TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
-------------

NGÔ PHƢƠNG THÚY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT TƢƠNG
HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC
CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN
MANG THUỐC LOVASTATIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Hà Nội, 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
BỘ GIÁO
DỤCHÓA
VÀ ĐÀO
KHOA
HỌCTẠO
TRƢỜNG ĐẠI------------HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
-------------

NGÔ PHƢƠNG THÚY

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT TƢƠNG


KHÓA
TỐT
NHGIỆP
Ngành
học: LUẬNSƣ
phạm
Hóa học
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
Cán bộ hƣớng dẫn

GS. TS. Thái Hoàng
GS. TS. Thái Hoàng

Hà Nội, 2018
Hà Nội, 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cám ơn
GS. TS. Thái Hoàng - Viện trƣởng Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã giao đề tài và
tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Thúy Chinh và các anh chị đang
công tác tại Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo Khoa Hóa
học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tận tình giúp đỡ và động viên em
trong suốt quá trình làm thực nghiệm tại Viện. Em xin cảm ơn đề tài NCCB
mã số 104.02 - 2017.17 (giai đoạn 2017 - 2020) đã hỗ trợ kinh phí cho em
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.

1.2.4. Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất .................................. 12
1.3. LOVASTATIN ..................................................................................... 14
1.3.1. Cấu trúc ......................................................................................... 14
1.3.2. Tính chất v t í của ovastatin ....................................................... 15
1.3.3. Dược lực ........................................................................................ 15
1.3.4. Tác dụng dược í ........................................................................... 16
1.3.5. Dược động học .............................................................................. 16
1.4. VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SƠ POLYME ALGINAT VA
CHITOSAN MANG THUỐC ..................................................................... 17


CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 21
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ........................................ 21
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................ 21
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ..................................................... 21
2.2.
CHẾ
TẠO
VẬT
LIỆU
TỔ
HỢP
ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN ...................................................... 21
2.2.1. Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin h ng có
chất tương hợp ........................................................................................ 21
2.2.2. Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin có chất
tương hợp ................................................................................................ 22
2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 24
2.3.1. Phương pháp ph hồng ngo i biến đ i Fourier (FTIR) ............... 24
2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................... 25

CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL ..................................................... 41
3.4.1. Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn của lovastatin trong các
dung dịch pH hác nhau ......................................................................... 41
3.4.2. Ảnh hưởng của chất tương hợp đến khả năng giải phóng
thuốc lovastatin ....................................................................................... 43
3.4.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng giải phóng thuốc
lovastatin ................................................................................................. 44
3.4.4. Ảnh hưởng của hàm ượng chất tương hợp đến khả năng giải
phóng thuốc lovastatin ............................................................................ 46
KẾT LUẬN .................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 52


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AC

Alginat/chitosan

ACL
Alginat/chitosan/lovastatin
AG

FESEM

Hiển vi điện tử quét
phát xạ trƣờng

FTIR


PEO

Polyetylen oxit

DSC

Nhiệt lƣợng quét vi sai

UV-Vis

Phổ tử ngoại khả kiến


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cây rong nâu ..................................................................................... 4
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của 2 axit cấu tạo nên axit alginic....................... 5
Hình 1.3. Cấu trúc đặc biệt của axit alginic theo các đơn vị monome ............. 5
Hình 1.4. Chitosan đƣợc tách ra từ vỏ cua, ốc. ................................................. 8
Hình 1.5. Cấu trúc của chitin. ........................................................................... 9
Hình 1.6. Cấu tạo của chitosan.......................................................................... 9
Hình 1.7. Chitosan thƣơng phẩm .................................................................... 10
Hình 1.8. Ứng dụng của chitosan trong bảo quản hoa quả ............................. 13
Hình 1.9. Cấu tạo của lovastatin. .................................................................... 15
Hình 1.10. Lovastatin thƣơng phẩm. .............................................................. 15
Hình 1.11. Các đƣờng cong giải phóng nifedipin từ các hạt nano CS/AL
ở pH khác nhau (37 ± 0,5°C). ....................................................... 19
Hình 1.12. Đƣờng cong giải phóng thuốc saponin từ tổ hợp
chitosan/saponin theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch
đệm photphat (pH = 7,4) ở 37 oC.................................................. 20


Hình 3.15. Phầm trăm thuốc lovastatin đƣợc giải phóng từ màng vật liệu
tổ hợp P0, PEO3, PCL3 trong dung dịch đệm pH=7,4. ............... 44
Hình 3.16. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp P0 trong
các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4. .................. 44
Hình 3.17. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PEO3
trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4. ......... 45
Hình 3.18. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PCL3
trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4. ......... 45


