Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp tiểu phân nano chứa bạc

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN PHƯƠNG NAM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TIỂU PHÂN NANO CHỨA BẠC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI – 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN PHƯƠNG NAM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP TIỂU PHÂN NANO CHỨA BẠC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Nguyễn Thị Thanh Bình 2. ThS. Đỗ Thị Thanh Thủy Nơi thực hiện: 1. Khoa Y-Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội 2. Bộ môn Hóa Dược, Đại học Dược Hà Nội HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến : - TS. Nguyễn Thị Thanh Bình - ThS. Đỗ Thị Thanh Thủy Những người thầy đã nhiệt tình hướng dẫn và hết lòng giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Vũ Đức Lợi, DS. Trịnh Ngọc Dương cùng toàn thể các thầy cô giáo, kĩ thuật viên khoa Y-Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội, các thầy cô giáo, kĩ thuật viên bộ môn Bào chế, bộ môn Hóa dược, Đại học Dược Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận. Tôi xin trân trọng cảm ơn: - Viện vệ sinh dịch tễ trung ương - Khoa Hóa,trường Đại học khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp tôi thực hiện một số phân tích trong quá trình làm khóa luận. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi, cùng gia đình, bạn bè người thân đã luôn ở bên giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Khóa luận được thực hiện từ nguồn kinh phí của Đại học Quốc gia Hà Nội (Đề tài QG.14.58). Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2015 Nguyễn Phương Nam MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu chung về bạc ..........................................................................................................2 1.2. Giới thiệu hệ giải phóng ion bạc kéo dài ............................................................................3 1.3. Tác dụng của tiểu phân nano chứa bạc..............................................................................5 1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn ....................................................................................................5 1.3.2. Tác dụng chống nấm ........................................................................................................6 1.3.3. Tác dụng chống virus .......................................................................................................6 1.3.4. Tác dụng chống viêm .......................................................................................................6 1.3.5. Tác dụng chữa bỏng và làm lành vết thương..............................................................7 1.4 . Một số ứng dụng của tiểu phân nano chứa bạc trong y dược và mỹ phẩm ............7 1.4.1. Trang thiết bị y tế ...............................................................................................................7 1.4.2. Thuốc và mỹ phẩm .............................................................................................................8 1.5. Đặc tính của nano bạc clorid và các phương pháp xác định ......................................9 1.5.1. Đặc tính của nano bạc clorid ..........................................................................................9 1.5.2. Các phương pháp xác định .......................................................................................... 10 1.5.2.1. Sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua .......................................................... 