Tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất ytecbi với hỗn hợp phối tử l-Aspatic và o-phenantrolin - Lê Hữu Thiềng

99 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 2/2016 TỔNG HỢP VÀ THĂM DÒ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PHỨC CHẤT YTECBI VỚI HỖN HỢP PHỐI TỬ L-ASPATIC VÀ O-PHENANTROLIN Đến tòa soạn 19 - 1 - 2016 Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Hữu Quân, Lê Thị Tuyết Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên SUMMARY SYNTHESIS CHARACTERIAL AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF THE COMPLEX YTECBIUM WITH MIXED LIGAND L- ASPARTIC AND O- PHENANTHROLINE The complex of ytecbium with mixture ligand L-aspartice and o-phenanthroline was separated from the solid. The element and structure of the complex have been specified by elemental analysis method, thermal analysis method, infrared absorption spectrum (IR). The researching of biological activity showed that the complex is able to inhibit the growth of pathogenic bacteria species: Escheria coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Seratia macescen in different concentrations from 20 to 60 μg/ml. The inhibition increases the following concentration. Keywords: complex, ytecbium, L-aspartic, o-phenanthroline, biological activity. 1. MỞ ĐẦU Hiện nay, khả năng kháng kháng sinh của một số loài vi sinh vật gây bệnh như E.coli, B. subtilis, S.aureus, S.macescen... là rất lớn. Vì vậy hướng nghiên cứu các chất diệt khuẩn mới đã và đang được các nhà khoa học quan tâm. Nhiều công trình nghiên cứu đã làm rõ hoạt tính sinh học của phức chất đất hiếm đối với các loài vi khuẩn gây bệnh. Phức chất của lantan với tyrosin có khả năng ức chế sự phát triển vi khuẩn Bacillus subtilis và Fuarium solani được chỉ ra trong [3]. Phức chất của một số nguyên tố đất hiếm (La, Y, Eu) với hỗn hợp phối tử L-phenylalalin và o- phenantrolin có khả năng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn E.coli, S. aureus và C. albicans được chỉ ra trong [2]. Hoạt tính kháng khuẩn của một số 100 phức chất đất hiếm với hỗn hợp các phối tử hữu cơ khác cũng đã được chỉ ra trong [4,5,6]... Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một số kết quả tổng hợp và thăm dò hoạt tính sinh học của phức chất ytecbi với hỗn hợp phối tử L-aspatic và o- phenantrolin (Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O). 2. THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ 1. Tổng hợp phức chất Chúng tôi tổng hợp phức chất theo [6], phương trình phản ứng tạo phức: Yb(H2O)xCl3 + 3Asp + Phen ole Co tan 7060 Yb(Asp)3PhenCl3.xH2O (Asp: L-aspatic; Phen: o-phenantrolin). Phức chất thu được kết tinh màu hồng nhạt, dễ hút ẩm khi để ngoài không khí, tan tốt trong nước, ít tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, axeton... 2. Xác định thành phần và cấu trúc của phức chất 2.1. Xác định thành phần của phức chất Bằng các phương pháp phân tích nguyên tố, hàm lượng (%) của Yb, N, Cl trong phức chất được chỉ ra ở bảng 1. Kết quả ở bảng 1 cho thấy phức chất tổng hợp được tương đối tinh khiết.Bảng 1. Hàm lượng (%) các nguyên tố của phức chất Công thức giả định %Yb %N %Cl Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O LT TN LT TN LT TN 18,59 18,16 7,52 7,09 11,44 11,15 (LT: Lý thuyết, TN: Thực nghiệm) 2.2. Xác định cấu trúc của phức chất Cấu trúc của phức chất được xác định theo các phương pháp hóa lý, vật lý như tài liệu tham khảo [6]. Phương pháp phân tích nhiệt (kết quả ở bảng 2) cho thấy sự phân hủy phức chất có một hiệu ứng thu nhiệt ở 100,12oC và hai hiệu ứng tỏa nhiệt ở các nhiệt độ 457,35oC và 618,45oC. Ở hiệu ứng thu nhiệt phức chất mất 3 phân tử nước kết tinh, các