1

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CỦA FIBROIN TƠ TẰM
BẰNG XỬ LÝ CHIẾU XẠ

HOÀNG PHƯƠNG THẢO, TRẦN BĂNG DIỆP, TRẦN MINH QUỲNH,
HOÀNG ĐĂNG SÁNG, PHẠM QUANG HIẾU, NGUYỄN VĂN BÍNH,
PHẠM DUY DƯỠNG, NGUYỄN THÙY HƯƠNG TRANG

Trung tâm chiếu xạ Hà Nội, Minh Khai - Từ Liêm- Hà Nội
Email:

Tóm tắt: Fibroin tơ tách từ kén tằm (Bombyx mori), là một loại protein cấu trúc được ứng
dụng trong công nghiệp may mặc và y sinh. Tuy nhiên cho đến nay ứng dụng của nó vẫn bị
hạn chế do tính tan kém trong nước. Nghiên cứu này nhằm sử dụng công nghệ bức xạ như một
biện pháp cải thiện tính tan của fibroin thông qua việc cắt mạch các phân tử protein này.
Fibroin tơ được chiếu xạ trong dải liều 0-1000 kGy và tính tan cũng như một số đặc tính khác
của nó đã được nghiên cứu. Ngoài những thay đổi hình thái bề mặt do ảnh hưởng của bức xạ
gamma, độ bền kéo và độ dãn dài của sợi tơ giảm rõ rệt khi tăng liều chiếu từ 0 kGy đến 1000
kGy. Độ bền kéo của sợi fibroin tơ ở liều 1000 kGy giảm 71% và độ dãn dài giảm 94% so với
mẫu đối chứng. Khả năng hòa tan của fibroin tơ chiếu xạ trong cả hai loại dung dịch calcium
chloride (CaCl
2
/C
2
H
5
OH/H
2
O=1:2:8 theo tỷ lệ mol) và nước cất đã được cải thiện đáng kể
tăng theo sự tăng của liều chiếu xạ.

phòng thí nghiệm chuyên ngành trên thế giới. Một vài nghiên cứu cho thấy bức xạ gamma có
thể tác động trực tiếp tới cấu trúc của sợi fibroin làm giảm cường lực của nó [4] và liều xạ cao
hơn 250 kGy có thể ảnh hưởng trực tiếp tới tính tan của fibroin tơ và tính tan tăng khi liều xạ
tăng [3]. Một nghiên cứu khác cho rằng chiếu xạ EB có thể giúp tán fibroin tơ thành bột và
làm tăng tính tan của bột fibroin tơ do tác động làm phân hủy các amino acide glycine và
alanine trong vùng vô định hình của sợi tơ [5]. Mặc dù vậy các nghiên cứu xử lý chiếu xạ
fibroin vẫn còn mới mẻ ở Việt nam. Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu tác động của
bức xạ gamma tới hình thái, đặc tính cơ lý cũng như tính tan của fibroin tơ tằm. Nếu thành
công, đề tài này có thể có thể làm tiền đề cho việc mở rộng hướng ứng dụng của công nghệ
bức xạ, sử dụng nguồn fibroin tơ tằm rồi rào sẵn có trong nước.
II. THỰC NGHIỆM
1. Vật liệu
Tơ tằm được mua ở xã Đại Hưng, huyện Mỹ Đức, Hà Nội. Các hóa chất tinh khiết như
Na
2
CO
3
, HCl, CaCl
2
, LiBr được mua từ hãng Merck, Đức. C
2
H
5
OH do Việt nam sản xuất.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp loại sericin để thu được fibroin tơ
Tơ tằm thô được loại sericin theo phương pháp của Kim và cộng sự [7]. 10g tơ thô (đã
loại bỏ mảnh kén và bụi bẩn) được xử lý trong dung dịch sodium carbonate (Na
2
CO

2
O=1:2:8 theo tỷ lệ mol.
Cân 0,1g fibroin tơ (mẫu chưa chiếu xạ và đã xử lý chiếu xạ ở các liều khác nhau) ngâm
trong 10 ml nước cất. Các mẫu được ngâm trong nước cất ở nhiệt độ phòng (25
0
C) hoặc đặt
3

trong bể ổn nhiệt ở 100
o
C. Sau 1 giờ, các mẫu được đem ly tâm 15 phút ở 9000 vòng/phút.
Sau ly tâm phần dung dịch được loại bỏ, còn phần fibroin ướt đem sấy khô ở 105
o
C đến trọng
lượng không đổi. Cân lại các mẫu đã sấy khô và tính phần trọng lượng mẫu đã hòa tan.
Tính tan của fibroin chiếu xạ trong dung dịch calcium chloride
(CaCl
2
/C
2
H
5
OH/H
2
O=1:2:8 theo tỷ lệ mol) được đánh giá bằng thời gian hoà tan hoàn toàn
của fibroin khi hoà tan 50mg fibroin trong 2ml dung dịch calcium chloride ở nhiệt độ 100
o
C.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Ảnh hưởng của bức xạ gamma tới hình thái bên ngoài fibroin tơ

Hình 2. Độ bền kéo của fibroin chiếu xạ Hình 3. Độ dãn dài của sợi fibroin chiếu xạ

