TS. Nguyễn Hữu Nghị và nhóm nghiên cứu
Phòng nghiên cứu hóa dược, IRDOP
1. Đặt vấn đề
Các bệnh truyền nhiễm do muỗi gây ra đang là vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân ở Việt Nam và trên thế giới. Các bệnh như sốt xuất huyết, sốt rét, sốt xuất huyết dengue, sốt chikungunya, sốt vàng da là các bệnh mà nguyên nhân là do các loại muỗi gây ra. Muỗi vằn Aedes Aegypti, là vật trung gian truyền bệnh chủ yếu của một số virus như virus gây bệnh sốt xuất huyết, sốt vàng da, virus zika. Loài muỗi Culex quinquefasciatus là vật chủ trung gian truyền bệnh giun chỉ và một số loại virus như arbovirus, virus viêm não, virus zika.[1]
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới và điều kiện môi trường thuận lợi cho các loại côn trùng phát triển sinh sôi, nhất là vào các thời điểm giao mùa, thời tiết thay đổi liên tục tạo thành một môi trường sống lý tưởng của các loại côn trùng nói chung và vector truyền bệnh nói riêng như sốt xuất huyết, sốt rét, sốt vàng, virus Zika... Muỗi cái là trung gian truyền bệnh từ người này sang người khác bằng cách hút máu người và động vật bị bệnh sẽ mang theo virus và ký sinh truyền cho những người và động vật khác qua nước bọt và chất chống đông máu trước khi hút máu. Trong đó, Aedes Aegypti (muỗi vằn) truyền bệnh sốt xuất huyết, sốt vàng, chikungunya và và sốt do virus zika đang được cả thế giới quan tâm hiện nay. Môi trường sống thích hợp của loài muỗi này là ở những vùng nhiệt đới, trong đó có Việt Nam. Muỗi Aedes Aegypti thường trú ngụ, sinh sản ở gần nhà và tấn công đốt máu người ban ngày cũng như chiều tối khác với muỗi sốt rét Anopheles chỉ chích đốt máu người ban đêm ở những vùng rừng núi. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ước tính hàng trăm triệu người trên thế giới bị nhiễm và hàng triệu người tử vong hàng năm các bệnh do vector truyền, đặc biệt là ở các nước châu Phi, châu Á và Nam Mỹ.[2]
Tuy nhiên, hiện nay chưa có vắc xin hiệu quả chống lại những vi rút này và không có thuốc đặc trị để ức chế sự phát tán của chúng. Do đó, kiểm soát muỗi, vector truyền bệnh là cách hiệu quả nhất để giảm thiểu lây lan các bệnh trên. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phát triển các chất xua đuổi hiệu quả và/hoặc thuốc diệt bọ gậy chống lại động vật chân đốt. Hoạt chất tổng hợp DEET (N, N-dietyl-3-metylbenzamit, trước đây là N, N-dietyl-m-toluamit) đã được sử dụng rộng rãi để xua đuổi muỗi. DEET có khả năng chặn các thụ thể tạo mùi của côn trùng (thụ thể khứu giác, ORx) phát hiện l-octen-3-oltrong hơi thở và mồ hôi của con người. Tuy nhiên, việc sử dụng DEET đã làm dấy lên một số lo ngại trong các rủi ro về môi trường và sức khỏe con người, đặc biệt là ở trẻ em. Do đó, tinh dầu thực vật (EOs) với tác dụng xua đuổi muỗi tốt lại ít độc hại đối với môi trường và con người đã được coi là một sự thay thế cho thuốc phòng trừ muỗi tổng hợp.[3]
2. Cơ sở khoa học sử dụng tinh dầu trong xua đuổi muỗi
Thuốc xua đuổi thường được coi là chất ngăn cản động vật chân đốt hạ cánh hoặc cắn da người. Chất dẫn dụ cho muỗi cái bao gồm carbon dioxide và axit lactic có trong mồ hôi. Côn trùng phát hiện mùi hương thông qua các thụ thể tạo mùi (ORx), tạo thành phức hợp với cơ quan thụ cảm lõi (Orco) hoạt động như các kênh vận truyển ion để truyền tín hiệu. Khi chất tạo mùi liên kết với ORx, kênh ion Orco được mở ra, kích hoạt một tế bào thần kinh cảm giác phát hiện mùi.[4] Do đó, cơ chế điều hòa cơ chủ vận và cơ đối kháng liên kết với các thụ thể mục tiêu ORx và Orco có thể phá vỡ hoạt động cảm nhận mùi ở côn trùng và muỗi. Các chất xua đuổi, chẳng hạn như DEET, IR3535 và picaridin hoạt động như chất chủ vận khứu giác hoặc chất đối kháng, thông qua điều chỉnh hoạt động ORx thông qua các nhóm chức indole và octanol là các nhóm gắn kết đặc hiệu đối với các thụ thể ORx. Việc hiểu phương thức hoạt động của thuốc chống côn trùng và cách chất xua đuổi điều chỉnh khả năng cảm nhận mùi sẽ cho phép chúng ta thiết kế và phát triển các công thức xua muỗi tốt hơn.[5]
