Nano berberin ức chế vi khuẩn gây sâu răng

Ứng dụng nano berberin để tạo các chế phẩm chăm sóc răng miệng.

Ức chế vi khuẩn gây bệnh răng miệng

Các nhà khoa học Trung tâm Nghiên cứu triển khai, Khu Công nghệ cao TPHCM và Trường Đại học Nông Lâm TPHCM do TS Nguyễn Hữu Tuyển chủ nhiệm đã thực hiện đề tài “Chế tạo vật liệu nano berberin và đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn gây sâu răng”.

TS Nguyễn Hữu Tuyển cho biết, berberin (BBr) là hoạt chất sinh học có nguồn gốc tự nhiên, đã được sử dụng phổ biến trong y học cổ truyền. Các dược tính của BBr từ lâu đã được công nhận trong điều trị các bệnh về tiêu hóa như viêm dạ dày, viêm ruột, bệnh tả, kiết lỵ… Ngoài ra, BBr cho thấy nhiều bằng chứng hỗ trợ điều trị các bệnh thần kinh như Alzheimer, Parkinson, tiểu đường, chống xơ vữa động mạch và có khả năng kháng vi khuẩn, virus và viêm,…

Có thể chiết xuất berberin từ cây vàng đắng, hoàng liên chân gà, hoàng liên gai. Tuy nhiên, BBr không tan trong nước và tính sinh khả dụng thấp nên khả năng hấp phụ vào cơ thể kém, từ đó làm hạn chế tiềm năng ứng dụng của chúng.

Quần thể vi sinh vật trên mảng bám răng rất đa dạng và phong phú với hơn 300 loài đã được xác định, trong đó vi khuẩn Streptococcus mutans (S. mutans) được xem là tác nhân chính gây sâu răng.

Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào hệ vi sinh vật trên mảng bám răng đặc biệt là S. mutans cũng như khảo sát, đánh giá các nguồn hợp chất hữu cơ, các chiết xuất thực vật có tác dụng kháng, ức chế hay tiêu diệt chúng.

Berberin được xem là nguồn kháng sinh thực vật, cũng đã được chứng minh là có khả năng ức chế với các vi khuẩn gây bệnh trong miệng, trong đó có S. mutans.

Tuy nhiên, khả năng tan kém trong nước và tính sinh khả dụng thấp là hạn chế lớn nhất để ứng dụng berberin trong lâm sàng. Chính vì vậy, việc bào chế berberin thành dạng có kích thước nano sẽ khắc phục những hạn chế của berberin và mở ra tiềm năng ứng dụng cho berberin.

Với định hướng ứng dụng hoạt chất nano berberin trong lĩnh vực chăm sóc răng miệng, nhóm tác giả đã nghiên cứu chế tạo vật liệu nano BBr và đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn gây sâu răng của vật liệu này.

Nguyên liệu để thực hiện nghiên cứu là Berberin choloride 98% và chủng vi khuẩn S. mutans ATCC35668 (Hoa Kỳ) được lưu giữ tại Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu công nghệ cao TPHCM.

Kiểm soát hoàn toàn vi khuẩn gây sâu răng

Theo đó, nano berberin được nhóm chế tạo bằng phương pháp nghiền bi Zirconium (95% ZrO2, 5% Y2O3, hãng CZY – Hàn Quốc). Mẫu chứa 4% berberin, 200 gam bi Zirconium và 100ml nước vô trùng.

Mẫu được đặt trên máy quay trục lăn ở tốc độ 2.000 vòng/phút trong 120 giờ. Sau đó, mẫu được lọc loại bi và thu được hỗn hợp nano berberin, có kích thước 40 - 65 nm.

Cơ chế diệt khuẩn của berberin đã được báo cáo là ức chế sự nhân lên của DNA, sự phiên mã của RNA và sự sinh tổng hợp protein; ảnh hưởng hoặc ức chế hoạt động của enzyme; phá hủy cấu trúc bề mặt tế bào vi khuẩn.

Tất cả các hoạt động trên đều là những chức năng sinh lý cần thiết nhất cho một tế bào sống, nếu các cơ chế này bị ảnh hưởng, có thể sẽ gây chết tế bào.

Berberin cũng ức chế hoạt động của protein FtsZ một protein của vi khuẩn cần thiết và được bảo tồn cao chịu trách nhiệm phân chia tế bào. Do đó, berberin có khả năng làm gián đoạn quá trình phân chia tế bào của vi khuẩn S. mutans.

Khả năng ức chế vi khuẩn S. mutans của nano BBr được đánh giá bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch và phương pháp pha loãng vi lượng. Kết quả thử nghiệm bằng phương pháp khuếch tán qua thạch cho thấy ở các nồng độ 250 – 2.000 μg/mL đều xuất hiện vòng vô khuẩn.

Khả năng diệt khuẩn được tiếp tục đánh giá bằng phương pháp pha loãng vi lượng cho thấy với nồng độ nano berberin 19,53 μg/mL đã diệt 83,3% vi khuẩn và diệt hoàn toàn sự phát triển của vi khuẩn S. mutans ở nồng độ từ 78,13 μg/mL trở lên.

Nhóm tác giả kết luận, nano BBr có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của vi khuẩn S. mutans, có tiềm năng tạo các chế phẩm ứng dụng để kiểm soát tác nhân chính gây sâu răng này. Kết quả của đề tài sẽ là tiền đề định hướng ứng dụng hoạt chất nano berberin trong lĩnh vực chăm sóc răng miệng hiện nay.

Berberin đã được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền thường được dùng nhiều điều trị các bệnh đường ruột, bệnh gan mật, bệnh ngoài da…Trong những năm gần đây thu hút được sự chú ý do có tác dụng dược lý như chống ung thư, kháng virus, kháng khuẩn và chống viêm.

Tuy nhiên việc ứng dụng berberin trong dược phẩm vẫn còn hạn chế do ít tan trong nước và sinh khả dụng thấp. Do đó, thành công của nghiên cứu này mở ra triển vọng ứng dụng rất rộng rãi.

Nhật Phong