Viện Công nghệ sinh học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, dạy bảo và dành phần kinh phí thích hợp từ đề tài khoa học cơ bản định hướng ứng dụng để thực hiện các nội dung nghiên cứu của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lã Thị Huyền, ThS. Lê Thị Minh Phúc và nhóm nanomedicine phòng Công nghệ tế bào động vật đã trực tiếp giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các anh, chị, các bạn đồng nghiệp tại phòng Công nghệ tế bào động vật đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình làm khóa luận. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo dạy khoa Sinh học, Trường Đại học Thái Nguyên, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã dạy bảo và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2012 Học viên Đặng Thị Minh Lụa 3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Chi Chitosan CMC Critical Micelle Concentration Cs Cộng sự DMSO Dimethyl Sulfoxide MN Magnetic Nanoparticles NC Nanocapsules NE Nanoemulsion NLC Nanostructured Lipid Carriers NPs Nanoparticles NS Nanospheres NSAISs Nonsteroidal Antiinflammatory Drugs PEG Polyethylenglycol PF Pluronic® F-127 PLGA Poly-D,L-lactide-co-glycolide QD Quantum Dots RES Reticuloendothelial System SEM Scanning Electron Microscopy SLN Solid Lipid Nanoparticles TEM Transmission Electron Microscopy TPP Tripolyphosphate 4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................. 3 1.1. Các hệ vận chuyển thuốc kích thước nano ..................................................... 3 1.1.1. Khái niệm ...................................................................................... 3 1.1.2. Phân loại ........................................................................................ 3 1.2. Tổng quan về chitosan và nano chitosan ........................................................ 6 1.2.1. Cấu trúc của chitosan ..................................................................... 6 1.2.2. Tính chất chitosan .......................................................................... 7 1.2.3. Ứng dụng của chitosan................................................................... 8 1.2.4. Nano chitosan ................................................................................ 8 1.3. Curcumin .............................................................................................................. 10 1.3.1.Cấu trúc hóa học của curcumin ..................................................... 10 1.3.2. Dược động học của curcumin ...................................................... 12 1.3.3. Tác dụng dược lý của curcumin ................................................... 13 1.3.4. Hệ vận chuyển curcumin ............................................................. 15 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 20 2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................ 20 2.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 21 2.2.1. Phương pháp tạo chitosan phân tử lượng thấp .............................. 21 2.2.2. Phương pháp tạo hạt nano chitosan ............................................. 21 2.2.3. Phương pháp tạo phức hệ nano tích hợp curcumin ....................... 22 2.2.4. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope - TEM) ................................................................. 23 2.2.5. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM) ................................................................................ 