Tóm tắt Luận án Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của vật liệu tổ hợp polylactic axit /chitosan và thăm dò khả năng mang thuốc quinin của vật liệu

p cho đến khi dung môi hữu cơ bay hết. Hạt nano hình thành bằng cách thêm nước cất và sau đó làm lạnh. Sau khi làm lạnh, dung dịch được li tâm, rửa và thu lấy chất rắn. Chất rắn được đông khô trên thiết bị FreeZone 2.5 của hãng Labconco, USA (Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), sau đó sấy và nghiền thu được hạt nano PLA/CS. 2.3. Chế tạo hạt tổ hợp PLA/CS mang thuốc chống sốt rét quinin Dung dịch nước thuốc quinin (hòa tan trong etanol) được rót vào dung dịch PLA hoà tan trong dung môi điclometan để tạo thành một hệ nhũ tương nước/dầu. Tiếp theo, dung dịch nhũ tương nước/dầu trên nhanh chóng được rót vào hệ nước chứa dung dịch axit axetic 1% có CS và PEO theo hàm lượng đã tính toán. Hỗn hợp trên được siêu âm trong 15 phút trên hệ thống thiết bị phản ứng vi sóng MAS-II để tạo thành nhũ tương và sau đó được khuấy mạnh. Tiếp tục khuấy hỗn hợp cho đến khi dung môi hữu cơ bay hết. Hạt nano hình thành bằng cách thêm nước và sau đó làm khô lạnh. Sau khi làm lạnh, dung dịch được li tâm, rửa và thu lấy chất rắn. Chất rắn được đông khô trên thiết bị FreeZone 2.5 của hãng Labconco, USA (Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), sau đó sấy và nghiền thu được hạt nano PLA/CS/quinin. 2.4. Các phƣơng pháp và thiết bị nghiên cứu Các phương pháp và thiết bị nghiên cứu bao gồm: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier ( ); Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) (Shimadzu DSC- 60, Nhật Bản); Hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM, - ); Quang phổ hấp thụ điện tử vùng tử ngoại và khả kiến (UV-Vis); Nghiên cứu phân bố kích thước hạt (Malvern Zetasizer-Nano ZS, UK); Xác định suy giảm khối lượng mẫu; Xây dựng đường chuẩn quinin trong các môi trường pH=2 và pH=7,4. 5 2.5. Phân hủy tổ hợp PLA/CS trong một số môi trƣờng Môi trƣờng hóa chất Màng tổ hợp PLA/CS có và không có chất tương hợp được cắt thành hình vuông có kích thước 1 x 1 cm để tiến hành phân hủy. Các mẫu được phân hủy trong các môi trường: dung dịch kiềm NaOH (nồng độ 0,1N); dung dịch axit HCl (nồng độ 0,1N); dung dịch đệm photphat pH=7,4 (KH2PO4 0,1N + NaOH 0,1N); dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người (SBF: 4g NaCl; 0,175g NaHCO3; 0,2g KCl; 0,24g Na2HPO4.2H2O; 0,05g MgCl2.6H2O; 0,09g CaCl2; 0,03g KH2PO4; 0,05g MgSO4.7H2O; 0,5g gluco hòa tan trong 500ml nước cất). Tất cả thí nghiệm được đặt ở trạng thái tĩnh. Mỗi ống nghiệm chứa 10ml dung dịch đặt từng mẫu riêng biệt để tiến hành thủy phân. Các thử nghiệm trong môi trường hóa chất đặt ở nhiệt độ phòng, riêng dung dịch mô phỏng dịch cơ thể người được đặt trong bể điều nhiệt ở nhiệt độ 37 o C. Tác động của tác nhân vi sinh vật Các mẫu màng tổ hợp PLA/CS cắt thành hình vuông có kích thước 1 x 1 cm được xác định khối lượng rồi đưa vào lọ thí nghiệm (đã được khử trùng ở 115 o C trong 30 phút) chứa 4,5ml môi trường AM: 10g glucozơ; 5g pepton; 5g cao men; 1g