10 1.5.2.2 Phân tích phổ UV-VIS....................................................................................... 10 1.5.2.3. Phổ nhiễu xạ tia X ............................................................................................ 11 1.5.2.4. Phổ hồng ngoại IR ........................................................................................... 11 1.6. Một số phương pháp tổng hợp tiểu phân nano muối bạc .......................................... 11 1.6.1. Phương pháp tổng hợp hóa lý kết hợp ....................................................................... 11 1.6.1.1. Một số quy trình tổng hợp hóa lý kết hợp ........................................................ 12 1.6.1.2. Đặc điểm của các phương pháp tổng hợp hóa lý kết hợp ............................... 13 1.6.2. Phương pháp sinh tổng hợp tiểu phân nano chứa bạc ........................................... 14 1.6.2.2. Đặc điểm của các phương pháp sinh tổng hợp .............................................. 14 1.6.3. Phương pháp tổng hợp hóa thực vật .......................................................................... 15 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 17 2.1. Nguyên liệu nghiên cứu ....................................................................................................... 17 2.2. Thiết bị nghiên cứu ............................................................................................................... 17 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 18 2.3.1 . Tổng hợp tiểu phân bạc clorid ..................................................................................... 18 2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất bền hoá tới sự hình thành tiểu phân nano ......... 19 2.3.3. Xác định tính một số đặc tính của tiểu phân nano đã tổng hợp được ................. 19 2.3.3.1. Kích thước và phân bố kích thước tiểu phân .................................................. 19 2.3.3.2. Thế Zeta của tiểu phân .................................................................................... 20 2.3.3.3. Hình dạng tiểu phân ........................................................................................ 20 2.3.3.4. Độ bền với ánh sáng........................................................................................ 20 2.3.3.5. Bản chất hóa học của tiểu phân ...................................................................... 21 2.3.3.6. Tương tác giữa tiểu phân và chất bền hóa ...................................................... 21 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ......................................................................... 22 3.1 Ảnh hưởng của chất bền hoá đến sự hình thành tiểu phân bạc clorid ..................... 22 3.1.1. Ảnh hưởng của loại chất bền hóa................................................................................ 22 3.1.2. Ảnh hưởng của lượng chất bền hóa Polyvinyl alcohol .......................................... 23 3.1.3. Ảnh hưởng của lượng chất bền hóa Polyvinyl pyrrollidon K30 ........................... 26 3.1.4. Lựa chọn chất bền hoá và công thức bào chế .......................................................... 28 3.2. Xác định một số đặc tính của tiểu phân nano bạc clorid vừa tổng hợp được ..... 30 3.2.1. Kích thước, PDI và thế Zeta ......................................................................................... 30 3.2.2. Hình dạng tiểu phân ...................................................................................................... 31 3.2.3. Độ bền với ánh sáng....................................................................................................... 32 3.2.4. Bản chất hóa học của tiểu phân ................................................................................. 