Các nhà khoa học tìm cách “đánh thức” hoạt chất rutin
Một hoạt chất tự nhiên có nhiều trong hoa hòe, táo, trà xanh hay kiều mạch, được các nhà khoa học Việt Nam “nano hóa”, nhằm tăng khả năng hấp thu và mở rộng ứng dụng trong ngành thực phẩm chức năng. Đó là rutin, còn được gọi là vitamin P, bởi hàng loạt đặc tính sinh học có lợi cho sức khỏe.
Tại Trung tâm Nghiên cứu triển khai Khu Công nghệ cao TP.HCM, nhóm nghiên cứu do ThS. Võ Nhị Kiều chủ trì, đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu điều chế nano rutin tinh thể bằng phương pháp nghiền quay với quy mô 5kg/mẻ hướng đến ứng dụng thực phẩm chức năng”.
Kết quả mở ra khả năng sản xuất nano rutin quy mô lớn ngay trong nước, hướng tới thương mại hóa các sản phẩm chăm sóc sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên.
Hoạt chất quý nhưng khó hấp thu
Rutin thuộc nhóm flavonoid, được phát hiện từ năm 1842 và hiện diện trong nhiều loại thực vật quen thuộc như hoa hòe, cam chanh, táo, trà xanh, kiều mạch, nho,... Hoạt chất này nổi bật nhờ khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp trung hòa các gốc tự do gây hại cho tế bào.
Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy rutin có khả năng chống viêm, kháng khuẩn, hỗ trợ điều trị tiểu đường, chống ung thư, giúp tăng độ bền thành mạch và hỗ trợ điều trị suy giãn tĩnh mạch. Một số nghiên cứu còn ghi nhận, rutin có thể làm giảm đường huyết, hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư và cải thiện tình trạng viêm nhiễm.
Tuy nhiên, dù sở hữu nhiều tiềm năng, rutin lại gặp “điểm yếu” lớn là rất khó tan trong nước. Theo các nghiên cứu, 1g rutin cần tới khoảng 8 lít nước để hòa tan hoàn toàn. Khi đi vào cơ thể, hoạt chất này còn phải chuyển hóa thành quercetin mới có thể hấp thu, khiến hiệu quả sinh học giảm đáng kể. Chính hạn chế đó khiến rutin khó được ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm, mỹ phẩm hay thực phẩm bảo vệ sức khỏe.
Công nghệ nano gia tăng hiệu quả sử dụng hoạt chất
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn hướng tiếp cận bằng công nghệ nano. Theo đó, rutin được giảm kích thước xuống mức nanomet, nhằm tăng diện tích tiếp xúc, cải thiện độ hòa tan và khả năng hấp thu qua màng sinh học.
Nhóm sử dụng phương pháp nghiền quay - một kỹ thuật dùng lực cơ học từ các viên bi zirconium, để phá vỡ vật liệu thô thành các hạt siêu nhỏ. So với nhiều công nghệ nano khác, phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, chi phí thấp, dễ mở rộng quy mô và phù hợp với định hướng sản xuất công nghiệp.
Quy trình được thực hiện bằng cách hòa tan chất hoạt động bề mặt trong nước deion, sau đó bổ sung rutin nguyên liệu vào hỗn hợp. Dung dịch này tiếp tục được đưa vào bình chứa bi zirconium và nghiền bằng máy nghiền ba trục trong thời gian xác định. Sau quá trình nghiền, các viên bi được tách ra để thu hỗn dịch nano rutin.
Theo nhóm nghiên cứu, việc lựa chọn đúng tỷ lệ chất hoạt động bề mặt đóng vai trò rất quan trọng. Kết quả cho thấy sự kết hợp giữa Tween và PEG (chất hoạt động bề mặt/chất ổn định ) theo tỷ lệ thích hợp giúp các hạt nano rutin phân bố đồng đều, ít sa lắng và ổn định hơn.