Tinh dầu là hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi từ thực vật. các thành phần trong tinh dầu bao gồm monoterpenoit, sesquiterpenes và rượu đã được chứng minh có tác dụng xua đuổi côn trùng và muỗi. Đặc biệt, citronellol, citronellal, -pinen, và limonene là những thành phần phổ biến của nhiều tinh dầu có tác dụng xua đuổi muỗi. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng tế bào thần kinh thụ cảm với chất tạo mùi trong râu của muỗi được kích hoạt bởi linalool, một loại rượu terpene tự nhiên được tìm thấy trong nhiều loại hoa và cây gia vị và bởi eucalyptol, một hợp chất hữu cơ tự nhiên. Do đó, việc phát triển các sản phẩm xua muỗi dựa trên cơ chế cảm nhận mùi bằng các loại tinh dầu là một hướng đi đầy tiềm năng.[6]
3. Một số loại tinh dầu được sử dụng trong xua đuổi muỗi
Tinh dầu sả (cympobogon nardus) là loại tinh dầu được sử dụng phổ biến trong xua đuổi muỗi và côn trùng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần tinh dầu sả gồm chủ yếu là các dẫn xuất của terpenoid và aldehyde. Tác dụng xua muỗi Aedes aegypti cho thấy hệ số bảo vệ của tinh dầu sả trên 90% sau 90 phút xoa tinh dầu ở nồng độ 25% trong ethanol và lượng dùng là 1 ml trên 25 cm2 diện tích da từ cổ tay đến khủy tay hoặc từ ống cổ chân đến gối. Ở nồng độ sử dụng, tinh dầu sả không gây phản ứng phụ nào cho các tình nguyện viên.[7] Sử dụng phương pháp cất bằng hơi nước, tinh dầu sả thu được có hệ số bảo vệ 90 – 95% ở nồng độ 10-20% và tác dụng bảo vệ còn 70% sau 3h và 4h. Tác dụng này không có sự khác biệt có ý nghĩa với hóa chất tổng hợp DEET.[8] Quế là loại dược liệu quý được trồng nhiều ở miền núi phía bắc Việt Nam. Tinh dầu quế được chiết xuất từ vỏ và lá quế có nhiều β-phellandrene (23,1%), linalool (32,2%). Các chất này có tác dụng diệt muỗi trong 24h với LC50 là 17.4 µ/ml đối với muỗi Aedes aegypti và 14.1 µg/ml với muỗi Culex quinquefasciatus.[9] Tinh dầu chiết từ lá hồ tiêu (piper) chứa nhiều β-caryophyllene, α-pinene, β-pinene limonene, α-copaene, β-elemene, humulene, β-Bisabolene. Các loại tinh dầu từ lá hồ tiêu có khả năng xua đuổi và diệt muỗi tốt với LC50 và LC90 nhỏ hơn 10 µg/ml. Trong đó các thành phần chính có tác dụng diệt muỗi là β-caryophyllene, α-pinene, β-bisabolene, và β-pinene. Tinh dầu từ lá cây Tràm (Melaleuca leucadendra) gồm các chất chính như α-eudesmol, guaiol, linalool, caryophyllene và bulnesol. Các hoạt chất này thể hiện tác dụng diệt muỗi với LC50 là 1,4 và 1,8 µg/ml đối với muỗi Aedes Aegypti và Culex quinquefasciatus.[10] Tinh dầu của cây hoa ngũ sắc bao gồm các monoterpenoid, diterpenoid và sesquiterpenoid và thể hiện hoạt tính chống muỗi với LC50 là 15,1 - 29,0 µg/ml, 26.4 - 53.8 µg/ml, và 20.8 - 59.3 µg/ml đố với các loại muỗi Aedes aegypti, Aede albopictus, và Culex quinquefasciatus. Tác dụng kháng muỗi được chứng minh nhờ khả năng ức chế enzyme acetylcholinesterase (AChE), là enzyme tham gia vào quá trình dẫn truyền thần kinh, của sesquiterpenoid.[11] Tinh dầu cây cỏ tai hùm (Conyza Canadensis và conyza sumatrensis) với thành phần chính là limonene (41,5% và 25,5%) thể hiện hoạt tính chống muỗi với LD50 sau 24h với Aedes Aegypti là 9,8 và 21,7 µg/ml.[1] Tinh dầu bạc hà được sử dụng rộng rãi để tạo mùi cho nhiều sản phẩm. Thành phần tinh dầu bạc hà chủ yếu là menthol, menthyl acetate, menthone, limonene. Tinh dầu bạc hà có tác dụng chống muỗi vằn Aedes aegypti với LC50 là 0,78 µg/ml. Ở nồng độ 25%, 50%, 100%, thời gian bảo vệ khỏi muỗi của tinh dầu bạc hà lần lượt là 45, 90, và 165 phút.[12]
4. Phương pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tinh dầu trong xua đuổi muỗi
Tinh dầu thực vật thể hiện khả năng xua đuổi muỗi tốt và an toàn. Tuy nhiên, hạn chế của biện pháp là thời gian lưu của tinh dầu trên da thấp do chúng là những chất dễ bay hơi. Do đó, nhiều biện pháp kỹ thuật đã được nghiên cứu và áp dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng tinh dầu như phối hợp nhiều loại tinh dầu, sử dụng phương pháp bào chế giúp cố định và giải phóng có kiểm soát tinh dầu.
