Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ: Tối ưu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn

Chia sẻ: Mucnang Mucnang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:76

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xác định vinblastin từ thuốc tiêm. Khảo sát các hợp chất alkaloid trong Dừa cạn. Tối ưu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung của luận văn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ: Tối ưu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH DƢƠNG PHƢƠNG QUỲNH TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT ALKALOID TRONG CÂY DỪA CẠN ( CATHARANTHUS ROSEUS (L.) G. DON APOCYNACEAE) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ ĐẠI HỌC TP. Hồ Chí Minh – 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH DƢƠNG PHƢƠNG QUỲNH TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT ALKALOID TRONG CÂY DỪA CẠN ( CATHARANTHUS ROSEUS (L.) G. DON APOCYNACEAE) Chuyên ngành: Sản xuất và phát triển thuốc KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ ĐẠI HỌC Hƣớng dẫn khoa học: Ths. Nguyễn Thị Hồng Phúc TP. Hồ Chí Minh - 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Chữ ký SV DƢƠNG PHƢƠNG QUỲNH
LỜI CẢM ƠN Không có thành công nào mà không có những bàn tay dìu dắt và giúp đỡ. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu của trƣờng Đại học Nguyễn Tất Thành đã tạo cơ hội và điều kiện để em có thể thực hiện đề tài này. Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Cô PGS. TS Võ Thị Bạch Huệ Cô Ths. Nguyễn Thị Hồng Phúc đã dìu dắt và chỉ dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và giúp em hoàn thành khóa luận này. Em xin cảm ơn Thầy, Cô trong hội đồng đã đồng ý phản biện cho đề tài của em. Em cũng xin gởi lời cảm ơn tới các anh chị kỹ thuật viên bộ môn đã giúp đỡ vào tạo điều kiện về cơ sở vật chất và dụng cụ trong suốt thời gian em thực hiện đề tài này. Em xin gởi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô ở các bộ môn của khoa Dƣợc – trƣờng Đại học Nguyễn Tất Thành đã cho em mƣợn thiết bị, dụng cụ và hóa chất nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Em xin trân trọng cảm ơn.
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. iii DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................v ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................2 1.1. TỔNG QUAN THỰC VẬT .............................................................................2 1.1.1. Catharanthus .............................................................................................2 1.1.2. Catharanthus roseus (L.) G. Don .............................................................3 1.1.3. Các hợp chất alkaloid trong cây Catharanthus roseus (L.) G. Don .........6 1.1.4. Các Vinca alkaloid chính ........................................................................10 1.2. Phƣơng pháp chiết xuất, định tính và định lƣợng alkaloid ............................14 1.2.1. Chiết xuất ................................................................................................14 1.2.2. Định tính..................................................................................................18 1.2.3. Định lƣợng ..............................................................................................20 1.3. Tối ƣu hóa bằng phần mềm ............................................................................22 1.3.1. Giới thiệu chung ......................................................................................22 1.3.2. Phƣơng pháp tối ƣu hóa ..........................................................................22 1.3.3. Phần mềm tối ƣu hóa Modde 5.0 ............................................................23 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................24 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.....................................................................................24 2.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................24 2.1.2. Dung môi, hóa chất .................................................................................24 2.1.3. Trang thiết bị ...........................................................................................25 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................26 2.2.1. Chọn alkaloid để định hƣớng chiết .........................................................26 2.2.2. Khảo sát các hợp chất alkaloid trong dƣợc liệu Dừa cạn........................28 i