Hình 3.19. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=2 ........................................ 46
Hình 3.20. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=7,4. .................................... 47
Hình 3.21. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PCL trong dung dịch đệm pH=2......................................... 48
Hình 3.22. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PCL trong dng dịch đệm pH=7,4........................................ 49


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 200C) ................. 6

Bảng 2.1. Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/PEO/lovastatin .... 23
Bảng 2.2. Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/PCL/lovastatin .. 24

Bảng 3.1. Vị trí các pic dao động đặc trƣng của một số nhóm chức trong AG,
CS, LS và trong màng vật liệu tổ hợp ACL có và không có chất
tƣơng hợp PEO và PCL..................................................................... 33
Bảng 3.2. Các thông số DSC thu đƣợc từ giản đồ DSC của các màng vật

thiên nhiên này. Để khắc phục nhƣợc điểm của chitosan, ngƣời ta thƣờng phối
hợp nó với các polyme tƣơng đối bền với ẩm nhƣng vẫn giữ nguyên khả năng
phân huỷ sinh học của sản phẩm nhƣ alginat.
Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại
polyme sinh học đƣợc sử dụng phổ biến chỉ đứng thứ hai sau xenlulozơ, đây là
một axit hữu cơ có trong tảo nâu. Alginat khi tan trong nƣớc tạo dung dịch có
độ nhớt cao, trong điều kiện ở nhiệt độ cao (trạng thái sôi) và khi làm nguội trở
lại sẽ tạo gel. Do đó các màng alginat rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không
dính bết nên alginat đƣợc ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dệt,
công nghiệp giấy, thực phẩm dƣợc phẩm, y học, mỹ phẩm… [12, 24, 25].
Lovastatin là một hợp chất lên men có nguồn gốc từ tự nhiên đƣợc phát
hiện từ năm 1970. Nó đƣợc tìm thấy trong nấm sò [11] và gạo men đỏ [20].
Lovastatin là thuốc chống tăng lipit máu thuộc nhóm chất ức chế HMG-CoA
reductase. Lovastatin là chất ức chế cạnh tranh với hydroxyl metylglutaryl

1


coenzym (HMG-CoA) reductase, làm ngăn cản chuyển hóa HMG-CoA thành
mevalonat, tiền chất của cholesterol, là thuốc chữa bệnh tim mạch có hiệu
quả, làm giảm cholesterol trong tế bào gan, kích thích tổng hợp thụ thể
lipoprotein tỉ trọng thấp từ đó làm tăng vận chuyển thụ thể lipoprotein tỉ trọng
thấp từ máu. Ứng dụng chính của lovastatin là để điều trị rối loạn lipit máu và
phòng ngừa các bệnh tim mạch [2].
Ở Việt Nam các đề tài nghiên cứu về vật liệu tổ hợp alginat/chitosan
mang dƣợc chất lovastatin và ảnh hƣởng của chất tƣơng hợp đến hình thái cấu
trúc và tính chất chƣa đƣợc tập trung nghiên cứu, vì thế em lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất và hình thái cấu
trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan mang thuốc lovastatin”.
Mục đích của đề tài

3


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ALGINAT
1.1.1. Giới thiệu về alginat
- Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú và là loại polyme sinh
học đƣợc sử dụng nhiều thứ hai trên thế giới sau xenlulozơ, có trọng lƣợng
phân tử từ 32000 – 200000. Năm 1881, alginat lần đầu tiên đƣợc phát hiện
bởi Stanford.

Hình 1.1. Cây rong nâu.
- Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết tách alginat thô ở Orkney
và từ đó công nghệ sản xuất alginat ra đời.
- Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp alginat dựa trên kết
quả của Stanford.
- Hiện đã có 7/9 nƣớc sản xuất alginat bao gồm: Nauy, Pháp, Nhật,
Canada, Tây Ban Nha, Chile, Liên Xô xũ và Ấn độ. Có 2 công ty sản xuất
lớn: Công ty Kelco (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70 % sản lƣợng thế
giới. Trung Quốc là nƣớc đang nổi lên rất mạnh về lĩnh vực rong biển [17].
- Tại Việt Nam, các cơ sở sản xuất alginat và dẫn xuất đang hoạt động
ở Hải Phòng, Nha Trang và Thành phố Hồ Chí Minh.
Cấu trúc của alginat
Alginat là muối của axit alginic. Cấu tạo hóa học của alginat gồm 2 phân
tử axit β-D-Mannuroic (M) và axit α-L-Guluronic (G) liên kết với nhau bằng

4


liên kết 1-4 glucozit (hình 1.2). Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử

Cao

Rất cao

0,25

9

15

21

27

0,50

17

41

75

110

0,75

33

93


5200

8750

1.1.3. Tính chất của alginat
- Alginat là polyme có tính chất axit yếu, không mùi, không tan trong
các dung môi hữu cơ, tan trong nƣớc.
- Là chất có tính chất hút nƣớc trƣơng nở khi ngâm trong nƣớc.
- Alginic hòa tan trong dung dịch muối kiềm hóa trị I và tạo dung dịch
muối kiềm hóa trị I hòa tan có độ nhớt cao.
Các alginat cũng có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng rất đàn hồi,
bền, chịu dầu và không dính. Màng alginat thuộc nhóm polysaccarit có khả
năng ngăn cản oxy và lipit thấm qua vì thế sẽ ức chế đƣợc hiện tƣợng oxy hóa
chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm. Bên cạnh đó, màng alginat
còn có khả năng làm giảm thất thoát ẩm vì lƣợng ẩm trong màng sẽ bốc hơi
trong thực phẩm, từ đó màng bao sẽ hơi khô và co lại làm cho lƣợng ẩm bên
trong không thoát ra đƣợc (Allen,1963).

6


Màng alginat đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm
nhằm tăng thời gian sử dụng và bảo quản chất lƣợng sản phẩm đƣợc lâu hơn.
Màng bao alginat vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng, vừa ngăn cản sự
mất ẩm và sự di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa [11, 20].
1.1.4. Ứng dụng của alginat
a. C ng nghiệp thực phẩm
- Alginat natri đƣợc dùng trong một số thực phẩm để hạn chế tăng trọng,
dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, nƣớc giải khát cũng nhƣ các mặt hàng đông
lạnh.

nhiên. Sản phẩm chitin - chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng
dụng trong thực tế [3, 4, 6, 8]. Chitin ứng dụng làm da nhân tạo, là nguyên
liệu trung gian cho các chất quan trọng nhƣ chitosan, glucozamin và các chất
có giá trị khác. Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp,
nông nghiệp, y dƣợc và bảo vệ môi trƣờng nhƣ: sản xuất glucozamin, chỉ
khâu phẫu thuật, vải, sơn, bảo vệ môi trƣờng, chất bảo vệ hoa quả… Với khả
năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nƣớc trên thế giới và
Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất các sản phẩm này.

Hình 1.4. Chitosan được tách ra từ vỏ cua, ốc.
1.2.2. Cấu trúc của chitin, chitosan
Chitin là polysaccarit có đạm không độc, có khối lƣợng phân tử lớn. Cấu
trúc của chitin là tập hợp các monosaccarit (N-axetyl-D-glucozamin) liên kết
với nhau bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức.
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn.

8


Công thức cấu tạo của chitin:
OH

OH
NHCOCH 3

O
O HO

HO


O

NHCOCH 3

OH

OH

Hình 1.5. Cấu trúc của chitin.
Tên gọi: Poly (1-4)-2-axetamido-2-deoxy--D-glucose; Poly (1-4)-2axetamido-2-deoxy--D-glucopyranose.
Công thức phân tử: [C8H13O5N]n
Phân tử lƣợng: Mchitin= (203,09)n
Nhƣ vậy , chitin gồm các mắt xích N- axetyl –D –glucozamin nối với
nhau bằng liên kết β- (1, 4) –glucozit. Nó còn có tên gọi là : 2- axetamino- 2deoxy –β – D – glucozamin.
Bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X, ngƣời ta xác định đƣợc chitin tồn tại
trong tự nhiên ở 3 dạng: α – chitin, β- chitin, γ- chitin.
Cả ba dạng chitin này có mối quan hệ mật thiết với các chức năng sinh
học của động vật: α – chitin đƣợc tìm thấy ở các lớp vỏ các loài chân đốt và
liên kết chặt chẽ với protein tạo lớp vỏ cứng. Còn β- chitin, γ- chitin đƣợc tìm
thấy ở những phần mềm, trong nang mực chủ yếu là dạng β- chitin [13].
Chitosan một polysaccarit mạch thẳng, là dẫn xuất đề axetyl hoá của
chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C số 2.
Chitosan đƣợc cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các
liên kết β -(1-4)-glicozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:
OH

OH

OH

OH

Hình 1.6. Cấu t o của chitosan.

9

NH2

O HO

O HO

.
O

NH2

O
OH


Tên khoa học chitosan: Poly-(1,4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose;
Poly-(1,4)-2- amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose.
Công thức phân tử chitosan: [C6H11O4N]n
Phân tử lƣợng: Mchitosan = (161,07)n
Nhƣ vậy, chitosan gồm các mắt xích D – glucozamin nối với nhau bằng
liên kết β-(1 ,4) –glucozit. Nó còn có tên gọi là 2 –amino – 2 – deoxyl – β –
D-glucozamin.
1.2.3. Tính chất của chitin, chitosan
1.2.3.1. Tính chất v t ý


O.