hiệu ứng tỏa nhiệt tiếp theo ứng với quá trình cháy và phân huỷ các thành phần phức chất. Kết quả ở bảng 3 cho thấy các dải hấp thụ đặc trưng của các nhóm NH3+, COO-, C=C, C=N trên phổ hồng ngoại (IR) của L-aspatic và o- phenantrolin tự do có sự dịch chuyển tương ứng trên phổ IR của phức chất, chứng tỏ có sự phối trí của L-aspatic, o- phenantrolin với ytecbi. Có dải hấp thụ OH- cho thấy sự có mặt của nước trong phức chất. 101 Bảng 2. Kết quả phân tích giản đồ phân tích nhiệt của phức chất Phức chất Nhiệt độ pic của hiệu ứng (oC) Hiệu ứng nhiệt Độ giảm khối lượng Dự đoán cấu tử tách ra hoặc phân huỷ Dự đoán sản phẩm cuối cùng Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O LT (%) TN (%) 100,12 Thu nhiệt 5,801 5,426 3H2O 457,35 Tỏa nhiệt - 58,909 Phân huỷ và cháy 618,45 - 15,563 21,165 20,102 Yb2O3 (-) Không xác định Bảng 3. Các số sóng hấp thụ đặc trưng (cm-1) của các phối tử và phức chất Hợp chất νOH- ν  3NH as ν  3NH s ν COO as ν COO s ν C=C νC=N L-aspatic - 3029,91 2743,77 1515,07 1397,34 - - o-phenantrolin - - - - - 1642,38 1584,01 Phức chất 3427,64 3093,82 2784,91 1584,00 1344,33 1626,72 1516,53 3. Ảnh hưởng của phức chất đến một số loài vi khuẩn gây bệnh Để đánh giá đúng ảnh hưởng của phức chất đến một số loài vi khuẩn gây bệnh chúng tôi thăm dò ảnh hưởng cùng với các cấu tử thành phần. * Phương pháp thí nghiệm: - Hoạt hóa các chủng vi khuẩn: Tế bào vi khuẩn ở tủ -84oC được hoạt hóa trên môi trường LB đặc (gồm pepton 1,0%; cao nấm men 0,5%; NaCl 1,0%; 2,0% thạch agar) ủ ở 37°C qua đêm. Một khuẩn lạc trên đĩa thạch được nuôi vào 2ml môi trường LB lỏng (không bổ sung thạch agar), lắc 200 vòng/phút ở 30°C qua đêm. - Nuôi khảo sát: Hút 50µl dịch tế bào của mỗi loài vi khuẩn sau khi được nuôi hoạt hóa vào 5ml môi trường LB lỏng có chứa phức chất Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O hoặc o- phenantrolin hoặc L-aspatic ở các nồng độ 20; 30; 40; 50; 60 µg/ml (mẫu đối chứng thay bằng nước). Sau 24 giờ nuôi ở 37°C, dịch tế bào được đo ở bước sóng 600nm để xác định độ đục tế bào [1]. * Kết quả được nêu ra ở bảng 4 và các hình 1÷4 102 Bảng 4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phức chất, L-aspatic và o- phenantrolin tới các khuẩn thử nghiệm Chất nghiên cứu Nồng độ (µg/ml) Ảnh hưởng của phức chất và phối tử tới sự sinh trưởng của các loài vi khuẩn khảo sát so với đối chứng (%) E. coli B. subtilis S. aureus S. macescen Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O ĐC 100 100 100 100 20 90 109 92,3 74,2 30 78 105 84,8 61,0 40 74 95 56,3 60,4 50 69 78 35,6 56,5 60 66 76 25,0 33,8 L- aspatic ĐC 100 100 100 100 20 69 54 97,0 100 30 68 49 97,2 100 40 67 44 98,4 99 50 67 41 98,8 99 60 66 37 102,2 99 O- phenantrolin ĐC 100 100 100 100 20 73 108 100,6 96,8 30 70 104 100,3 95,5 40 56 82 100,0 90,1 50 55 81 99,6 86,3 60 52 76 99,7 76,8 Hình 1. Ảnh hưởng của phức chất và các phối tử tới khả năng sinh trưởng và phát triển của E.coli Hình 2. Ảnh hưởng của phức chất và các phối tử tới khả năng sinh trưởng và phát triển của B. subtilis 103 Hình 3. Ảnh hưởng của phức chất và các phối tử tới khả năng sinh trưởng và phát triển của S. aureus Hình 4. Ảnh hưởng của phức chất và các phối tử tới khả năng sinh trưởng và phát triển của S. macescen (ĐC: đối chứng; Yb: Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O; L: L- aspatic; O: o- phenantrolin) Kết quả ở bảng 4 cho thấy trong khoảng nồng độ khảo sát từ 20÷60 µg/ml của phức chất và các phối tử: - Đối với khuẩn E. coli: Phức chất, L- aspatic và o-phenantrolin có tác dụng ức chế (làm giảm sự sinh trưởng) trong toàn khoảng nồng độ khảo sát; khả năng ức chế tăng dần theo nồng độ, ở nồng độ 60 µg/ml sự ức chế của phức chất, L-aspatic