Tài liệu Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu bào chế hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGUYỄN HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TỰ VI NHŨ HÓA CHỨA RUTIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC HÀ NỘI - 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGUYỄN HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ HỆ TỰ VI NHŨ HÓA CHỨA RUTIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa: QH.2017.Y Người hướng dẫn: TS. TRẦN TUẤN HIỆP ThS. NGUYỄN VĂN KHANH HÀ NỘI - 2022 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt 5 năm học. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Bào chế và Công nghệ dược phẩm đã tạo điều kiện để tôi được thực hiện đề tài nghiên cứu này. Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Tuấn Hiệp, ThS. Nguyễn Văn Khanh là người trực tiếp giao đề tài, luôn nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện Khoá luận. Đồng thời xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn Nguyễn Thị Hồng Nhung và bạn Lâm Thị Thúy Hằng – sinh viên lớp Dược học khóa QH.2018.Y đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã luôn ở bên động viên khích lệ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và luôn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Hà Nội, ngày 29 tháng 5 năm 2022 Sinh viên Nguyễn Hồng Nhung DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AUC Diện tích dưới đường cong (Area Under the Curve) BCS Bảng hệ thống phân loại sinh dược học (Biopharmaceutical classification system) Cmax Nồng độ thuốc tối đa Tmax Thời gian nồng độ thuốc đạt tối đa FDA Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (U.S Food and Drug Administration) HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High-Performance Liquid Chromatography) KTG Kích thước giọt O Dầu (Oil) PDI Chỉ số đa phân tán Smix Hỗn hợp chất diện hoạt- chất đồng diện hoạt (Surfactant mixture) SNEDDS Hệ tự vi nhũ hóa (Self- Nanoemulsifying Drug Delivery Systems) EP Dược điển Châu Âu (European Pharmacopoeia) DC Dược chất (Rutin) TCNSX Tiêu chuẩn nhà sản xuất DĐVN Dược điển Việt Nam Kl/kl Khối lượng/khối lượng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. 1 Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu ............................ 19 Bảng 2. 2 Thiết bị nghiên cứu ................................................................................... 20 Bảng 3. 1 Khảo sát tính tương hợp của hệ thống sắc ký (n=6) ................................. 27 Bảng 3. 2 Kết quả khảo sát tính đặc hiệu .................................................................. 28 Bảng 3. 3 Độ tan bão hòa của rutin trong một số tá dược (n=3)............................... 29 Bảng 3. 4 Hàm lượng rutin trong tá dược khi bảo quản ở điều kiện lão hóa cấp tốc (n=3) .......................................................................................................................... 32 Bảng 3.5 Bảng kết quả sàng lọc chất diện hoạt cho khả năng tạo vi nhũ tương....... 35 Bảng 3.6 Bảng kết quả xây dựng giản đồ pha của hỗn hợp Labrafac PG, Tween 80, Transcutol P (n=3)..................................................................................................... 35 Bảng 3.7 Bảng kết quả xây dựng giản đồ pha của hỗn hợp Labrafac PG, Tween 80, PEG 400 (n=3) .......................................................................................................... 36 Bảng 3. 8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dược chất đến vi nhũ tương .......... 40 Bảng 3.9 Bảng kết quả đánh giá một số đặc tính của công thức bào chế tối ưu ....... 43 Bảng 3.10 Bảng kết quả đánh giá hòa tan in vitro (n=3) .......................................... 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Công thức cấu tạo của rutin ......................................................................... 2 Hình 1.2 Hình ảnh cấu trúc đặc trưng của hệ SNEDDS sau khi phân tán vào nước [9] ................................................................................................................................ 6 Hình 1.3 Giản đồ pha vùng hình thành vi nhũ tương................................................ 12 Hình 1.4 Giản đồ pha hệ Caster oil – Cremophor RH 40 – Transcutol HP .............. 13 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa diện tích peak và nồng độ rutin .... 28 Hình 3.2 Độ tan bão hòa của rutin trong tá dược dầu (mg/ml) ................................. 31 Hình 3.3 Độ tan bão hòa của rutin trong các chất diện hoạt ..................................... 31 Hình 3.4 Độ tan bão hòa của rutin trong các chất đồng diện hoạt ............................ 31 Hình 3. 