Thạc Sĩ Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano chitosan làm chất hấp phụ protein ứng dụng trong dẫn truyền thuốc

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC . 1
DANH MỤC BẢNG . 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH 5
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT . 8
MỞ ĐẦU . 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 12
1.1. Tổng quan về chitosan . 12
1.1.1. Cấu trúc của chitosan 12
1.1.2. Tính chất chitosan . 13
1.1.3. Ứng dụng của chitosan . 13
1.2. Tổng quan về nano chitosan 14
1.3. Các phương pháp chế tạo nano chitosan 15
1.3.1. Phương pháp khâu mạch nhũ tương . 17
1.3.2. Phương pháp giọt tụ/kết tủa 18
1.3.3. Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương . 19
1.3.4. Phương pháp tạo gel ion . 20
1.3.5. Phương pháp mixen đảo . 20
1.4. Ứng dụng của hạt nano chitosan 21
1.4.1. Chất mang dẫn truyền thuốc . 21
1.4.1.1. Phân loại theo con đường sử dụng 21
1.4.1.2. Phân loại theo ứng dụng trong điều trị bệnh . 24
1.4.2. Chất mang dẫn truyền vaccine . 25
2
1.4.3. Chất mang dẫn truyền gen 27
1.4.4. Ứng dụng trong thực phẩm chức năng . 28
1.4.5. Hoạt tính kháng khuẩn 30
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 34
2.1. Hóa chất và dụng cụ-thiết bị 34
2.1.1. Hóa chất 34
2.1.2. Dụng cụ 34
2.1.3. Thiết bị 34
2.2. Nội dung nghiên cứu 36
2.2.1. Phân tích đặc điểm của nguyên liệu chitosan . 36
2.2.2. Tổng hợp nano chitosan . 37
2.2.3. Phương pháp phân tích hóa lý 39
2.2.3.1. Phương pháp đo sắc ký thẩm thấu gel GPC 39
2.2.3.2. Phương pháp chụp ảnh FE-SEM . 40
2.2.3.3. Phương pháp chụp ảnh TEM 41
2.2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X 41
2.2.3.5. Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR . 42
2.2.3.6. Phương pháp phổ vi tán xạ Raman . 43
2.2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ protein trên hạt nano chitosan 43
2.2.4.1. Xây dựng đường chuẩn protein theo Bradford . 43
2.2.4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ protein trên hạt nano chitosan . 45
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 47
3.1. Phân tích đặc điểm của nguyên liệu chitosan 47
3.1.1. Phương pháp phân tích GPC 47
3
3.1.2. Phương pháp chụp ảnh FE-SEM 48
3.1.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X, phổ FT-IR và phổ Raman 48
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước và sự phân bố hạt nano chitosan . 49
3.2.1. Khảo sát sơ bộ các điều kiện chế tạo hạt nano chitosan . 49
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp điều chế . 50
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ CS/TPP . 57
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH . 65
3.3. Khảo sát đặc tính hóa lý của hạt nano chitosan . 74
3.3.1. Khảo sát sự biến đổi nhóm chức 74
3.3.1.1. Khảo sát phổ hồng ngoại FT-IR 74
3.3.1.2. Khảo sát phổ vi tán xạ Raman . 75
3.3.2. Khảo sát mức độ vô định hình 77
3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ protein trên hạt nano chitosan . 79
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 84
4.1. Kết luận 84
4.2. Đề nghị . 85
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ . 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 88
PHỤ LỤC 93

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt phương pháp điều chế hạt nano chitosan làm chất dẫn các loại thuốc, protein hoặc gen khác nhau. . 16
Bảng 1.2. Chỉ số MIC (àg/ml ) và MBC (àg/ml) của chitosan, nano chitosan (CNP), nano chitosan nhốt Cu (CNP-Cu) và doxycycline. . 30
Bảng 1.3. Giá trị MIC và MBC ức chế E. coli, S. choleraesuis và S. aureus (àg/ml) . 32
Bảng 3.1. Đặc điểm hạt nano chitosan điều chế từ các phương pháp khác nhau. 56
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ CS/TPP đến tính chất hạt nano chitosan. 64
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến tính chất hạt nano chitosan. 71
Bảng 3.4. Những mũi IR chính (cm-1) của CS và nano CS-TPP 74
Bảng 3.5. Số liệu khảo sát hiệu suất hấp phụ và khả năng hấp phụ protein. 80