Phương pháp phối hợp nhiều loại tinh dầu được đánh giá giúp làm tăng hiệu quả xua đuổi muỗi do chúng kết hợp các thành phần hoạt tính từ các loại cây khác nhau. Hỗn hợp sesquiterpene và monoterpene trong các loại tinh dầu khác nhau đã được đánh giá có hiệu quả xua đuổi muỗi tốt hơn so với từng loại. Kết hợp tinh dầu của ba cây trong họ nguyệt quế gồm cây màng tang (Litsea cubeba, litsea salicifolia) và cây tràm (Melaleuca leucadendron) tạo ra tác dụng xua đuổi muỗi vằn Aedes Aegypti tốt hơn từng loại tinh dầu và tương đương với hoạt tính của hợp chất đuổi muỗi tổng hợp DEET.[13]
Phương pháp giải phóng chậm tinh dầu sử dụng các tác nhân như các hạt bao, gelatin, các polypmer, vanillin, paraffin lỏng với acid salicyluric, tạo hệ nhũ tương, sử dụng chất hoạt động bề mặt như tween 80. Các chất hoạt động bề mặt kiểm soát sự bay hơi của tinh dầu, giúp tinh dầu giải phóng một cách có kiểm soát do đó kéo dài thời gian bảo vệ.[14],[15] Bổ sung vanillin 5% vào tinh dầu bạc hà 25%, thời gian bảo vệ của tinh dầu bạc hà tăng lên từ 45 phút lên 120 phút.[15]
Hiện nay, công nghệ nano được sử dụng rộng rãi để bào chế các sản phẩm xua đuổi muỗi từ tinh dầu. Việc tạo thành các hạt nano của tinh dầu với các chất ổn định có nhiều ưu điểm và hiệu quả cao. Cấu trúc nano sẽ cho khả năng hấp thụ và thẩm thấu tốt hơn do đó muỗi dễ dàng cảm nhận được các thành phần tinh dầu dù ở nồng độ thấp hơn do đó hiệu quả xua đuổi muỗi cao hơn.[16]
5. Vấn đề độc tính và an toàn trong sử dụng tinh dầu xua đuổi muỗi
Nhìn chung, các tinh dầu thực vật an toàn với người sử dụng. Tuy nhiên một số tinh dầu có thể gây ra một số tác dụng phụ như gây kích ứng da, viêm da, hoặc các kích ứng đường hô hấp. Tại Mỹ, FDA kiểm tra và phê duyệt các hóa chất tổng hợp chống muỗi và côn trùng như DEET. Tuy nhiên các loại tinh dầu như tinh dầu sả, bạc hà, oải hương, phong lữ được miễn đăng ký với cơ quan bảo vệ môi trường. Tinh dầu sả được FDA xếp vào nhóm hoạt chất an toàn (GRAS) do đó có thể sử dụng rộng rãi để làm các thuốc chống côn trùng. Bộ Y tế cũng hướng dẫn quy trình đánh giá độ an toàn đối với sản phẩm xua đuổi muỗi dựa trên việc đánh giá tính kích ứng da của sản phẩm.