KH2PO4; 0,2g MgSO4 + 10% dịch hoạt hóa nuôi vi khuẩn. Sử dụng chủng Bacillus subtilis W2 của Phòng Công nghệ lên men, Viện Công nghệ Sinh học. Các lọ thí nghiệm được đặt trong máy lắc với tốc độ 200 vòng/phút ở 30 o C. Các mẫu sẽ được rút sau 2 ngày, 5 ngày, 7 ngày, 10 ngày và 14 ngày, rửa sạch mẫu bằng nước cất, sấy khô trong chân không, xác định sự thay đổi khối lượng và cấu trúc của mẫu. Thí nghiệm này được thực hiện tại Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu màng tổ hợp PLA/CS chế tạo bằng phƣơng pháp dung dịch 3.1.1. Nghiên cứu tỷ lệ thành phần thích hợp của màng tổ hợp PLA/CS chế tạo bằng phương pháp dung dịch 3.1.1.1. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier của PLA, CS và màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ khác nhau Phân tích phổ FTIR của màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ 80/20, 60/40, 50/50 và 20/80, các pic dao động của một số nhóm đặc trưng trong PLA, CS và màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ khác nhau được trình bày trong bảng 3.1. 6 Bảng 3.1. Vị trí hấp thụ của các nhóm liên kết đặc trưng trong PLA, CS và các màng tổ hợp PLA/CS Số sóng (cm -1 ) Mẫu Dao động PLA CS PLA/CS (80/20) PLA/CS (60/40) PLA/CS (50/50) PLA/CS (20/80) C=O 1760 - 1754 1742 1747 1744 CH 2945 - 2939 2934 2940 - –OH, NH2 - 3426 3431 3369 3452 3366 C-O-C 1199 - 1183 1177 1181 1155 1101 1081 1084 1078 1086 1078 CH3 1368 - 1367 1379 1381 1378 -NH2 - 1570 - - - - ρ -CH2 - - 757 752 755 664 Quan sát bảng 3.1 ta thấy màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ khác nhau có sự dịch chuyển các pic đặc trưng của các nhóm chức trong tổ hợp PLA/CS. Điều này có thể giải thích bởi các tương tác giữa các nhóm chức như C=O, -OH, C-O-C và NH2, trong PLA và CS. Đó là liên kết hiđro và tương tác lưỡng cực giữa các nhóm C=O trong PLA với NH2 trong CS. 3.1.1.2. Hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ khác nhau Hình 3.5 là các ảnh SEM của màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ lần lượt là 80/20, 60/40, 50/50 và 20/80. (a) (b) (c) (d) Hình 3.5. Ảnh FESEM của màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ: (a) 80/20, (b) 60/40, (c) 50/50 và (d) 20/80 7 Quan sát ảnh FESEM của các màng tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ PLA/CS khác nhau ta thấy CS đã phân tán vào trong nền PLA với kích thước hạt khoảng 3-15 µm. Mức độ phân tán của CS vào PLA tốt nhất là ở màng tổ hợp PLA/CS có tỷ lệ 80/20.Từ các kết quả khảo sát ở trên, màng tổ hợp PLA/CS với tỷ lệ 80/20 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.1.2 Khảo sát đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS/chất tương hợp chế tạo bằng phương pháp dung dịch 3.1.2.1 Phổ FTIR của các màng tổ hợp PLA/CS/chất tương hợp Các hình 3.6, 3.7 và 3.8 biểu diễn phổ FTIR của màng tổ hợp PLA/CS có và không có các chất tương hợp polyetylen oxit (PEO), polyetylen glycol (PEG) và polycaprolacton (PCL). Hình 3.6. Phổ FTIR của PLA, CS và màng tổ hợp PLA/CS và PCO4 Hình 3.7. Phổ FTIR của PLA, CS và màng tổ hợp PLA/CS/8%PEG (PCG8) Sô sóng (cm -1 ) 1000200030004000 D ô t ru y ê n q u a ( % ) -C=O -O-H, -N-H -C-H -C-O-C--N-H CS PLA PC PCL6 Số sóng (cm-1) Đ ộ tr u y ề n q u a ( % ) Hình 3.8. Phổ FTIR của PLA, CS, màng tổ hợp PC và PCL6 Khi so sánh phổ FTIR của các màng tổ hợp PLA/CS/PEO, PLA/CS/PEG và PLA/CS/PCL với phổ FTIR của PLA và CS, ta thấy có sự thay đổi cường độ và vị trí số sóng của một số nhóm chức liên kết đặc trưng trong tổ hợp. Có thể khi sử các chất tương hợp cho PLA và CS, PLA và CS đã tương tác 8 mạnh với nhau bằng các tương tác hydro và tương tác lưỡng cực-lưỡng cực (giữa nhóm NH2 và OH trong CS với nhóm C=O, COOH trong PLA và nhóm C-O trong PEO, nhóm C=O và OH, C-O-C trong PEG và nhóm COOH trong PLA, nhóm C=O và OH trong PCLvới nhóm COOH trong PLA) gây ra sự dịch chuyển số sóng của một số nhóm đặc trưng trên phổ FTIR của màng tổ hợp PLA/CS. 3.1.2.2. Tính chất nhiệt của màng tổ hợp PLA/CS/chất tương hợp Đặc trưng DSC và độ kết tinh (χc) của PLA, CS và các màng tổ hợp được tổng hợp trong bảng 3.5. Bảng 3.5. Các đặc trưng DSC và độ kết tinh (χc) của PLA, CS, các màng tổ hợp PC, PLA/CS/PCL, PLA/CS/PEO và PLA/CS/PEG STT Mẫu Tg ( o C) Tm ( o C) ∆Hm (J/g) c * (%) 1 PLA 54,7 150,5 8,5 9,1 2 CS 90,5 205,3 18,5 - 3 PC 55,6 64,3 157,3 10,8 11,6 4 PCL2 56,0 148,1 11,8 12,7 5 PCL4 61,4 148,9 12,5 13,4 6 PCL6 56,5 157,9 16,7 17,9 7 PCL8 57,3 148,9 16,0 17,2 8 PCO2 68,6 150,6 11,5 12,4 9 PCO4 62,9 150,3 12,8 13,7 10 PCO6 69,0 150,6 16,5 17,7 11 PCO8 68,5 150,5 16,0 17,2 12 PCO10 68,2 150,1 15,4 16,5 13 PCG2 61,0 158,3 11,4 12,3 14 PCG4 64,0 149,9 11,4 12,2 15 PCG6 64,5 151,2 15,6 16,8 16 PCG8 69,6 150,5 16,4 17,7 17 PCG10 66,19 150,7 15,8 16,9 Trong đó: độ kết tinh c (%) = ∆Hm x100/∆Hm * , với ∆Hm * =93,1 J/g (PLA); Tg: nhiệt độ thuỷ tinh hoá; Tm: nhiệt độ nóng chảy; ∆Hm: entanpi nóng chảy. Từ kết quả ở bảng 3.5, có thể thấy độ kết tinh của màng tổ hợp PLA/CS và PLA/CS có sử dụng các chất tương hợp như PCL, PEO, PEG đều lớn hơn so với PLA. Điều này là do các chất tương hợp góp phần tăng 9 cường sự phân tán của CS vào nền PLA dẫn đến sự sắp xếp lại cấu trúc tinh thể của PLA. Đặc biệt là các liên kết hidro, tương tác lưỡng cực được hình thành giữa PEO, PEG hoặc PCL với PLA và CS làm cho độ kết tinh của màng tổ hợp PLA/CS tăng đáng kể ở các hàm lượng 6, 8 và 10 %kl và đạt giá trị lớn nhất ở mẫu PCL6 với độ kết tinh là 17,9%. 3.1.2.3. Hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS/chất tương hợp Để khảo sát sự phân tán và khả năng tương hợp của các pha PLA với CS khi có và không có các chất trợ tương hợp, tiến hành chụp và quan sát ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) của các màng tổ hợp. Hình 3.13.