2.2.3. Tối ƣu hóa quy trình chiết alkaloid (định hƣớng vinblastin) từ Dừa cạn ... ...........................................................................................................30 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................32 3.1. Chọn alkaloid để định hƣớng chiết ................................................................32 3.1.1. Định tính alkaloid trong thuốc tiêm Cytoblastin .....................................32 3.1.2. Chiết alkaloid trong thuốc tiêm ...............................................................34 3.1.3. Xác định khối lƣợng phân tử của chất chiết đƣợc từ thuốc tiêm bằng phƣơng pháp sắc ký lỏng ghép đầu dò khối phổ (MS ) ....................................34 3.1.4. Khảo sát cực đại hấp thụ của alkaloid trong thuốc tiêm Cytoblastin 10mg/ 10ml bằng phƣơng pháp quang phổ.......................................................35 3.1.5. Xây dựng đƣờng chuẩn alkaloid sulfat trong nƣớc .................................36 3.2. Khảo sát các hợp chất alkaloid trong dƣợc liệu Dừa cạn...............................38 3.2.1. Sơ bộ khảo sát thực vật ...........................................................................38 3.2.2. Định tính alkaloid trong dƣợc liệu Dừa cạn............................................40 3.2.3. Xây dựng quy trình chiết alkaloid (định hƣớng vinblastin) từ cây Dừa cạn ...........................................................................................................43 3.3. Tối ƣu hóa quy trình chiết xuất alkaloid (định hƣớng vinblastin) từ cây Dừa cạn .........................................................................................................................49 3.3.1. Xây dựng các thí nghiệm tối ƣu hóa .......................................................49 3.3.2. Kết quả tối ƣu hóa ...................................................................................51 3.3.3. Phân tích tƣơng tác ảnh hƣởng giữa các yếu tố ......................................54 3.3.4. Kết quả dự đoán ......................................................................................56 3.4. Bàn luận .........................................................................................................57 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................58 4.1. Kết luận ..........................................................................................................58 4.2. Kiến nghị ........................................................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ii
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT STT C ữ v ết tắt Chữ viết đầy đủ tiếng Anh ng tiếng Việt 1 VB Vinblastin 2 VC Vincristine 3 SKLM Sắc ký lớp mỏng 4 UV-Vis Ultra violet–visible Tử ngoại – khả kiến High-performance liquid 5 HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao chromatography Electrospray Ionization - Phƣơng pháp khối phổ với 6 ESI-MS Mass Spectrometer ion hóa phun điện 7 DĐVN Dƣợc điển Việt Nam iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Công thức cấu tạo Vinblastin ...................................................................10 Hình 1. 2. Công thức cấu tạo Vincristin....................................................................12 Hình 1. 3. Sơ đồ chiết xuất alkaloid bằng dung môi hữu cơ trong môi trƣờng kiềm ...................................................................................................................................15 Hình 1. 4. Sơ đồ chiết xuất alkaloid bằng nƣớc acid ................................................16 Hình 2. 1. Sơ đồ tổng quát chiết xuất alkaloid từ dƣợc liệu ..................................... 29 Hình 3. 1. Sắc ký đồ định tính alkaloid (vinblastine) trong thuốc tiêm Cytoblastin (1) và dịch chiết ra từ thuốc tiêm (2)......................................................................... 33 Hình 3. 2. Phổ khối ESI-MS của dịch chiết từ thuốc tiêm Cytoblastin ....................34 Hình 3. 3. Phổ UV-Vis của vinblastine sulfat trong nƣớc ........................................35 Hình 3. 4. Phổ UV-Vis của vinblastine base trong methanol ...................................36 Hình 3. 5. Đƣờng chuẩn thể hiện sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ của vinblastine sulfat .......................................................................................................37 Hình 3. 6. Soi bột dƣợc liệu Dừa cạn ........................................................................39 Hình 3. 7. Sắc ký đồ xác định vinblastine (C) trong dịch chiết (T) cây Dừa cạn .....41 Hình 3. 8. Sơ đồ quy trình chiết xuất alkaloid chi tiết ..............................................43 Hình 3. 9. Sắc ký đồ khảo sát dung môi chiết ở bƣớc 1 ...........................................44 Hình 3. 10. Sắc ký đồ dịch dung môi loại chlorophyll (dịch A) ...............................46 Hình 3. 11. Sắc ký đồ dịch alkaloid toàn phần (dịch B) ..........................................47 Hình 3. 12. Sắc ký đồ so sánh dung môi chiết tách alkaloid base toàn phần (dịch B) ...................................................................................................................................48 Hình 3. 