Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 1)

Giới thiệu

Sự gia tăng của lão hóa, béo phì và tiểu đường cùng với các chương trình chăm sóc sức khỏe không phù hợp đã làm gia tăng lượng người bị nhiễm trùng da và niêm mạc do vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh và rối loạn chuyển hóa, con số lên đến  gần 1,5 tỷ người. Các bệnh lý bao gồm đái tháo đường (vết loét có hoại tử), vết loét sau chấn thương hoặc bỏng, nhiễm virus mãn tính do virus herpes I và II, hoặc virus u nhú ở người, nhiễm trùng âm đạo hiện nay cũng thường xuyên xảy ra ở các cô gái trẻ do nấm Candida , Trichomonas và Chlamidia, nhiễm trùng niêm mạc trực tràng như rách hậu môn, áp xe. Những bệnh nhiễm trùng này hiếm khi gây chết người nhưng nhiều bệnh nhân thường bị tiểu đường hoặc các bệnh mạch máu với tình trạng thiếu oxy mô, những bệnh nhân khác bị ức chế miễn dịch do dùng thuốc, hoặc đồng thời bị nhiễm HIV. Y học cung cấp nhiều loại thuốc đắt tiền và thường kém hiệu quả vì nhiễm trùng trong mô thiếu oxy có chứa Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa kháng methicillin . Những người bệnh này tỏ ra lo lắng không chỉ vì họ trở nên không tuân thủ thuốc thường xuyên mà họ cảm thấy chán nản khi quan sát thấy tình trạng không được chữa lành. Chữa lành vết thương là một quá trình nhiều giai đoạn liên quan đến đông máu, viêm, tăng sinh mô và tái tạo [ 2 ], nhưng cả hệ thống miễn dịch bẩm sinh và hệ miễn dịch thường bị cản trở bởi tình trạng nhiễm trùng mãn tính tự nhiên khó khắc phục. Đây cũng là lý do giải thích sự thất bại của các yếu tố tăng trưởng trong các vết loét bị ô nhiễm nặng.

Việc sử dụng hợp lý ozone (O₃) là cần thiết vì chúng giúp loại bỏ các mầm bệnh và sau đó, bằng cách giải phóng oxy (O₂), kích hoạt sự gia tăng của các nguyên bào sợi, do đó tạo ra chất nền gian bào với kết quả là tăng sinh nguyên bào sừng và chữa lành liên tiếp.

Hóa lý quá trình ozon hóa dầu với mô tả các phương pháp phân tích để đặc trưng cho quá trình

Các chất nền lipid không bão hòa phản ứng với hỗn hợp O₂/O₃ ở dạng khí không được phân giải dẫn đến các dẫn xuất ozon hóa có hoạt tính điều trị (Hình 1).

Hình 1: Cấu trúc hoá học của các dẫn xuất ozone hoá được tạo thành bằng phản ứng hoá học giữa ozone với chất béo trung tính không bão hoà. Các ozonide sơ cấp là các loại chất không ổn định, sắp xếp lại thành các ozonide thứ cấp, bình thường còn được gọi là ozonide Criegee

Phản ứng Criegee được tạo thành khi ozon kết hợp với một liên kết không bão hòa để tạo thành ozonide sơ cấp ban đầu, không bền, dễ dàng phân hủy để tạo thành zwitterions và một đoạn cacbonyl. Trong môi trường khan, các chất nền này kết hợp với nhau để tạo ra dẫn xuất trioxolan mạch vòng điển hình.

