Khoa học và công nghệ nano là một lĩnh vực mới trong những năm gần
ñây nhưng ñã và ñang phát triển nhanh chóng vì sự hiệu quả và những ứng
dụng rộng rãi của nó trong nhiều ngành như sinh y học, ñiện tử, vật lí, hóa
học. Vật liệu nano với kích thước nanomet siêu nhỏ ñã thể hiện nhiều tính
chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Hiện nay nhiều nước trên thế giới ñang
xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn ñể ñầu tư phát triển.
Việt Nam là nước ñang phát triển, vệ sinh an toàn thực phẩm ở mức rất
thấp và chịu sự chi phối của nhiều yếu tố như: môi trường ô nhiễm dẫn ñến ô
nhiễm vào nông sản và vật nuôi, quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm
còn nhỏ lẻ, không ñáp ứng ñiều kiện vệ sinh an toànthực phẩm, hủ tục lạc
hậu trong ăn uống hoặc vì lợi nhuận mà sử dụng phụ gia, bảo quản ngoài
danh mục bộ y tế, kiểm soát thực phẩm qua biên giớivà trên thị trường chưa
chặt chẽ.ñang gióng lên hồi chuông báo ñộng hơn bao giờ hết. Các thuốc
kích thích ở vật nuôi, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, melanin trong sữa và
nước mắm, 3-MCPD trong nước tương, urea, chlor, cloramphenicol, dipterex
trong thủy hải sản. , ñặc biệt thức ăn và nước uống nhiễm khuẩn ñã gây ra
nhiều vụ ngộ ñộc tập thể, nguy hại cho sức khỏe củacon người. Khái niệm
thực phẩm sạch ở Việt Nam vẫn là xa xỉ ñối với người dân, nhất là dân nghèo.
Để chống lại sự nhiễm khuẩn, hiện nay việc sửdụng chất kháng sinh là
giải pháp phổ biến ñể ñẩy lùi các bệnh dịch do vi khuẩn gây ra. Tuy nhiên
việc sử dụng thuốc kháng sinh cũng có những mặt trái là: do chất kháng sinh
tính chọn lọc thấp nên dễ dẫn ñến hiện tượng các vikhuẩn có lợi cũng bị tiêu
diệt, gây ra trạng thái mất cân bằng khu hệ vi sinh vật, ñặc biệt việc sử dụng
rộng rãi các loại thuốc kháng sinh dễ dẫn ñến nguy cơ kháng thuốc của vi
2
khuẩn và xa hơn nữa là gia tăng tính nguy hiểm của các triệu chứng lâm sàng
tạo bởi các loài vi khuẩn. Chính vì vậy, yêu cầu cấp thiết ñặc ra hiện nay là
phải tìm một chất có khả năng ức chế sinh trưởng của vi khuẩn mà không gây
ra hiện tượng nhờn thuốc, không phá vỡ trạng thái cân bằng khu hệ vi sinh
vật, không tác dụng phụ, không ñộc hại, không gây ônhiễm môi trường.
133 trang |
Chia sẻ: superlens | Lượt xem: 1973 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu quy trình tạo hạt và các điều kiện tối ưu nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của Nano Chitosan, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của tôi. Các kết quả nghiên cứu
trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kì công trình
nào khác. Mọi sự giúp đỡ và các thông tin trích dẫn đã được nêu rõ nguồn
gốc.
Người thực hiện
Töôûng Ngoïc Thuïc Uyeân
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN
TƯỞNG NGỌC THỤC UYÊN
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TẠO HẠT VÀ CÁC
ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ
NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO CHITOSAN
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
BUÔN MA THUỘT, NĂM 2010
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt luận văn này, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
-PGS.TS Nguyễn Anh Dũng, người hướng dẫn khoa học trực tiếp, đã
tận tình hướng dẫn phương pháp nghiên cứu và đóng góp nhiều ý kiến quý
báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận
văn.
-Lãnh đạo Trường Đại học Tây Nguyên, tập thể các Thầy Cô giáo
Phòng Sau đại học, Khoa Khoa học tự nhiên -Công nghệ, Khoa Nông Lâm
nghiệp.
- Các Thầy Cô giáo đã tận tâm giảng dạy, truyền thụ những kiến thức
quý báu trong quá trình học tập.
- Ban Giám hiệu Trường THPT chuyên Nguyễn Du.
- Các bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp đỡ, động viên tôi
trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn.
