Nguyễn Hữu Tuyền * , Nguyễn Kim Thanh Kiều , Võ Nhị Kiều , Ngô Hồng Loan , Lâm Hoàng Anh Thư , Phạm Tiến Dũng , Hoàng Thuỳ Dương , Phan Thị Kim Ngân , Nguyễn Đông Thức Mai Ngọc Tuấn Anh

* Tác giả liên hệ (huutuyen229232@gmail.com)

Abstract

Berberine is a plant alkaloid, is used in traditional medicine. Berberine has antibacterial, anti-inflammatory, anti-cancer, and hypolipidemic activities, etc. However, berberine is less solubility in water and has poor bioavailability. The aim of this study is to determine the ratio of surfactant to make berberine nanoparticles and evaluate the antibacterial efficacy of berberine nanoparticles against S. mutans. Berberine nanoparticles were made by roll milling method with different ratios of Tween 80 and Sodium Laureth Sulfate (SLS). The samples were tested the characterization by X-dray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), UV - Vis absorbance spectroscopy. The antibacterial efficacy of berberine against bacteria cause tooth decay was tested by the agar diffusion and the microdilution method. The obtained results demonstrated that a stable and unmodified nanosystem with an average nanoparticle size of 40–65 nm was produced when Tween 80 and SLS were combined in a 3:1 ratio. Berberine nanoparticles was inhibited growth of S. mutans - the main cause of dental decay.

Keywords: Antibacterial, nano berberine, nano technology, Streptococcus mutans

Tóm tắt

Berberin là một alkaloid có nguồn gốc từ thực vật, được dùng nhiều trong y học cổ truyền. Berberin có khả năng kháng khuẩn, kháng viêm, ức chế tế bào gây ung thư,... Tuy nhiên, berberin lại ít tan trong nước và có tính sinh khả dụng thấp. Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát tỉ lệ chất hoạt động bề mặt Tween 80 : Sodium Laureth Sulfate để tạo ra hệ nano berberin ổn định, đồng nhất và đánh giá khả năng vi khuẩn gây sâu răng của nano berberin. Nano berberin được chế tạo bằng phương pháp nghiền bi với các tỉ lệ chất hoạt động bề mặt Tween 80 và Sodium Laureth Sulfate khác nhau. Các mẫu được kiểm tra đặc tính hóa, lý bằng phương pháp XRD, FE-SEM và UV-Vis. Bước đầu đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn gây sâu răng của mẫu nano berberin bằng phương pháp khuếch tán qua thạch và phương pháp pha loãng vi lượng. Kết quả cho thấy, mẫu có tỉ lệ chất hoạt động bề mặt Tween 80 : Sodium Laureth Sulfate là 3:1 tạo ra hạt nano berberin có cấu trúc tinh thể với kích thước hạt nano trung bình là 40 – 65 nm. Nano berberin có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của vi khuẩn S. mutans – tác nhân chính gây nên sâu răng.

Từ khóa: Công nghệ nano, kháng khuẩn, nano berberin, Streptococcus mutans

Article Details

Tài liệu tham khảo

Battu, S. K., Repka, M. A., Maddineni, S., Chittiboyina, A. G., Avery, M. A., & Majumdar, S. (2010). Physicochemical characterization of berberine chloride: a perspective in the development of a solution dosage form for oral delivery. Aaps Pharmscitech, 11, 1466-1475. https://doi.org/10.1208/s12249-010-9520-y

Bhanumathi, R., Vimala, K., Shanthi, K., Thangaraj, R., & Kannan, S. (2017). Bioformulation of silver nanoparticles as berberine carrier cum anticancer agent against breast cancer. New Journal of Chemistry, 41(23), 14466-14477. https://doi.org/10.1039/C7NJ02531A

Dziedzic, A., Wojtyczka, R. D., & Kubina, R. (2015). Inhibition of Oral Streptococci Growth Induced by the Complementary Action of Berberine Chloride and Antibacterial Compounds. Molecules, 20(8), 13705-13724. https://doi.org/10.3390/molecules200813705

Hwang, B. Y., Roberts, S. K., Chadwick, L. R., Wu, C. D., & Kinghorn, A. D. (2003). Antimicrobial constituents from goldenseal (the Rhizomes of Hydrastis canadensis) against selected oral pathogens. Planta Med, 69(7), 623-627. https://doi.org/10.1055/s-2003-41115

Jia, J., Zhang, K., Zhou, X., Zhou, D., & Ge, F. (2018). Precise Dissolution Control and Bioavailability Evaluation for Insoluble Drug Berberine via a Polymeric Particle Prepared Using Supercritical CO2. Polymers, 10(11), 1198.
https://doi.org/10.3390/polym10111198

Jian-ling, J., Guo-qiang, H., Zhen, M., & Pei-ji, G. (2010). Antibacterial Mechanisms of Berberine and Reasons for Little Resistance of Bacteria. Chinese Herbal Medicines (CHM), 3(1), 27-35.