và o-phenantrolin lần lượt là 34%, 34% và 48% (Hình 1). - Đối với khuẩn B. subtilis: Ở nồng độ 20 và 30 µg/ml, phức chất và o- phenantrolin, đều kích thích nhẹ (tăng 4÷9%) còn ở nồng độ cao 40÷60µg/ml thì ức chế, mức độ ức chế tăng theo nồng độ. Ở nồng độ 60µg/ml, phức chất ức chế 24%, o-phenantrolin ức chế 24%. L-aspatic có tác dụng ức chế trong toàn khoảng nồng độ khảo sát, mức độ ức chế tăng theo nồng độ, ở nồng độ 60µg/ml ức chế 63% (Hình 2) . - Đối với khuẩn S. aureus: Phức chất có tác dụng ức chế trong toàn khoảng nồng độ khảo sát, sự ức chế tăng theo nồng độ, ở nồng độ 60 µg/ml ức chế 75%. Trong khi đó L-aspatic ở nồng độ 20-30 µg/ml có tác dụng kích thích nhẹ, ở nồng độ 40µg/ml không ảnh hưởng gì đến khuẩn; ở nồng độ 50-60µg/ml ức chế 3%. Phối tử o-phenantrolin không ảnh hưởng nhiều đến S. aureus, sự sinh trưởng đạt 99,6-100,6% so với đối chứng (Hình 3). - Đối với khuẩn S. macescen: Phức chất và o-phenantrolin đều có tác dụng ức chế trong toàn khoảng nồng độ khảo sát, sự ức chế tăng theo nồng độ, ở nồng độ 60 µg/ml phức chất ức chế 66,2% và o-phenantrolin 23,2%. Trong khi đó L- aspatic ở nồng độ 20 và 30 µg/ml không ảnh hưởng nhiều; Nồng độ 40, 50, 60 µg/ml lại ức chế nhẹ (1,0%) (Hình 4). 4. KẾT LUẬN 1. Đã tổng hợp được phức chất của Yb3+ với hỗn hợp phối tử L- aspatic và o-phenantrolin; Bằng các phương pháp phân tích nguyên tố, phổ hấp thụ hồng 104 ngoại, phương pháp phân tích nhiệt cho phép kết luận phức chất có thành phần là Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O. 2. Đã chỉ ra trong khoảng nồng độ 20 ÷60µg/ml phức chất Yb(Asp)3PhenCl3.3H2O có hoạt tính sinh học đối với 4 loài khuẩn nghiên cứu (E.coli, B. aureus, S.aureus, S.macescen)  Đối với khuẩn E.coli: Phức chất ức chế trong toàn khoảng nồng độ khảo sát (từ 20-60 µg/ml) ; ức chế mạnh nhất ở nồng độ 60 µg/ml (ức chế 34% ). Tác dụng ức chế của phức chất tốt hơn so với L-aspatic và kém o-phenantrolin.  Đối với khuẩn B.subtilis : Ở nồng độ 20 và 30 µg/ml phức chất kích thích nhẹ; 40÷60 µg/ml ức chế, mức độ ức chế tương đương O-phenantrolin và kém hơn L-aspatic.  Đối với khẩn S. aureus và S.macescen: Phức chất có tác dụng ức chế trong toàn khoảng nồng độ khảo sát, sự ức chế của phức chất tốt hơn L- aspatic và o-phenantrolin. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thị Hoàng Lan, Bùi Quang Thuật, Lê Danh Tuyên, Nguyễn Thị Ngọc Duyên (2015), khả năng kháng khuẩn của tinh dầu lá tía tô, tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 13 (2), tr.245-250. 2. He Qizhuang, Yang Jing, Min Hui, Li Hexing (2006), Studies on the spectra and antibacterial properties of rare earth dinuclear complexes wih L- phenylalanine and O- phenanthroline, Materials letters, Vol 60 (3), pp.317- 320 3. Moamen S. Refat, Sabry A. El- Korashy, Ahmed S. Ahmed (2008), Preparation, strucrual characterization and biological evaluation of L- tyrosinate metal ion complexs, Journal of Moleccular Structure 881, pp.28-45. 4. Shang Yan-fang, GE Cun- Wang, Wu Chang- Yue, Shen Yue-Jia (2009), Synthesis, characterization and antibacterialactivity of rare eath complex with L- methionine and O- phenanthroline, Chemical Reagents, Vol 32 (12), pp.971-973 5. Yan-fang Shang, Cun- Wang GE, Ke-Fei You, Yu-e Fan and Hui Cao (2011), Synthesis, characterization, and antibacterrial activity of RE (III) complex with L- isoleucine and 1,10- phenanthroline, Spectroscopy letters Vol 44 (6), pp.375-380. 6. Yu Hui, He Qizhuang, Yang Jing, Zheng Wenjie (2006), Synthesis, Characterization and Antibacterial properties of rare earth (Ce3+, Pr3+,Nd3+, Sm3+, Er3+) complexes with L-aspartic acid and O- phenanthroline, Journal of rare earths, Vol 24(1), pp.4- 8.