Tuy nhiên, bản thân từ “ozon hóa” không có ý nghĩa khoa học nếu nó không liên quan đến “lượng” peroxit có trong dầu. Trên thực tế, các chế phẩm ozonide có khả năng cung cấp O₂ và / hoặc các loài hữu ích mà không gây kích ứng da ban đầu. Một số nghiên cứu liên quan đến tác dụng điều trị của dầu ozon hóa đối với việc chữa lành vết thương cấp tính trên da ở mô hình động vật không khảo sát phản ứng liều lượng / hành vi, được biểu thị bằng lượng peroxit tồn tại trong dẫn xuất ozon hóa được sử dụng. Gần đây, một đánh giá định lượng về hiệu quả điều trị của dầu mè được ozon hóa bôi tại chỗ đối với việc chữa lành vết thương cấp tính trên da ở chuột như mô hình động vật đã được phát triển. Kết quả chỉ ra rằng cả liều thấp (<1000) và liều cao (> 3000), được biểu thị bằng giá trị peroxide đều làm chậm quá trình làm lành vết thương trên da. Bằng chứng để củng cố cho điều này là một số kết quả giữa các nhóm mà nồng độ “trung bình” (khoảng 1500) có tác dụng có lợi nhất trong việc đẩy nhanh tỷ lệ đóng vết thương.

Từ quan điểm ứng dụng công nghiệp, chất lượng tổng thể của các dẫn xuất ozon hóa phụ thuộc vào một số thông số, chẳng hạn như: (i) loại và chất lượng của máy tạo ozone; (ii) các điều kiện ozon hóa, về lò phản ứng và thời gian, loại và lượng nguyên liệu, sự có mặt của nước và / hoặc chất xúc tác; (iii) hiệu quả của thiết bị ozon hóa, về đầu ra nồng độ O₃ , dòng khí, chất mang khí. Đối với loại thứ hai, việc sử dụng loại O₂ y tế thay vì không khí là một điểm quan trọng cần được xem xét; trên thực tế, không khí (chứa khoảng 78% nitơ) được sử dụng để ozon hóa các chất nền không bão hòa có thể dẫn đến việc tạo ra các sản phẩm phụ nitrat hóa có khả năng gây độc, và làm giảm đáng kể hiệu suất ozon hóa. Một đặc điểm quan trọng khác là dầu ozon hóa phải được đặc trưng rõ ràng về thành phần cũng như động học phản ứng. Với những mục đích này, kiến ​​thức về các đặc tính hóa lý của dầu thực vật được ozon hóa trong quá trình sản xuất có một tầm quan trọng lớn đối với việc xác định đặc tính của chúng. Để xác định chất lượng của các sản phẩm được ozon hóa, các kỹ thuật quang phổ, như Hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và ¹ H và ¹³ C-NMR, cùng với các phương pháp phân tích như giá trị peroxit, axit và iốt cũng như xác định độ nhớt thường được thực hiện.

1. Quang phổ FT-IR

Quang phổ FT-IR được sử dụng để làm nổi bật sự khác biệt trong các nhóm chức trong quá trình ozon hóa dầu, đặc biệt là sự giảm của các dải tương ứng với cả C = C và = C-H kéo dài (ví dụ, dầu mè ở 1654 cm ^-1 và 3009 cm ⁻¹ , định dạng lại), và sự gia tăng của dải tương ứng với sự kéo dài của ozonide CO (ví dụ, dầu mè ở 1105 cm ⁻¹ ).

Các mẫu ozon hóa có thể được phân tích bằng hai phương pháp khác nhau.

1.Một lượng mẫu thích hợp (thường là khoảng 2  μ L) được lắng giữa hai đĩa KBr, tránh hình thành bọt khí, sau đó phần trăm truyền qua hoặc các thông số thích hợp khác được đo trong khoảng 4000–800cm ^-1 . Quang phổ thu được đặt tổng kết quét thích hợp và độ phân giải tối thiểu (nói chung là 16 ở 4 cm ⁻¹ , tương ứng).

2.Một lượng mẫu thích hợp (thường khoảng 2  μ L) được hòa tan trong dung môi thích hợp (tốt nhất là cloroform) và sau đó dung dịch được lắng trong ngăn chứa mẫu để tránh tạo bọt khí, sau đó là độ truyền qua (biểu thị bằng phần trăm) hoặc các thông số thích hợp khác được đo trong khoảng 4000–800 cm ⁻¹ . Quang phổ thu được đặt tổng kết quét thích hợp và độ phân giải tối thiểu (nói chung là 16 ở 4 cm ⁻¹ , tương ứng).