Ảnh FESEM của màng tổ hợp PC, PCO2, PCO6 và PCO10) Hình 3.13 là ảnh FESEM của màng tổ hợp PLA/CS có và không có PEO. Nhận thấy màng tổ hợp PLA/CS không sử dụng PEO có cấu trúc không đồng nhất, PLA và CS tương hợp kém với nhau, các pha PLA và CS phân tách nhau, đồng thời các hạt CS có xu hướng kết tụ với nhau. Quan sát ảnh FESEM của các màng tổ hợp PLA/CS với các hàm lượng PEO khác nhau ta thấy nhờ chất tương hợp PEO, sự phân tán của CS vào PLA được cải thiện rõ rệt, CS phân tán đồng đều hơn và tương tác với nền PLA tốt hơn, sự kết tụ các hạt CS trong nền PLA giảm đáng kể. Tương tự, khi đưa 2 – 10% chất tương hợp PCL và PEG vào màng tổ hợp PLA/CS, CS phân tán vào PLA đồng đều hơn với kích thước nhỏ hơn, sự kết tụ các hạt CS trong nền PLA giảm đáng kể. Do đó, ảnh FESEM của các màng tổ hợp PLA/CS/PCL và PLA/CS/PEG không được trình bày ở đây. Như vậy, các chất tương hợp PCL, PEG và PEO đã góp phần tăng khả năng tương tác, phân tán đồng đều của CS vào PLA, đặc biệt là PCL. Do đó, màng tổ hợp PLA/CS/PCL được lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu phân hủy trong các môi trường khác nhau. 10 3.1.2.4. Nghiên cứu sự phân hủy của màng tổ hợp PLA/CS/PCL ngâm trong các môi trường khác nhau Mất khối lượng của các màng tổ hợp PLA/CS/PCL trong các môi trường khác nhau Các màng tổ hợp PLA/CS/PCL được thử nghiệm phân hủy trong các môi môi trường khác nhau: kiềm, axit, dung dịch đệm photphat, dung dịch mô phỏng cơ thể người (SBF) và tác nhân vi sinh vật. Khối lượng của mẫu trước và sau khi ngâm trong các môi trường được xác định với độ chính xác ± 0,001 mg. Hình 3.14 trình bày mất khối lượng của PLA từ các màng tổ hợp PLA/CS và PLA/CS/PCL có hàm lượng PCL khác nhau theo các thời gian ngâm trong dung kiềm. Hình 3.14. Đồ thị mất khối lượng của màng tổ hợp PLA/CS có và không có PCL theo thời gian ngâm trong dung dịch NaOH 0,1N Hình 3.15. Đồ thị mất khối lượng của màng tổ hợp PLA/CS có và không có PCL theo thời gian ngâm trong dung dịch HCl 0,1N Hình 3.16. Đồ thị mất khối lượng màng tổ hợp PLA/CS có và không có PCL theo thời gian ngâm trong dung dịch đệm phot phat (pH =7,4) 11 Mất khối lượng của màng tổ hợp PLA/CS có và không có PCL trong dung dịch HCl 0,1N và dung dịch SBF với thời gian ngâm khác nhau lần lượt được trình bày trên các hình 3.15 - 3.16. Đồ thị mất khối lượng của các màng tổ hợp PLA/CS/PCL trong dung dịch SBF và trong môi trường có tác nhân vi sinh vật có hình dạng tương tự như các màng tổ hợp ngâm trong các dung dịch nêu trên nên không được trình bày ở đây. Từ hình 3.14 – 3.16, ta thấy màng tổ hợp PLA/CS bị mất khối lượng trong môi trường kiềm nhiều hơn so với các môi trường khác. Phổ FTIR của màng tổ hợp PLA/CS/PCL ngâm trong các môi trường khác nhau Hình 3.22 biểu diễn phổ FTIR của màng tổ hợp PCL6 trước và sau khi ngâm 28 ngày trong các môi trường khác nhau: dung dịch kiềm NaOH, dung dịch axit HCl, dung dịch đệm photphat, dung dịch SBF và môi trường có tác nhân vi sinh vật. Sô sóng (cm-1) 1000150020002500300035004000 D ô t ru y ê n q u a ( % ) ban dau NaOH HCl Photphat SBF VSV -C-H -C=O -O-H, -N-H -C-O-C- -C-H Số sóng (cm-1) Đ ộ t ru y ề n q u a ( % ) Hình 3.22. Phổ FTIR của màng tổ hợp PCL6 trước và sau khi ngâm 28 ngày trong các môi trường khác nhau Quan sát phổ FTIR của màng tổ hợp PCL6 sau khi ngâm 28 ngày trong các môi trường khác nhau, ta thấy có sự dịch chuyển số sóng của các nhóm đặc trưng so với màng tổ hợp PLA/CS ban đầu Tính chất nhiệt của màng tổ hợp PLA/CS/PCL sau khi ngâm trong các môi trường khác nhau Giản đồ nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và các đặc trưng DSC như nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg), nhiệt độ nóng chảy (Tm) và độ kết tinh của màng tổ hợp PCL6 trước và sau khi ngâm 28 ngày trong các môi trường khác nhau được trình bày trên bảng 3.13. 