Người thực hiện
Tưởng Ngọc Thục Uyên
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .. i
LỜI CẢM ƠN .. ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................. x
PHẦN 1: MỞ ĐẦU ................................................................................... 1
1.1.Tính cấp thiết ..................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu đề tài ................................................................................... 2
1.3.Ý nghĩa khoa học ................................................................................ 3
1.4.Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................ 3
1.5.Giới hạn đề tài .................................................................................... 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU........................................................................4
2.1. Tổng quan về chitosan . 4
2.2. Tổng quan về nano chitosan ............................................................ 6
2.2.1. Các phương pháp tạo vật liệu nano chitosan ................................. 6
2.3. Ứng dụng của chitin, chitosan và các dẫn suất trong y học .......... 14
2.3.1.Hoạt tính kháng ung thư...................................................................16
2.3.2.Giảm cholesterol trong máu (hypocholesterolemic activity) .......... 17
2.3.3.Đặc tính chống oxi hóa ................................................................... 17
2.3.4.Màng phủ làm lành vết thương (would healing) ........................... 18
2.3.5.Sử dụng trong cấy ghép răng ......................................................... 19
2.3.6. Ứng dụng trong ly giải chậm thuốc .............................................. 19
2.3.7. Hoạt tính kháng khuẩn .. 21
iv
2.3.8. Hoạt tính chống đông máu của dẫn xuất sulfated chitosan ......... 27
2.3.9.Ứng dụng làm tá chất cho vaccin ................................................... 28
2.4. Tổng quan về Escherichia coli và Staphylococcus aureus .............. 31
2.4.1 Vi khuẩn Escherichia coli .............................................................. 31
2.4.2. Vi khuẩn Staphylococcus aureus .................................................. 36
PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 40
3.1. Nội dung nghiên cứu ....................................................................... 40
3.1.1. Nghiên cứu qui trình tạo hạt nano chitosan ................................. 40
3.1.2. Nghiên cứu thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của hạt
nano chitosan .......................................................................................... 40
3.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................ 40
3.2.1. Hóa chất ........................................................................................ 40
3.2.2. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 41
3.2.3. Thời gian thực hiện ....................................................................... 41
3.2.4. Phương pháp nghiên cứu qui trình tạo hạt nano chitosan ........... 41
3.2.5. Nghiên cứu thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của hạt nano
Chitosan ....................................................................................................................43
PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 50
4.1. Nghiên cứu qui trình tạo hạt nano chitosan ................................... 50
4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến kích thước
hạt, điện tích và tính ổn định hạt nano chitosan .................................... 50
4.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ CS:TPP (w/w) đến kích thước và
điện thế hạt nano chitosan ...................................................................... 56
4.2. Nghiên cứu thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của hạt nano chitosan .62
4..2.1.Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến khả
năng kháng khuẩn .................................................................................. 62
4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nano chitosan đến khả
v
năng kháng khuẩn .................................................................................. 64
4.2.3.Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử chitosan đến khả
năng kháng khuẩn của hạt nano chitosan.............................................. 69
4.2.4.Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ CS: TPP ( 4:1; 5:1; 6:1) đến khả
năng kháng khuẩn của hạt nano chitosan ............................................. 73
4.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng kháng
khuẩn của hạt nano chitosan .................................................................. 76
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................ 79
5.1. Kết luận ............................................................................................ 79
5.2 Kiến nghị ............................................................................................ 79
vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU , CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Số thứ tự
Chữ ciết tắt
Nghĩa của các chữ viết tắt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
HPLC
MIC
DNA
pDNA
DEMC
TPP
PMAA
CS
CMC
CNP
TEM
SEM
kDa
E.coli
S.aureus
LMWC
Sắc kí lỏng cao áp
Nồng độ ức chế tối thiểu
Deoxyribo nucleic acid
Plasmide deoxyribo nucleic acid
Diethylmethylchitosan
Tri polyphosphate
Polymethacrylic axit
Chitosan
Cacboxymethyl cellulose
Chitosan nanoparticles
Kính hiển vi điện tử truyền quang
Kính hiển vi điện tử quyét
Kilo Dalton
Escherichia coli
Staphylococcus aureus
Khối lượng phân tử thấp
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Tên bảng Trang
2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến kích thước, điện thế
và khả năng hấp phụ BSA 8
2.2. Tính chất vật lý của chitosan oligomer/CMC nanoparticles
hấp phụ với pDNA 11