13. Sắc ký đồ của các dung dịch trong thí nghiệm ......................................51 Hình 3. 14. Kết quả thể hiện mức ảnh hƣởng của các yếu tố tối ƣu hóa ..................53 Hình 3. 15. Hệ số biến thiên của các yếu tố ảnh hƣởng ............................................53 Hình 3. 16. Đƣờng cong thể hiện tƣơng tác giữa các yếu tố khảo sát ......................54 Hình 3. 17. Đƣờng thẳng thể hiện mối quan hệ giữa kết quả dự đoán và kết quả thực tế ................................................................................................................................56 iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1. Dung môi và hóa chất cần dùng ..............................................................24 Bảng 2. 2. Các thiết bị sử dụng .................................................................................25 Bảng 2. 3. Nồng độ các dung dịch thu đƣợc .............................................................27 Bảng 2. 4. Các yếu tố ảnh hƣởng và mức độ biến đổi ..............................................31 Bảng 3. 1. Kết quả định tính alkaloid trong thuốc tiêm Cytoblastin bằng phƣơng pháp hóa học ............................................................................................................. 32 Bảng 3. 2. Độ hấp thụ của các dung dịch từ mẫu thuốc thử Cytoblastin .................. 36 Bảng 3. 3. Kết quả định tính alkaloid trong bột dƣợc liệu ........................................40 Bảng 3. 4. Kết quả khảo sát dung môi chiết ở bƣớc 1 (theo hình 2.1) .....................44 Bảng 3. 5. Kết quả khảo sát dung môi loại chlorophyll ở bƣớc 2.............................46 Bảng 3. 6. Kết quả khảo sát dung môi chiết tách alkaloid base ở bƣớc 3 ................48 Bảng 3. 7. Các thí nghiệm tối ƣu hóa đã xây dựng đƣợc ..........................................50 Bảng 3. 8. Kết quả các thông số đánh giá mô hình thiết kế tối ƣu hóa .....................52 Bảng 3. 9. Điều kiện tối ƣu hóa dự đoán ..................................................................56 Bảng 3. 10. Kết quả thực hiện 3 lần điều kiện tối ƣu ................................................57 v
Khóa luận tốt nghiệp dƣợc s đại học - Năm ọc 2017 – 2018 Tố ƣu ó quy trìn c ết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn (Catharanthus roseus (L.) G. Don Apocynaceace) Dƣơng P ƣơng Quỳnh Hƣớng dẫn khoa học: Ths. Nguyễn Thị Hồng Phúc ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, ung thƣ đã trở thành căn bệnh nguy hiểm đe dọa đến tính mạng con ngƣời. Tuy nhiên, các thuốc điều trị ung thƣ vẫn còn hạn chế. Từ những năm 60 của thế kỉ trƣớc, các nhà khoa học đã tìm ra đƣợc công dụng giúp điều trị ung thƣ của các hợp chất vinca alkaloid trong Dừa cạn. Thế nhƣng, hàm lƣợng các alkaloid này trong cây không nhiều, vì vậy, nhằm xác định những điều kiện tối ƣu để chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn, đề tài “Tố ƣu ó quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn (Catharanthus roseus (L.) G. Don)” đã đƣợc thực hiện. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Dƣợc liệu là toàn cây Dừa cạn khô mua tại hiệu thuốc đông y trên đƣờng Hải Thƣợng Lãn Ông, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh. Chất đối chiếu là vinblastin sulfat chiết từ dung dịch thuốc tiêm Cytoblastin của công ty Cipla Pharma. Phương pháp nghiên cứu: Xác định vinblastin từ thuốc tiêm; khảo sát các hợp chất alkaloid trong dƣợc liệu Dừa cạn và tối ƣu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Đề tài đã hoàn thành các mục tiêu đƣa ra và thu đƣợc các kết quả nhƣ sau: - Xác định vinblastin từ thuốc tiêm bằng: phản ứng hóa học, SKLM, khối phổ MS. Sử dụng vinblastin này làm chất đối chiếu trong định tính alkaloid từ bột dƣợc liệu. Khảo sát đƣợc cực đại hấp thụ và xây dựng đƣờng chuẩn vinblastin bằng phƣơng pháp quang phổ UV-Vis. - Định tính sơ bộ dƣợc liệu Dừa cạn bằng phƣơng pháp soi bột và định tính các alkaloid trong bột Dừa cạn bằng phƣơng pháp hóa học và sắc ký lớp mỏng. - Khảo sát các dung môi và xây dựng đƣợc quy trình chiết xuất alkaloid toàn phần (định hƣớng vinblastin) với dung môi chiết ban đầu là ethanol 80 %, dung môi loại chlorophyll là hexan và dung môi chiết tách alkaloid base từ dịch acid là chloroform. - Tối ƣu hóa quy trình chiết xuất alkaloid từ cây Dừa cạn bằng phần mềm Modde 5.0 và đã chọn đƣợc điều kiện tối ƣu để chiết xuất alkaloid từ Dừa cạn: tỷ lệ dung môi/ dƣợc liệu là 5:1 (tt/kl), thời gian ngâm lạnh là 18 giờ và pH kiềm hóa là 8. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Sau 2 tháng, đề tài đã đã thực hiện đƣợc 3 mục tiêu đề ra: Xác định vinblastin từ thuốc tiêm, khảo sát các hợp chất alkaloid trong dƣợc liệu Dừa cạn và tối ƣu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn. Từ khóa: Dừa cạn, tối ƣu hóa, Catharanthus roseus, vinblastin, alkaloid.