Li, N., DeGennaro, M. D., Liebenberg, W., Tiedt, L., Zahr, A., Pishko, M. V., & De Villiers, M. (2006). Increased dissolution and physical stability of icronized nifedipine particles encapsulated with a biocompatible polymer and surfactants in a wet ball milling process. An International Journal of Pharmaceutical Sciences, 61, 595-603.

Lin, Y. C., Lin, Z. R., Tsai, L. W., Perevedentseva, E., Karmenyan, A. & Cheng, C. L. (2017). Spectral Analysis of Nanodiamond-Berberine Complex Interaction with Living Cells for Nanoparticle Mediated Drug Delivery. Journal of Biomedical Photonics & Engineering, 3(1), 1-11.
https://doi.org/10.18287/JBPE17.03.010305

Loh, Z. H., Samanta, A. K., & Sia Heng, P. W. (2015). Overview of milling techniques for improving the solubility of poorly water-soluble drugs. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 10(4), 255-274. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2014.12.006

Mehra, M., Sheorain, J., & Kumari, S. (2016). Synthesis of berberine loaded polymeric nanoparticles by central composite design. AIP Conference Proceedings, 1724(1), 1-6. https://doi.org/10.1063/1.4945180

Mirhadi, E., Rezaee, M., & Malaekeh-Nikouei, B. (2018). Nano strategies for berberine delivery, a natural alkaloid of Berberis. Biomedicine & Pharmacotherapy, 104, 465-473. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.05.067

Quock, R. (2015). Dental Caries: A Current Understanding and Implications. Journal of Nature and Science, 1(1), 1-4.

Sahibzada, M. U. K., Sadiq, A., Faidah, H. S., Khurram, M., Amin, M. U., Haseeb, A., & Kakar, M. (2018). Berberine nanoparticles with enhanced in vitro bioavailability: characterization and antimicrobial activity. Drug Des Devel Ther, 12, 303-312. https://doi.org/10.2147/DDDT.S156123

Sinh, Đ. T., Tuyển, N. H., Kiều, V. N., Thành, N. V. K., Dung, P. Đ. P., & Anh, M. N. T. (2020). Chế tạo vật liệu nano berberine bằng phương pháp nghiền quay và khảo sát khả năng ức chế tăng sinh tế bào ung thư. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 56, 33-40. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.109

Tang, J., Feng, Y., Tsao, S., Wang, N., Curtain, R., & Wang, Y. (2009). Berberine and Coptidis Rhizoma as novel antineoplastic agents: A review of traditional use and biomedical investigations. Journal of Ethnopharmacology, 126(1), 5-17. https://doi.org/10.1016/j.jep.2009.08.009

Tuyển, N. H., Ngân, P. T. K., Anh, M. N. T., Dương, H. T., Thư, L. H. A., Dũng, P. T., Hữu, N. V. K. T. N. & Thùy, P. T. H. H. (2020). Chế tạo nano berberin và đánh giá khả năng kháng nấm Candida albicans. Bản B của Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 62(7).

Wang, Q., Huang, J., Hu, C., Xia, N., Li, T., Xia, Q. J. F., & Function. (2017). Stabilization of a non-aqueous self-double-emulsifying delivery system of rutin by fat crystals and nonionic surfactants: preparation and bioavailability study. 8(7), 2512-2522.
https://doi.org/10.1039/C7FO00439G

Wang, S., Fan, M., & Bian, Z. (2001). [Experimental study of bacteriostatic activity of Chinese herbal medicines on primary cariogenic bacteria in vitro]. Zhonghua Kou Qiang Yi Xue Za Zhi, 36(5), 385-387.

Wang, Z., Wang, Y.-s., Chang, Z.-m., Li, L., Zhang, Y., Lu, M.-m., Zheng, X., Li, M., Shao, D., Li, J., Chen, L., & Dong, W.-f. (2017). Berberine-loaded Janus nanocarriers for magnetic field-enhanced therapy against hepatocellular carcinoma. Chemical Biology & Drug Design, 89(3), 464-469. https://doi.org/10.1111/cbdd.12866

Zhang P., He L., Zhang J., Mei X., Zhang Y., Tian H., & Chen Z. (2020). Preparation of novel berberine nano-colloids for improving wound healing of diabetic rats by acting Sirt1/NF-κB pathway. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 187, 110647. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.110647

Zou, Q., Li, Y., Zhang, L., Zuo, Y., Li, J., & Li, J. (2009). Antibiotic delivery system using nano-hydroxyapatite/chitosan bone cement consisting of berberine. J Biomed Mater Res A, 89(4), 1108-1117.
https://doi.org/10.1002/jbm.a.32199