34 3.2.5. Tương tác giữa tiểu phân và chất bền hóa ................................................................. 35 BÀN LUẬN .............................................................................................................................. 38 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................................................... 40 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ADN Axit Deoxyribo Nucleic BP British Pharmacopoeia (Dược điển Anh) CTS Chitosan DĐVN Dược điển Việt Nam KTTP Kích thước tiểu phân M(1..46) Kí hiệu các mẫu thực nghiệm PDI Poly dispersity index ( Chỉ số đa phân tán hay phân bố KTTP) PBKT Phân bố kích thước PVA Poly vinyl alcol PVP Polyvinyl pyrolidon K.30 SEM Scanning electron microscope (Kính hiển vi điện tử quét) TEM Transmission electronic microscope ( Kính hiển vi điện tử truyền qua) TB Trung bình USP The United States Pharmacopoeia (Dược điển Mỹ). DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Thuốc kháng khuẩn dùng cho vết bỏng chứa tiểu phân nano bạc clorid ....3 Hình 1.2. Ứng dụng của bạc (bên phải) và nano chứa bạc (bên trái) trong y học .....4 Hình 1.3. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn. ............................................................5 Hình 1.4. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn.........................5 Hình 1.5. Ion bạc liên kết với các base của ADN .......................................................6 Hình 1.6. Miếng dán vết thương Acticoat. .................................................................8 Hình 1.7. Băng chứa tiểu phân nano bạc chữa lành vết thương .................................8 Hình 1.8. Sản phẩm khử mùi cơ thể có thành phần nano chứa bạc ............................9 Hình 1.9. Dung dịch uống tăng cường miễn dịch ASAP ...........................................9 Hình 2.1. Quy trình tổng hợp tiểu phân bạc clorid ..................................................18 Hình 3.1. Đồ thị mối liên quan giữa lượng PVA và kích thước tiểu phân AgCl .....24 Hình 3.2. Đồ thị mối liên quan giữa lượng PVA và PDI của tiểu phân AgCl .........25 Hình 3.3. Đồ thị mối liên quan giữa lượng PVA và thế Zeta của tiểu phân AgCl ...25 Hình 3.4. Đồ thị mối liên quan giữa lượng PVP và kích thước tiểu phân AgCl .....27 Hình 3.5. Đồ thị mối liên quan giữa ượng PVP và PDI của tiểu phân AgCl............27 Hình 3.6. Đồ thị mối liên quan giữa lượng PVP và thế Zeta của tiểu phân AgCl ...28 Bảng 3.5. Công thức bào chế mẫu M18 và M19 (n=2) ...........................................29 Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của hỗn dịch nano bạc clorid ..........................................31 Hình 3.8. Sự thay đổi màu sắc sau khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời của hỗn dịch nano bạc clorid ..........................................................................................................32 Hình 3.9. Phổ hấp thụ UV-VIS của mẫu hỗn dich M24 ngay khi điều chế.............33 Hình 3.10. Phổ UV-VIS của mẫu hỗn dịch M24 sau khi cho tiếp xúc ánh sáng .....33 Hình 3.11. Phổ X - ray của nano tiểu phân bạc clorid ..............................................35 Hình 3.12. Phổ IR mẫu hỗn dịch bạc clorid ..............................................................36 Hình 3.13. Phổ IR mẫu hỗn dịch trắng .....................................................................37 DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1. Đặc điểm của một số phương pháp tổng hợp hóa, lý kết hợp .................13 Bảng 