Final essay for the degree of BS Pharm - Academic year 2017 – 2018 Optimizing conditions for the extraction of alkaloid from periwinkle (Catharanthus roseus (L.) G. Don Apocynaceace) Duong Phuong Quynh Adviser: M.S.Pharm. Nguyen Thi Hong Phuc INTRODUCTION These days, cancer has become a life-threatening disease. However, the cancer treatment is still limited. Since the 1960s, scientists have found a therapeutic use of the vinca alkaloid which is extracted from Catharanthus roseus. However, the content of these alkaloids in the plant is not much, so to determine the optimal conditions for alkaloid extraction from periwinkle, the subject "Optimizing conditions for the extraction of alkaloid from periwinkle (Catharanthus roseus (L.) G. Don Apocynaceace" was done. MATERIALS AND METHOD Material: Dried periwinkle plants was purchased at herbal medicine store on Hai Thuong Lan Ong Street, District 5, Ho Chi Minh City. The comparator is vinblastine sulfate extracted from the Cytoblastin injection solution of Cipla Pharma. Method: Determination of vinblastine from injection; examination of alkaloid compounds in periwinkle and optimization conditions of the alkaloid extraction process from periwinkle. RESULTS AND DISCUSSTION The project has achieved the following objectives and results: - Determination of vinblastine from injection by: chemical reaction, thin layer chromatography, mass spectrometry. Use vinblastine (which had been determinated) as a comparator to do alkaloid qualitative analysis in dried periwinkle plant. Determination vinblastine's wavelength of maximum absorbance and preparation of calibration curve of vinblastine by UV-Vis spectroscopy. - Preliminary qualification of dried periwinkle powder and carry out the qualitative analysis of alkaloid in dried periwinkle powder by chemical method and thin layer chromatography. - Investigating the solvents and complete the alkaloid extraction proceduce (orientation of vinblastine) with an initial extraction solvent is ethanol 80%, chlorophyll removal solvent is hexane and the solvent using to extract based alkaloid from an acidic solution is chloroform. - Optimizing the proceduce to extract alkaloid from periwinkle plant using Modde 5.0 and selecting the optimal conditions for alkaloid extraction from periwinkle: ratio of solvent and dried periwinkle powder 5: 1 (v/w), extracting duration is 18 hours and pH is 8. CONCLUSION After 2 months of researching on the subject, the essay have finished 3 target: determination of vinblastine from injection; examination of alkaloid compounds in dried periwinkle and optimization conditions of the alkaloid extraction process from periwinkle. Keywords: Periwinkle, Catharanthus roseus, optimizing conditions, alkaloid, vinblastine.
ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, khi thế giới ngày càng phát triển, con ngƣời ta tập quen dần với lối sống hiện đại hơn. Tuy nhiên, cũng từ những lối sống hiện đại này lại kéo theo những hệ lụy khác nghiêm trọng ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Con ngƣời của thế kỉ 21 càng ngày càng bị đe dọa bởi các chứng bệnh nguy hiểm, mà một trong số đó là ung thƣ. Khác với ngày xƣa, ung thƣ ngày nay đã trở thành một căn bệnh thế kỉ, đe dọa đến tính mạng của hàng trăm triệu ngƣời trên khắp thế giới. Dù là căn bệnh nguy hiểm nhƣng đến nay, ung thƣ chỉ đƣợc điều trị triệt để khi phát hiện bệnh ở những giai đoạn