Làm thế nào tối ưu được cả hiệu quả chống nhiều loại ung thư của cây xáo tam phân và khả năng kháng khuẩn của hạt nano bạc? Một nghiên cứu của các nhà khoa học Viện Vật lý (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và ĐH Khoa học Thái Nguyên cho thấy, công nghệ plasma có thể đem lại hy vọng.
Công nghệ mới khai thác dược tính của cây thuốc cổ truyền
Từ lâu, xáo tam phân (Paramignya trimera) đã được biết đến trong dân gian như một loại dược liệu quý, có khả năng giúp tăng cường sức khỏe, phòng ngừa bệnh tật và làm thuyên giảm nhiều loại bệnh về gan, viêm khớp, đau lưng, mất ngủ, tiêu hóa kém, mệt mỏi… Một câu chuyện luôn được kể về cây xáo tam phân là vào năm 2011, một người bệnh ung thư gan ở Ninh Vân – Khánh Hòa trong lúc tuyệt vọng đã thử dùng rễ xáo tam phân sắc lấy nước uống và bất ngờ bệnh tình từ chỗ thuyên giảm đến khỏi bệnh hoàn toàn.
Theo một số nghiên cứu của Viện Dược liệu, Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), trong cây thuốc quý này nhiều loại hoạt chất chống oxy hóa, hoạt chất có tác dụng bảo vệ gan, tập trung nhiều ở phần rễ.
Không chỉ có bảo vệ gan, cây xáo tam phân còn được các nhà khoa học Việt Nam và quốc tế phát hiện thêm một số tính năng mới của các hoạt chất chiết xuất từ cây xáo tam phân như chống ung thư vú, ung thư phổi, chống tăng sinh trên các dòng tế bào ung thư tuyến tụy, đại tràng, buồng trứng, da và tuyến tiền liệt.
Với những tính năng này, cây xáo tam phân đang ngày một được kỳ vọng là một nguồn dược liệu tốt, nguyên liệu để phát triển các loại thuốc mới. Tuy nhiên, việc sử dụng cây xáo tam phân và các hoạt chất quý của nó như thế nào cho hiệu quả lại là cả một vấn đề vì điều này còn phụ thuộc vào mức độ hấp thụ, thời gian hấp thụ dược chất và khả năng đưa dược chất trúng đích. Do đó, các phương pháp điều chế mới, các cách thiết kế thuốc mới đang được nghiên cứu để áp dụng thay thế các phương thức truyền thống sao cho thuốc chỉ nhắm mục tiêu vào các tế bào ung thư, ức chế sự phát triển và sinh sôi của chúng.
Trong số các công nghệ mới, công nghệ nano được coi là ứng cử viên sáng giá có khả năng nhắm mục tiêu, phân biệt được giữa các tế bào ung thư và các tế bào bình thường của cơ thể. Và trong các sản phẩm nano, hạt nano bạc là một chất kháng khuẩn tốt và có thể kết hợp với các hợp chất thực vật có đặc tính chống ung thư.
Đó là lý do mà các nhà khoa học ở Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam và ĐH Khoa học Thái Nguyên thử nghiệm một cách tiếp cận mới nhằm kết hợp ưu điểm của cả cây xáo tam phân và các hạt nano bạc: áp dụng quá trình điện hóa và phóng điện plasma để tổng hợp các hạt nano bạc có chất phủ là chiết xuất từ rễ cây xáo tam phân.
Tìm công thức kết hợp tối ưu
Quá trình tổng hợp các hạt nano bạc thường cần đến chất ổn định để tránh cho các hạt nano này bị kết dính vào nhau. Tuy nhiên, chiết xuất từ cây xáo tam phân (cũng như nhiều loài cây khác) không chỉ là nguyên liệu quan trọng trong công thức kết hợp này mà còn đóng cả vai trò là chất khử và chất ổn định, hoạt động bề mặt của hạt nano bạc.
Điều này thực sự thú vị. Một mặt dược chất xáo tam phân sẽ tham gia vào quá trình hình thành các hạt nano bạc; mặt khác, các hạt nano bạc mang dược chất xáo tam phân sẽ đóng vai trò “người vận chuyển”, phân phối dược chất này tới đích là các tế bào ung thư một cách hiệu quả.
Phương pháp điện hóa kết hợp phóng điện plasma, dựa trên cơ chế tương tác giữa chất lỏng và plasma, mà các nhà khoa học lựa chọn được xem là cách thức chế tạo ra hạt nano bạc khá tinh khiết mà lại đơn giản, hiệu quả, chi phí thấp và nhanh chóng. Với phương pháp này thì hạt nano bạc được hình thành từ hai quá trình chính: quá trình điện phân để hòa tan các ion kim loại vào dung dịch và quá trình khử ion kim loại trong vùng plasma tạo thành hạt nano.
