Nghiên cứu hoạt tính sinh học phức chất của Lantan với l-glutamin và l-lơxin

Lê Hữu Thiềng và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 3 - 8 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH SINH HỌC PHỨC CHẤT CỦA LANTAN VỚI L-GLUTAMIN VÀ L-LƠXIN Lê Hữu Thiềng, Vũ Thị Ngọc Thuỷ, Nguyễn Thị Thu Huyền Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Bài báo này thông báo kết quả khảo sát ảnh hưởng của phức La(Gln)3(NO3)3.4H2O và phức La(Leu)3(NO3)3 đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương và khả năng kháng khuẩn của chúng đối với hai vi khuẩn: escherichia coli, staphylococcus. Ảnh hưởng của phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương được nghiên cứu trong khoảng nồng độ từ 50 ÷ 250 ppm. Kết quả thực nghiệm cho thấy từ nồng độ 50 ÷ 100 ppm, phức chất có tác dụng kích thích, từ 150 ÷ 250 ppm lại ức chế sự phát triển mầm hạt đỗ tương. Phức chất kích thích sự phát triển mầm hạt đỗ tương kém hơn so với phối tử, còn ion kim loại thì ức chế sự phát triển mầm hạt đỗ tương. Ảnh hưởng của phức chất La(Leu)3(NO3)3 được nghiên cứu trong khoảng nồng độ từ 60 ÷ 300 ppm. Kết quả thực nghiệm cho thấy phức chất có tác dụng ức chế sự phát triển mầm hạt đỗ tương, sự ức chế tăng theo nồng độ và phức chất có tác dụng ức chế kém hơn phối tử, tốt hơn ion kim loại. Ở nồng độ 50.000 µg/ml cả hai phức chất đều có hoạt tính kháng khuẩn đối với vi khuẩn escherichia coli và staphylococcus. Khả năng kháng khuẩn của hai phức chất khác nhau không đáng kể. Từ khóa: Phức chất, lantan, glutamin, lơxin, hoạt tính sinh học MỞ ĐẦU* Các phức chất của nguyên tố đất hiếm (NTĐH) với các aminoaxit đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (công nghệ sinh học, nông nghiệp, y dược,)[3, 4]. Các kết quả nghiên cứu khẳng định phức chất của nguyên tố đất hiếm với aminoaxit được dùng làm chất xúc tác tách AND, ARN [2], có hoạt tính thuốc [5]. Trong bài báo này, chúng tôi thông báo kết quả khảo sát ảnh hưởng của phức chất tạo bởi lantan với l-glutamin, lantan với l- lơxin đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương và hoạt tính kháng khuẩn của chúng đối với một số vi khuẩn gây bệnh. THỰC NGHIỆM 1. Điều chế phức chất của lantan với l-glutamin, với l-lơxin Trộn La(NO3)3 với l-glutamin (Gln) hoặc l- lơxin (Leu) theo tỉ lệ mol là 1:3. Sau đó hoà tan hỗn hợp trên bằng dung dịch nước etanol theo tỉ lệ thể tích là 1:1. Đun cách thuỷ hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ 50 ÷ 600C. Thỉnh thoảng thêm vào hỗn hợp phản ứng một lượng xác định etanol tuyệt đối. Khi nước * Tel: 0982859002 trong hỗn hợp phản ứng còn một lượng tối thiểu thì ngừng đun, để nguội. Các tinh thể phức rắn tách ra ở pH 6 ÷ 6,5. Lọc rửa phức rắn thu được bằng etanol tuyệt đối và bảo quản trong bình hút ẩm [1]. Bằng các phương pháp phân tích hóa học cho thấy các phức chất thu được có thành phần tương ứng với công thức La(Gln)3(NO3)3.4H2O và La(Leu)3(NO3)3. Các phức chất tan tốt trong nước, kém tan trong các dung môi hữu cơ như etanol, axeton, 2. Khảo sát ảnh hưởng của phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Phương pháp thí nghiệm: Chọn 6 mẫu hạt đỗ tương, mỗi mẫu 50 hạt kích thước tương đối đồng đều (Khối lượng 11,87 ± 0,01 g). Ngâm hạt trong các dung dịch phức chất có nồng độ 50, 100, 150, 200, 250 ppm (mẫu so sánh ngâm trong nước cất). Thể tích mỗi dung dịch phức chất và nước cất đem ngâm là 100 ml. Sau thời gian 24 giờ vớt ra và ủ hạt trong cốc cỡ 500 ml, được lót dưới và đậy trên bằng giấy lọc. Các dung dịch ngâm được thu hồi để tưới lại lần sau. Hàng ngày tưới hạt bằng các dung dịch phức và nước cất theo thứ tự các mẫu, ngày tưới 3 lần, mỗi lần khoảng 30 phút. Lê Hữu Thiềng và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 3 - 8 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 Sau khi mầm hạt phát triển được số ngày tuổi nhất định, đem đo độ dài thân mầm và rễ của từng cây trong các mẫu thí nghiệm. Kết quả được trình bày ở bảng 1, hình 1. Từ kết quả bảng 1, hình 1 cho thấy: trong khoảng nồng độ khảo sát của phức chất 50÷250 ppm, từ nồng độ 50 ÷ 100 ppm phức chất kích thích sự phát triển mầm của hạt đỗ tương, sự kích thích thể hiện rõ ở nồng độ 100 ppm; còn từ nồng độ 150 ÷ 250 ppm lại ức chế sự phát triển mầm, sự ức chế tăng theo nồng độ. 3. So sánh ảnh hưởng của phức chất, ion kim loại và phối tử Gln đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Tiến hành thí nghiệm như 2, mẫu nghiên cứu ngâm trong các dung dịch: dung dịch phức La(Gln)3(NO3)3.4H2O nồng độ 100 ppm, dung dịch La(NO3)3 nồng độ 100 ppm và dung dịch Gln nồng độ 300 ppm. Kết quả được trình bày ở bảng 2, hình 2. Bảng 1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 5 6 Nồng độ phức chất (ppm) 0(H2O) 50 100 150 200 250 Thời gian (ngày) 4 d T (cm) 3,10 3,15 3,36 2,93 2,58 2,41 d R (cm) 2,37 2,40 2,55 2,23 1,93 1,77 AT (%) 100 101,61 108,39 94,52 83,23 77,74 AR (%) 100 101,27 107,59 94,09 80,52 73,75 n 7 n: độ lặp lại; d T: là độ dài trung bình của thân mầm đỗ tương; d R : là độ dài trung bình của rễ mầm đỗ tương; AT là % độ dài thân so với đối chứng; AR là % độ dài rễ so với đối chứng; AT, AR = X SS d d .100 d SS: Độ dài trung bình thân, rễ của mầm đỗ tương ở mẫu so sánh (đối chứng). d X: Độ dài trung bình thân, rễ của mẫu xử lý. Hình 1. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 5 6 Nồng độ phức chất (ppm) 0(H2O) 50 100 150 200 250 Lê Hữu Thiềng và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 3 - 8 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Hình 2. Ảnh hưởng của phức chất, phối tử và ion kim loại đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương 1 2 3 4 H2O Gln La(Gln)3(NO3)3.4H2O La(NO3)3 Bảng 2. Kết quả so sánh ảnh hưởng của phức La(Gln)3(NO3)3.4H2O, Gln và La(NO3)3 đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 Dung dịch H2O Gln La(Gln)3(NO3)3.4H2O La(NO3)3 Nồng độ (ppm) - 300 100 100 Thời gian (ngày) 4 d T (cm) 3,10 3,53 3,36 2,90 d R (cm) 2,37 2,64 2,43 1,97 AT (%) 100 113,87 108,39 93,55 AR (%) 100 111,39 102,53 82,08 Từ kết quả ở bảng 2, hình 2 cho thấy phức chất và phối tử đều kích thích sự phát triển mầm hạt đỗ tương, phức chất có tác dụng kích thích sự phát triển mầm đỗ tương kém hơn phối tử, ion kim loại ức chế sự phát triển mầm hạt đỗ tương. 4. Khảo sát ảnh hưởng của phức chất La(Leu)3(NO3)3 đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Tiến hành thí nghiệm như 2.2 với các dung dịch phức chất có nồng độ 60, 120, 180, 240, 300 ppm. Kết quả được trình bày ở bảng 3, hình 3. Từ kết quả ở bảng 3, hình 3 cho thấy phức chất có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt đỗ tương. Sự ức chế làm giảm chiều cao của mầm và độ dài của rễ. Trong khoảng nồng độ khảo sát từ 60 ÷ 300 ppm, phức chất có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt đỗ tương. Sự ức chế rõ rệt ở nồng độ 120 ppm và tăng theo nồng độ. Bảng 3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phức chất La(Leu)3(NO3)3 đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 5 6 Nồng độ phức chất (ppm) 0(H2O) 60 120 180 240 300 Thời gian (ngày) 4 d T (cm) 3,07 2,84 2,46 2,27 2,05 1,82 d R (cm) 2,34 2,2 1,78 1,61 1,42 1,25 AT (%) 100 92,51 80,13 73,94 66,78 59,28 AR (%) 100 94,02 76,07 68,80 60,68 53,42 N 7 Hình 3. Ảnh hưởng của nồng độ phức chất La(Leu)3(NO3)3 đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 5 6 Lê Hữu Thiềng và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 3 - 8 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Nồng độ phức chất (ppm) 0(H2O) 60 120 180 240 300 5. So sánh ảnh hưởng của phức chất , ion kim loại và phối tử Leu đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Đã tiến hành như thí nghiệm 2.2, mẫu nghiên cứu ngâm trong các dung dịch: Dung dịch phức La(Leu)3(NO3)3 nồng độ 120 ppm, dung dịch La(NO3)3 nồng độ 120 ppm và dung dịch Leu nồng độ 360 ppm. Các kết quả được trình bày ở bảng 4, hình 4. Từ kết quả ở bảng 4, hình 4 cho thấy, cũng như phức chất, phối tử và ion kim loại có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt đỗ tương. Phức chất có tác dụng ức chế kém hơn phối tử và tốt hơn ion kim loại. 6. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của các phức chất Chúng tôi tiến hành thử khả năng kháng khuẩn của các phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O, La(Leu)3(NO3)3 đối với hai vi khuẩn: Vi khuẩn staphylococcus (khuẩn gam dương) Vi khuẩn escherichia coli (khuẩn gam âm). Mẫu nghiên cứu được tiến hành ở phòng Vi sinh - Trường Đại học Y - Dược - Đại học Thái Nguyên. Các chủng khuẩn được nuôi cấy trong môi trường Mueller-Hinton-Aga, bằng phương pháp khuếch tán trong thạch (kỹ thuật giếng thạch). Kết quả được chỉ ra ở bảng 5, hình 5. Ở bảng 5, hình 5: Mẫu 1, 3: La(Gln)3(NO3)3.4H2O; Mẫu 2,4: La(Leu)3(NO3)3 Từ kết quả ở bảng 5, hình 5 cho thấy ở nồng độ khảo sát là 50 000 µg/ml, các phức chất có tác dụng kháng khuẩn với hai loại vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus. Khả năng kháng khuẩn của hai phức chất khác nhau không đáng kể. Bảng 4. Kết quả so sánh ảnh hưởng của phức La(Leu)3(NO3)3, La(NO3)3 và Leu đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương Mẫu 1 2 3 4 Dung dịch H2O La(Leu)3(NO3)3 La(NO3)3 Leu Nồng độ (ppm) - 120 120 360 Thời gian (ngày) 4 d T (cm) 3,07 2,46 2,68 2,31 d R (cm) 2,34 1,78 1,94 1,63 AT (%) 100 80,13 87,30 75,24 AR (%) 100 76,07 82,91 69,66 n 7 Hình 4. Ảnh hưởng của phức chất, phối tử và ion kim loại đến sự phát triển mầm hạt đỗ tương Bảng 5. Tác dụng kháng khuẩn của các phức chất ở nồng độ 50 000 µg/ml Mẫu Đường kính vòng vô khuẩn (mm) Lê Hữu Thiềng và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 3 - 8 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 Escherichia coli Staphylococcus La(Gln)3(NO3)3.4H2O 21 29 La(Leu)3(NO3)3 18 30 Hình 5. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn của phức chất với vi khuẩn Escherichia coli (ảnh bên trái) và vi khuẩn Staphylococcus (ảnh bên phải) KẾT LUẬN Ion La 3+ cũng như các phức chất của nó với L-glutamin và L-lơxin có ảnh hưởng đến sự phát triển mầm của hạt đỗ tương. 1. Trong khoảng nồng độ 50 ÷ 100 ppm phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O kích thích sự phát triển mầm của hạt đỗ tương, và thể hiện rõ ở nồng độ 100 ppm. Mức độ kích thích của phức chất kém phối tử, còn ion kim loại ức chế sự phát triển mầm hạt đỗ tương. Sự kích thích của phức chất làm tăng độ dài thân và rễ của mầm đỗ tương. 2. Trong khoảng nồng độ từ 60 ÷ 300 ppm, phức chất La(Leu)3(NO3)3 có tác dụng ức chế sự phát triển mầm của hạt đỗ tương, nồng độ ức chế rõ rệt là 120 ppm. Sự ức chế làm giảm độ dài thân và rễ của mầm đỗ tương. Sự ức chế tăng dần theo nồng độ. Mức độ ức chế của phức chất kém hơn phối tử và tốt hơn ion kim loại. 3. Ở nồng độ 50 000 µg/ml các phức chất La(Gln)3(NO3)3.4H2O, La(Leu)3(NO3)3 đều có hoạt tính kháng khuẩn đối với vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus. Từ những kết quả thu được, chúng tôi cho rằng các phức chất của lantan với Gln và Leu là có hoạt tính thuốc, có triển vọng để nghiên cứu ứng dụng chúng trong sinh học và y dược. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Indrasenan P, Lakshmy M (1997). Synthesis and infrared spectral studies of some lanthanide complexes with leucine, Indian Journal of Chemistry. Vol 36A, P. 998 – 1000. [2]. Julia Torres, Carlos Kremer, Helena Pardo,(2003). Preparation and crystal structure of new Samarium complexes with glutamic acid. Journal of Molecular Structure 660, P. 99 – 106. [3]. P.H. Brown etal (1990). Rare earth elements biological system hand book on the physics and chemistry or rare earth. Vol. 13, P. 432 – 450. [4]. R. Celia Carubelli, Ana M.G.Massabni and Sergio R (1997). de A Leite. J. Braz. Chem. Soc. Vol. 8, No. 6, P. 597 -602. [5]. Yang Zupei, Zhang Banglao, YuYueying, Zhang Hongyu (1998). Synthesis and characterazation on solid compounds of L – histidine with light rare earth chlorides. Vol. 26, No. 1, P 57 – 59. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 SUMMARY STUDY OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE COMPLEXES OF LATHANIDE WITH L-GLUTAMINE AND L-LEUCINE Le Huu Thieng * , Vu Thi Ngoc Thuy, Nguyen Thi Thu Huyen College of Education – Thai Nguyen University This paper reports the surveyed results about the impacts of the complex La(Gln)3(NO3)3.4H2O and complex La(Leu)3(NO3)3 to soya sprouts’ development and their antibacterial ability against the two bacteria: Escherichia ecoli and staphylococcus. Impacts of the complex La(Gln)3(NO3)3.4H2O to the development of soya sprouts were studied under the concentration range of 50 ÷ 250 ppm. The experimental results show that under the concentration range of 50 ÷ 100 ppm, the complexes can stimulate the soya sprouts’ development, however, under the concentration range of 150 ÷ 250 ppm, they can restrict the development of soybean. The complexes stimulate the development of soybean sprouts less than ligands while metal ions restrict the development of soybean spouts. Impacts of the complexes La(Leu)3(NO3)3 were studied under the concentration range from 60 ÷ 300 ppm. The experimental results show the complexes may restrict the development of soya sprouts, this restriction increases depending on the concentration range. The complexes restrict soya sprouts less than ligands, but better than metal ions. At the concentration range of 50,000 μg / ml, both of two complexes have antibacterial activities against the bacteria: Escherichia coli and staphylococcus. The resistant ability against bacteria of the two complexes is not significantly different. Key words: complexes, lanthanum, glutamine, leucine, biological activity * Tel: 0982859002