HO
NHCOCH 3

n

chitin

NH2

m

chitosan

- Trong phân tử chitin/chitosan có các nhóm chức -OH, -NHCOCH3
trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong
các mắt xích D-glucozamin, nghĩa là chúng vừa có tính chất của ancol lại vừa
có tính chất của amin và amit. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm
chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-.
Mặt khác, chitin/chitosan là những polyme mà các monome đƣợc nối với
nhau bởi các liên kết β -(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các
chất hoá học nhƣ: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzym thuỷ phân.
a. Phản ứng ở nhóm hydroxy
Tƣơng tự nhƣ các ancol đa chức, tính axit của nhóm hydroxyl khá mạnh,
chitin phản ứng đƣợc với Na, NaOH tạo thành hợp chất có cấu trúc ancolat
gọi là chitin kiềm.
[C6H7O3NHCOCH3(OH)2]n + 2nNaOH →[C6H7O3NHCOCH3(ONa)2]n + 2nH2O
Ngoài ra, chitin còn phản ứng đƣợc với ankyl sunfat trong ankyl

n

NH2

chitin, M=(203)n

m

chitosan, M=(161)n

Phản ứng trên thƣờng đƣợc thực hiện trong dung dịch NaOH 40% ở 100120°C, trong 1 đến 3 giờ. Sản phẩm phản ứng là chuỗi polyme chứa đồng thời
các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin đan xen với D-glucozamin [14].
c. Phản ứng ở nhóm amino
Nhóm NH2 ở vị trí C2 trên mạch chitin, chitosan, trên nguyên tử nitơ có
đôi điện tử không phân chia.
Do đó, nhóm NH2 có thể tham gia vào các phản ứng nhƣ ankyl hóa khử với
các tác nhân chứa nhóm cacbonyl nhƣ các andehyt, anhydric axit, phản ứng
ankyl hóa trực tiếp với các tác nhân chứa nhóm halogen, phản ứng Michael với
các tác nhân chứa các liên kết đôi... Phản ứng biến tính vào nhóm NH2 thƣờng
đƣợc áp dụng để tạo ra các sản phẩm biến tính tan trong nƣớc [13].
d. Phản ứng cắt m ch polyme
Chitin-chitosan tham gia phản ứng cắt mạch phân tử tạo thành các phân tử
có mạch ngắn hơn, thƣờng đƣợc gọi là các oligome. Phản ứng cắt mạch có ý
nghĩa quan trọng vì độ dài mạch quyết định trực tiếp đến các tính chất vật lý và
hóa học của polyme. Mạch chitin/chitosan có thể bị thủy phân trong môi
trƣờng axit làm đứt liên kết β-glucozit tạo thành các oligosaccarit, đisaccarit,
hoặc phân hủy đến cùng tạo ra các monome. Phản ứng xảy ra nhƣ sau: [18, 24]
O
HO



NHCOCH 3

x

O

O.

HO
NH2

y

x
axetic loãng cùng với axetat nhôm và axit stearic thu đƣợc hỗn hợp. Hỗn hợp
này đem sơn lên vải, khi khô tạo thành màng mỏng, chắc, bền, chịu nƣớc và
không bắt lửa. Vải này đƣợc sử dụng để sản xuất đồ bảo hộ lao động [1, 15].
Trong công nghiệp giấy: Chitosan có tác dụng làm tăng độ bền của giấy,
chỉ cần thêm chitosan với trọng lƣợng bằng 1% trọng lƣợng của giấy sẽ làm
tăng gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ƣớt, tăng độ nét khi in. Các loại giấy này
dùng làm giấy vệ sinh, giấy in, túi giấy.
Trong ngành phim ảnh: Phim chitosan có độ nhớt rất cao, không tan
trong nƣớc, axit. Độ cứng đƣợc cải thiện bằng cách tổng hợp đúc chitosan, rồi
xử lý phim bằng dung dịch axit.
g. Đối với m i trường
Chitin/chitosan chủ yếu đƣợc dùng trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải: tách các
kim loại nặng ra bằng cách tạo phức với chitosan, sử dụng chitosan làm tác nhân
keo tụ để thu hồi protein và các đồng vị phóng xạ có trong nƣớc biển.
1.3. LOVASTATIN
1.3.1. Cấu trúc
Lovastatin (hay còn gọi là Statin) có tên IUPAC là: (1S,3R,7S,8S,8aR)8-{2-[(2R,4R)-4-hydroxy-6-oxooxan-2-yl]etyl}-3,7-dimetyl-1,2,3,7,8hexahyđronaphthalen-1-yl (2S)-2-metylbutanoat [16,19].

14