sớm. Tuy nhiên, giới hạn các thuốc điều trị và giá cả các thuốc này đã khiến cho việc điều trị trở nên càng khó khăn hơn. Thuốc điều trị ung thƣ, từ trƣớc đến nay đều khá đắt đỏ bởi vì việc nghiên cứu các loại thuốc này vẫn còn hạn chế và đòi hỏi phải có nguồn kinh phí lớn. Tuy nhiên, vào những năm 60 của thế kỉ trƣớc, các nhà khoa học đã khám phá ra đƣợc công dụng thần kì giúp điều trị ung thƣ của các hợp chất vinca alkaloid (đặc biệt là vinblastin và vincristin) trong Dừa cạn, một loài cây tƣơng đối thân quen, từ đó mở ra một hƣớng đi mới cho việc nghiên cứu các loại thuốc chống ung thƣ. Các hợp chất vinca alkaloid trong cây Dừa cạn có tác động tốt trong điều trị ung thƣ, thế nhƣng hàm lƣợng các alkaloid này trong cây không nhiều. Vì vậy, nhằm nghiên cứu và xác định những điều kiện tối ƣu để chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Tố ƣu ó quy trìn c ết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn”, với các mục tiêu cụ thể nhƣ sau: - Xác định vinblastin từ thuốc tiêm. - Khảo sát các hợp chất alkaloid trong Dừa cạn. - Tối ƣu hóa quy trình chiết xuất alkaloid trong cây Dừa cạn. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN THỰC VẬT 1.1.1. Catharanthus Chi Dừa cạn Madagascar (danh pháp khoa học: Catharanthus) là một chi gồm 8 loài cây thân thảo sống lâu năm, trong số này có 7 loài là đặc hữu của Madagascar. Trong thực tế, các loài trong chi này chia sẻ cùng một tên gọi chung (Dừa cạn) với các loài trong chi Vinca (Dừa cạn Châu Âu). Các loài trong chi: + Catharanthus coriaceus Markgr, 1970. + Catharanthus lanceus (Bojer ex A.DC.) Pichon, 1948. + Catharanthus longifolius (Pichon) Pichon, 1949. + Catharanthus ovalis Markgr, 1970. +Catharanthus pusillus (Murray) G. Don, 1837. + Catharanthus roseus (L.) G. Don, 1837: Dừa cạn, trƣờng xuân hoa, hải đằng, bông dừa. + Catharanthus scitulus (Pichon) Pichon, 1949. + Catharanthus trichophyllus (Baker) Pichon, 1949. Số lƣợng nhiễm sắc thể cho tất cả các loài Catharanthus đều là 2n = 16. Trong các loài của chi Catharanthus thì Catharanthus roseus là loài có giá trị ứng dụng và kinh tế cao nhất. Ngoài việc đƣợc biết đến nhƣ một loại cây cảnh, từ lâu dịch chiết alkaloid từ Catharanthus roseus đã đƣợc sử dụng trong y học dân gian nhƣ một loại thuốc chống đái tháo đƣờng, lợi tiểu, chữa tiêu chảy, xuất huyết, giúp vết thƣơng mau lành, chống viêm mắt, làm se da... và ngày nay ngƣời ta còn tìm đƣợc một công dụng hết sức quan trọng của loài Catharanthus roseus, đó là khả năng điều trị bệnh ung thƣ rất hiệu quả. 2
1.1.2. Catharanthus roseus (L.) G. Don 1.1.2.1. Tên gọi Tên khoa học: Catharanthus roseus (L.) G. Don; Vinca roseus L.; Lochnera rosea Reich. Tên gọi khác: Trƣờng xuân hoa, dừa tây, bông dừa, hải đằng, phjắc pót đông (Tày), dƣơng giác, Madagascar periwinkle, pervenche de Madagascar. Bậc phân loại thực vật: Ngành: Ngọc Lan (Magnoliophyta) Lớp: Ngọc Lan (Magnoliopsida) Phân lớp: Hoa Môi (Lamiidae) Bộ: Trúc Đào (Apocynales) Họ: Trúc đào (Apocynaceae) Chi: Catharanthus Loài: Catharanthus roseus (L.) G. Don [30] 1.1.2.2. Bộ phận dùng Lá Dừa cạn đƣợc phơi nắng nhẹ hoặc sấy ở 30-50 oC đến khô. Lá chiếm 20-25 % so với toàn cây. Lá phải chứa ít nhất 0,7 % alkaloid toàn cây. Rễ chiếm 14,5 % so với toàn cây [3]. 1.1.2.3. Đặc điểm thực vật Dừa cạn là cây thân thảo, sống nhiều năm, cao 40-80 cm, phân nhiều cành thẳng đứng, cây có bộ rễ phát triển, thân gỗ ở phía gốc, mềm ở phần trên, mọc thành bụi. Lá mọc đối, thuôn dài, đầu hơi nhọn, phía cuống hẹp, nhọn, dài 3-8 cm, rộng 1-2,5 cm, không có nhựa mủ. 3