Một nghiên cứu khác cho thấy cường lực của fibroin chiếu xạ giảm khi tăng liều chiếu.
Cường lực của sợi fibroin chiếu xạ liều 1500 kGy khi có mặt oxygen giảm còn 13% so với
cường lực của sợi fiboin tự nhiên, và cùng liều chiếu này trong điều kiện chân không giá trị
này là 25%. Cường lực của sợi fibroin chiếu xạ ở liều cao hơn 2000 kGy trong oxygen không
xác định được có thể do sự phân hủy quá nặng [9].
Từ các kết quả thu được chúng tôi cho rằng việc tăng liều chiếu xạ sẽ làm tăng tính tan
của fibroin tơ tằm
3. Ảnh hưởng của bức xạ gamma tới cấu trúc
Ảnh hưởng của bức xạ gamma tới cấu trúc bề mặt của fibroin tơ được phát hiện bằng
phương pháp chụp hiển vi điện tử quét (SEM). Ảnh SEM trong hình 4 cho thấy sự thay đổi rõ
rệt về mặt hình thái của sợi tơ, các vết xước sự đứt gẫy sợi fibroin tơ tăng lên cùng với độ
mạnh của bức xạ. Từ đó cho thấy fibroin tơ tằm bị biến đổi về mặt cấu trúc. Hình 4. Ảnh SEM của sợi fibroin xử lý chiếu xạ (độ phóng đại 4000 lần): 0 kGy (a), 100 kGy (b),
200 kGy (c), 500 kGy (d), 750 kGy (e), và 1000 kGy (f)

0
5


4. Ảnh hưởng của bức xạ gamma tới tính tan của fibroin tơ tằm.
Hình 5. Ảnh hưởng của bức xạ tới khả
năng hoà tan của fibroin tơ trong
dung dịch calcium chloride Hình 6. Ảnh hưởng của bức xạ tới khả
năng hòa tan của fibroin tơ trong nước ở
điều kiện nhiệt độ phòng và ở 100
o
C (■
nhiệt độ phòng/1giờ; ♦100
o
C/1giờ)
Vì fibroin tơ hoàn toàn không tan trong nước nên các phương pháp xử lý hóa học phức
tạp đã được sử dụng để hoà tan chúng. Một số phương pháp thường sử dụng đó là hòa tan
fibroin tơ trong dung dịch acid; trong một số loại dung môi đặc biệt như dung dịch các muối
kim loại kiềm và kiềm thổ như LiCl, LiBr, NaI, các dung dịch chloride, nitrate hoặc
thiocyanate của Ca, Mg, Zn sau đó trung hòa và thẩm tách để thu được fibroin hòa tan [10].
Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát việc sử dụng kỹ thuật phân hủy bức xạ như

lý chiếu xạ trong chân không. Khối lượng hòa tan của fibroin tơ tăng tới 43% trong nước
nóng khi liều chiếu xạ cao tới 2500 kGy.
Một nhóm tác giả khác khi xử lý chiếu xạ sợi fibroin tơ trên thiết bị gia tốc EB trong
khoảng liều từ 250 đến 1000 kGy nhận thấy sợi fibroin tơ chưa chiếu xạ không nghiền hết
0
2
4
6
8
10
12
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100
0
Liều chiếu (kGy)
Thời gian hoà tan hoàn toàn
(phút)
0
5
10
15
20
25
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100
0
Liều chiếu (kGy)
Khối lượng tan (%)
6

được hoàn toàn, nhưng liều chiếu xạ tăng thì hiệu suất chuyển từ dạng sợi sang dạng bột cũng
tăng. Hiệu suất chuyển đổi của sợi fibroin tơ đã xử lý liều 1000 kGy khi có mặt oxy là 94%.

Hydrogels”. Biomacromolecules. 2004, 5, 786-792.
[8] Kojthung, A.; Meesilpa, P.; Sudatis, B.; Treeratanapiboon, L.; Udomsangpetch, R.;
Oonkhanond, B. “Effects of gamma radiation on biodegradation of Bombyx morii silk fibroin”.
Int. biodeter. Biodegr. 2008, 62, 487-490.
[9] Pewlong, W., Sudatis, B., Takeshita, H., Yoshii, F., Kume, T. “Radiation degradation of silk
protein”. In: Proceedings of JAERI Conference 2000-2003, Takasaki, Japan, pp. 146-152.
[10] Ramesh, S.; Kumar, C.S.; Seshagiri, S.V.; Bashha, K.I.; Lakshmi, H.; Rao, C.G.P.
Chandrashekaraiah. “Silk filament its phamaceutical applications”. Indian silk. 2005, 44(2), 15-
19.
[11] Yao, W.; Liu, Z.; Yi, H.; Wang, J. “Structure and mechanical property of silk fiber under
gamma radiation”.Trans tech publications. 2011, 85, 175-176.
7

RADIATION DEGRADATION OF SILK FIBROIN

HOANG PHUONG THAO, TRAN BANG DIEP, TRAN MINH QUYNH,
HOANG DANG SANG, PHAM QUANG HIEU, NGUYEN VAN BINH,
PHAM DUY DUONG, NGUYEN THUY HUONG TRANG

Trung tâm chiếu xạ Hà Nội, Minh Khai - Từ Liêm- Hà Nội
Email:

Abstract: Silk fibroin a kind of protein created by silkworm Bombyx mori in products of
silk was irradiated using Co-60 gamma source and its degradability and solubility were
investigated with various radiation doses to apply in pharmacy and cosmetic. Addition to
the morphological changes of irradiated fibroin fibers, its mechanical property were much
influenced by irradiation. Tensile strength and elongation at break of silk fibroin
significantly decreased with increasing of radiation dose to1000 kGy. The tensile strength
and elongation at break of irradiated fibroin at 1000 kGy reduced to 71% and 94%
respectively in compared with non-irradiated one. The solubility of silk fibroin in both