6. Kết luận
Các bệnh truyền nhiễm như sốt rét, sốt xuất huyết gây ra bởi vector truyền bệnh là muỗi đặt ra vấn đề phải kiểm soát và phòng tránh bị muỗi đốt. Nhiều sản phẩm hóa chất tổng hợp đã được phát triển để xua đuổi và diệt muỗi. Tuy nhiên những lo ngại về độ an toàn của sản phẩm tổng hợp với người đặt ra yêu cầu phát triển những sản phẩm an toàn hơn. Tinh dầu thực vật là các hợp chất dễ bay hơi gồm monoterpenoid, diterpenoid, sesquiterpenoid, rượu. Các hoạt chất này được chứng minh có tác dụng xua đuổi muỗi. Do tinh dầu là những chất dễ bay hơi, thời gian hiệu lực ngắn. Do đó, để nâng cao hiệu quả của tinh dầu, một số công nghệ đã được áp dụng như phối trộn các loại tinh dầu để nâng cao hiệu lực, sử dụng các chất ổn định, chế tạo cấu trúc nano để nâng cao hiệu quả và kéo dài thời gian tác dụng của tinh dầu. Quá trình bào chế các sản phẩm từ tinh dầu thực vật cần có đánh giá độ an toàn dựa trên đánh giá tính kích ứng da trước khi đưa vào sử dụng.
Viện nghiên cứu và phát triển sản phẩm thiên nhiên (IRDOP) đã nghiên cứu thành công sản phẩm RUMU, kết hợp tinh dầu sả và tình dầu tràm cùng với công nghệ bào chế sử dụng chất ổn định giúp tăng hiệu lực và kéo dài thời gian xua đuổi muỗi của sản phẩm.
Tài liệu tham khảo
1. Tran Minh Hoi, Le Thi Huong, H. V. C. Essential Oil Compositions of Three Invasive Conyza Species Collected in Vietnam and Their Larvicidal. Molecules 25, 4576 (2020).
2. Trung, T. N. Phòng chống muỗi Aedes: một mũi tên trúng nhiều đích trong kiểm soát dịch bệnh. Viện sốt rét ký sinh trùng - côn trùng Quy Nhơn 1–10 (2016).
3. Lee, M. Y. Essential Oils as Repellents against Arthropods. Biomed Res. Int. 2018, (2018).
4. Taylor, R. W. et al. Structure-activity relationship of a broad-spectrum insect odorant receptor agonist. ACS Chem. Biol. 7, 1647–1652 (2012).
5. Bedini, S. et al. Essential oils sensory quality and their bioactivity against the mosquito Aedes albopictus. Sci. Rep. 8, 1–10 (2018).
6. Chellappandian, M. et al. Botanical essential oils and uses as mosquitocides and repellents against dengue. Environ. Int. 113, 214–230 (2018).
7. Hiền, H. K. T., Đồng, L. T. & An, D. P. Thành Phần Và Tác Dụng Xua Muỗi Aedes Aegypti của tinh dầu Sả (cympobogon nardus). Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh 216–219 (2013).
8. Solomon, B., Gebre-Mariam, T. & Asres, K. Mosquito repellent actions of the essential oils of cymbopogon citratus, cymbopogon nardus and eucalyptus citriodora: Evaluation and formulation studies. J. Essent. Oil-Bearing Plants 15, 766–773 (2012).
9. Dai, D. N. et al. Antimicrobial activities of essential oils from five species of cinnamomum growing wild in North Central Vietnam. Molecules 25, 1–12 (2020).
10. Giang An, N. T. et al. Mosquito larvicidal activity, antimicrobial activity, and chemical compositions of essential oils from four species of myrtaceae from central Vietnam. Plants 9, (2020).
11. Huy Hung, N. et al. Lantana camara Essential Oils from Vietnam: Chemical Composition, Molluscicidal, and Mosquito Larvicidal Activity. Chem. Biodivers. 18, e2100145 (2021).
12. Manh, Ho Dung; Tuyet, O. T. Larvicidal and Repellent Activity of Mentha arvensis L . Insects11, 1–9 (2020).
13. Noosidum, A., Chareonviriyaphap, T. & Chandrapatya, A. Synergistic repellent and irritant effect of combined essential oils on Aedes aegypti (L.) mosquitoes . J. Vector Ecol. 39, 298–305 (2014).
14. Chung, S. K. et al. Microencapsulation of essential oil for insect repellent in food packaging system. J. Food Sci. 78, 1–6 (2013).
15. Songkro, S. et al. Effects of Glucam P-20, Vanillin, and Fixolide on mosquito repellency of citronella oil lotions. J. Med. Entomol. 49, 672–677 (2012).
16. Montefuscoli, A. R., Werdin González, J. O., Palma, S. D., Ferrero, A. A. & Fernández Band, B. Design and development of aqueous nanoformulations for mosquito control. Parasitol. Res. 113, 793–800 (2014).