12 Từ bảng 3.13, ta thấy nhiệt độ thuỷ tinh hoá (Tg), nhiệt độ nóng chảy (Tm) và độ kết tinh ( c)của màng tổ hợp PCL6 sau khi ngâm trong các môi trường khác nhau lớn hơn so với các mẫu PCL6 ban đầu. Bảng 3.13. Các đặc trưng DSC và độ kết tinh (χc) của màng tổ hợp PCL6 trước và sau khi ngâm 28 ngày trong các môi trường khác nhau Trong đó: độ kết tinh c (%) = ∆Hm x100/∆Hm *, với ∆Hm * =93,1 J/g (PLA); Tg: nhiệt độ thuỷ tinh hoá; Tm: nhiệt độ nóng chảy; ∆Hm: entanpi nóng chảy. Hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS/PCL ngâm trong các môi trường khác nhau Cấu trúc màng tổ hợp PLA/CS/PCL có ảnh hưởng lớn đến quá trình thuỷ phân PLA trong màng tổ hợp ở các môi trường khác nhau. Có thể quan sát rõ hình thái cấu trúc của các màng tổ hợp PCL6 sau 28 ngày ngâm trong các môi trường khác nhau (dung dịch NaOH 0,1N, axit HCl 0,1N, dung dịch đệm photphat, dung dịch SBF và môi trường có tác nhân vi sinh vật) trên ảnh FESEM ở hình 3.24. Hình 3.24. Ảnh FESEM của màng tổ hợp PCL6 sau khi phân hủy trong các môi trường khác nhau: (A) dung dịch NaOH 0,1N, (B) HCl 0,1N, (C) dung dịch đệm photphat, (D) dung dịch SBF và (E) môi trường có tác nhân vi sinh vật Mẫu Tg ( o C) Tm ( o C) ∆Hm (J/g) c * (%) PCL6 56,5 157,9 16,7 17,9 PCL6.NaOH 73,6 164,7 34,8 37,4 PCL6.HCl 71,4 167,1 24,5 26,3 PCL6.SBF 68,5 158,9 19,7 21,1 PCL6.Photphat 69,3 163,5 22,3 23,9 13 Rõ ràng là trong các môi trường khác nhau, phần PLA trong màng tổ hợp PCL6 đã bị thủy phân và hình thành các lỗ trống bên trong vật liệu (màu đen). Trong dung dịch NaOH 0,1N, màng tổ hợp PCL6 bị thuỷ phân mạnh hơn và mất khối lượng lớn hơn so với các dung dịch khác và môi trường có tác nhân vi sinh vật, do đó, trên bề mặt và bên trong màng tổ hợp PCL6 xuất hiện nhiều lỗ rỗng hơn và kích thước lỗ rỗng lớn hơn. 3.2. Nghiên cứu tổ hợp PLA/CS chế tạo bằng phƣơng pháp vi nhũ Tổ hợp PLA/CS đã được chế tạo bằng phương pháp vi nhũ với PCL là chất tương hợp và PEO là chất nhũ hóa. Các thông số ảnh hưởng tới quá trình chế tạo và phân bố kích thước hạt tổ hợp PLA/CS là thể tích nước cất thêm vào hệ và tỉ lệ PLA/CS đã được khảo sát. 3.2.1. Phân bố kích thước hạt cuả tổ hợp PLA/CS Để nghiên cứu ảnh hưởng của nước cất đưa vào hệ vi nhũ đến kích thước hạt tổ hợp PLA/CS, thể tích nước cất được khảo sát là 100mL, 150mL, 200mL, 250mL và 300mL (tỉ lệ PLA/CS 2/1). Các mẫu tương ứng được ký hiệu lần lượt là PC100w, PC150w, PC200w, PC250w và PC300w. Kích thước hạt trung bình của các hạt tổ hợp PLA/CS theo thể tích nước cất đưa vào hệ được trình bày trên bảng 3.14. Bảng 3.14. Kích thước hạt trung bình của tổ hợp PLA/CS theo thể tích nước cất đưa vào hệ Mẫu Kích thước hạt trung bình (nm) PC100w 264 ± 32,87 PC150w 235 ± 27,18 PC200w 218 ± 8,64 PC250w 261 ± 9,75 PC300w 283 ± 