Biên soạn và Hiệu đính

Dược sĩ Xuân Hạo

Danh pháp

Tên chung quốc tế

Biotin

Tên IUPAC:

5-[(3aS,4S,6aR)-2-oxo-1,3,3a,4,6,6a-hexahydrothieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoic acid

Danh pháp ATC

A11HA05

A – Đường tiêu hóa và chuyển hóa

A11 – Vitamin

A11H – Các Vitamin đơn chất khác

A11HA – Các Vitamin đơn chất khác

A11HA05 – Biotin

Mã CAS

58-85-5

Mã UNII

6SO6U10H04

Nhóm thuốc:

Vitamin nhóm B

Tên khác

Vitamin B7, vitamin H

Dạng thuốc và hàm lượng:

Viên nang: 1 mg

Viên nén: 0,03 mg; 0,25 mg; 0,3 mg; 0,6 mg

Cấu trúc phân tử

Công thức hóa học:

C10H16N2O3S

Phân tử lượng trung bình

244.31g/mol

Cấu trúc phân tử

Biotin được phân loại là một hợp chất dị vòng, với một vòng chứa lưu huỳnh được hợp nhất với nhóm ureido và tetrahydrothiophene . Một mạch bên của axit C5-cacboxylic được nối vào một trong các vòng. Trên vòng ureido chứa nhóm −N − CO − N−, đóng vai trò là chất mang carbon dioxide trong các phản ứng carboxyl hóa.

Tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 3

Số liên kết hydro nhận: 4

Số liên kết có thể xoay: 5

Số lượng nguyên tử nặng: 16

Diện tích bề mặt cực tôpô: 104 Ų

Số nguyên tử nặng : 16

Phổ hồng ngoại: đạt cực đại tại 2923,5cm-1

Cảm quan

Biotin có dạng bột kết tinh màu trắng hoặc tinh thể không màu, tan được trong các dung dịch loãng của hydroxyd kim loại kiềm. Trong nước và ethanol (96%), biotin rất khó tan và đặc biệt không tan trong aceton.

Các tính chất đặc biệt

Khó tan trong nước và rượu, khi phân hủy tạo ra các khói độc (NOx, SOx).

Dung dịch nước ổn định ở 100°C và chất khô vừa có thể điều nhiệt vừa có thể quang hóa. Ngoài ra, biotin ổn định trong axit mạnh và dung dịch kiềm và trong các chất oxy hóa.

Độ tan trong nước: 1,22 mg/mL

Hằng số phân li pKa: 4,4

Nhiệt độ nóng chảy: 232oC

Tính ổn định và bảo quản

Biotin ổn định ở nhiệt độ phòng và không bị phá hủy khi đun nấu.

Biotin nên được bảo quản ở nhiệt độ từ 15 – 30oC trong bao bì kín.

Các tiêu chuẩn trong dược điển Việt Nam V

Định tính	+
Tạp chất liên quan	Dùng phương pháp sắc ký lớp mỏng
Độ trong và màu sắc dung dịch	Trong và không màu
Góc quay cực riêng	từ +89° – +93°
Khối lượng mất do làm khô	≤ 1%
Tro Sulfat	≤ 0,1%
Kim loại nặng	≤ 10 phần triệu
Định lượng	Chế phẩm phải chứa 98,5 -101,0% hàm lượng biotin tính theo chế phẩm đã làm khô

Nguồn gốc của Vitamin B7

Năm 1916, WG Bateman quan sát thấy rằng chế độ ăn nhiều lòng trắng trứng sống gây ra các triệu chứng nhiễm độc ở chó, mèo, thỏ và người. Đến năm 1927, các nhà khoa học như Margarete Boas và Helen Parsons đã thực hiện các thí nghiệm chứng minh các triệu chứng liên quan đến “tổn thương lòng trắng trứng”. Họ đã phát hiện ra rằng những con chuột ăn một lượng lớn lòng trắng trứng như nguồn protein duy nhất của chúng có biểu hiện rối loạn chức năng thần kinh, rụng tóc , viêm da và cuối cùng là tử vong.

Năm 1936, Fritz Kögl và Benno Tönnis đã ghi nhận việc phân lập yếu tố tăng trưởng nấm men trong một bài báo trên tạp chí có tiêu đề “Darstellung von krystallisiertem biotin aus eigelb.” Tên “biotin” bắt nguồn từ từ tiếng Hy Lạp “bios” (sống) và hậu tố “-in” (một hậu tố hóa học chung được sử dụng trong hóa học hữu cơ).