24 2.2.6. Phương pháp soi kính hiển vi huỳnh quang.................................. 25 2.2.7. Phương pháp đo size, phân bố size và thế zeta ............................. 26 5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.8. Phương pháp xác định hiệu xuất đóng gói.................................... 29 2.2.9. Khảo sát tính thấm của hạt nano vào tế bào động vật ................... 29 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 31 3.1. Kết quả tạo nano chitosan................................................................................. 31 3.2. Hình thể học của hạt nano tích hợp cucurmin ............................................. 33 3.3. Kết quả đo size, phân bố size và thế zeta của hạt nano tích hợp curcumin........................................................................................................................ 34 3.4. Hiệu suất đóng gói curcumin ........................................................................... 36 3.5. Tính thấm của hạt nano vào tế bào HEK293 ............................................... 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42 6Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Công nghệ nano đã tạo ra hàng loạt hệ vật chất kích thước từ vài nm tới hàng trăm nm để vận chuyển dược chất đến các bộ phận mong muốn trong cơ thể. Các hệ vận chuyển thuốc có nhiều triển vọng là polymer-micelles, dendrimers, các hạt nano có nguồn gốc kim loại polymer, ceramic, protein, virus, và các hạt nano liposome. Các dược chất hoặc các tác nhân chẩn đoán được tích hợp vào bên trong liên kết hóa học hoặc gắn vào bề mặt của các hạt nano này. Curcumin là hoạt chất được chiết xuất từ củ nghệ vàng. Curcumin có nhiều hoạt tính sinh học và dược học quan trọng như tính kháng viêm, chống ung thư và kháng virus, cũng như các ứng dụng y học tiềm năng do tính độc thấp của chúng. Trong những năm gần đây, curcumin đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự tăng sinh tế bào trên nhiều dòng tế bào ung thư in vitro và đã được sử dụng để ngăn ngừa và điều trị nhiều bệnh ung thư in vivo. Tuy nhiên, do độ hòa tan kém, sinh khả dụng thấp và bị chuyển hóa nhanh chóng tại ruột và gan đã làm hạn chế các ứng dụng của curcumin. Curcumin có thể được phát triển như một loại thuốc điều trị thông qua thay đổi công thức hoặc gắn lên hệ vận chuyển, cho phép nâng cao khả năng hấp thụ của tế bào. Để vận chuyển curcumin đến các cơ quan đích, cần phải cải thiện độ hòa tan và sinh khả dụng của nó [1]. Gần đây, nhiều nghiên cứu đã tập trung tạo ra các hạt nano polyme dựa trên copolymer Pluronic® F-127 (PF). Pluronic® F-127 (PF) là một copolymer không độc hại ưa nước, được sử dụng rộng rãi như một tá dược để làm tăng tính ổn định và độ hòa tan của thuốc. PF là một ABA copolymer bao gồm tiểu phần A polyoxyethylene (PEO), tiểu phần B polyoxypropylene (PPO) [2]. Khi gia tăng nhiệt độ của dung dịch PF tiểu phần A, PPO có xu hướng mất nước tạo thành lõi với vỏ bên ngoài là chuỗi PEO ngậm nước hợp thành hình cầu micelle [3]. Cấu trúc 7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn micelle tạo bởi copolymer có thể tích hợp được các thuốc ưa nước, kỵ nước và kéo dài thời gian giải phóng thuốc [4,5]. Tuy nhiên, việc sử dụng các micelle PF làm hệ vận chuyển thuốc đường dài là không thực tế, vì các hạt micelle có thể bị kết tụ và thay đổi cấu trúc khi tiếp xúc nồng độ và nhiệt độ khác nhau. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự ổn định của các hạt micelle có thể được cải thiện sau khi được phủ một lớp polymer với các vật liệu như PLGA, polyvinychloride hoặc chitosan [6]. Chitosan là một loại polymer carbohydrate tự nhiên, được tạo ra bằng cách deacetyl hóa đầu N- của chitin. Chitosan có nhiều ưu điểm để làm vật mang trong các hệ thống vận chuyển thuốc kích cỡ nano. Chitosan không độc, có khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học và đã được chứng minh để kiểm soát sự giải phóng thuốc, protein hay các peptide. Chitosan hòa tan tốt trong nước, tránh việc sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại, và không cần tinh sạch khi tạo ra các hạt nano [7]. Sự kết hợp polymer-micelles, phức hệ nano Chitosan-PF tích hợp curcumin tạo ra hệ vận chuyển curcumin đầy hứa hẹn. Xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tạo phức hệ nano tích hợp curcumin” với mục tiêu: - Tạo được phức hệ nano tích hợp curcumin - Kiểm tra, đánh giá phức hệ nano đã tạo được - Khảo sát tính thấm của hạt nano vào tế bào động vật, kiểm tra độc tính trên tế bào ung thư, từ đó định hướng ứng dụng trong điều trị ung thư. 8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Các hệ vận chuyển thuốc kích thước nano 1.1.1. Khái niệm Hệ vận chuyển thuốc kích thước nano là hệ được cấu tạo như các hạt nano có kích thước từ 1-1000 nm, với thiết kế thích hợp có vai trò như một phương tiện vận chuyển chuyên biệt, đảm bảo vận chuyển các hoạt chất đến đích tác dụng. Công nghệ nano đã tạo ra hàng loạt hệ vật chất với kích thước từ vài nm tới hàng trăm nm được sử dụng để vận chuyển dược chất đến các bộ phận mong muốn trong cơ thể với liều lượng thích hợp và theo đúng thời gian mong muốn, đảm bảo được 3 yếu tố góp phần tạo nên tính an toàn và hiệu quả của thuốc: đúng nơi, đúng lúc và đúng liều. Các hệ vận chuyển thuốc có nhiều triển vọng là polymer-micelles, dendrimers, các hạt nano có nguồn gốc kim loại polymer, ceramic, protein, virus, và các hạt nano liposome. Các dược chất hoặc các tác nhân chẩn đoán sẽ được đưa vào bên trong liên kết hoá học hoặc gắn vào bề mặt của các hạt nano này. 1.1.2. Phân loại Hiện nay các hạt nano vận chuyển thuốc thường được phân loại theo thành phần cấu tạo, cấu trúc và đặc tính bề mặt của hạt nano. Thành phần cấu tạo của các hạt nano chủ yếu là polyme, lipid và các hợp chất vô cơ, do vậy có thể phân thành 3 lớp lớn: • Hạt nano polyme (polymeric nanoparticles) • Hạt nano lipid (lipid nanoparticles) • Hạt nano vô cơ (inorganic nanoparticles) 9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.1. Một số hạt nano thường gặp Ngoài ra, còn có những hạt nano có cấu trúc hỗn hợp giữa polyme, lipid và hợp chất vô cơ. Các polymer có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học thường được sử dụng là polylactide, polyglycolide, poly(lactide-co-glycolide), poly(ε-caprolactone), poly(alkyl-cyanoacrylate), gelatine, chitosan… Các lipid thường được sử dụng là các lipid không độc với cơ thể, có cấu tạo khá tương đồng với lipid sinh học như phospholipid, cholesterol, glyceride… và dẫn xuất của các lipid này. Các hạt nano vô cơ thường được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị như: hạt nano từ tính (magnetic nanoparticle), chấm lượng tử (quantum dots). Phân loại theo cấu trúc, các hạt nano có thể chia thành 3 dạng: • Hạt nano dạng màng bao: cấu tạo giống như túi (vesicle) hoặc nang (capsule), gồm một thành phần polymer hoặc một màng đơn hay màng kép lipid bao quanh một lõi