5 Hình ảnh phổ hấp thụ hồng ngoại của rutin nguyên liệu và các mẫu đánh giá tương hợp. ........................................................................................................... 33 Hình 3.6 Giản đồ pha vùng hình thành vi nhũ tương của hệ 3 thành phần Labrafac PG – Tween 80 – Transcutol P. ................................................................................ 37 Hình 3.7 Giản đồ pha vùng hình thành vi nhũ tương của hệ 3 thành phần Labrafac PG – Tween 80 – PEG 400. ...................................................................................... 38 Hình 3.8 Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ dược chất tới KTG và PDI của vi nhũ tương của hệ SNEDDS 1. .................................................................................................... 41 Hình 3.9 Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ dược chất tới KTG và PDI của vi nhũ tương của hệ SNEDDS 2. .................................................................................................... 42 Hình 3.10 Đồ thị phần trăm giải phóng rutin trong viên nang chứa rutin nguyên liệu và viên nang chứa rutin trong hệ vi nhũ hóa in vitro theo thời gian ......................... 45 Hình 3.11 Hình ảnh đánh giá phổ hồng ngoại của rutin nguyên liệu, tá dược và công thức bào chế hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin .................................................................. 46 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................2 1.1 Tổng quan về rutin .............................................................................................2 1.1.1. Công thức hóa học và tính chất vật lý ........................................................2 1.1.2. Cơ chế tác dụng dược lý .............................................................................2 1.1.3. Dược động học và hướng cải thiện sinh khả dụng .....................................4 1.2. Hệ tự vi nhũ hóa................................................................................................5 1.2.1. Khái niệm ...................................................................................................5 1.2.2. Ưu, nhược điểm ..........................................................................................6 1.2.3. Thành phần của hệ tự vi nhũ hóa ...............................................................8 1.2.4. Ứng dụng giản đồ pha trong nghiên cứu bào chế hệ tự vi nhũ hóa .........11 1.2.5. Cơ chế tăng sinh khả dụng của hệ tự vi nhũ hóa ......................................13 1.2.6. Các phương pháp đánh giá hệ tự vi nhũ hóa ............................................14 1.2.7. Các nghiên cứu về hệ SNEDDS chứa rutin và các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên. .........................................................................................................17 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................19 2.1 Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu ..................................................................19 2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................19 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu...................................................................................20 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................21 2.2.1. Phương pháp bào chế hệ tự vi nhũ hóa ....................................................21 2.2.2 Phương pháp đánh giá ...............................................................................22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................27 3.1 Kết quả thẩm định phương pháp định lượng rutin bằng HPLC ......................27 3.1.1 Tính tích hợp hệ thống: .............................................................................27 3.1.2 Độ đặc hiệu ................................................................................................27 3.1.3 Khoảng nồng độ tuyến tính .......................................................................28 3.1.4 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) ........................29 3.2. Kết quả lựa chọn tá dược và xây dựng giản đồ pha xác định vùng hình thành vi nhũ tương. ..........................................................................................................29 3.2.1. Độ tan bão hòa của rutin trong các tá dược dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt ....................................................................................................29 3.2.2. Kết quả nghiên cứu đánh giá tương hợp giữa rutin và tá dược. ...............32 3.2.3. Lựa chọn tá dược thích hợp cho nghiên cứu xây dựng giản đồ pha xác định vùng hình thành vi nhũ tương. ...................................................................34 