2.3. Các tính chất cơ bản của chitosan liên quan đến ứng
dụng trong sinh y học 15
2.4. Chỉ số MIC (µg/ml) và MBC (µg/ml) của chitosan và DEMC 24
2.5. Chỉ số MIC của một số dẫn suất chitosan trên một số vi khuẩn 25
2.6. Chỉ số MIC (µg/ml) và MBC (µg/ml) của kháng sinh
Doxycycline và Chitosan nanoparticles 27
4.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử của chitosan đến tính
chất hạt nano chitosan 50
4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Chitosan: TPP đến tính chất hạt nano
chitosan (Chitosan 30kDa) 56
4.3. Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng kháng khuẩn
của chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli và
Staphylococcus aureus 62
4.4. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan (CS:TPP = 6:1) và
chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 65
4.5. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan (CS:TPP = 6:1) và
chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 67
4.6. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng
viii
kháng khuẩn của nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 70
4.7. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng kháng
khuẩn của nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 72
4.8. Ảnh hưởng của tỉ lệ CS:TPP đến khả năng kháng khuẩn của
nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 74
4.9. Ảnh hưởng của tỉ lệ CS:TPP đến khả năng kháng khuẩn của
nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 75
4.10. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng kháng khuẩn
của hạt nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 76
4.11. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng kháng khuẩn
của hạt nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 77
ix
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
STT Tên đồ thị Trang
4.1. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan với trọng
lượng phân tử 20 kDa 53
4.2. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan với trọng
lượng phân tử 30 kDa 54
4.3. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan với trọng
lượng phân tử 300 kDa 55
4.4. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan
với tỷ lệ CS:TPP là 3:1 57
4.5. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan với tỷ lệ
CS:TPP là 4:1 58
4.6. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan
với tỷ lệ CS:TPP là 5:1 59
4.7. Phân bố kích thước hạt của dung dịch nano chitosan với tỷ lệ
CS:TPP là 6:1 60
4.8. Phân bố kích thước hạt nano chitosan với tỷ lệ CS:TPP là 7:1 61
4.9. Khả năng kháng khuẩn của chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli
và Staphylococcus aureus 63
4.10. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan và chitosan
trên vi khuẩn Escherichia coli 66
4.11. Khả năng kháng khuẩn của nano chitosan và chitosan
trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 67
4.12. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng kháng
khuẩn của nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 70
4.13. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử đến khả năng kháng
x
khuẩn của nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 73
4.14. Ảnh hưởng của tỉ lệ CS : TPP đến khả năng kháng khuẩn
của nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 74
4.15. Ảnh hưởng của tỉ lệ CS : TPP đến khả năng kháng
khuẩn của nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 75
4.16. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng kháng khuẩn
của hạt nano chitosan trên vi khuẩn Escherichia coli 77
4.17. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng kháng khuẩn
của hạt nano chitosan trên vi khuẩn Staphylococcus aureus 78
xi
DANH MỤC CÁC HÌNH
STT Tên hình ảnh Trang
2.1. Sơ đồ phương pháp tạo hạt nanochitosan 7
2.2. Cơ chế tạo hạt chitosan nanoparticles với axit methacrylic 9
2.3. TEM của hạt nanoparticles CS-PMAA 10
2.4. Sơ đồ tạo giọt bằng phương pháp kết tủa 12
2.5. Sơ đồ tạo giọt bằng phương pháp sấy phun 13
2.6. Sơ đồ tạo hạt bằng phương pháp mixel ngược pha 14
2.7. Ảnh hưởng của chitosan và chitosan oligomer (COS) đến tế
bào E.coli (Eaton,2008) 22
2.8. Cơ chế xâm nhập qua màng của chitosan mang vaccin
có kích thước nm khác nhau 29
2.9. Ảnh hưởng của các loại adjuvant lên đáp ứng miễn dịch của
chuột với vaccin cúm H5N1 30
2.10. Ảnh hưởng của chitosan và các tá chất khác đến đáp ứng miễn
dịch của chuột với vaccin H5N1 và hiệu giá kháng thể (HIU) 31
4.1. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với trọng lượng phân
tử là 20 kDa 53
4.2. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với trọng lượng phân
tử là 30 kDa 54
4.3. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với trọng lượng phân
tử là 300 kDa 55
4.4. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS: TPP là 3:1 57
4.5. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS: TPP là 4:1 58
xii
4.6. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS: TPP là 5:1 59
4.7. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS: TPP làà 6:1 60
4.8. Ảnh TEM hạt nano chitosan khi tổng hợp với tỷ lệ CS: TPP là 7:1 61
xiii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN
TƯỞNG NGỌC THỤC UYÊN
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TẠO HẠT VÀ CÁC
ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ
NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA NANO CHITOSAN
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
BUÔN MA THUỘT, NĂM 2010
xiv
1
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1.Tính cấp thiết
Khoa học và công nghệ nano là một lĩnh vực mới trong những năm gần
đây nhưng đã và đang phát triển nhanh chóng vì sự hiệu quả và những ứng
dụng rộng rãi của nó trong nhiều ngành như sinh y học, điện tử, vật lí, hóa
học. Vật liệu nano với kích thước nanomet siêu nhỏ đã thể hiện nhiều tính
chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang
xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển.