Hoa trắng hoặc hồng, mùi thơm, mọc riêng lẻ ở kẽ lá phía trên, đài hợp thành ống ngắn. Tràng hợp hình đinh. Phiến có 5 thùy, 5 nhị đính trên tràng, 2 lá noãn hợp với nhau ở vòi. Quả gồm 2 quả đại, dài 2,5-5 cm, rộng 2-3 mm, mọc thẳng đứng hơi ngả sang hai bên, trong có 12-20 hạt nhỏ màu nâu nhạt, hình trứng, trên mặt hạt có những mụn nổi thành hàng dọc. Mùa hoa, quả gần nhƣ quanh năm [6]. 1.1.2.4. Phân bố và trồng trọt Chi Catharanthus G. Don có nguồn gốc ở đảo Madagascar với 8 loài, trừ loài C. pusillus (Murr.) G. Don có thể tìm thấy rải rác ở Ấn Độ và Srilanca. Từ Madagascar, mọc hoang và đƣợc trồng ở nhiều nƣớc nhiệt đới cũng nhƣ ôn đới. Ở nƣớc ta, dừa cạn mọc hoang khá nhiều ở vùng bãi cát ven biển từ Hải Phòng đến Kiên Giang. Nơi tập trung nhiều nhất là các tỉnh Kiên Giang, đảo Phú Quốc và Côn Đảo, có nhiều ở Thanh Hóa, Nghệ An, Thừa Thiên – Huế, Quảng Nam – Đà Nẵng, Bình Định, Phú Yên. Ở nguyên quán, cây còn mọc cả ở những vùng đồi, savan cây bụi trên đất pha cát hoặc sỏi đá, độ cao tới 1500 m. Dừa cạn là loài cây ƣa sáng, ƣa ẩm và có khả năng chịu đƣợc hạn. Cây ra hoa, quả nhiều hằng năm. Nguồn dừa cạn mọc tự nhiên ở Việt Nam tƣơng đối dồi dào. Trƣớc năm 1975, miền Bắc đã từng xuất khẩu sang Đông Âu. Những năm gần đây, xuất khẩu sang Pháp thƣờng xuyên hơn nhƣng chủ yếu là từ cây trồng tại tỉnh Phú Yên [3]. 1.1.2.5. Công dụng chủ yếu Trong dân gian Từ xa xƣa, Catharanthus roseus đã đƣợc sử dụng để chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau. Loài cây này đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trong y học dân gian. Ở Madagascar, chiết xuất của Dừa cạn đã đƣợc sử dụng từ lâu nhƣ một loại thuốc an thần, hạ huyết áp, sát trùng và thuốc điều trị tiểu đƣờng. Ở Ấn Độ, chiết xuất từ lá của Dừa cạn đã đƣợc sử dụng để xử lý vết ong đốt. 4
Ở Trung Quốc, Dừa cạn đƣợc biết đến nhƣ một loài cây giúp lợi tiểu, trị ho và làm săn se niêm mạc. Ở Trung và Nam Mỹ, Dừa cạn đƣợc sử dụng để chữa viêm mắt và đau họng. Ở Việt Nam, Catharanthus roseus từ lâu đã đƣợc dùng để hạ huyết áp, trị đái tháo đƣờng, điều kinh, chữa lỵ, thông tiểu tiện. Có ngƣời dùng để trị ung thƣ máu, ung thƣ phổi có hiệu quả. Cách dùng: Thƣờng dùng thân và lá phơi khô sắc uống, có thể dùng tới 50 g [4]. Trong y học hiện đại Nghiên cứu về dƣợc lý đã tiết lộ rằng Dừa cạn có chứa hơn 70 loại alkaloid (indol alklaloids) khác nhau và mang đến hiệu quả trong điều trị các loại ung thƣ nhƣ ung thƣ vú, ung thƣ phổi, ung thƣ tử cung, u ác tính, u lympho Hodgkin và không Hodgkin [25]. Catharanthus alkaloids ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thƣ bằng cách liên kết với các tubulin trong quá trình phân bào. Catharanthus alkaloids cũng gây nên apoptosis (trình tự hủy diệt của tế bào theo chƣơng trình có sẵn trong gen). Chúng cũng ức chế sự lây lan của nhiều loại ung thƣ khác nhau [10, 11]. Chiết xuất từ cây Dừa cạn cho các tác dụng hiệu quả lên các vi khuẩn và vi nấm khác nhau. Theo một vài nghiên cứu, các hợp chất trong cây Dừa cạn có tác động kháng khuẩn trên một số các vi khuẩn chọn lọc [12, 18]. Các nhà khoa học hiện đại đã tiến hành nghiên cứu và chứng minh đƣợc khả năng điều trị tiểu đƣờng của các alkaloid trong loài cây này [17, 28]. Không những vậy, một vài nghiên cứu khác đã chứng minh đƣợc tác dụng hạ huyết áp và lipid huyết của chiết xuất từ lá Dừa cạn. Các chiết xuất từ lá Dừa cạn có thể đƣợc dùng làm thuốc hoặc bổ sung vào chế độ ăn đối với những ngƣời có nguy cơ mắc bệnh cao huyết áp [9]. Bên cạnh đó, chiết xuất từ cây Dừa cạn còn có các tác dụng khác nhƣ làm lành vết thƣơng nhanh chóng [21], điều trị tiêu chảy [16]. 5