1.2. Đặc điểm của một số phương pháp sinh tổng hợp .................................15 Bảng 2.1. Nguyên liệu sử dụng nghiên cứu ..............................................................17 Bảng 3.1. Công thức điều chế hỗn dịch bạc clorid với một số chất bền hóa ...........22 Bảng 3.2. Đường kính, thế Zeta và PDI của tiểu phân AgCl với một số chất ổn định (n=2) ..........................................................................................................................23 Bảng 3.3. Đường kính, thế Zeta và PDI của tiểu phân AgCl bào chế với các lượng PVA khác nhau (n=2)................................................................................................24 Bảng 3.4: Đường kính, thế Zeta và PDI của tiểu phân AgCl khi điều chế với các lượng PVP khác nhau (n=2) ......................................................................................26 Bảng 3.6. Đường kính, thế Zeta và PDI của các mẫu M18 và M19 (n=2) ..............29 Bảng 3.7: Đường kính, thế Zeta và PDI của tiểu phân nano bạc clorid ...................30 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Bạc là một trong những nguyên tố có tính khử trùng mạnh nhất trong tự nhiên, tính kháng khuẩn của nó được chú ý trong bối cảnh tính kháng kháng sinh của vi khuẩn gia tăng. Do tác dụng kháng khuẩn theo nhiều cơ chế khác nhau mà tỉ lệ kháng bạc của vi khuẩn là rất thấp. Trong lịch sử, bạc được sử dụng làm thuốc dưới nhiều dạng khác nhau như: bạc nitrat, bạc protacgon, bạc sulfadiazin .... Mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng. Dùng bạc nitrat cho nồng độ ion bạc cao nhưng thường gây độc và tác dụng ngắn; bạc protacgon có màu không được ưa chuộng, độ ổn định thấp; bạc sulfadiazin sử dụng dưới dạng kem khó vệ sinh vết thương, thời gian tác dụng ngắn. Khái niệm và các thử nghiệm đầu tiên về công nghệ nano được hình thành từ những năm 1970, từ đó mở ra xu thế tổng hợp các chất ở mức độ phân tử và nguyên tử. Ngày nay, việc tạo ra các vật thể với kích thước nano (10-9 nm) đã trở nên phổ biến, ở kích thước này các hạt vật chất thể hiện nhiều tính chất lý hóa rất khác so với vật chất đó ở kích thước thô. Nhờ ứng dụng công nghệ này, nano tiểu phân bạc đã được tổng hợp và hiện đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y tế, môi trường, điện tử,... Các hạt nano bạc với năng lượng bề mặt lớn có khả năng giải phóng từ từ các ion bạc vào trong dung dịch, nhờ vậy nano bạc có hiệu lực khử khuẩn kéo dài hơn so với dạng keo bạc. Tuy nhiên dạng tiểu phân bạc nguyên tố có nhược điểm là khả năng giải phóng ion bạc thấp. Gần đây các nhà khoa học dược đã phát triển thành công thuốc sử dụng tiểu phân nano của muối ít tan của bạc cho mục đích chống nhiễm khuẩn. Các thuốc này có ưu điểm là kiểm soát được tốc độ giải phóng ion bạc ở mức tối ưu, trong thời gian dài.Các nghiên cứu theo hướng này hiện chưa được triển khai trong nước. Từ thực tế nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp tiểu phân nano chứa bạc” nhằm các mục tiêu sau: 1. Xây dựng quy trình tổng hợp tiểu phân nano chứa bạc clorid. 2. Xác định một số đặc tính của hệ nano chứa bạc clorid tổng hợp được. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về bạc Bạc là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bạc có ký hiệu Ag và số hiệu nguyên tử bằng 47, khối lượng nguyên tử bằng 107,8682. Cách đây khoảng 200 năm các nhà khoa học đã xem huyết thanh của người như là một dạng dung dịch keo, vì vậy họ đã sử dụng keo bạc làm chất kháng khuẩn ngay trong cơ thể con người. Kể từ đó keo bạc đã được sử dụng rộng rãi để chữa các bệnh nấm trên da, điều trị các vết thương, vết bỏng, các bệnh răng miệng, làm thuốc nhỏ mắt. Tuy nhiên, sau khi thuốc kháng sinh được phát minh (giữa thế kỷ XX) với hiệu lực khử trùng mạnh hơn, keo bạc đã bị thay thế dần. Nhưng chỉ 30 năm sau đó, người ta nhận ra rằng có rất nhiều loài vi khuẩn có khả năng chống lại tác dụng của thuốc kháng sinh và vấn đề này ngày càng trở nên đáng lo ngại. Lúc này tính năng kháng khuẩn của bạc lại được chú ý do có phổ tác dụng rộng và không bị hạn chế bởi hiệu ứng kháng thuốc [13]. Nhiều dạng bạc được sử dụng để làm thuốc, điển hình là: - Dung dịch keo bạc Đây là dạng được sử dụng phổ biến nhất trước năm 1960, các tiểu phân ion bạc tinh khiết, tích điện, được phân tán trong môi trường lỏng. Các ion tích điện đẩy nhau, vì thế chúng được phân tán đồng nhất trong môi trường ngay cả khi đã bôi thuốc lên vết thương. - Phức hợp bạc protein Phức hợp bạc với các protein phân tử nhỏ làm tăng tính ổn định của ion bạc trong dung dịch. Tuy nhiên khả năng kháng khuẩn kém ion bạc và do có một số nhược điểm nhất định nên vào những năm 1960 chúng nhanh chóng được thay thế bởi các muối bạc. - Muối bạc Bạc nitrat 0,5% đã từng là một dung dịch điển hình và phổ biến nhất để trị các bết bỏng ngoài da. Dung dịch muối bạc thể hiện tính kháng khuẩn cao, ít bị vi 3 sinh vật kháng lại và nó còn có khả năng giảm viêm bề mặt vết thương. Ở nồng độ lớn hơn 1% dung dịch bạc nitrat có khả năng gây độc với tế bào và các mô. - Bạc sulfadiazin Bạc sulfadiazin được sử dụng nhiều trong những năm 1970. Bạc nitrat và natri sulfadiazin được phối hợp để tạo thành bạc sulfadiazin sử dụng làm thuốc. Phức hợp này tác dụng lên thành tế bào vi khuẩn. Tác dụng kháng khuẩn là tác dụng hiệp đồng của cả ion bạc và của sulfadiazin. Các dạng thuốc phối hợp các sulfamit khác nhau với bạc đã được nghiên cứu thử nghiệm in vitro, kết quả cho thấy bạc sulfadiazin cho tác dụng tốt nhất [6]. Các dạng muối bạc trên đây, khi sử dụng làm thuốc đều có những nhược điểm nhất định. Chính vì thế trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu phát triển theo hướng bào chế thuốc từ các tiểu phân nano bạc clorid trên tinh thần kiểm soát được sự giải phóng ion bạc từ hệ một cách tối ưu nhằm cho tác dụng kháng khuẩn an toàn và kéo dài [7],[9]. 1.2. Giới thiệu hệ giải phóng ion bạc kéo dài Các hệ kiểm soát giải phóng ion bạc kéo dài được phát triển trong những năm gần đây và được coi là một cuộc cách mạng trong việc phát triển các sản phẩm chống nhiễm khuẩn vết thương. Nhiều dạng của bạc được sử dụng để nghiên cứu phát triển các thuốc dạng này: tiểu phân nano bạc; tiểu phân nano muối bạc; hệ các ion bạc và tiểu phân nano bạc phối hợp với các polymer khác nhau… Trong đó các hệ nano tiểu phân của các muối ít tan của bạc được chú ý nhiều và đã được phát triển thành công thành thuốc có nhiều giá trị. Hình 1.1. Thuốc kháng khuẩn dùng cho vết bỏng chứa tiểu phân nano bạc clorid 4 Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ nano nói chung và ứng dụng của công nghệ nano trong y dược nói riêng tạo ra các hạt vật chất có kích thước nhỏ (10-9nm ). Tuy nhiên các sản phẩm từ bạc trên thị trường hiện nay đa số đi từ nguyên liệu là các tiểu phân nano bạc dưới dạng bạc nguyên tử, do đó hạn chế việc giải phóng ra các ion bạc để tạo tác dụng kháng khuẩn, nếu sử dụng các dạng muối dễ tan của bạc thì sẽ khó kiểm soát việc giải phóng ra ion bạc, dẫn đến khó kiểm soát được độc tính gây ra. Các hạt tiểu phân nano các muối ít tan của bạc, nhờ năng lượng bề mặt lớn, có khả năng giải phóng các ion bạc vào trong dung dịch cao, và như vậy cho hiệu lực khử khuẩn đáng kể đồng thời có thể kiểm soát được việc giải phóng ion bạc thông qua việc lựa chọn muối bạc có độ tan thích hợp. Thời gian giải phóng ion