có thể ở trạng thái rắn, rắn-lỏng hoặc lỏng ưa nước hoặc ưa dầu. • Hạt nano cấu trúc dạng khung xốp (matrix): khung xốp polyme, lipid hoặc các hợp chất vô cơ phân bố đều bên trong hạt nano thường có dạng hình cầu. 10Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn • Hạt nano cấu trúc dạng phức hợp (complex): thường là một phức hợp đa thành phần giữa polymer hoặc lipid tích điện dương và hoạt chất tích điện âm (protein, peptide và acid nucleic) kết hợp với nhau nhờ tương tác điện tích. Phân loại theo tính chất bề mặt của hạt nano, dựa trên các thay đổi bề mặt hạt nano như: tính ưa dầu, hiệu ứng cản trở không gian và thành phần cấu tạo bề mặt nhằm hướng hạt nano đến đích tác dụng. Các hạt nano này có thể được chia làm 3 loại: • Hạt nano thụ động (pasive nanoparticles): bề mặt không có sự cản trở về mặt không gian và thường ưa dầu. Các hạt nano này dễ dàng bị opsonin hóa bởi các protein huyết tương trong tuần hoàn và sau đó bị bắt giữ bởi tế bào thực bào đơn nhân có các receptor bề mặt nhận biết đặc hiệu protein huyết tương, rồi di chuyển chủ yếu đến vùng gan, lách, vì vậy các hạt nano này thường được gọi là hạt nano hướng gan lách. • Hạt nano Stealth® (Stealth® nanoparticles): bề mặt hạt nano được bao phủ bởi lớp polymer ưa nước và linh động như polyethylenglycol (PEG), polysaccharide, poloxamer, poloxamine. Các hạt nano này thường liên kết cộng hóa trị với PEG trên bề mặt lên có thể gọi là hạt nano ghép PEG. Nhờ thay đổi cấu trúc bề mặt, các hạt nano này hầu như không bị opsonin và bắt giữ thực bào. Do vậy thường được áp dụng để điều trị bệnh ngoài vùng gan lách. • Hạt nano chủ động (active nanoparticles): Các hạt nano được gắn kết với các ligand trên bề mặt nhằm nhận biết đặc hiệu các receptor ở mô và tế bào đích. Các hạt nano này còn được gọi là hạt nano hướng đích [8]. 11Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hạt nano thụ động Hạt nano Stealth® Hạt nano chủ động Hình 1.2. Cấu trúc hạt nano 1.2. Tổng quan về chitosan và nano chitosan 1.2.1. Cấu trúc của chitosan Chitosan là một loại polymer carbohydrate tự nhiên có thể tạo ra bằng cách deacetyl hoá chitin. Chitosan có thể tìm thấy trong tự nhiên từ động vật giáp xác như tôm, cua. Chitosan còn có thể được tìm thấy từ những loài vi sinh vật như nấm, nấm men. Hình 1.3. Công thức cấu tạo chitin và chitosan 12Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-NHCOCH3) ở vị trí C2. Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucosamine liên kết với nhau bởi liên kết α-(1-4)-glycoside [9], [10]. 1.2.2. Tính chất chitosan • Không độc, tính tương thích sinh học cao và có khả năng phân huỷ sinh học nên không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến môi trường, cấu trúc ổn định. • Tan tốt trong dung dịch acid loãng (pH < 6,3) và kết tủa ở những giá trị pH cao hơn, hóa tím trong dung dịch iod. • Có tính kháng khuẩn tốt. • Là hợp chất cao phân tử nên trọng lượng phân tử của nó giảm dần theo thời gian do phản ứng tự cắt mạch. Nhưng khi trọng lượng phân tử giảm thì hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm không bị giảm đi. • Có khả năng hấp phụ cao đối với các kim loại nặng. • Ở pH < 6,3, chitosan có tính điện dương cao. • Trong phân tử chitosan có chứa nhóm –OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N-acetyl-D-glucosamine có nghĩa chúng vừa là alcol vừa là amine, vừa là amide. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-. • Mặt khác chitosan là những polymer mà các monomer được nối với nhau bởi các liên kết α-(1-4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất như: acid, bazơ, tác nhân oxy hoá và các enzyme thuỷ phân [9], [10]. 13Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.3. Ứng dụng của chitosan Trong y tế, chitosan có tác dụng làm màng chữa bỏng, tá dược độn trong làm cốm, tá dược ổn định viên nén, thuốc trị viêm loét dạ dày tá tràng. Hỗn hợp chitosan-collagen làm giảm cholesterol trong máu, giảm sự hấp thụ lipid. Chitin được dùng làm da nhân tạo, thuốc diệt khuẩn, chỉ khâu trong phẫu thuật. Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan làm phụ gia thực phẩm duy trì hương vị tự nhiên, ổn định màu, nhũ tương, làm dày cấu trúc, màng bảo quản rau quả tươi, làm trong nước quả ép, giữ màu sắc và hương vị tự nhiên của sản phẩm. Trong công nghiệp in, chitosan làm chất keo cảm quang, trong công nghiệp nhuộm làm tăng độ màu vải nhuộm. Trong nông nghiệp, oligochitosan làm thuốc tăng trưởng thực vật và kích thích gây tạo kháng sinh thực vật, thuốc diệt nấm bệnh cho thực vật, gia tăng hệ số nhân và sinh khối tươi cho cây nuôi cấy mô. Trong khoa học kỹ thuật, chitosan làm dung dịch tăng độ khuyếch đại của kính hiển vi, xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: thu hồi ion kim loại, protein, phenol, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm…[9], [10]. 1.2.4. Nano chitosan Chitosan được sử dụng làm nguyên liệu điều chế hạt nano chitosan trong những năm gần đây vì những tính chất ưu việt của nó ở kích thước nano. Chitosan là dạng deacetyl hóa từ chitin, có cấu trúc polysaccharide, được tìm thấy ở loài động vật giáp xác, côn trùng và một vài loại nấm. Với nhiều tính năng như tính tương thích sinh học, phân hủy sinh học, bám dính màng và không độc hại, nó trở thành nguyên liệu cho nhiều ứng dụng dược sinh học. Do đó, hạt nano chitosan trở thành hệ thống phân phối thuốc có tiềm năng lớn [11]. 14Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nano chitosan do có kích thước siêu nhỏ (từ 10 đến 1000nm) nên dễ dàng đi qua màng tế bào, có thể đưa vào cơ thể qua nhiều đường khác nhau như dùng ngoài da, dùng qua đường miệng, qua mũi… Nano chitosan có diện tích và điện tích bề mặt cực lớn nên được ứng dụng nhiều trong sinh y học như mang thuốc, vaccine, vectơ chuyển gen, chống khuẩn, thuốc điều trị ung thư… Khi sử dụng nano chitosan làm chất dẫn thuốc, thuốc điều trị được bảo vệ bởi những hạt nano chitosan khỏi sự phân huỷ sinh học. Do kích thước rất nhỏ, những hạt này có tác dụng thấm sâu vào cơ thể, đưa thuốc đến đúng mục tiêu, nâng cao hiệu quả điều trị [12]. Trên thế giới, hầu hết những công trình nghiên cứu gần đây đều nhằm mục đích chế tạo ra những chất mang nano để dẫn truyền thuốc, protein, gen và phát triển vectơ chitosan hướng đích thuốc trên những tế bào ung thư. Một số công trình tiêu biểu là điều chế hạt chitosan composite với acid polyacrylic để điều khiển và kéo dài thời gian phóng thích thuốc; điều chế nano chitosan với cholesterol để dẫn thuốc đến mắt; biến tính với N-trimethyl mang protein làm hệ thống dẫn truyền đường mũi; tạo phức với acid deoxycholic để dẫn truyền gen [13]. Ngoài ra, nano chitosan còn được nghiên cứu về khả năng diệt khuẩn [14], [15], ứng dụng trong thực phẩm chức năng [16], [17]. Nhiều công trình cũng tiến hành nghiên cứu về kích cỡ, điện tích bề mặt hạt nano chitosan vì đây là những đặc tính rất quan trọng quyết định hiệu quả gây nhiễm gen, gắn kết các phân tử protein trên hạt nano [18]. Ở