2.Quang phổ NMR

Phép đo phổ NMR ¹ H và ¹³ C được thực hiện để có thêm thông tin về sự biến đổi của các nhóm chức liên quan đến phản ứng ozon hóa. Cả sự biến mất của các tín hiệu liên quan đến proton và cacbon trên liên kết đôi (ví dụ, trong dầu mè 5,29 ppm và các tín hiệu khác nhau trong khoảng 127,8–130,0 ppm, tương ứng) và sự xuất hiện song song của tín hiệu trên proton và carbon 1,2,4-trioxolane (ví dụ, trong dầu mè ở khoảng 5,11–5,08 ppm và 103,4–104,3 ppm, tương ứng) được chứng minh. Phân tích định lượng có thể được thực hiện bằng phổ chuẩn hóa đối với vùng tích phân của các proton OCH ₂ (glycerol) không đổi trong toàn bộ quá trình.

Phổ sẽ thu được khi sử dụng các dụng cụ thích hợp bằng cách hòa tan mẫu đã được ozon hóa trong dung môi thích hợp (tốt nhất là CDCl ₃ ). Đặc biệt, một lượng mẫu thích hợp (thường là khoảng 100  μ L) được hòa tan với 750  μ L CDCl ₃ trong ống 5 mm NMR, sau đó phân tích sẽ được thực hiện. Để có được dữ liệu định lượng, chỉ cần thực hiện ¹ H-NMR là đủ , trong khi ¹³ C-NMR về cơ bản cung cấp thông tin định tính

3. Giá trị I-ốt

Giá trị iot (IV) đại diện cho lượng iot (tính bằng gam) sẽ phản ứng với các liên kết đôi trong 100 gam mẫu. IV được xác định theo sách chuyên khảo Dược điển. IV được tính theo phương trình sau:

IV=1,269 ⋅ (n1-n2)m (1)

Trong đó:

n₁: Là thể tích tính bằng mL dung dịch thiosulphat (0,1 M) được dùng để thực hiện phép thử trắng

n₂: Là thể tích tính bằng mL dung dịch thiosulphat (0,1 M) được sử dụng để chuẩn độ

m: Là lượng, tính bằng gam, vật chất. 

Do đó, công thức trên là thước đo tổng số liên kết đôi có trong mẫu và vì lý do đó, nó là một phân tích hóa học hữu ích để đánh giá sự giảm liên kết đôi trong quá trình ozon hóa dầu, cung cấp thông tin về 1,2, Hình thành 4-trioxolan.

4. Giá trị axit

Giá trị axit (AV) là chỉ số biểu thị lượng kali hydroxit cần thiết để trung hòa axit tự do có trong 1 g chất, tính bằng mg. AV được tính theo phương trình sau:

AV =5,610 ⋅ nm (2)

Trong đó:

n: Là thể tích tính bằng mL của chất chuẩn độ

m: Là lượng chất, tính bằng gam.

Công thứ (2) đại diện cho mức độ axit của sản phẩm và nó đại diện cho một chỉ số của các sản phẩm phụ thoái hóa có thể được hình thành trong quá trình ozon hóa.

5. Giá trị peroxide

Giá trị peroxide (PV), thường được sử dụng như một chỉ báo về sự tiến bộ và / hoặc kiểm soát quá trình ozon hóa vì tính đơn giản, nhanh chóng và chi phí thấp. Hơn nữa, PV có thể thích hợp để đánh giá độ ổn định của các ozon dầu thực vật và nó rất quan trọng đối với việc phân phối thương mại cũng như để xác định các phương thức bảo quản tốt hơn. Tuy nhiên, cần phải chuẩn hóa phương pháp luận cho một PV được xác nhận.

