Luận án tiến sĩ Kỹ thuật Hóa Học: Hệ nano rutin của Phan Nguyễn Quỳnh Anh

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA PHAN NGUYEN QUYNH ANH NGHIEN CUU TAO HE NANO TU RUTIN LUẬN AN TIEN SĨ KỸ THUAT TP. HO CHI MINH NAM 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGHIÊN CỨU TẠO HỆ NANO TỪ RUTIN Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Mã số chuyên ngành:62520301 Phản biện độc lập 1: GS.

NGUYEN CUU KHOA Phản biện độc lập 2: PGS. NGUYÊN THỊ THANH MAI Phản biện 1: PGS. TRAN THU HƯƠNG Phan biện 2: PGS. ĐOÀN VAN HONG THIEN Phan bién 3: PGS.

LE VAN THANG NGUOI HUONG DAN KHOA HOC: PGS. LE THI HONG NHAN LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án Phan Nguyễn Quỳnh Anh TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án này tập trung vào nghiên cứu hệ phân tán nano rutin nồng độ cao (x 5%). Hệ nano rutin tạo thành theo 2 dạng: hệ có sự hỗ trợ của chất hoạt động bề mặt và hệ được bao bọc bởi chitosan. Dé tao nano rutin, PEG400 được dùng với tỷ lệ 0,1% thể hiện vai trò hoạt động bề mặt tốt nhất trong họ các loại PEGs. Sau khi đồng hóa trên máy Philips và đồng hóa áp suất cao APV ở 400 bar trong 15 chu kỳ, kích thước của huyền phù 5 % rutin là 220 nm.

Trong trường hợp sử dung ethanol với tỷ lệ 10% như tác nhân hòa tan va sodium stearoyl lactylate (SSL) với tỷ lệ 0,5% như chất hoạt động bẻ mặt, huyền phù 5% rutin có kích thước trung bình 248 nm khi sử dụng điều kiện đồng hóa tương tự trong 10 chu kỳ. Nghiền bi cao tốc cũng thé hiện là phương pháp đồng hóa tốt khi hình thành huyền phù với kích thước 995 nm. Việc thêm polymer dẫn đến việc giảm tốc độ sa lăng nhưng lại làm tăng kích thước trung bình hạt. Đề tăng độ bền sa lắng của huyền phù nano rutin, chitosan được thêm vào để bao bọc hạt.

Băng cách dùng đồng hóa cao áp APV2000 ở 700 bar trong vòng 15 chu kỳ, kết quả cho thấy kích thước hạt đạt 237 nm. Dé tăng độ cứng của mang chitosan, sodium tripolyphosphate (STPP)/glutaraldehyde cũng được cho vào như là tác nhân liên kết ngang và kích thước đạt khoảng 190-230 nm. Hơn nữa, cả hai hệ (STPP và glutaraldehyde) đều đạt độ bền sa lắng tốt trong thời gian 6 tháng lưu trữ. Nano rutin được chuyển thành dạng bột băng cách sử dụng sấy đông khô và sấy phun.Cấu trúc tinh thể, kích thước, hình dáng, độ tinh khiết và khả năng tái phân tán của bột được đánh giá băng nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi truyền qua (TEM), sac ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và quang phổ tán xạ (LDS).

Kết quả đạt được có thé là tiền đề cho những ứng dụng sâu rộng hơn của rutin trong tương lai. ii ABSTRACT This project focused on researching dispersions of nano rutin with rutin concentration of above 5%. To form nano crystal rutin, PEG400 with using ratio of 0.1% exhibited as the best surfactants in PEGs. After homogenizated in Philips blender and high pressure homogenizer APV at 400 bar for 15 cycles, the particle size of 5% rutin suspensions was 220 nm.

In case of using ethanol with ratio of 10% as dissolve agent and sodium stearoyl lactylate (SSL) with ratio of 0.5% as a surfactant, the 5% rutin suspension has average size of 248 nm by using similar homo genizing condition. The high speed ball mill demonstrated as good homogenizer which forming a 5% rutin suspension with size of 995 nm. Adding polymers led to decreasing the sedimentation rate but also increasing the average size of particles. To improve the sedimentation stability of rutin nanosuspensions, chitosan was added to cover the particles.