1.1.3. Các hợp chất alkaloid trong cây Catharanthus roseus (L.) G. Don 1.1.3.1. Alkaloid a. Khái niệm Đã từ lâu các nhà khoa học tìm thấy trong cây các hợp chất tự nhiên, những hợp chất tự nhiên, những hợp chất này thƣờng là những acid hoặc những chất trung tính. Nhƣng đến năm 1819, dƣợc sĩ Wilhelm Meissner mới đề nghị xếp các chất có tính kiềm lấy từ thực vật ra thành một nhóm riêng và gọi là alkaloid, do đó ngƣời ta ghi nhận Meissner là ngƣời đầu tiên đƣa ra khái niệm về alkaloid: “Alkaloid là những hợp chất hữu cơ, có chứa nitơ, có phản ứng kiềm và lấy từ thực vật ra”. Sau này, Polonopski đã định nghĩa: “Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, có phản ứng kiềm, thƣờng gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thƣờng có dƣợc lực tính mạnh và cho những phản ứng hóa học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid”. Tuy nhiên, cũng có một số chất đƣợc xếp vào alkaloid nhƣng nitơ không ở dị vòng mà ở mạch nhánh nhƣ: ephedrin trong Ma hoàng, capsaicin trong ớt, hordenin trong mầm mạch nha, colchicin trong hạt cây tỏi độc...[5] b. Phân loại Alkaloid là những base bậc 1, bậc 2 hay bậc 3, đôi khi các alkaloid có nitơ bậc 4. Hầu hết các alkaloid có nitơ tham gia vào nhân dị vòng nhƣng cũng có alkaloid mà nitơ ở ngoài vòng. Ngày nay, ngƣời ta thƣờng chia các alkaloid ra thành các loại: Alkaloid thật: Những alkaloid đƣợc tạo nên từ acid amin và nitơ nằm trong dị vòng là và gọi là những chất tạo ra từ acid amin. Protoalkaloid: Nitơ nằm ở mạch thẳng. Pseudoalkaloid: là những chất đƣợc tạo ra do sự ngƣng tụ amoniac với các hợp chất không có nitơ. 6
Ngoài ra, ngƣời ta cũng phân loại alkaloid dựa theo cấu trúc của nhân: Alkaloid không có nhân dị vòng: Những alkaloid thuộc nhóm này có nitơ nằm ở mạch thẳng, còn gọi là “protoalkaloid”. Alkaloid có nhân dị vòng: Các alkaloid loại này có thể có một vòng hay nhiều vòng. Alkaloid có nhân sterol: Các alkaloid steroid có một khung cyclopentanoperhydrophenantren và có 1 hoặc 2 nitơ trong mạch nhánh đã đóng vòng ở vị trí C17 hoặc vị trí C3. Chúng là dẫn chất của dãy cholestan hoặc là dẫn chất của dãy pregnan. Alkaloid có cấu trúc terpen: Ngƣời ta mới thấy rất ít alkaloid có cấu tạo monoterpen và sesquiterpen, cấu tạo diterpen có nhiều hơn nhóm mono và sesquiterpen. Cũng có nhiều tác giả phân loại alkaloid theo họ thực vật [5]. 1.1.3.2. Tính chất chung của alkaloid a. Lý tính Thể chất: Phần lớn alkaloid trong thiên nhiên công thức cấu tạo có oxy, nghĩa là trong công thức có C, H, N, O, những alkaloid này thƣờng ở thể rắn ở nhiệt độ thƣờng. Những alkaloid không có oxy thƣờng ở thể lỏng (coniin, nicotin, spartein...), tuy nhiên cũng có vài chất trong thành phần cấu tạo có oxy vẫn ở thể lỏng nhƣ arecolin (C8H13NO2), pilocarpin (C10H14N2O2) và có vài chất không có oxy ở thể rắn nhƣ sempervirin (C19H16N2), concessin (C24H40N2). Các alkaloid ở thể rắn thƣờng kết tinh đƣợc và có điểm chảy rõ ràng, nhƣng cũng có một số alkaloid không có điểm chảy vì bị phá hủy ở nhiệt độ trƣớc khi chảy. Những alkaloid ở thể lỏng bay hơi đƣợc và thƣờng vững bền, không bị phá hủy ở nhiệt độ sôi nên cất kéo đƣợc bằng hơi nƣớc để lấy ra khỏi dƣợc liệu. Mùi vị: Đa số alkaloid không có mùi, có vị đắng và một số ít có vị cay nhƣ capsaicin, piperin, chavicin... 7