Trong bài báo này, một phân tích chi tiết về đánh giá PV của các dẫn xuất lipid được ozon hóa dựa trên cả dữ liệu tài liệu và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sẽ được trình bày cùng với mối tương quan có thể có với các kỹ thuật khác. Một báo cáo như vậy cho phép hiểu sâu hơn về quá trình ozon hóa dầu thực vật cũng như các sản phẩm liên quan thu được, cho phép xác định các thông số chất lượng hữu ích cho các mục đích công nghiệp. Cụ thể, giá trị peroxit (PV) đại diện cho lượng peroxit biểu thị bằng mili đương lượng của O₂ hoạt động có trong 1000g mẫu.

Để đánh giá PV, ba phương pháp khác nhau đã được áp dụng.

1. Chuyên khảo chính thức đầu tiên được mô tả trong Dược điển (ví dụ: Dược điển Châu Âu, Dược điển Anh, Dược điển Hoa Kỳ), cung cấp khả năng hòa tan mẫu trong 30 mL cloroform / axit axetic băng (2: 3), bổ sung dung dịch kali iodua bão hòa (0,5 mL) và chuẩn độ sau 1 phút bằng dung dịch natri thiosulphat.
2. Phương pháp thứ hai luôn cung cấp khả năng hòa tan mẫu trong 30 mL cloroform / axit axetic băng (2: 3) và bổ sung dung dịch kali iodua bão hòa (0,5 mL), nhưng việc chuẩn độ được thực hiện sau 24 giờ.
3. Phương pháp thứ ba được đề xuất đó là sử dụng 2 g SO được cân trong một bình nón 250 mL và thêm 30 mL cloroform / axit axetic băng (2: 3). Sau đó, 3,0 mL dung dịch kali iodua bão hòa được thêm vào. Bình được khuấy ở nhiệt độ hồi lưu (60 °C) trong nhiều thời gian (5–180 phút). Sau thời gian này, dung dịch được làm lạnh và 25 mL nước được thêm vào. Các dung dịch natri thiosulphat ở nồng độ thích hợp (0,0001–0,1 M) được sử dụng để chuẩn độ.

Trong tất cả các phép xác định, PV được tính theo phương trình sau:

PV =1000 ⋅ (V1-V0) ⋅ cm (3)

Trong đó: 

V ₁: Là thể tích tính bằng mL dung dịch thiosulphat dùng để chuẩn độ, 

V ₀: Là thể tích tính bằng mL dung dịch thiosulphat dùng để thực hiện mẫu trắng, 

C: Là nồng độ thiosulphat

m: Là lượng mẫu (gam)

Hiệu suất ozon hóa (được biểu thị bằng phần trăm) biểu thị tỷ lệ giữa lượng peroxy hóa do quá trình ozon hóa, được ước tính theo giá trị PV, với tổng lượng O₃ được áp dụng cho hệ thống. Nó được tính theo phương trình sau:

OE =( PVS- PV0)1000×24OAD× 100 (4)

Trong đó:

PV_s: Là PV mẫu đã được ozon hóa

PV ₀ là PV của mẫu chưa xử lý

OAD: Là viết tắt của liều O₃ được áp dụng (mg / g).

6. Đo độ nhớt

Đánh giá độ nhớt là một kỹ thuật hữu ích vì nó nhanh chóng và có thể thực hiện trực tiếp, đưa ra ước tính về các liên kết đôi có trong mẫu. Trong thực tế, thời gian ozon hóa càng lớn thì độ nhớt của sản phẩm càng cao vì sự biến mất của các liên kết đôi. Hơn nữa, xu hướng điển hình của nó có thể là một công cụ hữu ích trong việc cung cấp đánh giá kiểm soát chất lượng nhanh chóng trong toàn bộ quá trình ozon hóa, cũng như quyết định thời gian quy trình để đạt được mức độ ozon hóa mong muốn của mẫu.

Xem thêm:

Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 2)

Đánh giá ứng dụng Ozone và dầu ozon hóa trong các bệnh về da (Phần 3)