Các nhóm nghiên cứu khác, làm việc độc lập, đã phân lập cùng một hợp chất dưới các tên khác nhau. Nhà khoa học Hungary Paul Gyorgy bắt đầu điều tra yếu tố gây ra tổn thương lòng trắng trứng vào năm 1933 và vào năm 1939, đã xác định thành công thứ mà ông gọi là “Vitamin H” (chữ H đại diện cho Haar und Haut , tiếng Đức nghĩa là tóc và da).

Mô tả hóa học sâu hơn của vitamin H cho thấy nó hòa tan trong nước và có một lượng lớn trong gan. Sau khi thực hiện các thí nghiệm với nấm men và Rhizobium trifolii , West và Wilson đã phân lập được một hợp chất mà họ gọi là co-enzyme R. Đến năm 1940, người ta nhận ra rằng cả ba hợp chất này đều giống hệt nhau và được đặt tên chung là: biotin. Gyorgy tiếp tục nghiên cứu về biotin và vào năm 1941, đã xuất bản một bài báo chứng minh rằng tổn thương lòng trắng trứng là do avidin liên kết với biotin.

Không giống như nhiều loại vitamin, không có đủ thông tin để thiết lập chế độ ăn kiêng được khuyến nghị, vì vậy các hướng dẫn về chế độ ăn uống xác định “lượng đủ” dựa trên cơ sở khoa học tốt nhất hiện có với sự hiểu biết rằng vào một ngày nào đó, điều này sẽ được thay thế bằng thông tin chính xác hơn.

Sử dụng E. coli, một con đường sinh tổng hợp được đề xuất bởi Rolfe và Eisenberg vào năm 1968. Bước đầu tiên được mô tả là sự ngưng tụ của pimelyl-CoA và alanin để tạo thành axit 7-oxo-8-aminopelargonic. Từ đó, họ mô tả quy trình ba bước, bước cuối cùng là đưa nguyên tử lưu huỳnh vào để tạo thành vòng tetrahydrothiophene.

Công dụng của Vitamin B7

Biotin được sử dụng cho các quá trình tăng trưởng tế bào, sản xuất axit béo, chuyển hóa chất béo và axit amin. Biotin đóng một vai trò trong chu trình Kreb, (quá trình mà năng lượng được giải phóng từ thức ăn).

Ngoài ra, biotin còn giúp vận chuyển CO2 và duy trì lượng đường trong máu ổn định. Biotin cũng có tác dụng tăng cường mọc tóc và móng. Do đó, nó được tìm thấy trong nhiều sản phẩm mỹ phẩm cho tóc và da với nồng độ từ 0,0001% đến 0,6%.

Thiếu biotin là một rối loạn dinh dưỡng hiếm gặp, các triệu chứng ban đầu của sự thiếu hụt biotin bao gồm: Viêm da tiết bã nhờn (ở trẻ sơ sinh còn gọi là bệnh “nắp nôi”), nhiễm nấm, phát ban đỏ quanh mắt, tóc mỏng và dễ gãy, rụng tóc hoặc rụng tóc toàn bộ.

Nếu không được điều trị sẽ gây ra các triệu chứng thần kinh bao gồm: trầm cảm, hôn mê, thay đổi trạng thái tâm thần, đau cơ toàn thân (myalgias), chứng tăng thần kinh và dị cảm tứ chi.

Điều trị thiếu hụt biotin đơn giản là bắt đầu dùng một số chất bổ sung biotin.

Thực phẩm chứa vitamin B7

Từ động vật		Từ thực vật		Từ các nguồn thực phẩm khác
Nguồn	Lượng (𝜇g/ 100g)	Nguồn	Lượng (𝜇g/ 100g)	Nguồn	Lượng (𝜇g/ 100g)
Gan gà	187	Lạc	17,5	Phô mai	1,4
Gan bò	42	Hạt hướng dương	7,8	Sữa	0,1
Trứng	21	Hạnh nhân	4,4	Ngũ cốc bột ngô	0,1
Lòng trắng trứng	5,8	Khoai lang	1,5	Cháo bột yến mạch	0,1
Lòng đỏ trứng	27	Bông cải xanh	0,9	Bánh mì	0,1
Cá hồi	5,9	Cà chua	0,7	Khoai tây chiên	0,3
Thịt lợn	4,5	Quả dâu	1,5	Rượu	0,1
Ức gà tây	0,7	Trái bơ	1	Bia	0,1
Cá ngừ trắng	0,7	Bắp	0,05	Khoai tây nghiền	0,1

Độc tính

Độc tính của biotin chưa được báo cáo ở người mặc dù đã dùng một lượng lớn kéo dài tới 6 tháng. Tuy nhiên, việc tiếp xúc lâu dài với da có thể gây kích ứng.

LD50 qua miệng chuột > 1,45 mmol/kg

Tương tác với các thuốc khác

Các tương tác thuốc – thuốc của biotin được cho là không đáng kể, mặc dù một số thuốc như carbamazepin, phenytoin, phenobarbital và primidone có thể làm thúc đẩy quá trình chuyển hóa của biotin, dẫn đến sự thiếu hụt trong cơ thể. Ngoài ra, avidin có trong lòng trắng trứng sống có thể ngăn cản sự hấp thụ của biotin. Hiệu lực tác dụng của biotin cũng giảm khi sử dụng cùng với các thuốc có tác dụng đối kháng như biotin sulfon, desthiobiotin và một vài acid imidazolidon carboxylic.

Phương pháp sản xuất

Quá trình tổng hợp biotin trong công nghiệp của Hoffmann-La Roche bắt đầu với axit fumaric. Trình tự brom hóa, thay thế dibromide bằng benzyl-bromide, và đóng vòng bằng phosgene tạo ra axit imidazole cis-dicarboxylic.

Anhydrit tương ứng được mở bằng cyclohexanol thành raxemic monoester được phân giải bằng (+) – ephedrin với năng suất cao. Chất đồng phân đối quang được gắn trở lại anhydrit. Lithium borohydride chỉ khử nhóm este của (+) – ephedrin , do đó tạo ra lacton có cấu hình tuyệt đối. Sau đó, lưu huỳnh được đưa vào bằng cách xử lý với kali thioacetat để cung cấp cho thiolactone.

Chuỗi bên được giới thiệu trong hai giai đoạn. Ba nguyên tử cacbon đầu tiên được gắn với nhau bằng phản ứng Grignard. Sự khử nước và hydro hóa qua Niken Raney thiết lập trung tâm bất đối xứng thứ ba một cách cụ thể. Hai nguyên tử cuối cùng sau đó được thêm vào bằng phản ứng của cation sulfonium với natri đimetylmalonat.

Quá trình thủy phân các nhóm este của quá trình khử carboxyl, và quá trình didebenzyl hóa xảy ra trong quá trình đun nóng với HBr trong nước để tạo ra biotin tinh khiết về mặt quang học với hiệu suất tổng thể hơn 25%.

Một số nghiên cứu của Vitamin B1

Kết hợp Chromium picolinate và biotin làm giảm chỉ số sinh xơ vữa trong huyết tương ở bệnh nhân đái tháo đường týp 2

Mục tiêu: Chỉ số sinh xơ vữa của huyết tương (AIP), được định nghĩa là logarit [log] của tỷ lệ giữa nồng độ triglycerid trong huyết tương với cholesterol lipoprotein mật độ cao (HDL), gần đây đã được đề xuất như một dấu hiệu dự báo cho tình trạng sinh xơ vữa huyết tương và có tương quan thuận với nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Sự kết hợp chất dinh dưỡng của chromium picolinate và biotin (CPB) trước đây đã được chứng minh là có tác dụng giảm đề kháng insulin và tăng đường huyết ở bệnh nhân đái tháo đường týp 2 (T2DM).

Phương pháp: 36 đối tượng béo phì vừa phải mắc bệnh đái tháo đường tuýp 2 và bị suy giảm kiểm soát đường huyết được chọn ngẫu nhiên để nhận CPB hoặc giả dược cùng với thuốc tăng đường huyết đường uống của họ trong 4 tuần. Các phép đo lipid máu (bao gồm tỷ lệ triglycerid trên HDL cholesterol), fructosamin, glucose và insulin được thực hiện lúc ban đầu và sau 4 tuần.

Kết quả: Ở lần khám cuối cùng, nhóm tích cực có AIP thấp hơn đáng kể so với nhóm dùng giả dược (P <0,05). Sự khác biệt đáng kể về mức triglycerid (P <0,02) và tỷ lệ lipoprotein mật độ thấp (LDL) trên HDL cholesterol (P <0,05) cũng được quan sát thấy giữa các nhóm ở lần khám cuối cùng. Ở nhóm hoạt động, sự thay đổi nồng độ crom trong nước tiểu có tương quan nghịch với sự thay đổi AIP (P <0,05). Nồng độ crom trong nước tiểu đã tăng lên đáng kể ở nhóm CPB. Ở nhóm CPB, nồng độ glucose giảm sau 1 giờ và 2 giờ và diện tích glucose dưới đường cong và mức fructosamine đã giảm đáng kể. Tỷ lệ tổng số trên HDL cholesterol, LDL đến HDL cholesterol và không HDL trên HDL cholesterol đã giảm đáng kể giữa các lần điều trị ở lần khám cuối cùng.

Kết luận: Những kết quả này cho thấy rằng sự kết hợp giữa chromium picolinate và biotin có thể là một liệu pháp bổ trợ dinh dưỡng có giá trị để giảm AIP và các yếu tố nguy cơ tương quan với bệnh tim mạch ở những người mắc bệnh đái tháo đường típ 2.

Đánh giá độ an toàn của Biotin

Biotin là một loại vitamin tan trong nước được sử dụng làm chất dưỡng tóc và chất dưỡng da trong nhiều sản phẩm mỹ phẩm với nồng độ từ 0,0001% đến 0,6%. Mặc dù Biotin hấp thụ một số bức xạ tia cực tím (UV), nhưng sự hấp thụ không cho thấy cực đại trong vùng UVA hoặc UVB. Biotin được chuyển hóa nhanh chóng và bài tiết qua nước tiểu. Độc tính cấp tính qua đường miệng ít được thấy trong các thử nghiệm trên động vật.

Tương tự như vậy, các nghiên cứu độc tính dưới điện tử và ngắn hạn không tìm thấy bằng chứng về độc tính. Mặc dù tiêm trong da một lượng nhỏ Biotin (0,1 ml) vào da chuột lang không gây kích ứng da, Biotin (0,1% ở pH 7,3) đã gây kích ứng mắt nhẹ thoáng qua ở mắt thỏ. Biotin không gây đột biến trong các thử nghiệm vi khuẩn, nhưng kết quả dương tính được tìm thấy trong thử nghiệm vi nhân Tradescantia. Đã có bằng chứng về sự gia tăng số lượng thành phần ở chuột được tiêm Biotin bằng cách tiêm dưới da, đồng thời giảm trọng lượng thai nhi, tử cung và nhau thai.

Một nghiên cứu khác về những con chuột nhận Biotin bằng đường uống hoặc bằng cách tiêm dưới da không tìm thấy sự khác biệt giữa nhóm đối chứng và nhóm điều trị. Mặc dù có một nghiên cứu trường hợp báo cáo phản ứng nổi mề đay trong tài liệu, nhưng có một số lượng rất lớn các cá nhân tiếp xúc với Biotin hàng ngày và không có sự xuất hiện song song của kích ứng, nhạy cảm hoặc các phản ứng bất lợi khác. Dựa trên những dữ liệu có sẵn này, người ta kết luận rằng Biotin an toàn khi được sử dụng trong các công thức mỹ phẩm.

Tài liệu tham khảo

1. 1. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội
2. 2. Dược điển Việt Nam V, 2017, Biotin ( Vitamin B7).
3. 3. Drugbank, Biotin, truy cập ngày 4 tháng 4 năm 2022.
4. 4. Fiume, M. Z., & Cosmetic Ingredient Review Expert Panel (2001). Final report on the safety assessment of biotin. International journal of toxicology, 20 Suppl 4, 1–12.
5. 5. Geohas, J., Daly, A., Juturu, V., Finch, M., & Komorowski, J. R. (2007). Chromium picolinate and biotin combination reduces atherogenic index of plasma in patients with type 2 diabetes mellitus: a placebo-controlled, double-blinded, randomized clinical trial. The American journal of the medical sciences, 333(3), 145–153.
6. 6. Pubchem, Biotin, truy cập ngày 4 tháng 4 năm 2022.