Việt Nam là nước đang phát triển, vệ sinh an toàn thực phẩm ở mức rất
thấp và chịu sự chi phối của nhiều yếu tố như: môi trường ô nhiễm dẫn đến ô
nhiễm vào nông sản và vật nuôi, quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm
còn nhỏ lẻ, không đáp ứng điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm, hủ tục lạc
hậu trong ăn uống hoặc vì lợi nhuận mà sử dụng phụ gia, bảo quản ngoài
danh mục bộ y tế, kiểm soát thực phẩm qua biên giới và trên thị trường chưa
chặt chẽ...đang gióng lên hồi chuông báo động hơn bao giờ hết. Các thuốc
kích thích ở vật nuôi, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, melanin trong sữa và
nước mắm, 3-MCPD trong nước tương, urea, chlor, cloramphenicol, dipterex
trong thủy hải sản... , đặc biệt thức ăn và nước uống nhiễm khuẩn đã gây ra
nhiều vụ ngộ độc tập thể, nguy hại cho sức khỏe của con người. Khái niệm
thực phẩm sạch ở Việt Nam vẫn là xa xỉ đối với người dân, nhất là dân nghèo.
Để chống lại sự nhiễm khuẩn, hiện nay việc sử dụng chất kháng sinh là
giải pháp phổ biến để đẩy lùi các bệnh dịch do vi khuẩn gây ra. Tuy nhiên
việc sử dụng thuốc kháng sinh cũng có những mặt trái là: do chất kháng sinh
tính chọn lọc thấp nên dễ dẫn đến hiện tượng các vi khuẩn có lợi cũng bị tiêu
diệt, gây ra trạng thái mất cân bằng khu hệ vi sinh vật, đặc biệt việc sử dụng
rộng rãi các loại thuốc kháng sinh dễ dẫn đến nguy cơ kháng thuốc của vi
2
khuẩn và xa hơn nữa là gia tăng tính nguy hiểm của các triệu chứng lâm sàng
tạo bởi các loài vi khuẩn. Chính vì vậy, yêu cầu cấp thiết đặc ra hiện nay là
phải tìm một chất có khả năng ức chế sinh trưởng của vi khuẩn mà không gây
ra hiện tượng nhờn thuốc, không phá vỡ trạng thái cân bằng khu hệ vi sinh
vật, không tác dụng phụ, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường.
Chitosan là một polisaccharide tự nhiên, là dẫn xuất từ quá trình khử
acetyl của chitin. Chitin là thành phần cấu trúc chính vỏ tôm, cua, là một
polimer sinh học có nhiều trong tự nhiên, đặc biệt ở Việt Nam có bờ biển dài,
nhiều sông suối. Chitosan không độc, có khả năng tự phân hủy sinh học cao,
là chất ăn được. Chitosan mang điện tích dương, có ái lực cao với các axit
mang điện tích âm, tương tác với các thành phần polianion của vách tế bào vi
sinh vật, kết hợp DNA, gắn kết gây đông tụ, kết tủa tế bào vi khuẩn. Do đó,
chitosan có tính kháng khuẩn, kháng nấm rộng, làm con người trẻ lâu, hoạt
hóa tế bào cơ thể, gia tăng khả năng miễn dịch, giải độc , bảo vệ gan trong cơ
thể. Đặc biệt hạt nano chitosan có kích thước nano, có nhiều ưu điểm như
diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan, do đó có tiềm năng
tăng cường hoạt tính sinh học, trong đó có hoạt tính kháng khuẩn. Vì vậy,
việc nghiên cứu tạo hạt nano nhằm tăng cường tính kháng khuẩn của chitosan
ứng dụng trong bảo quản thực phẩm là vấn đề cấp thiết hiện nay. Ở Việt Nam,
Nguyễn Anh Dũng đã sử dụng chế phẩm chitosan để ức chế sinh trưởng của
vi khuẩn Escherichia coli, nghiên cứu tạo hạt nano chitosan làm tá chất miễn
dịch cho vaccin cúm A H5N1 và xây dựng mô hình thử nghiệm trên động vật.