10,21 Từ kết quả thu được, lựa chọn thể tích nước cất đưa vào hệ (200mL) là thích hợp nhất để chế tạo hạt tổ hợp PLA/CS. 3.2.2. Phổ FTIR của hạt tổ hợp PLA/CS Phổ FTIR của PLA, CS và các hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ PLA/CS khác nhau được trình bày trên hình 3.26. Tương tự như màng tổ hợp PLA/CS, các pic đặc trưng cho CS và PLA đều xuất hiện trên phổ FTIR của các hạt tổ hợp PLA/CS. 14 Số sóng (cm-1) Đ ộ tr u y ề n q u a (% ) Sô sóng (cm -1 ) 1000200030004000 D ô t ru y ê n q u a ( % ) -C=O-O-H, -N-H -C-H -C-O-C- -N-H PLA CS PC 31 PC 21 PC 11 Hình 3.26. Phổ FTIR của PLA, CS và hạt tổ hợp PLA/CS với tỷ lệ PLA/CS khác nhau 3.2.3. Tính chất nhiệt của hạt tổ hợp PLA/CS Các đặc trưng nhiệt như nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg), nhiệt độ nóng chảy (Tm) và độ kết tinh của PLA, CS và các hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ khác nhau được xác định theo giản đồ DSC và được trình bày trên hình 3.27. Từ giản đồ DSC của PLA ta thấy Tg của PLA ở 54,7 o C đặc trưng cho PLA bán tinh thể và Tm ở 150,5 o C. Tg của CS là 90,5 o C. Giá trị Tg của các hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ PLA/CS khác nhau đều dịch chuyển về phía nhiệt độ lớn hơn Tg của PLA và nhỏ hơn Tg của CS. Tg của các hạt tổ hợp PLA/CS dịch chuyển từ 9 đến 15 o C so với Tg của PLA. Điều này chứng tỏ PLA và CS trong hạt tổ hợp đã tương hợp với nhau. 0 50 100 150 200 250 300 PLA CS PC 31 PC 21 PC 11 Nhiệt độ (oC) D ò n g n h iệ t( m W ) Hình 3.27. Giản đồ DSC của PLA, CS và các hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ PLA/CS khác nhau 3.2.4. Hình thái cấu trúc của hạt tổ hợp PLA/CS Ảnh FESEM của các hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ PLA/CS khác nhau chế tạo bằng phương pháp vi nhũ được trình bày trên hình 3.28. 15 Hình 3.28. Ảnh FESEM của hạt tổ hợp PLA/CS với các tỉ lệ PLA/CS khác nhau Quan sát ảnh FESEM ta thấy các hạt tổ hợp PLA/CS đều có dạng hình cầu, kích thước hạt cơ bản từ 20 - 60 nm nhưng chúng có xu hướng kết tụ với nhau thành hạt có kích thước lớn hơn khoảng 100 - 300 nm. Sự kết tụ giữa các hạt tổ hợp PLA/CS ở mẫu PC21 ít hơn so với các hạt PC31 và PC11. Các hạt tổ hợp PC21 ít bị kết tụ và tách rời nhau hơn nên kích thước hạt trung bình nhỏ hơn so với các hạt tổ hợp còn lại. 3.3. Nghiên cứu hạt tổ hợp PLA/CS mang thuốc quinin Từ các kết quả nghiên cứu ở mục 3.2, điều kiện thích hợp (PLA/CS 2/1, lượng nước cất 200ml thêm vào hệ) được sử dụng để chế tạo hạt tổ hợp PLA/CS/chất tương hợp PCL mang thuốc chống sốt rét – quinin bằng phương pháp vi nhũ. Hạt vật liệu tổ hợp PLA/CS mang quinin với các hàm lượng quinin khác nhau (0, 10, 20, 30 và 50%kl. so với PLA) được ký hiệu lần lượt là PCQ, PCQ10, PCQ20, PCQ30 và PCQ50. 