By using high pressure homogenizer (AP V 2000) at 700 bar for 15 cycles, the results showed that the particle size of 237 nm. To increase hardness of chitosan matrix, sodium tripolyphosphate/glutaraldehyde was also used as a crosslinker and the size was about 190-230 nm. Moreover, two systems (STPP and glutaraldehyde) have good sedimentation stability within storage time. Nano rutin was changed to powder form by using the freeze and spray drying.

The crystalline structure, size, shape, purity and re-dispersibility of the powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), Transmission electron microscopy (TEM), high performance liquid chromato ghraphy (HPLC) and laser diffraction spectrometry (LDS). The obtained results have some further promises in future. ili LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến tat cả thay cô của trường Dai học Bách Khoa — ĐHQG Tp.HCM nói chung và khoa Kỹ thuật Hóa Học nói riêng về sự tận tình giảng dạy. hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.

Lời cảm ơn chân thành nhất tôi xin gửi đến PGS. Lê Thị Hồng Nhan, người tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận án này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của tôi từ dé án 911 về đào tạo tiễn sĩ trong nước và dé tài trọng điểm cấp Đại học Quốc gia loại B (B-2012-20-07TĐ) về “Nghiên cứu hệ phân tán nano rutin-hợp chất tự nhiên có hoạt tính sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm” đã tiếp thêm cho tôi động lực để hoàn thành luận án này. Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên thực hiện đề tài tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ trường Đại học Bách Khoa — ĐHỌG Tp.HCM và phòng thí nghiệm trọng điểm Nghiên cứu cấu trúc vật liệu, những người đã đồng hành, giúp đỡ và chia sẻ khó khăn trong quá trình tôi thực hiện luận án.

Lời cảm ơn cuối cùng tôi xin dành cho gia đình — nơi có ba mẹ luôn chap cánh cho tôi thực hiện ước mơ và tạo điều kiện tốt nhất dé tôi hoàn thành được luận án trong những năm vừa qua. Xin chúc tât cả sức khỏe và thành công. Xin chân thành cam on! iV MỤC LỤC DANH MỤC HINH ẢNH. - << E5 kẻ k9S9 SE SE SE cv EEgEEvgEvvegesrkd viii DANH MỤC BANG BIEU wucecccccsssesccssssscsssssssssssecsessssscsssecsecsssusssecsesarsessesaesscnesussesansesans xii DANH MỤC TU VIET TẮTT.- 6S 9S SE EE#EE ke SE Ek#EkEEESEEESEkekerkersrkd xiii I0.

| CHUONG 1 TONG QUAN. Tống quan về hop chất tự nhiên có hoạt tính sinh học .I — Giới thiệu chung.- - <1 HH HH nu HH kg 3 1.2 Hàng rào hấp thu hoạt chất của cơ thÊ.3 Phương pháp tăng hoạt tính sinh học của hợp chất tự nhiên. 5 12 Tống quan về tinh thé nano (Nanoerys(al).1 Gidi thiệu chung về công nghệ nano oo.2 _ Tính chất của tinh thé nano w.cececccccccessesssessessesseessssessecssessessscssesssessssesessseeses 9 123 Phương pháp tạo hệ nano tinh thỂ.4 Ung dung hé nano tinh thé dé tang hoat tinh sinh hoc cua hop chat tu TEN ee eeeeeeesececccsecesseceeecescessecnecsecescecseceaeesseecseeseesseccecsseessecseeeseecseeeseeseeseseaeesaeeses 13 13 Ung dụng tạo hỆ NaN Putin oo.1 _ Giới thiệu về rutin.2 Ứng dụng tạo hệ huyền phù nano rutin .3 Khả năng tái hòa tan của hệ nano rutin dạng bột .4 Tinh hình nghiên cứu và ứng dụng của hệ nano rutin.-- --23 14 Định hướng nghiên cứu của luận AN .- -- 5 Ă xxx series24 CHUONG 2 THUC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Mục tiêu và nội dung nghiÊn CỨU .1 Mục tiêu đỀ tài.2 Nội dung nghiÊn CỨU. G5 (S3 HH ng ng27 22 Hóa chất, dụng cụ và thiẾt bị.----- 5-5 ©22S<2Ek+EE2EEEEEE E211 EE2EeEErkrre 27 2.1 Nguyên liệu — hóa chất.2 Dụng cụ - thiết bị.----5-©5£2S<9EE£SEESE39E39E152E1121E1E 11115211221 Exrxye 28 2.3 Phương pháp nghiên CỨU .- G- << 1 S1 9 191 1 ng gi ng29 2.1 Phương pháp đánh giá nguyên lIỆU.2 Phương pháp đánh giá hệ huyền phù nano rutin.3 Phương pháp đánh giá bột nano TutITi .- -- <5 <5 sss+<sssseeeeeeeees 35 24 Nội dung thực nghiệm luận án.1 Đánh giá tính chất nguyên liệu.2 Nghiên cứu tạo hệ huyền phù rutin hỗ trợ bởi chất hoạt động bề mat .39 243 Nghiên cứu tạo hệ huyền phù rutin bao bọc bởi chitosan .:45 244 So sánh hiệu quả đồng hoá của các phương pháp .5 Tạo sản phẩm dạng bột và đánh giá tính chat .-------- 2<:50 CHUONG3 KET QUA VA BAN LUẬN .-- << xe +keE‡ESEESEvEerkererkesees 53 3.1 Đánh giá tính chất nguyên liệu .-- ¿5-2222 EE+EEvEEEEEvrxrrerrkerreree 53 BLL RUSa.