nước ta, có nhóm của PGS. TS. Nguyễn Anh Dũng [19] và nhóm của TS. Trần Đại Lâm [20] nghiên cứu về vấn đề này. 15Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.3. Curcumin Polyphenol đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe và phòng bệnh. Polyphenol trong chế độ ăn uống của con người có nguồn gốc chủ yếu từ các loại rau, trái cây và các loại gia vị. Đồ uống và đồ dùng như cà phê, trà xanh và trà đen, cũng như sô-cô-la, rượu vang đỏ, dầu ô liu, các loại hạt…,cũng giàu polyphenol. Nhiều loại trong số đó được sử dụng như là thuốc cho phòng chống dịch bệnh, cũng như duy trì tuổi trẻ và tuổi thọ. Gần đây các nhiên cứu chỉ ra rằng, các chất có nguồn gốc tự nhiên này có khả năng chống oxi hóa và chống viêm mạnh mẽ. Ngoài ra, nhiều trong số chúng đóng vai trò quan trọng trong điều chỉnh hệ thống miễn dịch và hiện đang được nghiên cứu như các tác nhân bảo vệ hóa học, thần kinh, tim mạch, gan [21], [22]. Đặc biệt, củ nghệ, một ví dụ điển hình giàu polyphenol, đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ trong y học cổ truyền Ấn Độ và Y học cổ truyền Trung Quốc [22]. Hơn nữa củ nghệ cũng được sử dụng như một phụ gia thực phẩm và chất bảo quản. Curcumin là thành phần polyphenol chính của củ nghệ được bán rộng rãi trên toàn thế giới. Củ nghệ được biết đến ở Châu Âu vào thế kỷ 13 bởi Marco Polo và lần đầu tiên được công bố trên tạp chí Lancet năm 1937. Curcumin cũng mới được nghiên cứu và thử nghiệm tiền lâm sàng giai đoạn I, II, III trong 10-15 năm qua. 1.3.1.Cấu trúc hóa học của curcumin Màu vàng của nghệ chủ yếu là do sự hiện diện của curcuminoids polyphenolic, chiếm khoảng 3% đến 5% của hầu hết các chế phẩm nghệ. Các chiết xuất từ cồn của củ nghệ chủ yếu có chứa ba loại curcuminoids, cụ thể là chất curcumin (cũng được gọi là curcumin I hoặc diferuloylmethane), demethoxycurcumin (curcumin II), và bisdemethoxycurcumin (curcumin III) (hình 1.4). Curcumin lần đầu tiên được chiết xuất bởi Vogel và Pelletier vào 16Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn năm 1815 và cấu trúc của nó như diferuloylmethane được thiết lập vào năm 1910. Cấu trúc hóa học của nó đã được khẳng định trong năm 1973 bởi Roughley và Whiting [23]. Hình 1.4. Cấu trúc của 3 loại curcuminoids chính trong củ nghệ Curcumin được sử dụng nhiều nhất không phải là curcumin tinh khiết, mà là một hỗn hợp của curcumin (khoảng 77%), desmethoxy curcumin (khoảng 18%) và bisdesmethoxy curcumin (khoảng 5%) [24]. Trong số hơn 120 loài Curcuma được tìm thấy, chỉ có những loài C.aromatica, C.phaecaulis, C.zedoaria, C.xanthorrhiza, C.Mangga chứa hợp chất curcuminoid. Trong số các curcuminoids, curcumin là chất hóa học chính và C.Longa là nguồn thu chính của curcumin [22]. Curcumin tên hóa học: (E, E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) 1,6-heptadiene-3, Dione) bis-α, β-không bão hòa β-diketone. Nó có trọng lượng phân tử 368,38; điểm nóng chảy 179-183° C; và công thức hóa học C21H20O6. Theo điều kiện sinh lý, chất curcumin có thể tồn tại trong cả hai dạng enol và bis-keto, cùng tồn tại trong trạng thái cân bằng. 17Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.5. Dạng Keto-enol của curcumin (Strimpakos and Sharma, 2008). Curcumin dễ dàng hòa tan trong dimethylsulfoxide (DMSO), ethanol, acetone, nhưng nó ít hòa tan trong nước. Trong các dung dịch có tính axit và trung tính, cũng như trong trạng thái rắn, dạng keto chiếm ưu thế, và chất curcumin hoạt động như thể cho các nguyên tử H+. Ngược lại, trong điều kiện kiềm (≥ pH 8), dạng enolic chiếm ưu thế, và phần phenolic của phân tử đóng vai trò chủ yếu là thể cho electron [25]. 