3.2.4. Kết quả xây dựng giản đồ pha xác định vùng hình thành vi nhũ tương. .35 3.3. Kết quả nghiên cứu xây dựng công thức bào chế hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin. ...............................................................................................................................39 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dược chất đến sự hình thành và đặc tính của vi nhũ tương........................................................................................................39 3.3.2. Đánh giá đặc tính của công thức bào chế tối ưu. .....................................43 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN ........................................................................................47 4.1 Về phương pháp nghiên cứu ............................................................................47 4.1.1 Phương pháp xây dựng giản đồ pha xác định vùng hình thành vi nhũ tương ...................................................................................................................47 4.2. Về kết quả nghiên cứu ....................................................................................48 4.2.1. Độ tan bão hòa của rutin trong các tá dược ..............................................48 4.2.2 Ảnh hưởng các thành phần trong công thức tới đặc tính của tự vi nhũ hóa chứa rutin ............................................................................................................49 4.2.3. Công thức tối ưu hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin...........................................51 4.2.4. Đặc tính của tự vi nhũ hóa chứa rutin ......................................................51 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................53 5.1. Kết luận ...........................................................................................................53 5.1.1. Bào chế được hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin................................................53 5.1.2. Đánh giá được một số đặc tính của hệ tự vi nhũ hóa bào chế được. ........53 5.2. Kiến nghị.........................................................................................................53 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. ĐẶT VẤN ĐỀ Rutin ( 3′,4′,5,7-tetrahydroxyflavone-3-rutinoside) là một flavonoid quan trọng và có trong nhiều loại dược liệu như cây hoa hòe Sophora japonica L. (Fabaceae), cây Bắc Sơn tra (Crateagus pinnatifida Bunge (Rosaceae)), và cây Dâu tằm Morus alba L. (Moraceae) [11]. Rutin có nhiều tác dụng dược lý như chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng dị ứng. Bên cạnh đó, ngày nay càng nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng rutin có những tác dụng dược lý cho các bệnh mãn tính như ung thư, đái tháo đường, tăng huyết áp và tăng cholesterol máu [55]. Rutin chủ yếu được sử dụng đường uống, với nhiều sản phẩm trên thị trường chứa rutin như một thực phẩm chức năng với tác dụng tăng tuần hoàn máu, bền thành mạch, bảo vệ tim mạch và tăng cường hoạt động của vitamin C. Tuy nhiên, rutin thuộc nhóm IV trong bảng phân loại BCS, có sinh khả dụng kém bởi vì khả năng hòa tan kém trong nước, tính ổn định kém và tính thấm qua màng hạn chế [2, 25]. Trong khi đó, đã có nhiều biện pháp để có thể cải thiện khả năng hòa tan trong nước và tăng sinh khả dụng của rutin như tinh thể nano của rutin, hệ phân tán rắn phức hợp với cyclodextrin, liposome, hoặc thay đổi cấu trúc hóa học như dẫn xuất hydroxylethyl của rutin, thêm nhóm carboxyl, nhóm sulfate,... [11, 37, 42]. Trong đó hệ thân dầu phân tán hợp chất đã và đang được nghiên cứu và mang lại kết quả tốt. Các hệ này giúp các hợp chất phân tán trong hệ vi nhũ tương và giúp cho hợp chất này dễ tan và hấp thu tốt vào tuần hoàn chung, qua đó cải thiện sinh khả dụng của rutin [25]. Trong số các phương pháp đã được sử dụng, hệ tự vi nhũ hóa (SNEDDS) được nghiên cứu phổ biến và mang lại hiệu quả cải thiện sinh khả dụng đáng kể. Hệ tự vi nhũ hóa giúp cải thiện độ ổn định của nhũ tương khi bảo quản ở thời gian dài và dễ dàng bào chế ở nhiều dạng khác nhau như các dạng viên nang mềm và dễ dàng được thương mại hóa [36, 56]. Vì vậy việc phát triển hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin là cần thiết để tăng sinh khả dụng đường uống, tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng không mong muốn của thuốc. Đề tài: “Nghiên cứu bào chế hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin” với mục tiêu như sau: 1. Bào chế được hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin. 2. Đánh giá được một số đặc tính của hệ tự vi nhũ hóa chứa rutin bào chế được. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về rutin 1.1.1. Công thức hóa học và tính chất vật lý Hình 1.1 Công thức cấu tạo của rutin Rutin là một flavonol glycoside thuộc nhóm flavonoid, được tạo thành khi thay thế nhóm thể hydroxyl của quercetin ở vị trí nhóm thế C-3 bằng các nhóm đường glucose và rhamnose, có tên khoa học là 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-3[(2S,3R,4S,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-[[(2R,3R,4R,5R,6S)-3,4,5-trihydroxy-6methyloxan-2-yl]oxymethyl]oxan-2-yl]oxychromen-4-one và công thức phân tử là C27H30O16. Phân tử lượng của rutin là 610,6 g/mol. Rutin tinh thể tan kém trong nước, tan tốt trong methanol, ethanol, n-propanol, và acetone. Độ tan của rutin trong nước là 125 mg/l. Nhiệt độ nóng chảy của rutin là 125°C, giá trị logP là 0.15 (theo drugbank.com), pKa = 6.37 (theo Pubchem). Rutin được phân loại vào nhóm IV trong bảng phân loại sinh dược học (BCS), có tính tan kém và tính thấm kém [2]. Để có thể được hấp thu, rutin cần phải trải qua hydroxyl hóa thành quercetin. 1.1.2. Cơ chế tác dụng dược lý a) Tác dụng làm bền thành mạch Các nghiên cứu chỉ ra rằng rutin ức chế sự kết tập tiểu cầu, cũng như giảm tính thấm mao mạch, giúp cải thiện tuần hoàn máu [5]. Rutin, một hợp chất thuộc flavonoid có hoạt tính, được biết đến như vitamin P được sử dụng cùng với vitamin C giúp hỗ trợ điều trị các hội chứng chảy máu do kém vững bền thành mạch, xơ cứng mạch máu, tăng huyết áp, ban xuất huyết, chứng giãn tĩnh mạch như phù, đau, nặng chân, bệnh trĩ, … 2 b) Tác dụng kháng khuẩn Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng rutin có khả năng kháng được cả vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương. Theo các nghiên cứu này, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của rutin đã được chứng minh chống lại các mầm bệnh như Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacterbaumannii, Candida krusei và Staphylococcus aureus khi so sánh với các thuốc đối chứng [43]. Cơ chế hoạt động của rutin trong tác dụng kháng khuẩn là có khả năng ức chế DNA gyrase, cản trở chức năng của màng tế bào (cytoplasmic membrane), ức chế chuyển hóa năng lượng do đó tác dụng kiềm khuẩn hoặc diệt khuẩn [14]. c) Tác dụng chống oxy hóa Khi mức độ gốc tự do tăng lên trong cơ thể có thể gây ra những thay đổi bệnh lý trong và ngoài tế bào, do đó cần những hợp chất có tác dụng chống lại các gốc tự do để ngăn chặn một số bệnh lý như Alzheimer, đái tháo đường,vv. Cho đến nay, các nghiên cứu chỉ ra rằng các hợp chất phenolic là những chất chống oxy hóa, có tác dụng trung hòa các gốc tự do, cũng như tạo chelat hóa với các ion kim loại. Yang và các cộng sự đã sử dụng các phương pháp khác nhau đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của rutin bao gồm thử nghiệm loại bỏ gốc tự do superoxide, hydroxyl radicalscavenging, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH). Kết quả đã chỉ ra rằng khả năng chống oxy hóa của rutin phụ thuộc vào nồng độ của nó, hiệu quả ức chế của rutin đối với sự peroxy hóa lipid tăng khi tăng nồng độ của rutin [66]. Ngoài ra, rutin có hiệu quả điều chỉnh cao hơn trong trường hợp thiếu máu cụ bộ tại tim so với các flavonoids khác nhờ hoạt tính chống oxy hóa [8]. d) Tác dụng chống viêm khớp Rutin có tác dụng ức chế sự nhân lên của Candida albicans hay còn gọi là Candidal arthtitis - nguyên nhân chủ yếu gây ra nhiễm trùng khớp. Bên cạnh đó Yongmoon Han và các cộng sự cũng chỉ ra rằng hoạt tính chống viêm khớp của rutin còn do khả năng ức chế sự sản xuất nitric oxide từ sự sinh sôi (proliferation) của đại thực bào và tế bào T [27]. Rutin và rutin liên hợp với phân tử nano vàng (rutin conjugated gold nanoparticles (R-AuNPs)) có vai trò trong điều chỉnh những yếu cố cần thiết cho phản ứng viêm như yếu tố hạt nhân NF-κB (nuclear factor-κB) và tổng hợp oxit nitric (iNOS)) trên mô hình động vật và người viêm khớp. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố NF-κB và iNOS giảm biểu hiện một cách đáng kể khi điều trị bằng rutin [24]. 3 e) Tác dụng chống đái tháo đường Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng rutin có ảnh hưởng đáng kể trong sự chuyển hóa lipid và carbohydrate. Rutin có một số hoạt tính chống đái tháo đường như làm giảm biểu hiện của kháng insulin, tăng khả năng liên kết của insulin với thụ thể của nó, kích thích sự biểu hiện của PPARγ (γ peroxisome proliferator-activated receptor) ở tế bào mô mỡ, và protein có nguồn gốc từ mô mỡ [53]. Trong một nghiên cứu trên mô hình động vật, Ahmed và cộng sự đã chứng minh rằng công thức bào chế có chứa rutin cải thiện đáng kể nồng độ của insulin và C-peptide trong huyết thanh, hexokinase, lượng glycogen ở gan, hoạt tính của glucose-6-phosphatase và glycogen phosphorylase trong đái tháo đường typ 2. Bên cạnh đó, rutin đóng vai trò trong việc giảm hấp thu của glucose và cholesterol trong đường tiêu hóa [31, 53] f) Tác dụng trong các bệnh lý tim mạch Trong các bệnh lý tim mạch, rutin có hiệu quả trong bệnh lý giãn mạch và hạ huyết áp, cơ chế cho tác dụng này cơ chế có thể do: (1) rutin liên quan đến con đường của NO/guanylate cyclase, (2) nó có thể ức chế enzym acetylcholinesterase (AChE) [63]. Hơn nữa, trong một nghiên cứu invtro Guerrero và cộng sự chứng minh rằng tác dụng chống tăng huyết áp của rutin do khả năng ức chế enzym chuyển đổi angiotensin (ACE) với giá trị IC50 = 64 μM [22]. 