3.3.1. Phổ FTIR của hạt tổ hợp PLA/CS mang thuốc quinin Bảng 3.18 thể hiện vị trí hấp thụ các nhóm liên kết đặc trưng trong của PLA, CS, Quinin và các hạt tổ hợp PCQ. Bảng 3.18. Vị trí hấp thụ các nhóm đặc trưng trong quinin và các hạt tổ hợp PCQ Só sóng (cm -1 ) Mẫu Dao động Quinin PC PCQ10 PCQ20 PCQ30 PCQ50 C=O - 1754 1759 1706 1759 1760 CH3 2906 2993 2997 2991 2950 2986 CH 2939 2952 3000 3001 3001 –NH2 - 3421 3634 3503 3433 3435 C=C 1614 - 1625 1658 1634 1631 CN 1514 - 1499 1458 1459 1468 16 Trên phổ FTIR của các hạt tổ hợp PCQ xuất hiện các pic đặc trưng cho dao động các nhóm C=N, C-N, C=C của quinin. Ngoài ra, có sự dịch chuyển các số sóng của các nhóm chức như C=O, C=N, C-N, C=C, C-O- C, -OH, -NH2, COOH trong PLA, CS, quinin so với số sóng đặc trưng của chúng trong PLA, CS, quinin ban đầu. Điều này có thể giải thích bởi liên kết hiđrovà tương tác lưỡng cực – lưỡng cực giữa nhóm NH2 và OH trong CS với nhóm C=O trong PLA và OH, C=N trong quinin. 3.3.2. Phân bố kích thước hạt của tổ hợp PLA/CS mang thuốc quinin Giản đồ phân bố kích thước hạt của tổ hợp PCQ với hàm lượng quinin khác nhau (10, 20, 30 và 50%kl so với PLA) được trình bày trên hình 3.31. Hình 3.31. Giản đồ phân bố kích thước hạt của tổ hợp PLA/CS không và có quinin với hàm lượng quinin khác nhau Có thể thấy kích thước hạt của tổ hợp PCQ dao động trong khoảng 60 nm đến 200 nm. Kích thước hạt trung bình của các hạt tổ hợp PCQ nhỏ hơn đáng kể so với các hạt tổ hợp PLA/CS không có quinin (PC) do các nhóm C=N, C-O, -OH trong quinin đã tương tác với các nhóm C=O, C-O, -N-H, -OH trong PLA và CS bởi các liên kết hydro và tương tác lưỡng cực - lưỡng cực (hình 3.27), dẫn đến tương tác giữa thuốc – polyme chiếm ưu thế hơn tương tác thuốc – thuốc [21, 77]. 3.3.3. Tính chất nhiệt của hạt tổ hợp PLA/C mang thuốc quinin Bảng 3.20 trình bày các đặc trưng DSC như nhiệt độ thủy tinh hóa (Tg) và nhiệt độ nóng chảy (Tm) của PLA, CS và vật liệu tổ hợp PCQ với các hàm lượng quinin khác nhau. Có thể thấy Tg của các hạt vật liệu tổ hợp C-O-C 1183 1188 1188 1189 1189 1019 1084 1091 1091 1090 1091 CH3 1367 1384 1385 1385 1385 –CH2 816 757 807 869 755 819 805 17 PLA/CS đều dịch chuyển về phía nhiệt độ lớn hơn Tg của PLA và nhỏ hơn Tg của CS. Điều này chứng tỏ PLA và CS đã tương hợp một phần với nhau. Các pic đặc trưng cho sự nóng chảy của PLA trong các hạt tổ hợp rộng hơn, độ kết tinh tương đối của các hạt tổ hợp PCQ lớn hơn so với PLA. Bảng 3.20. Các đặc trưng DSC, độ kết tinh của PLA, CS và vật liệu tổ hợp PCQ với các hàm lượng quinin khác nhau Mẫu Tg ( o C) Tm ( o C) ∆Hm (J/g) c * (%) PLA 54,7 150,5 8,5 9,1 CS 90,6 205,3 18,5 - PPC 64,8 151,1 16,0 17,2 PCQ10 60,2 148,2 16,2 17,4 PCQ20 65,9 155,8 17,2 18,5 PCQ30 65,2 150,2 16,4 17,6 PCQ50 60,6 147,6 16,3 17,5 3.3.4. Hình thái cấu trúc của hạt tổ hợp PLA/CS mang thuốc quinin Ảnh FESEM của quinin và các hạt tổ hợp PCQ với các hàm lượng quinin khác nhau được thể hiện trên các hình 3.29 – hình 3.32. Quan sát ảnh FESEM có thể thấy quinin ở dạng vô định hình có kích thước không đồng đều, dao động trong khoảng 1 – 6 µm (hình 3.29). Hình 3.34. Ảnh FESEM của quinin Hình 3.35. Ảnh FESEM của hạt tổ hợp PCQ20 Hình 3.36. Ảnh FESEM của hạt tổ hợp PCQ36 Hình 3.37. Ảnh FESEM của hạt tổ hợp PCQ37 18 Các ảnh FESEM hình 3.35 – hình 3.37 cho thấy các hạt tổ hợp PLA/CS mang quinin có dạng hình cầu, kích thước cơ bản từ 30 – 200 nm. Tuy nhiên, các