bạc từ các nano tiểu phân bạc còn kéo dài hơn nhiều so với dạng keo bạc. Các ứng dụng của bạc và tiểu phân nano chứa bạc trong y dược được thể hiện trong hình 1.2 [18]. Các tiểu phân nano bạc được thêm vào các sơn chống khuẩn, chất sát trùng để đảm bảo môi trường vô trùng cho bệnh nhân. Phòng nhiễm khuẩn: Nano bạc được thêm vào lớp phủ bề mặt các ống dẫn trong giải phẫu thần kinh và ống thông tĩnh mạch. Phòng nhiễm khuẩn: nano bạc được thêm vào xương giả và các mô cấy khác. Chống nhiễm khuẩn: miếng dán vết thương chứa nano bạc chống nhiễm khuẩn và tăng cường làm lành vết thương Bạc nitrat chữa chảy Chống nhiễm khuẩn: thuốc nhỏ mắt 1% bạc nitrate chống truyền bệnh lậu cầu ở mắt từ mẹ sang con. Chống viêm: Bạc nitrat dùng chữa tắc nghẽn khoang màng phổi (pleurodesis) Tái tạo da: Kem bạc sunfadiazine dùng cho các vết bỏng và loét, cải thiện khả năng tái tạo da Bạc nitrat ngăn cản sự phát triển của các khối u hạt sau chấn thương Hình 1.2. Ứng dụng của bạc (bên phải) và nano chứa bạc (bên trái) trong y học 5 1.3 . Tác dụng của tiểu phân nano chứa bạc 1.3.1. Tác dụng kháng khuẩn Ion bạc có tính kháng khuẩn theo cơ chế trong hình 1.3: Hình 1.3. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn. Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Do động vật không có thành tế bào, vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này. Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả như sau: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn [29]. Hình 1.4. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn Ngoài ra các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của ADN và trung hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép ADN [32][33]. 6 Hình 1.5. Ion bạc liên kết với các base của ADN 1.3.2. Tác dụng chống nấm Các tiểu phân chứa bạc có tác dụng chống nấm nhanh và hiệu quả trên nhiều loại nấm phổ biến như Aspergillus,Candida và Saccharomyces [33]. Hơn nữa, tiểu phân chứa bạc kích thước 13.5 ± 2.6 nm còn hiệu quả trong diệt nấm men phân lập từ vú bò bị viêm [23]. 1.3.3. Tác dụng chống virus Các tiểu phân chứa bạc đường kính trung bình 10 nm (5-20 nm) ức chế sự tái tạo của virus HIV-1 [19]. Ngoài ra, Elechiguerra và cộng sự, 2005, chỉ ra rằng tác dụng diệt virus của tiểu phân nano bạc phụ thuộc vào kích thước tiểu phân trong đó khoảng có tác dụng là 1-10 nm [17]. Humberto H Lara và cộng sự, 2010, cho rằng tiểu phân chứa bạc phát huy tác dụng kháng virus HIV ở giai đoạn đầu của quá trình nhân bản và giai đoạn sau xâm nhập của virus [24]. 1.3.4. Tác dụng chống viêm Nhiều nghiên cứu khoa học đã được thực hiện để làm sáng tỏ cơ chế chống viêm của tiểu phân nano chứa bạc. Đặc tính chống viêm của tiểu phân nano chứa bạc được tiếp cận trong điều trị tại chỗ. Tác dụng chống viêm của tiểu phân nano chứa bạc có thể có liên qua tới khả năng giảm giải phóng cytokin [12] [16], giảm sự thâm nhập của tế bào lympho và tế bào mast [22] và gây tự hủy các tế bào viêm [27][34]. 7 1.3.5. Tác dụng chữa bỏng và làm lành vết thương Những thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên đã đánh giá khả năng làm lành vết thương bỏng nhanh của miếng dán chứa nano bạc [3]. Tiểu phân nano bạc giảm đáng kể thời gian lành vết thương với thời gian trung bình là 3,35 ngày và đẩy lùi nhiễm khuẩn ở các vết thương nhiễm trùng. Không có tác dụng không mong muốn nào được quan sát thấy [20]. Điều trị bỏng bằng nano bạc đạt hiệu quả cao do có tiểu phân nano bạc ức chế vi khuẩn phát triển và phục hồi tổn thương nhanh. Cơ chế có thể là do các hạt nano bạc có khả năng điều tiết giải phóng từ từ các ion bạc vào dịch vết thương để kích thích các cytokin hỗ trợ điều trị hoặc ức chế các cytokin, cho phép rút ngắn thời gian phục hồi tổn thương và không để lại sẹo [5]. 