HH HH HH nhe55 3.2 Hệ huyền phù rutin hỗ trợ bởi chất hoạt động bề mặt .1 Ảnh hưởng của chất ho ạt động DE mmặtt.2 Anh hưởng của thoi gian và tốc độ đồng hóa .243 _ Ảnh hưởng khi tăng nông độ rutin và bố sung phụ gia.24 Nâng cao năng lượng đồng hoá băng nghiền bi cao tốc .5 Nâng cao năng lượng đồng hoá băng đồng hoá cao áp .43 Hệ huyền phù rutin bao bọc bởi chitosan.1 Hệ huyền phù rutin bao bọc bởi chitosan không tạo liên kết ngang.2 _ Hệ huyền phù rutin bao bọc bởi chitosan và tác nhân liên kết ngang .80 34 _ So sánh hiệu quả đồng hóa của các phương pháp .1 Hệ huyền phù rutin hỗ trợ bởi chất hoạt động bề mat .42 Hé huyền phù rutin bao bọc bởi chitosan.------+ tsetse 98 3A3 Độ bền lưu frữ. S11 E1 1E 1E E9 vn 2kg re vvep 100 3.5 Tạo sản phẩm dạng bột và đánh giá tính ChẤTt.1 Khả năng tạo sản phẩm dạng bột của hệ huyền phù nano rutin.2 Quy trình tao sản phẩm dạng bột của hệ huyền phù nano rutin.3 Đánh giá tính chất sản phẩm .----- 2 2 S252 ©EE£EE+EEtEEeExecserserreee 104 354A So sánh và đánh G84. ng nh nh ng 118 CHUONG 4 KẾT LUẬN .G- %9 EE SE SE tk ve grecveg 120 VI 4.1 Két qua dat duoc 42 — Những đóng góp CUA LUAN AN 01. DANH MỤC CONG TRÌNH DA CONG BỐ.2- G5 St tt gEgErkerkerkrrs TÀI LIỆU THAM KHẢO VII DANH MỤC HINH ANH Hìnhl.I: Phân bố ứng dụng vật liệu nano trong dược phẩm (chiếm ưu thế là dạng liposome và nano tinh thé) giai đoạn từ 1973 đến 2015 [16] .2: Hệ thống phân loại độc tính của các hệ nano [18] .3: Kỹ thuật tạo hạt nham cải thiện độ tan và hoạt tính sinh học của thuốc [9].11 Hình 1 4: Kỹ thuật tạo hạt băng phương pháp nghiên bi [9| .5: Kỹ thuật tạo hạt bang phương pháp đồng hóa cao áp [9 ].6: Số lượng các ân phẩm khoa hoc và sáng chế về hat nano sử dụng trong dược phẩm tăng dan mỗi năm giai đoạn từ 1972 - 2006 [27] .----+ 22 52552 >se+zscszee 13 Hình 1.7: Số lượng các các sản phẩm ứng dụng công nghệ nano được FDA công nhận tăng dần mỗi năm giai đoạn từ 1973 - 2015 [16] .8: Công thức cầu tạo CỦa TU n.-- 222252 2<2E£2E22EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerrkrrrree 14 Hình 1.