hạt cơ bản có xu hướng kết tụ với nhau tạo thành các hạt kích thước lớn hơn. Do đó, phân bố kích thước hạt của tổ hợp PLA/CS thu được cũng phù hợp với kết quả thu được từ ảnh FESEM. Kích thước hạt tổ hợp PCQ20 nhỏ hơn và kết tụ với nhau ít hơn so với các hạt tổ hợp PCQ còn lại. 3.3.5. Nghiên cứu giải phóng quinin từ hạt tổ hợp PLA/CS 3.3.5.1. Hiệu suất mang thuốc quinin của hạt tổ hợp PLA/CS Tiến hành xây dựng phương trình đường chuẩn của quinin trong etanol dựa vào phương pháp đo phổ UV, nghiên cứu sinh đã tìm được phương trình: y = 23315x + 0,236 (trong đó x là nồng độ của quinin hòa tan trong etanol (mol/l), y là mật độ quang Abs) với hệ số hồi quy R 2 = 0,992. Dựa vào phương trình này, tính hiệu suất mang thuốc quinin cho các hạt tổ hợp PLA/CS (bảng 3.21). Bảng 3.21. Hiệu suất mang thuốc quinin của các hạt tổ hợp PLA/CS Mẫu Hiệu suất mang thuốc (%) PCQ10 82,20 PCQ20 70,27 PCQ30 57,91 PCQ50 38,86 3.3.5.2. Xây dựng đường chuẩn của quinin trong các môi trường pH khác nhau Tiến hành ghi phổ UV của dung dịch quinin trong các dung dịch pH=2 và pH=7,4 trong khoảng bước sóng 200 – 400nm để xác định bước sóng hấp thụ cực đại max. Kết quả thu được bước sóng hấp thụ cực đại max của quinin trong các dung dịch pH=2 và pH=7,4 lần lượt là 250,24 nm và 234,45 nm. Từ kết quả thu được, nghiên cứu sinh xây dựng phương trình đường chuẩn và hệ số hồi quy của quinin trong các dung dịch pH = 2 và pH = 7,4 được thể hiện trên các hình 3.38 và hình 3.39. 19 Hình 3.38. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang với nồng độ dung dịch Q trong dung dịch pH = 2 ở λmax = 250,24 nm. Hình 3.39. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang với nồng độ dung dịch quinin trong dung dịch pH = 7,4 ở λmax = 234,45 nm. 3.3.5.3. Đánh giá khả năng giải phóng thuốc quinin từ các hạt tổ hợp PLA/CS Nghiên cứu khả năng giải phóng quinin từ các hạt tổ hợp PLA/CS trong dung dịch pH=2 (tương ứng với môi trường dạ dày) và pH=7,4 (môi trường ruột non), với các hàm lượng quinin khác nhau xác định theo phương pháp đo UV sau khi khuấy mẫu liên tục trong 30 giờ. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng quinin đến khả năng giải phóng quinin từ hạt tổ hợp PCQ Hàm lượng quinin giải phóng khỏi các hạt tổ hợp PLA/CS trong các môi trường khác nhau được trình bày trên các hình 3.40 - 3.41. Các hạt tổ hợp PLA/CS/quinin thử nghiệm trong dung dịch pH=2 đều giải phóng quinin với phần trăm không cao lắm. Điều này có thể giải thích bởi trong dung dịch pH=2, do tính bazơ của nhóm quinuclidin nên quinin giải phóng ra đã phản ứng một phần với axit dung dịch làm giảm lượng thuốc quinin trong dung dịch. Như vậy, hàm lượng quinin đưa vào hạt tổ hợp PC có ảnh hưởng rõ rệt tới giải phóng thuốc quinin khỏi hạt tổ hợp PCQ. Dựa vào hình 3.41 ta thấy trong 8 giờ đầu tiên, lượng quinin được giải phóng từ các hạt tổ hợp PLA/CS trong dung dịch pH=7,4 lớn hơn so với trong dung dịch pH=2. Sau 1 giờ thử nghiệm, các mẫu đều đã giải phóng ít nhất là 23% thuốc quinin và tiếp tục tăng trong các giờ tiếp theo. Hàm 20 lượng và tốc độ giải phóng thuốc q