1.4. Một số ứng dụng của tiểu phân nano chứa bạc trong y dược và mỹ phẩm 1.4.1. Trang thiết bị y tế Nhờ đặc tính kháng khuẩn trong 1 thời gian dài, nano chứa bạc thường được phủ bề mặt các thiết bị y tế để ghép vào cơ thể như ống thông trong tim mạch, tiết niệu. Ngoài ra, nano bạc cũng được dùng trong chế tạo ống rút dịch não tủy thừa trong phẫu thuật thần kinh hay được thêm vào các chất hàn xương. Miếng dán vết thương chứa nano bạc đã được thương mại hóa trong khoảng 2 thập kỷ qua và được sử dụng trong lâm sàng để chữa các vết thương trong đó có bỏng, chết tế bào biểu bì, hội chứng Steven-Johnson, ung thư da mãn tính và bệnh pemphigus. Tên thương mại nổi tiếng cho dòng sản phẩm này là Acticoat, Aquacel Ag, Contreet Foam, PolyMem Silver, Urgotul SSD [5]. Một số sản phẩm ứng dụng làm băng chữa lành vết thương có thành phân nano chứa bạc ở hình 1.6 và 1.7. 8 Hình 1.6. Miếng dán vết thương Acticoat. Hình 1.7. Băng chứa tiểu phân nano bạc chữa lành vết thương 1.4.2. Thuốc và mỹ phẩm Trong thuốc và mỹ phẩm, tiểu phân nano chứa bạc đã được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm làm đẹp, sát khuẩn, khử mùi như sản phẩm của hãng Nano Cyclic (Mỹ), Nanopoly (Hàn Quốc), Nanogist Co. Ltd. (Hàn Quốc),… Nano bạc còn được sản xuất dạng dung dịch bổ sung vi lượng như dung dịch ASAP 10 ppm…….Một số sản phẩm mỹ phẩm và thuốc có chứa thành phần tiểu phân nano chứa bạc thể hiện ở hình 1.8 và 1.9. 9 Hình 1.8. Sản phẩm khử mùi cơ thể có thành phần nano chứa bạc Hình 1.9. Dung dịch uống tăng cường miễn dịch ASAP Nhiều loại thuốc chứa bạc đã được phát triển từ các nguyên liệu: bạc nitrat, bạc protacgon, bạc sulfadiazin. Gần đây, muối bạc clorid đã được sử dụng để phát triển thành công thuốc chống nhiễm khuẩn ngoài da có tác dụng kéo dài (tới 72 giờ). Đây là đích hướng tới của đề tài. 1.5. Đặc tính của nano bạc clorid và các phương pháp xác định 1.5.1. Đặc tính của nano bạc clorid Kích thước và hình dạng tiểu phân nano thường được xác định qua hình ảnh TEM. Tiểu phân nano chứa bạc sinh tổng hợp từ vi tảo Scenedesmus có dạng hình cầu, kích thước 15-20nm khi quan sát bằng kỹ thuật TEM [21]. Nano bạc được tổng hợp hóa học bằng chất khử là acid ascorbic trong hỗn hợp CTAB/NH3 cũng có dạng gần như hình cầu với đỉnh hấp phụ UV-VIS cực đại ở 422 nm [22]. Đặng Văn Phú 10 và cộng sự đã nghiên cứu chế tạo keo nano bạc bằng phương pháp chiếu xạ γ Coban 60 sử dụng polyvinyl pyrolidon (PVP)/chitosan (CTS) làm chất ổn định. Kích thước hạt trung bình và tần số phân bố kích thước hạt được xác định bằng phương pháp đếm hạt từ ảnh TEM với tổng số hạt từ 500-1000 hạt. Nhóm tác giả nhận thấy các hạt nano bạc do họ tạo ra chủ yếu có hình cầu, kích thước trung bình là 15,96 ±0,51 nm (PVP), 5,55 ±0,25 nm (CTS), 2,92 ±0,05 nm (1%PVP/5% CTS), 11,44±2,07 nm (1%PVP/ Ethanol 1M) [2]. Tùy thuộc vào hệ ổn định, kích thước, độ phân bố hạt nano tạo thành… mà nano bạc hấp thụ cực đại ở các bước sóng khác nhau. Bước sóng cực đại của nano bạc trong chất ổn định PVA và PVP lần lượt là 410 và 418 nm [1]. 1.5.2. Các phương pháp xác định Các đặc tính lý, hóa của tiểu phân nano chứa bạc được xác định bởi một số phương pháp như: - Hình ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử truyền qua . - Đo phổ hấp thụ tử ngoại, khả kiến . - Phổ nhiễu xạ tia X. - Phổ hồng ngoại IR… [21]. 1.5.2.1. Sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoạt động trên nguyên tắc giống thấu kính quang học, chỉ khác là sử dụng sóng điện tử thay cho bước sóng ánh sáng nên có bước sóng rất ngắn) và sử dụng các thấu kính điện từ - magnetic lens thay cho thấu kính quang học [14]. Ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép ta quan sát được hình dạng và xác định được kích thước của các hạt nano. 1.5.2.2. Phân tích phổ UV-VIS UV-VIS là phương pháp phân tích sử dụng phổ hấp thụ hoặc tán xạ trong phạm vi vùng cực tím cho tới vùng ánh sáng nhìn thấy được. 11 Do các thuộc tính quang học của dịch lỏng chứa hạt nano phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và nồng độ của hạt, nên ta có thể sử dụng UV-VIS để xác định các thuộc tính trên. Ví dụ với hạt nao bạc, có kích thước nhỏ hơn 20 nm, chỉ có một bề mặt plasmon duy nhất nên trong phổ UV-VIS của chúng chỉ xuất hiện 1 đỉnh duy nhất. Người ta xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của hạt nano bạc [21]. 1.5.2.3. Phổ nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu...[21]. 1.5.2.4. Phổ hồng ngoại IR Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phổ hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ, điện từ …) là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp [28]. 1.6 . Một số phương pháp tổng hợp tiểu phân nano muối bạc - Có 3 phương pháp chính tổng hợp tiểu phân nano chứa bạc bao gồm: Phương pháp tổng hợp hóa lý kết hợp - Phương pháp sinh tổng hợp - Phương pháp tổng hợp hóa thực vật. 1.6.1. Phương pháp tổng hợp hóa lý kết hợp Phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để điều chế nano tiểu phân bạc là khử bạc nitrat bằng các tác nhân khử hóa như sodium borohydrid, tia UV, tia γ co60 (photoreduction), khí H2, hydrazin, ethanol, ethylen glycol, ascorbic acid và aliphatic amin… Các tác nhân khử có độ mạnh yếu khác nhau cho các nano tiểu phân bạc có kích thước khác nhau. Sodium borohydrid được sử dụng rất phổ biến do khả năng phản ứng cao so với các chất khử khác. Kích thước nano tiểu phân thu được tương đối nhỏ 1-15 nm [1],[4]. 12 Hỗn hợp phản ứng được thêm chất ổn định và chất định vị để hạn chế sự kết tụ của các nano tiểu phân. Các các chất ổn định đã được sử dụng gồm: tinh bột hòa tan, dịch keo silica, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidon, β-cyclodextrin, chitosan, etylen glycol, sodium dodecyl sulfat , peptid, silica kích thước nano... Mặc dù có thể sử dụng nhiều loại dung môi hữu cơ khác nhau làm môi trường phân tán trong quá trình tổng hợp nano tiểu phân bạc nhưng nước vẫn là dung môi được sử dụng phổ biến nhất [3], [13]. 1.6.1.1. Một số phương pháp tổng hợp hóa lý kết hợp - Phương pháp 1: Dùng tinh bột hòa tan vừa làm chất ổn định vừa làm chất khử để khử AgNO3 thành nano bạc [30]. - Phương pháp 2: AgNO3 được nhỏ giọt vào chitosan hòa tan trong acid acetic. Ag+ trong dung dịch được khử thành tiểu phân nano chứa bạc bởi tia xạ γ và ổn định bởi chitosan [14]. - Phương pháp 3: Khử ánh sáng dung dịch [Ag(NH3)2]+ dùng PVP (poly(Nvinyl-2-pyrrolidon) dưới tia UV [11],[15]. - Phương pháp 4: Dòng điện được truyền nhanh qua 2 dây bạc trong nước khử ion làm bay hơi các tiểu phân bạc trên bề mặt và ngưng tụ lại trong dung dịch [32]. - Phương pháp 5: AgNO3 được khuấy với dung dịch peptid trong đệm ở các pH khác nhau trong 12 giờ trong bóng tối, sodium arcorbat được thêm vào để khử Ag+ thành tiểu phân nano [19]. - Phương pháp 6: Phương pháp dung dịch ướt: nhỏ giọt từ từ dung dịch NaBH4 vào hỗn hợp dung dịch AgNO3 với chitosan làm chất ổn định tại nhiệt độ phòng, pH 5-6 và khuấy mãnh liệt cho tới khi dung dịch chuyển đần sang màu vàng nâu [5]. - Phương pháp 7: Hòa tan PVA và PVP vào nước cất nồng độ 0.1% (1 g/l), thêm isopropanol vào dung dịch với nồng độ 1 M. Thêm 0.17g AgNO3 hòa vào 1 l dung dịch trên , chia vào ống nghiệm thủy tinh có nút (10 ml/ống) và sục khí nitơ. Chiếu xạ γ Co-60 [1].