Để thử nghiệm, các nhà khoa học đã chuẩn bị chiết xuất từ rễ cây xáo tam phân được thu hái ở Phú Quốc, hòa vào nước cất để tạo dung dịch “nuôi” hạt nano bạc. Khi hệ thống điện cực gồm hai điện cực anode (bạc) và cathode (bạch kim) được nhúng trong dung dịch rồi nối hai điện cực với nguồn điện cao áp, họ bắt đầu cho phóng điện plasma vào dung dịch. Lúc đó, điện cực bạc bị ion hóa, giải phóng các ion bạc mất electron (Ag⁺) trong dung dịch. Sau đó, các ion bạc này trải qua quá trình khử (nhận thêm electron) với sự tham gia của các gốc tự do hoạt tính cao do plasma tạo ra và các hoạt chất sinh học từ chiết xuất xáo tam phân, phần nhiều là các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên phenol, nhóm hydroxyl, nhóm cacbonyl, nhóm amide. Các ion bạc mất electron khi nhận thêm electron đã trở thành bạc nguyên chất (Ag⁰), rồi kết lại với nhau thành các hạt mầm và phát triển thành những hạt nano bạc.
Ngoài ra, các hoạt chất sinh học chứa nhóm chức -OH, liên kết C–O… của chiết xuất xáo tam phân còn có một tác dụng khác: chúng bám dính lên bề mặt của các hạt nano bạc mới hình thành, giúp ngăn sự kết tụ, kiểm soát kích thước hạt và tăng độ ổn định. Các nhà nghiên cứu nhận thấy “các hạt nano bạc có hình cầu, kích thước nhỏ và độ ổn định cao nhờ chiết xuất xáo tam phân đóng vai trò là các phân tử chức năng hóa bề mặt và bao bọc các hạt nano bạc”.
Nhờ vậy, các hạt nano bạc mang chiết xuất xáo tam phân đã trở thành một sản phẩm độc đáo chứa dược tính.
Để kiểm tra hiệu quả của các hạt nano bạc đặc biệt này, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nuôi cấy các vi khuẩn tụ cầu vàng (S. Aureus) và trực khuẩn mủ xanh (P. Aeruginosa) ở mức nhiệt 37 °C trong vòng 24 giờ. Sau đó, họ nhỏ dung dịch có hạt nano bạc mang chiết xuất xáo tam phân vào một mẫu nuôi cấy. Kết quả, các hạt nano bạc đã tạo ra một vùng sạch vi khuẩn tụ cầu vàng rộng 31 mm và với trực khuẩn mủ xanh là 29 mm.
Các nhà nghiên cứu cho biết, các hạt nano bạc có kích thước trung bình 8–10 nano mét dễ dàng bám vào bề mặt màng tế bào và làm gián đoạn các hoạt động bình thường của chúng, chẳng hạn như làm tăng tính thấm do thay đổi cấu trúc màng tế bào dẫn đến cái chết của tế bào.
Còn về khả năng chống ung thư? Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm sản phẩm hạt nano bạc chứa xáo tam phân trên một mẫu dòng tế bào ung thư dạ dày và một mẫu khác chỉ với chiết xuất xáo tam phân. Kết quả cho thấy cả chiết xuất xáo tam phân và hạt nano bạc đều gây độc tế bào và khả năng sống sót của tế bào phụ thuộc vào cả nồng độ hợp chất và thời gian xử lý. “Đặc biệt, việc xử lý tế bào ung thư dạ dày bằng hạt nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp plasma với chiết xuất xáo tam phân có khả năng ức chế rất cao (khả năng sống sót khoảng 1%) ở nồng độ 50 μg mL −1 trong khi tỷ lệ sống sót của tế bào ung thư vào khoảng 30% ở cùng nồng độ của chiết xuất”, các nhà khoa học cho biết. “Có thể kết luận rằng các hạt nano bạc được điều chế này có tác dụng chống ung thư đáng kể trên dòng tế bào ung thư dạ dày, qua đó làm tăng tiềm năng ứng dụng của hạt nano bạc như thuốc chống ung thư”.
Việc tiến hành một nghiên cứu giàu ý nghĩa, tận dụng được các dược chất của cây thuốc quý xáo tam phân và kỹ thuật hiện đại như phương pháp phóng điện plasma kết hợp điện hóa, đã đem lại cho các nhà khoa học một cách thức chế tạo hạt nano bạc xanh, dễ thực hiện, nhanh chóng, hiệu quả và thân thiện với môi trường. Những tối ưu về nồng độ chiết xuất xáo tam phân trong dung dịch, điều kiện hình thành hạt nano bạc hứa hẹn sẽ giúp họ hoàn thiện phương pháp và quy trình sản xuất hạt nano bạc quy mô lớn cho các ứng dụng tiềm năng trong tương lai.
—————————————–
Tài liệu tham khảo
1. “Green, facile and fast synthesis of silver nanoparticles by using solution plasma techniques and their antibacterial and anticancer activities”. RSC Adv. (2023)
“Anti-cancer Effect of Xao Tam Phan Paramignya trimera Methanol Root Extract on Human Breast Cancer Cell Line MCF-7 in 3D Model”. Cancer Biology and Advances in Treatment.
“Anti-inflammatory coumarins from Paramignya trimera”. Pharmaceutical Biology