1.1.3. Dược động học và hướng cải thiện sinh khả dụng Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi dùng đường uống, rutin thủy phân thành quercetin trong đường tiêu hóa, sau đó quercerin sẽ đươc hấp thu, sau khi được hấp thu quercetin tồn tại dưới dạng liên hợp dưới dạng quercerin glucuronide và quercerin sulfate. Ngoài ra, dạng rutin gốc không ghi nhận được trong máu sau khi sử dụng đường uống, điều đó chứng tỏ rằng sinh khả dụng tuyệt đối của rutin gần như bằng 0 [65]. Trong nghiên cứu dược động học của rutin ở người tình nguyện khỏe mạnh đã chỉ ra rằng AUC (0-24) của quercetin toàn phần trong huyết tương hấp thu từ rutin 381 μg h/l với liều 16 mg đến 1017 μg h/l với liều 100 mg. Giá trị Cmax = 23.5 μg/l (16 mg) đến 89.9 μg/l (100 mg), thời gian đạt Cmax, tmax từ 6.5h đến 7.5h tăng dần theo liều từ 8 mg đến 100 mg [20]. Xiaofang Zhang và cộng sự thực hiện nghiên cứu đánh giá khả năng hấp thu, vận chuyển và chuyển hóa của rutin trong đường tiêu hóa trên dòng tế bào Caco-2 ở người chỉ ra rằng: khoảng 33% rutin bị chuyển hóa thành rutin glucuronide (glucuronidated rutin), P-glycoprotein và protein kháng đa thuốc 2 và 3 (mutidrug- 4 resistant proteins 2 và 3) có liên quan đến sự vận chuyển qua màng tế bào của rutin trên tế bào Caco-2. Trong đường tiêu hóa, rutin bị bơm ra khỏi tế bào bởi P-gp hoặc bị chuyển hóa bởi enzyme chuyển hóa pha II glucuronyl transferase trong tế bào Caco-2. Do đó enzym glucuronyl transferase có thể đóng vai trò trong sự tích lũy, vận chuyển, chuyển hóa thuốc trong đường ruột ở người [67]. Rutin sau khi được hấp thu thông qua chuyển thành quercetin được thải trừ nhanh chóng qua phân và nước tiểu, dưới dạng 3-OPAC (3-hydroxylphenyl-acetic acid), acid benzoic và acid hippuric. Tuy nhiên rutin chưa liên hợp thì không có mặt trong nước tiểu [38]. Có nhiều biện pháp đã được sử dụng để tăng sinh khả dụng của rutin, có thể kể đến như hệ phân tử nano, làm nhỏ phân tử hợp chất đến kích thước nano giúp tăng độ tan bão hòa, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt và tăng tốc độ hòa tan; dạng phân tử nano bao vỏ polyme (nanocapsule); hệ mang dầu cấu trúc nano (nanostructured lipid carriers) bao gồm lipid lỏng và rắn có khả ngăn chứa nhiều hơn và dễ dàng sản xuất cũng như kiểm soát giải phòng; tạo phức với β-cyclodextrin làm tăng khả năng hòa tan và tốc độ hòa tan; chuyển dạng cấu trúc hóa học. Một phương pháp khác được sử dụng phổ biến gần đây và mang lại kết quả tốt là hệ tự vi nhũ hóa (SNEDDS) – dạng dung dịch dầu, có khả năng tự nhũ hóa để tạo thành vi nhũ tương ngay trong đường tiêu hóa khi tiếp xúc với nước và dịch cơ thể, làm tăng độ tan và cải thiện đáng kể sinh khả dụng đường uống của thuốc [25]. 1.2. Hệ tự vi nhũ hóa 1.2.1. Khái niệm Hệ tự vi nhũ hóa (Self-nanoemulsifying drug delivery system - SNEDDS) là dạng tiền vi nhũ tương hoặc dạng khan của vi nhũ tương. SNEDDS là hỗn hợp đồng nhất của dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt và dược chất, khi đưa vào cơ thể bằng đường uống, tiếp xúc với dịch trong đường tiêu hóa, dưới tác động co bóp của dạ dày và nhu động ruột sẽ tự hình thành nhũ tương có kích thước giọt dầu cỡ nanomet. Hệ tự vi nhũ hóa (SNEDDS) sẽ tự hình thành vi nhũ tương dầu trong nước với kích thước giọt nhỏ hơn hoặc bằng 200 nm. Hệ tự vi nhũ hóa được hình thành khi sự thay đổi entropy thuận lợi cho sự phân tán lớn hơn năng lượng cần thiết để tăng diện tích bề mặt của sự phân tán. Hệ tự vi nhũ hóa có nhiều tiềm năng để cải thiện những hạn chế liên quan đến sử dụng đường uống của một số hợp chất có khả năng hòa tan kém trong đường tiêu hóa, không bền, bị biến đổi bởi enzyme trong đường tiêu hóa. 5 Thành phần chất diện hoạt và dầu sử dụng trong hệ SNEDDS cũng cải thiện sự hấp thu thuốc đường tiêu hóa [9]. Hình 1.2 Hình ảnh cấu trúc đặc trưng của hệ SNEDDS sau khi phân tán vào nước [9] 1.2.2. Ưu, nhược điểm 1.2.2.1. Ưu điểm Hệ tự vi nhũ hóa giúp tăng Cmax, cải thiện sinh khả dụng đường uống và hiệu quả điều trị của thuốc chứa dược chất khó tan trong nước. Khi được đưa vào cơ thể, SNEDDS nhanh chóng tạo thành các hạt nhũ tương có kích thước cỡ nano, làm tăng diện tích tiếp xúc của dược chất