Màu sắc: Hầu hết các alkaloid đều không màu trừ một số ít alkaloid có màu vàng nhƣ berberin, palmatin, chelidonin... Độ tan: Nói chung các alkaloid base không tan trong nƣớc, dễ tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ methanol, ethanol, ether, chloroform,... Trái lại, muối alkaloid thì dễ tan trong nƣớc, hầu nhƣ không tan trong các dung môi hữu cơ ít phân cực. Năng suất quay cực: Phần lớn alkaloid có khả năng quay cực (vì trong cấu trúc có carbon không đối xứng), thƣờng tả tuyền, một số nhỏ hữu tuyền [5]. b. Hóa tính Hầu nhƣ alkaloid đều có tính base yếu, song cũng có chất có tác dụng nhƣ base mạnh và có khả năng làm xanh giấy quỳ. Có vài trƣờng hợp ngoại lệ, những alkaloid không có phản ứng kiềm và cá biệt cũng có chất có phản ứng acid yếu. Tác dụng với các acid, alkaloid cho các muối tƣơng ứng. Alkaloid kết hợp với kim loại nặng (Hg, Bi, Pt...) tạo ra các muối phức. Các alkaloid cho phản ứng với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid, chia làm 2 loại: Phản ứng tạo tủa: Có hai nhóm thuốc thử tạo tủa với alkaloid: o Nhóm thuốc thử I cho tủa rất ít tan trong nƣớc. Tủa này sinh ra hầu hết là do sự kết hợp của một cation lớn là alkaloid với một anion lớn thƣờng là anion phức hợp của thuốc thử.  Thuốc thử Valse - Mayer (K2HgI4– Kali tetraiodomercurat): Cho tủa trắng hay vàng nhạt.  Thuốc thử Bouchardat (Iodo –Iodid): Cho tủa nâu.  Thuốc thử Dragendorff (KBiI4– Kali tetraiodobismutat III): Cho tủa vàng cam đến đỏ.  Thuốc thử Bertrand (Acid silicotungstic): Cho tủa trắng hay trắng ngà.  Thuốc thử Hager (Acid picric): Cho tủa màu vàng đến đỏ cam. 8
o Nhóm thuốc thử thứ hai cho những kết tủa ở dạng tinh thể.  Dung dịch vàng clorid, acid picrolonic, acid styphnic.  Dung dịch platin clorid.  Dung dịch nƣớc bão hòa acid picric. Phản ứng tạo màu: Có một số thuốc thử tác dụng với alkaloid cho những màu đặc biệt khác nhau, do đó ngƣời ta cùng dùng phản ứng tạo màu để xác định alkaloid. Phản ứng tạo tủa cho ta biết có alkaloid hay không, còn phản ứng tạo màu cho biết có alkaloid nào trong đó [5]. 1.1.3.3. Alkaloid trong Catharanthus roseus (L.) Dừa cạn là một nguồn dƣợc liệu có giá trị điều chế các indol alkaloid monoterpenoid. Có khoảng 90 alkaloid khác nhau đƣợc tổng hợp từ loài cây này, trong số đó các alkaloid thì G.H. Svohada và cộng sự (1991) đã phân loại thành nhiều nhóm hóa học: a. Alkaloid dưới dạng monomer Alkaloid thuộc nhân indol: alstonin (vỏ rễ), amorosin (rễ), catharantin (lá, rễ)... Alkaloid thuộc nhóm 2-acyl indol: perividin (lá), perivin (lá, rễ), perosin (lá, rễ), reserpin, ajmalicin (rễ), tetrahydroalstonin, serpentin (rễ), akuammin. Alkaloid thuộc nhóm oxindol: mitraphylin (lá, rễ). Alkaloid thuộc nhóm α-methylen indolin: akuammicin (rễ), lochnericin (lá), ... Các alkaloid khác: amocalin (rễ), pericalin (rễ), perimivin (lá), virosin (rễ) [5]. b. Alkaloid dưới dạng dimer Alkaloid thuộc nhóm nhỏ dimer idol – indolin: desacetyl – vincaleucoblastin (lá), isoleurosin (lá), leurocristin (lá, rễ), leurosidin (lá, rễ), leurosin (lá, rễ), leurosivin (rễ), neuleurocristin (lá), rovidin (lá), neoleurosidin (lá), vinaleucoblastin (lá, rễ). Alkaloid thuộc nhóm nhỏ dimer khác: carosidin (lá, rễ), vincamicin (lá), vindolidin (lá), vincarodin (lá), vindolicin (lá), vinosidin (rễ), vinsedicin (hạt) [3]. 9