Xuất phát từ đó tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu qui trình tạo hạt và các
điều kiện tối ưu nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của nano
chitosan”
1.2. Mục tiêu đề tài
1.2.1. Xây dựng quy trình tạo hạt nano chitosan bằng tripolyphosphate (TPP).
3
1.2.2. Xác định các điều kiện tối ưu để nâng cao hiệu quả kháng khuẩn của
hạt nano chitosan.
1.3.Ý nghĩa khoa học
Tạo hạt nano chitosan nhằm tăng cường hoạt tính kháng khuẩn là hoàn
toàn mới tại Việt Nam.
1.4.Ý nghĩa thực tiễn
Thành công của đề tài sẽ đẩy nhanh việc sử dụng vật liệu nano chitosan
trong bảo quản, phòng chống nhiễm khuẩn ở thực phẩm ở Việt Nam. Đây là
vật liệu an toàn cho sức khỏe con người và phổ biến, giá thành hạ phù hợp với
điều kiện kinh tế của nhân dân.
1.5.Giới hạn đề tài
Do thời gian có hạn, thiết bị, hóa chất hạn chế nên tôi chỉ tiến hành
nghiên cứu quy trình tạo hạt nano chitosan, bước đầu thử nghiệm trên hai loại
vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus.
4
PHẦN 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1. Tổng quan về chitosan
Chitin là thành phần cấu trúc nên vỏ côn trùng, tôm, cua, vách tế bào
nấm. Chitin có cấu tạo tương tự như cellulose, nhưng có khác biệt là đơn vị
cấu tạo nên chitin là N-acetyl-D-glucosamine, các đơn vị này nối với nhau
bằng liên kết β-1,4-glycoside.
Công thức cấu tạo của chitin và chitosan
Tính chất, hoạt tính sinh học của chitin, chitosan phụ thuộc rất nhiều
vào khối lượng phân tử (Mw) và mức độ deacetyl hóa (DD: degree of
deacetylation).
Mức độ deacetyl hóa dùng để chỉ % số nhóm acetyl trong phân tử
chitin, chitosan bị khử. Mức độ deacetyl hóa tỷ lệ thuận với mật độ của nhóm
NH3
+ trong phân tử do đó ảnh hưởng đến tính chất đa điện phân và độ tan của
chitin, chitosan. Chitin có mức độ deacetyl hóa trung bình nằm trong khoảng
10-15%. Có sản phẩm chitin deacetyl hóa một phần (partially deacetyl chitin)
có mức độ deacetyl hóa từ 30-40%. Trong khi đó chitosan phải có mức độ
deacetyl hóa > 50%, với mức độ deacetyl hóa này chitosan mới dễ tan trong
5
một số acid hữu cơ loãng như acetic, lactic. Mức độ deacetyl hóa được xác
định bằng nhiều phương pháp khác nhau như: IR spectrophotometry, sắc ký
lọc gel, UV spectrophotometry, 1H NMR, 13C- NMR, phương pháp chuẩn độ
và HPLC theo Kumar (2000) [21].
Khối lượng phân tử của chitin, chitosan có thể xác định bằng HPLC.
Tuy nhiên phương pháp đơn giản nhất, nhanh là đo độ nhớt, dựa vào các hằng
số α và K trong phương trình Mark – Houwink:
[η] = K.Mα = 1.81 x 10-3 M0.93.
Trong đó: η là độ nhớt biểu kiến của chitin (intrisic viscosity) ; M: là
khối lượng phân tử.
Khối lượng phân tử trung bình của chitin biến động từ 1.0 – 2.5 x106,
khối lượng phân tử của chitin sẽ giảm xuống khi mức độ deacetyl hóa tăng
lên.
Chitosan có ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công, nông nghiệp, y
dược, thực phẩm nhờ vào những đặc tính sau (Rinaudo, 2006)
- Tính chất đa điện ly mang điện tích dương (cationic polyelectrolyte) cho
phép gắn kết với các thành phần sinh học mang điện tích âm.
- Có thể tái sinh theo các con đường sinh học trên trái đất.
- Có khả năng phân hủy sinh học bằng enzyme trong cơ thể.
- Có khả năng tương hợp sinh học với các cơ quan, mô và tế bào động thực
vật.
- Có khả năng kích thích quá trình làm lành vết thương và đông máu.
- Có khả năng tương tác chuyên biệt với các receptor trên màng
- Giảm chlolesterol do liên kết có chọn lọc với các acid béo
6
- Không gây độc do các sản phẩm sau thủy phân đều là các chất chuyển
hoá tự nhiên.
- Không gây đáp ứng miễn dịch trong mô và cơ quan độn