với đường tiêu hóa, tăng vận chuyển thuốc hạ huyết áp và thuốc tiểu đường [15]. SNEDDS giúp cho thuốc hấp thu nhanh và khởi phát tác dụng nhanh hơn sau khi uống. Phân tích dược động học so sánh giữa SNEDDS và dạng bào chế quy ước cho thấy SNEDDS giúp giảm đáng kể Tmax – thông số gián tiếp thể hiện thời gian khởi phát tác dụng của thuốc [49, 62]. Bên cạnh đó SNEDDS cũng làm giảm ảnh hưởng của thức ăn đến hấp thu thuốc, đặc biệt với những bữa ăn có chứa chất béo hỗ trợ trong sự hấp thu thuốc từ SNEDDS. Một nghiên cứu chứng minh thức ăn làm ảnh hưởng đến quá trình hấp thu của thuốc itraconazol dạng viên nang (viên nang Sporanox), trong khi đó dạng bào chế hệ tự vi nhũ hóa của itraconazol (viên nang ITRA-GSMP) ít bị ảnh hưởng bởi thức ăn hơn [62]. Một số nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng môi trường hòa tan trong đường tiêu hóa ở trạng thái có và không có thức ăn không ảnh hướng đáng kể đến kích thước giọt của SNEDDS [34]. 6 Hệ tự vi vi nhũ hóa giúp bảo vệ dược chất, tăng độ ổn định cho dược chất đặc biệt là những hợp chất không ổn định trong môi trường nước. Protein hoặc các thuốc có bản chất peptide có đặc tính rất thân nước, tính thấm kém và dễ bị thủy phân bởi enzym trong đường tiêu hóa, việc sử dụng các thuốc bản chất peptid qua đường uống mang lại hiệu quả không cao do đó SNEDDS giúp bảo vệ thuốc khỏi môi trường bất lợi trong ruột, cải thiện vận chuyển các peptid qua đường uống [49]. Bên cạnh protein, các hợp chất thiên nhiên cũng đã được nghiên cứu ứng dụng SNEDDS để cải thiện độ tan trong nước và/hoặc độ ổn định trong chuyển hóa. Các nghiên cứu đã cho thấy bào chế SNEDDS có khả năng tăng sinh khả dụng và hiệu quả điều trị của một số hợp chất như chất chống oxy hóa tự nhiên, các triterpenoid, tinh dầu, alkaloid, carotenoid và các chất có tác dụng bảo vệ gan [17]. Dễ sản xuất và mở rộng quy mô là một trong những lợi thế quan trọng tạo nên sự khác biệt của SNEDDS khi so sánh với các hệ mang thuốc mới như hệ phân tán rắn, liposome và tiểu phân nano. Các thiết bị cần thiết cho sản xuất quy mô lớn SNEDDS khá đơn giản và kinh tế, như máy trộn với cánh khuấy, thiết bị đóng nang So với vi nhũ tương thông thường, SNEDDS có lợi thế: Cải thiện được độ ổn định vật lý hoặc hóa học của dược chất khi bảo quản trong thời gian dài do là một nhũ tương chưa hoàn chỉnh, chỉ là hệ thân dầu đồng thể, không có pha nước. Hệ SNEDDS có thể đưa vào các dạng bào chế khác nhau như viên nang gelatin mềm/cứng hoặc nang hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), nên cải thiện được tính khả thi thương mại và sự tuân thủ/chấp nhận của bệnh nhân. Không có các vấn đề liên quan đến mùi vị do SNEDDS được nạp vào vỏ nang [17]. 1.2.2.2 Nhược điểm Bên cạnh những ưu điểm kể trên, hệ tự vi nhũ hóa cũng có một số hạn chế: Dược chất có thể bị tủa lại khi hệ SNEDDS bị pha loãng với nước, dịch tiêu hóa làm mất đi những ưu điểm của hệ. Hiện tượng kết tủa có thể được ngăn cản bằng cách sử dụng các polyme ức chế kết tủa như HPMC, PVP,... Lipid được sử dụng trong SNEDDS có thể bị oxy hóa, do đó để tăng độ ổn định của hệ cần thêm các chất chống oxy hóa tan trong dầu. Sau khi bảo quản một thời gian dài hệ có thể bị phân lớp. Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách hấp thụ hệ SNEDDS vào chất mang để hóa rắn. 7 Đồng dung môi trong hệ có thể di chuyển vào vỏ gelatin của viên nang mềm hoặc nang cứng, dẫn đến kết tủa dược chất. Viên nang gelatin cũng có một số nhược điểm như chi phí sản xuất, sở thích/nhân sinh quan của người bệnh do liên quan đến gelatin động vật. Gần đây, nang HPMC đã được sử dụng thay thế cho nang gelatin để nạp các hệ SNEDDS siêu bão hòa [50]. Thử nghiệm đánh giá độ hòa tan in vitro chưa được chuẩn hóa. Hiện nay, có nhiều phương pháp đánh giá độ hòa tan in vitro được sử dụng cho hệ SNEDDS như: Thử nghiệm hòa tan qua túi thẩm tích, sử dụng thêm các chất diện hoạt trong môi trường hòa tan, thử nghiệm thử hòa tan với môi trường ở giá trị pH hòa tan tốt dược chất. Tuy nhiên chưa có phương pháp nào được công nhận là phương pháp chuẩn để đánh giá độ hòa tan in vitro cho hệ tự vi nhũ hóa [17] 1.2.3. Thành phần của hệ tự vi nhũ hóa Xây dựng công thức SNEDDS thành công phụ thuộc vào sự hiểu biết thấu đáo về quá trình tự nhũ hóa và các tính chất lý hóa và sinh học của các thành phần được sử dụng. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tự nhũ hóa là: - Tính chất lý hóa và nồng độ của pha dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi (nếu có); - Tỷ lệ của các thành phần, đặc biệt là tỷ lệ dầu-chất diện hoạt; - Nhiệt độ và pH của pha nước nơi quá trình vi nhũ hóa xảy ra; - Tính chất lý hóa của dược chất, như khả năng thân nước/thân dầu, pKa và độ phân cực; - Ngoài ra, việc lựa chọn tá dược phù hợp với đường dùng thuốc cũng rất quan trọng khi xây dựng công thức SNEDDS; - Các thành phần của hệ SNEDDS được trình bày dưới đây: 1.2.3.1. Dược chất Tính chất và hàm lượng dược chất có ảnh hưởng đáng kể đến các khía cạnh khác nhau của SNEDDS, như trạng thái pha và kích thước giọt. Các tính chất lý hóa khác nhau của thuốc, như logP, pKa, cấu trúc và khối lượng phân tử, sự có mặt của nhóm ion hóa cũng có ảnh hưởng đến đặc tính của SNEDDS. Các thuốc được lựa chọn cho bào chế SNEDDS thường là các dược chất thuộc nhóm II và IV trong bảng phân loại sinh dược học, thường thân dầu, có giá trị logP > 4, điểm nóng chảy thấp và liều thấp [46]. 8 1.2.3.2. Pha dầu Pha dầu là thành phần quan trọng trong công thức SNEDDS, các thuộc tính lý hóa của dầu (khối lượng phân tử, độ phân cực và độ nhớt) ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tự nhũ hóa, kích thước giọt vi nhũ tương, sự hòa tan dược chất và dược động học của vi nhũ tương và thuốc trong cơ thể. Thông thường, dầu được lựa chọn cần có khả năng hòa tan tối đa dược chất và tạo ra các giọt vi nhũ tương kích thước nhỏ. Vì thế việc lựa chọn dầu cần cân đối giữa khả năng hòa tan dược chất và khả năng tạo vi nhũ tương với những đặc tính mong muốn. Các loại dầu có chuỗi hydrocarbon quá dài, như dầu thực vật (dầu đậu nành, dầu dừa) rất khó để tự nhũ hóa, trong khi các loại dầu có chuỗi trung bình (các triglycerid mạch trung bình-MCTs), hoặc triglycerid chuỗi dài (LCTs), và dầu có chuỗi ngắn (hoặc khối lượng phân tử thấp), như các monoglycerid mạch trung bình và các este của acid béo (ethyl oleat), rất dễ tự nhũ hóa so với các triglycerid chuỗi dài [39]. Các triglycerid mạch trung bình được sử dụng phổ biến hơn cả, với chiều dài chuỗi lipid từ C8 đến C10, sau khi sử dụng đường uống các mạch C được phân chia thành diglyceride, monoglyceride và các acid béo bởi enzyme lypase. Việc trộn lẫn giữa MCTs và LCTs giúp đáp ứng tối ưu các đặc tính của hệ, cũng như cải thiện dược đông học của thuốc. Triglycerid mạch dài có khả năng cải thiện vận chuyển thuốc qua đường bạch mạch ở ruột (giúp tránh chuyển hóa qua gan lần đầu) so với triglycerid mạch trung bình, diglycerid và monoglycerid, trong khi triglycerid chuỗi trung bình, diglycerid và monoglycerid hòa tan các thuốc kỵ nước tốt hơn và làm tăng tính thấm. Vì thế, khó có thể tìm được một loại dầu nào tối ưu được cả khả năng tự nhũ hóa và vận chuyển thuốc. Sử dụng hỗn hợp dầu có thể giúp tối ưu hóa tính chất của pha dầu 1.2.3.3. Chất diện hoạt Trong quá trình xây dựng các SNEDDS thì việc lựa chọn chất diện hoạt phù hợp là rất quan trọng. Các thuộc tính của chất diện hoạt như HLB, độ nhớt và ái lực với pha dầu có ảnh hưởng lớn đến quá trình tự nhũ hóa, vùng tự nhũ hóa và kích thước giọt của vi nhũ tương. Nồng độ của chất diện hoạt trong SNEDDS có ảnh hưởng đến đáng kể kích thước giọt vi nhũ tương. Việc lựa chọn chất diện hoạt cũng phụ thuộc vào đường dùng và độ an toàn của mỗi chất. Tác động sinh học của chất diện hoạt phụ thuộc vào bản chất hóa học và nồng độ của chúng. Nhiều chất diện hoạt không ion hóa như Cremophor EL, có khả năng tăng tính thấm và hấp thu thuốc do có thể ức chế P-gp [51]. Tuy nhiên, các chất diện hoạt này có tác dụng phụ phụ thuộc vào cấu trúc, nồng độ và đường dùng, ví dụ một số chất diện hoạt có thể gây kích ứng 9 niêm mạc đường tiêu hóa và da ở nồng độ cao. Tuy nhiên tác dụng bất lợi của chất diện hoạt có thể được giảm bớt khi chúng kết hợp với pha dầu, ví dụ khả năng gây tan huyết của chất diện hoạt đã giảm đáng kể sau khi kết hợp với pha dầu trong vi nhũ tương. Các chất diện hoạt không ion hóa với giá trị HLB >12 được ưu tiên sử dụng nhất, vì nó có thể tạo tự nhũ hóa với kích thuốc hạt nhỏ hơn 200 nm sau khi phân tán vào pha nước. Vì vậy, khi lựa chọn chất diện hoạt có ba yếu tố quan trọng cần phải xem xét tới đó là (1) khả năng nhũ hóa của chất diện hoạt, (2) giá trị HLB, (3) khả năng hòa tan tối đa dược chất [9]. 1.2.3.4. Các chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi Một chất diện hoạt đơn lẻ hiếm khi được giảm được sức căng bề mặt giữa các pha, do đó việc thêm chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi là cần thiết. Các chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi có thể được kết hợp trong SNEDDS cho các mục đích như sau: - Tăng khả năng hòa tan dược chất của SNEDDS; - Điều chỉnh thời gian tự nhũ hóa của các SNEDDS; - Điều chỉnh kích thước giọt vi nhũ tương. - Tăng khả năng phân tán của chất diện hoạt trong dầu. - Tăng tính ổn định của nhũ tương nano và tính đồng nhất. Sự kết hợp của các chất đồng diện hoạt trong SNEDDS có thể dẫn đến việc mở rộng vùng tự nhũ hóa trong giản đồ pha. Các đồng dung môi như propylen glycol, PEG và glycol ether (diethylen glycol monoethyl ether hay transcutol P), thường được sử dụng trong SNEDDS để cải thiện khả năng hòa tan dược chất và thời gian cần thiết cho tự nhũ hóa. Tuy nhiên, lượng chất đồng diện hoạt và đồng dung môi cần ở mức tối thiểu nhất có thể vì tính phân cực của nó, hơn nữa, nó có thể làm kết tủa khi phân tán vào trong pha nước [9]. 1.2.3.5. Các thành phần khác Các thành phần khác có thể là chất điều chỉnh pH, điều vị và chất chống oxy hóa. Một đặc tính của các sản phẩm lipid, đặc biệt là các sản phẩm có chất béo không bão hòa là dễ hình thành peroxyd do sự oxy hóa. Bên cạnh đó, sự thủy phân của lipid có thể được tăng tốc do pH của dung dịch hoặc năng lượng trong quá trình bào chế như siêu âm... Do đó các chất chống oxy hóa thân dầu (ví dụ: α-tocopherol, propyl gallat, ascorbylpalmitat hoặc BHT) có thể được sử dụng để ổn định hàm lượng pha 10 dầu của SNEDDS. Ngoài ra các đặc tính của hệ SNEDDS cũng chịu ảnh hưởng bởi pha nước khi tiếp xúc để tạo thành vi nhũ tương. 1.2.3.6. Pha nước Kích thước giọt và độ ổn định của vi nhũ tương chịu ảnh hưởng bởi bản chất của pha nước mà SNEDDS sẽ tiếp xúc. Do đó, khi thiết kế SNEDDS cần quan tâm đến hai yếu tố là pH và hàm lượng ion của pha nước. Đối với yếu tố pH, các môi trường sinh lý có nhiều pH khác nhau từ pH 1,2 (pH trong dạ dày) đến 7,4 và lớn hơn (pH của máu và ruột). Ngoài ra, sự hiện diện của các ion khác nhau trong dịch sinh học có thể ảnh hưởng đến đặc tính của vi nhũ tương, như kích thước giọt và độ ổn định vật lý. Do đó, nên đánh giá khả năng tự nhũ hóa của SNEDDS và đặc điểm của vi nhũ tương tạo thành trong các pha nước với pH và/hoặc nồng độ chất điện giải khác nhau tùy thuộc vào mục đích ứng dụng của hệ SNEDDS. Ngoài nước thông thường, dung dịch Ringer, dịch dạ dày mô phỏng (pH 1,2), dịch ruột mô phỏng (pH 6,8) và dung dịch đệm phosphat có thể được sử dụng như pha nước để đánh giá sự hình thành vi nhũ tương của SNEDDS. Độ pH của pha nước có thể có ảnh hưởng đáng kể đến trạng thái pha của SNEDDS, đặc biệt khi thuốc có độ hòa tan phụ thuộc vào pH [17]. 1.2.4. Ứng dụng giản đồ pha trong nghiên cứu bào chế hệ tự vi nhũ hóa Các thành phần của SNEDDS và nồng độ của chúng ảnh hưởng sâu sắc đến các đặc tính khác nhau của vi nhũ tương, như kích thước giọt, chỉ số đa phân tán (PDI), thời gian tự nhũ hóa và giải phóng thuốc in vitro. Do đó tỷ lệ các thành phần pha dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt cần được tối ưu sau khi được lựa chọn để có thể tạo ra hệ tự vi nhũ hóa tối ưu nhất. Giản đồ pha được sử dụng để xác định khoảng nồng độ tối ưu của tá dược theo kích thước giọt sau khi tự nhũ hóa, độ ổn định khi pha loãng và độ nhớt. Mỗi góc của giản đồ đại diện cho 100% mỗi thành phần và khi có nhiều hơn ba thành phần được sử dụng, các thành phần có mối liên quan chặt chẽ được nhóm lại với nhau như một thành phần.Vùng tự nhũ hóa là tập hợp các điểm tạo ra vi nhũ tương với kích thước giọt cỡ nanomet, kích thước giọt yêu cầu là nhỏ hơn 200 nm sau khi phân tán vào pha nước. Lợi ích của việc thiết kế những thí nghiệm thống kê này là tiết kiệm thời gian, chi phí và công sự thực nghiệm, hơn nữa, thể hiện được những ảnh hưởng đồng thời của các yêu tố như pha dầu, chất diện hoạt, và chất đồng diện hoạt lên những đặc tính của SNEDDS như kích thước giọt, phân bố kích thước giọt, thời gian nhũ hóa [9, 17]. 11 Các thành phần của hệ tự vi nhũ hóa đơn giản bao gồm dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt, khi pha loãng với nước sẽ tạo vi nhũ tương. Xây dựng giản đồ pha bậc bốn (hệ bốn thành phần: nước, dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt) khá tốn thời gian và khó giải thích, do đó giản đồ ba pha đã được thay thế để xác định vùng tự vi nhũ hóa và tỷ lệ tối ưu của các thành phần [50]. Có hai cách cơ bản để xây dựng giản đồ ba pha (sau đây gọi tắt là giản đồ pha): Cách thứ nhất là sử dụng phương pháp chuẩn độ để xây dựng giản đồ pha. Giản đồ pha là hệ thống của 3 thành phần, trong đó 2 thành phần được cố định là lượng dầu và hỗn hợp chất diện hoạt – chất đồng diện hoạt (Smix), thành phần thứ ba là nước được thêm từ từ từng giọt vào hỗn hợp dầu và Smix, khuấy trộn nhẹ nhàng, xác định lượng nước thêm vào để xây dựng vùng hình thành vi nhũ tương trên giản đồ pha [45]. Hình 2 là giản đồ pha vũng hình thành vi nhũ tương với thành phần dầu, Smix và nước trong nghiên cứu bào chế hệ tự vi nhũ hóa chứa telmisartan của Jaydeep Patel và các cộng sự [45]. Hình 1.3 Giản đồ pha vùng hình thành vi nhũ tương Cách xây dựng thứ hai: Giản đồ pha là hệ của 3 thành phần, dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt. Vùng hình thành vi nhũ tương được xác định bằng cách đánh giá kích thước giọt của nhũ tương tạo thành sau khi thêm một lượng nước cố định vào hỗn hợp 3 thành phần trong giản đồ pha [33, 58]. Hình 3 là giản đồ pha vùng hình 12