Sau nhiều thử nghiệm, nhóm xác định thời gian nghiền tối ưu là 120 giờ. Khi đó, các hạt nano rutin đạt kích thước khoảng 50-80 nm theo ảnh FE-SEM (quan sát dưới kính hiển vi điện tử), trong khi kích thước trung bình đo bằng DLS (phương pháp tán xạ ánh sáng động ), vào khoảng 200 nm.
Thành công ở quy mô 5kg/mẻ
Điểm đáng chú ý của nghiên cứu không nằm ở việc tạo được nano rutin trong phòng thí nghiệm, mà là khả năng nâng quy mô sản xuất lên 5kg/mẻ. Theo nhóm thực hiện, nano rutin sản xuất ở quy mô lớn vẫn giữ được đặc tính tương đồng với quy mô nhỏ. Các hạt có dạng gần cầu, phân bố tương đối đồng đều và ổn định. Kết quả phân tích cho thấy hệ nano rutin có kích thước trung bình khoảng 317 nm, chỉ số đa phân tán thấp, chứng tỏ hệ phân tán bền.
Hàm lượng rutin trong hỗn dịch nano đạt khoảng 8,3%, phản ánh hiệu suất nạp hoạt chất tương đối cao. Điều này cho thấy quy trình có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực tế.
Không dừng ở dạng hỗn dịch, nhóm nghiên cứu còn phát triển quy trình chuyển nano rutin sang dạng bột rắn, nhằm thuận lợi cho bảo quản, vận chuyển và ứng dụng vào các sản phẩm thương mại.
Trong quá trình này, lactose được xác định là chất độn phù hợp nhất, vì giúp duy trì cấu trúc nano ổn định và hạn chế hiện tượng kết tụ. Thời gian sấy tối ưu là 24 giờ và nhiệt độ thích hợp nhất khoảng 80°C. Ở điều kiện này, bột nano rutin đạt trạng thái ổn định, kích thước hạt duy trì trong khoảng 180 - 220 nm và vẫn bảo toàn được hoạt tính của rutin.
Hướng đến thương mại hóa thực phẩm chức năng
Theo đánh giá của nhóm thực hiện, công nghệ nano rutin có nhiều ưu điểm nổi bật như quy trình tương đối đơn giản, ít sử dụng hóa chất và chất bảo quản, phù hợp với định hướng sản xuất xanh và bền vững.
Ngoài ra, việc làm chủ công nghệ nano rutin trong nước giúp giảm phụ thuộc vào công nghệ ngoại nhập, tạo tiền đề cho doanh nghiệp Việt phát triển các dòng thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dược phẩm có nguồn gốc thiên nhiên với giá thành hợp lý hơn.
Công nghệ nano hiện được xem là chìa khóa giúp nâng cao giá trị các hợp chất sinh học tự nhiên vốn khó hấp thu. Theo nhóm nghiên cứu, không chỉ riêng rutin, nền tảng công nghệ này còn có thể mở rộng cho nhiều hoạt chất khác như curcumin, resveratrol, quercetin hay berberine - những hợp chất thiên nhiên giàu tiềm năng, nhưng gặp hạn chế về độ tan và khả năng hấp thu.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục đánh giá sâu hơn các hoạt tính sinh học của nano rutin, ở cả dạng hỗn dịch và dạng bột. Đồng thời, thử nghiệm ứng dụng vào các sản phẩm cụ thể để đưa ra thị trường.
Từ một hoạt chất thiên nhiên khó hấp thu, rutin đã được “đánh thức” bằng công nghệ nano, để tiến gần hơn tới các sản phẩm chăm sóc sức khỏe hiện đại. Đây cũng là hướng đi cho thấy tiềm năng kết hợp giữa nguồn dược liệu tự nhiên và công nghệ cao, nhằm tạo ra những sản phẩm có giá trị gia tăng lớn hơn trong tương lai./.