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Công thức cấu tạo chitin và chitosan 12
Hình 1.2. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp khâu mạch nhũ tương . 17
Hình 1.3. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp giọt tụ. 18
Hình 1.4. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương. 19
Hình 1.5. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp tạo gel ion. 20
Hình 1.6. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp mixen đảo. 21
Hình 1.7. Hình minh họa những cơ chế hấp thu dưỡng chất 29
Hình 1.8. Ảnh hiển vi nguyên tử lực (AFM) của tế bào S. choleraesuis sau khi xử lý với nano chitosan theo thời gian. Chưa xử lý (A), xử lý 30 phút (B), xử lý 1 giờ (C), xử lý 1,5 giờ (D), xử lý 2 giờ (E), xử lý 3 giờ (F). 31
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu. 36
Hình 2.2. Máy đo pH IQ Scientific Instruments (A), máy khuấy từ IKA® RET control-visc (B). 37
Hình 2.3. Máy ly tâm UNIVERSAL 32R HETTICH ZENTRIFUGEN. . 38
Hình 2.4. Máy đông cô TELSTAR LYOQUEST. 38
Hình 2.5. Máy sắc ký thẩm thấu gel GPC AGILENT 1100 Series. . 40
Hình 2.6. Hệ thống hiển vi điện tử quét phát xạ trường FE-SEM JSM 7401F. . 40
Hình 2.7. Hệ thống hiển vi điện tử truyền qua JEM-1400 41
Hình 2.8. Máy nhiễu xạ tia X Bruker XRD-D8 ADVANCE . 42
Hình 2.9. Máy đo phổ FT- IR BRUKER EQUINOX 55. . 42
Hình 2.10. Máy đo phổ Raman HORIBA JOBIN YVON. . 43
Hình 2.11. Máy quang phổ UV-Vis-NIR-V670, JACCO. 44
Hình 3.1. Ảnh FE-SEM của chitosan khi chưa tạo nối. 48
6
Hình 3.2. Phản ứng tạo nối ngang cộng hóa trị giữa chitosan và glutaraldehyde . 51
Hình 3.3. Cấu trúc hóa học của sodium TPP. . 52
Hình 3.4. Cơ chế tương tác giữa CS và TPP. 52
Hình 3.5. Mối quan hệ giữa tinh thể và nối ngang ion: (a) chitosan tinh thể ban đầu; (b) chitosan tạo nối ngang ion thấp; (c) chitosan tạo nối ngang ion cao. . 53
Hình 3.6. Ảnh hưởng của lực cắt đến sự hình thành hạt nano. . 54
Hình 3.7. Ảnh chụp bột nano chitosan điều chế từ các phương pháp khác nhau (từ trái qua phải): phương pháp tạo gel ion với TPP và phương pháp tạo nối ngang cộng hóa trị với glutaraldehyde. 55
Hình 3.8. Ảnh FE-SEM của hạt nano chitosan điều chế từ các phương pháp khác nhau (từ trái qua phải): phương pháp tạo nối ngang cộng hóa trị với glutaraldehyde, phương pháp gel ion với TPP. . 56
Hình 3.9. Ảnh chụp dung dịch huyền phù nano chitosan điều chế từ các tỷ lệ CS/TPP khác nhau (từ trái qua phải): 3:1,4:1, 5:1, 6:1, 7:1. . 57
Hình 3.10. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS/TPP là 3:1. . 59
Hình 3.11. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS/TPP là 3:1. 59
Hình 3.12. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS/TPP là 4:1. . 60
Hình 3.13. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS/TPP là 4:1. . 60
Hình 3.14. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS/TPP là 5:1. . 61
Hình 3.15. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS/TPP là 5:1. . 61
Hình 3.16. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS/TPP là 6:1. . 62
Hình 3.17. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS/TPP là 6:1. . 62
Hình 3.18. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS/TPP là 7:1. . 63
Hình 3.19. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS/TPP là 7:1. . 63
Hình 3.20. Ảnh hưởng của tỷ lệ CS/TPP đến kích thước hạt. 64
Hình 3.21. Ảnh chụp dung dịch huyền phù nano chitosan điều chế ở những điều kiện pH khác nhau (từ trái qua phải): 4,0; 4,5; 5,0; 5,5. . 66
7
Hình 3.22.Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 4,0. . 67
Hình 3.23. Phân bố kích thước hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 4,0. . 67
Hình 3.24. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 4,5. 68
Hình 3.25. Phân bố kích thước hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 4,5. 68
Hình 3.26. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 5,0. 69
Hình 3.27. Phân bố kích thước hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 5,0. 69
Hình 3.28. Ảnh FE-SEM hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 5,5. 70
Hình 3.29. Phân bố kích thước hạt nano chitosan khi tổng hợp ở pH 5,5. . 70
Hình 3.30. Ảnh hưởng của pH đến kích thước hạt nano chitosan. 71
Hình 3.31. Ảnh TEM của hạt nano điều chế ở pH 4,0; tỉ lệ CS/TPP là 6:1. 73
Hình 3.32. Phổ IR của chitosan (a) và hạt nano CS-TPP (b). . 74
Hình 3.33. Phổ Raman của chitosan. 76
Hình 3.34. Phổ Raman của hạt nano CS-TPP. 76
Hình 3.35. Giản đồ XRD của CS và nano CS-TPP. . 78
Hình 3.36. Ảnh chụp dịch nổi protein sau khi thêm thuốc thử Bradford, sử dụng lượng hạt nano chitosan khác nhau (từ trái qua phải): 0,5; 1,0; 1,5; 2,0mg. 79
Hình 3.37. Hiệu suất hấp phụ protein ở những liều lượng hạt nano chitosan khác nhau. 81