1.3.2. Dược động học của curcumin Nghiên cứu sự hấp thu, phân bố, chuyển hóa và bài tiết của curcumin trong những năm gần đây cho thấy curcumin trải qua một quá trình chuyển hóa nhanh chóng, và nó được cho rằng là nguyên nhân chính gây ra sinh khả dụng thấp trong hệ tuần hoàn. Curcumin dùng đường uống với liều 1000 mg/kg chuột, kết quả khoảng 75% được bài tiết trong phân và số lượng không đáng kể được phát hiện trong nước tiểu [26]. Ravindranath và cs đã công bố các liều dùng đường uống phần lớn được bài tiết trong phân, trong khi khoảng 35% được bài tiết ở dạng không thay đổi và 65% được đào thải dưới dạng các chất chuyển hóa của curcumin [27]. Sau khi tiêm tĩnh mạch ở chuột, số lượng lớn các chất này và các chất chyển hóa của nó được bài tiết qua mật, chủ yếu là glucoronides tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin (hình 1.6) [28,29]. 18Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 1.6. Cấu trúc một số chất chuyển hóa quan trọng của curcumin Sự phối hợp của curcumin đường uống với piperine, một alkaloid được tìm thấy trong hạt tiêu đen (piper nigrum) và hạt tiêu dài (piper loanga), để tăng nồng độ curcumin trong huyết thanh ở loài gặm nhấm. Trong một nghiên cứu sử dụng curcumin đường uống liều cao ở chuột (2000 mg/kg), các nhà khoa học phát hiện ra rằng chính sự phối hợp cùng piperine làm tăng sinh khả dụng lên 154% [30]. Cơ chế của sự kết hợp này đến nay vẫn chưa được làm rõ. 1.3.3. Tác dụng dược lý của curcumin Những bằng chứng tích lũy trong những năm qua đã chỉ ra rằng, nhiều loại thuốc kháng viêm như steroids và các NSAISs có liên quan đến nhiều tác dụng phụ, các biến chứng tim mạch hầu hết gây ra bởi việc sử dụng thuốc coxib. Do đó các tác nhân kháng viêm cần có độ an toàn và hiệu quả cao hơn. Curcumin đã được công bố như là một trong những chất kháng viêm có nguồn gốc tự nhiên và hầu như không có tác dụng phụ. 19Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 http://www.lrc-tnu.edu.vn Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng curcumin có tác dụng bảo vệ gan và thận, ngăn chặn huyết khối, nhồi máu cơ tim... Ngoài ra, hoạt tính chống oxi hóa mạnh mẽ, hoạt động kháng khuẩn, chống ung thư và kháng viêm cũng được công bố. Cơ chế kháng viêm của curcumin bao gồm: • Ức chế sự hoạt hóa của yếu tố phiên mã NF-kB, quy định sự biểu hiện sản phẩm của gen tiền viêm. • Giảm sự biểu hiện của cyclooxygenase-2 (COX-2), một loại enzyme liên kết với hầu hết các loại viêm. • Giảm độ hoạt động và mức độ protein trong cảm ứng sinh tổng hợp enzyme nitric oxide (iNOS) thông qua việc giảm sự biểu hiện của gen iNOS. • Ức chế chuyển hóa acid arachidonic nhờ lipoxygenase và loại bỏ các gốc tự do tạo ra trong con đường này. • Giảm sự biểu hiện của các phân tử bám dính bề mặt tế bào khác nhau đã được liên kết với viêm. • Giảm sự biểu hiện của các cytokine viêm khác nhau, bao gồm cả TNF, IL-1, IL-6, IL-8 và chemokines. • Curcumin là một chất chống oxi hóa mạnh, điều này góp phần vào hoạt động kháng viêm của nó. • Các nghiên cứu chỉ ra rằng các enzyme như COX-2 và iNOS biểu hiện quá mức có liên quan trong chất sinh ung thư của nhiều khối u . Mặc dù nó không có ảnh hưởng trực tiếp trên tế bào của người, nhưng cần lưu ý rằng hoạt tính kháng khuẩn của curcumin có khả năng ngăn chặn hóa 20Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -