Sản xuất thành công chế phẩm tăng cường miễn dịch chứa nalo selen kết hợp polysaccharide

Tận dụng nguồn nguyên liệu là phế phẩm bã nấm men bia, chế phẩm SeNPs/β-glucan có nhiều tiềm năng ứng dụng trợ giúp cho bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch, hỗ trợ chống oxy hóa và điều trị ung thư.

Selen là nguyên tố rất cần thiết cho người và động vật, giúp tăng cường khả năng sinh trưởng và phát triển, chống các tác nhân oxy hóa và đặc biệt là tăng cường hệ miễn dịch. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh selen dạng nano (SeNPs) có tính khả dụng sinh học cao và độc tính thấp hơn các dạng selen vô cơ và hữu cơ. Ngoài khả năng kháng oxy hóa cao, SeNPs còn có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư thông qua việc cản trở sự tổng hợp DNA, làm thay đổi các đặc tính cơ học của tế bào ung thư, ức chế tăng sinh tế bào ung thư. Ở Việt Nam, các nhà khoa học đã nghiên cứu tổng hợp SeNPs bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma Co-60 ổn định trong 1% dung dịch dextran, hoặc chiếu xạ γ sử dụng oligochitosan làm chất ổn định. Đến tại thời điểm 2019-2020, vẫn chưa có một công bố nào (kể cả trong nước và nước ngoài) sử dụng β-glucan làm chất ổn định. 

PGS.TS. Lê Quang Luân (Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM, chủ nhiệm nhiệm vụ khoa học công nghệ “Ứng dụng bức xạ chế tạo nano selen ổn định trong β-glucan và xác định khả năng tăng cường miễn dịch của chế phẩm”) khẳng định: “Việc nghiên cứu chế tạo chế phẩm nano selen sử dụng β-glucan làm chất ổn định bằng phương pháp chiếu xạ là hoàn toàn mới, hứa hẹn nhiều triển vọng thương mại hóa vì sẽ có hiệu ứng kết hợp giữa selen và polysaccharide trong hướng ứng dụng trong chống oxy hóa và miễn dịch.”. 

Mẫu SeNPs/β-glucan ở các nồng độ khác nhau (từ 40-120 ppm)

Là những polysaccharide có trong tự nhiên được sản xuất bởi vi khuẩn, nấm men và nhiều loại thực vật khác, β-glucan có tác dụng điều chỉnh phản ứng sinh học, giúp tăng cường hoạt động của các đại thực bào và kích thích tăng tiết nhiều cytokines (chất hoạt hóa tế bào) nhằm tiêu diệt các mầm bệnh xâm nhập từ bên ngoài, giúp giảm hệ số chuyển đổi thức ăn, kích thích tiêu hóa, phòng các bệnh đường ruột, nhiễm trùng do vi khuẩn, virus. Ngoài ra, β-glucan cũng ngăn ngừa ung thư hay ung thư đang tiến triển cũng như có tác dụng hiệp đồng chống khối u với kháng thể đơn dòng và hóa trị liệu ung thư. 

Tận dụng nguồn bã nấm men bia để làm nguyên liệu, nhóm nghiên cứu ở Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM thu được 1,3kg β-glucan từ 8,12kg thành tế bào nấm men khô. Mẫu β-glucan sau tách chiết có độ tinh khiết khá cao, vì độ tạp nhiễm chitin và protein thấp. Sau đó, nhóm tiến hành chế tạo β-glucan có khối lượng phân tử (Mw) ~ 25 kDa và tan nước bằng phương pháp chiếu xạ, thu được β-glucan tan nước có đặc trưng, cấu trúc không thay đổi so với β-glucan ban đầu, sử dụng làm chất ổn định trong chế tạo dung dịch SeNPs.

Mẫu β-glucan sau tách chiết

Theo PGS.TS. Lê Quang Luân, thành tế bào bã nấm men bia có thành phần chính là β-glucan không tan trong kiềm, có nhiều thuận lợi cho việc tách chiết và tinh sạch β-glucan. Mặt khác, xử lý bằng kiềm trong điều kiện thích hợp có thể thu được phần lớn cấu trúc 3 chiều của thành tế bào. Nhờ vậy, β-glucan trong thành tế bào không bị biến đổi về cấu trúc không gian, vẫn giữ đặc tính sinh học sau khi thu nhận. Chế phẩm SeNPs/β-glucan được chế tạo thành công bằng phương pháp chiếu xạ ở dạng dung dịch keo, có nồng độ selen đạt 80ppm và kích thước hạt 92nm. 

Tổng hợp SeNPs/β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ

Thông qua các bước kiểm định, nhóm nghiên cứu xác định chế phẩm SeNPs/β-glucan có hoạt tính chống oxy hóa cao, bền hơn nhiều so với acid ascorbic theo thời gian. Đây là một trong các ưu điểm của chế phẩm cần được quan tâm, để dùng làm nguyên liệu sản xuất ra các sản phẩm chống oxy hóa ứng dụng vào các lĩnh vực mỹ phẩm, thực phẩm bảo vệ sức khỏe. Chế phẩm còn có khả năng ức chế mạnh đối với sự phát triển tế bào ung thư gan HepG2 nhưng không gây độc trên nguyên bào sợi L929 ở các nồng độ dưới 20 ppm, cho thấy SeNPs/β-glucan có tính chọn lọc đối với dòng tế bào ung thư và tế bào thường. Do đó cũng có thể xem xét hướng ứng dụng chế phẩm SeNPs/β-glucan trong các sản phẩm phòng và chữa trị ung thư trong tương lai.

Chế phẩm thể hiện hoạt tính kích thích cường miễn các yếu tố miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể trong máu ngoại vi (WBC, bạch cầu trung tính, bạch cầu lympho, tế bào B, tế bào NK, tế bào bạch cầu CD4, IgG, IgM, IL-2, IFN-γ và TFN-α), trong tủy xương (WBC, bạch cầu trung tính, bạch cầu lympho và tế bào bạch cầu CD34) và trong lách (chỉ số lách, IgG, IgM, IL-2, IFN-γ và TFN-α) ở chuột gây suy giảm miễn dịch bằng cytoxan. Liều cho uống bổ sung với nồng độ 6 mg/kg thể trọng đã có tác dụng phục hồi các chỉ số miễn dịch gần tương đương so với chuột bình thường không gây suy giảm miễn dịch. Điều này cho thấy chế phẩm SeNPs/β-glucan có tiềm năng ứng dụng hỗ trợ cho các bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch mắc phải hoặc các bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch trong quá trình điều trị.

Biểu đồ hạt tiêu biểu của các tế bào miễn dịch trong tủy xương

Kết quả thử nghiệm độc tính cấp của chế phẩm SeNPs/β-glucan chế tạo được ở chuột với liều uống từ 160 - 960 mg/kg thể trọng cho thấy chế phẩm SeNPs/β-glucan hầu như không gây độc tính cấp và liều tối đa cho uống không gây chết (LD0) là 480 mg/kg thể trọng.

Nhóm nghiên cứu cũng đã tìm hiểu và xác định sấy phun là phương pháp phù hợp để tạo sản phẩm SeNPs/β-glucan dạng bột do không làm tăng đáng kể kích thước hạt trong sản phẩm và có thể bảo quản lâu dài cũng như tiện lợi trong vận chuyển. Sản phẩm đảm bảo hoạt tính kháng oxy hóa cao, có khả năng ức chế mạnh tế bào ung thư gan đồng thời có hoạt tính kích thích tăng cường hệ miễn dịch không đặc hiệu cao, do đó có thể ứng dụng làm thực phẩm bảo vệ sức khỏe hiệu quả trong bảo vệ gan. Nhóm cũng đề xuất triển khai nghiên cứu thêm về hoạt tính ức chế tế bào ung thư trên các dòng tế bào ung thư vú (MCF-7), ung thư cổ tử cung (Hela), ung thư phổi A549… để tăng hiệu quả hỗ trợ điều trị ung thư, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Quy trình chế tạo SeNPs/β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ

Từ việc làm chủ được công nghệ chế tạo β-glucan khối lượng phân tử thấp và tan nước bằng phương pháp chiếu xạ từ nguồn β-glucan chiết xuất từ thành tế bào nấm men trong bã men bia, nhóm nghiên cứu đã làm chủ được quy trình chế tạo dung dịch keo nano selen bằng phương pháp chiếu xạ quy mô 3 lít/mẻ, đồng thời chế tạo thành công sản phẩm nano selen/β-glucan khối lượng phân thấp dạng bột có độ ổn định cao, tạo ra nhiều lợi thế trong quá trình lưu trữ, vận chuyển và ứng dụng cho doanh nghiệp tiếp nhận. 

Việc sử dụng nguồn bã nấm men bia để tách chiết tạo β-glucan làm nguyên liệu, chế tạo chế phẩm SeNPs/β-glucan có hoạt tính sinh học cao là rất hiệu quả và vô cùng thiết thực, không chỉ tận dụng được nguồn nguyên liệu bị xem là phế thải để tạo sản phẩm có chất lượng cao, mà còn góp phần giảm thiểu các nguồn gây ô nhiễm môi trường.