Tài liệu Nghiên cứu bào chế vi nang metronidazol hướng giải phóng tại đại tràng

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐẶNG ANH QUÂN NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI NANG METRONIDAZOL HƯỚNG GIẢI PHÓNG TẠI ĐẠI TRÀNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2020 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ĐẶNG ANH QUÂN MÃ SINH VIÊN: 1501407 NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI NANG METRONIDAZOL HƯỚNG GIẢI PHÓNG TẠI ĐẠI TRÀNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. ThS. Lê Thị Thu Trang 2. PGS. TS. Nguyễn Thị Thanh Duyên Nơi thực hiện: 1. Bộ môn Công nghiệp Dược HÀ NỘI - 2020 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp tại Bộ môn Công nghiệp dược, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy cô, anh chị và bạn bè. Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: PGS. TS. Nguyễn Thị Thanh Duyên, người đã tận tình hướng dẫn, luôn quan tâm, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện khóa luận. ThS. Lê Thị Thu Trang, người đã tạo điều kiện, dẫn dắt em đến với những ngày đầu tham gia nghiên cứu và hỗ trợ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. DS. Phạm Văn Hùng, các anh chị và các bạn đang làm việc tại Bộ môn Công nghiệp dược, những người đã sẻ chia, đồng hành cùng em trong suốt thời gian em thực hiện khóa luận. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu cùng toàn thể các Thầy Cô trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện cho em tham gia nghiên cứu khoa học, trang bị cho em những kiến thức quý báu trong suốt 5 năm học. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ vào tạo động lực cho em trong suốt quá trình học tập của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng 06 năm 2020 Sinh viên Đặng Anh Quân MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................2 1.1. Tổng quan về metronidazol ...................................................................................2 1.1.1. Công thức hóa học .................................................................................................2 1.1.2. Tính chất lý hóa .....................................................................................................2 1.1.3. Tác dụng dược lý ...................................................................................................2 1.1.4. Dược động học ......................................................................................................3 1.1.5. Chỉ định, chống chỉ định .......................................................................................3 1.1.6. Tác dụng không mong muốn .................................................................................3 1.1.7. Liều dùng ...............................................................................................................4 1.1.8. Các chế phẩm trên thị trường ................................................................................4 1.2. Tổng quan về vi nang và các phương pháp bào chế vi nang ..............................4 1.2.1. Tổng quan về vi nang ............................................................................................4 1.2.2. Các phương pháp bào chế vi nang.........................................................................5 1.2.3. Kỹ thuật nhỏ giọt trong bào chế vi nang ...............................................................7 1.3. Hệ giải phóng thuốc tại đại tràng ..........................................................................9 1.3.1. Đặc điểm giải phẫu của đại tràng ..........................................................................9 1.3.2. Đặc điểm sinh lý cơ thể ảnh hưởng đến hệ giải phóng thuốc tại đại tràng .........10 1.3.3. Các phương pháp đưa thuốc tới đại tràng ...........................................................11 1.4. Một số nghiên cứu về vi nang giải phóng tại đại tràng .....................................12 1.4.1. Nghiên cứu về vi nang metronidazol hướng giải phóng tại đại tràng .................12 1.4.2. Nghiên cứu về vi nang giải phóng tại đại tràng của một số dược chất khác .......14 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................16 2.1. Nguyên liệu, thiết bị ..............................................................................................16 2.1.1. Nguyên liệu..........................................................................................................16 2.1.2. Thiết bị .................................................................................................................16 2.2. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................17 2.3. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................17 2.3.1. Phương pháp bào chế ..........................................................................................17 2.3.2. Phương pháp đánh giá .........................................................................................20 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................................25 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................26 3.1. Xây dựng đường chuẩn của metronidazol trong môi trường HCl 0,1N pH 1,2, môi trường đệm phosphat pH 7,4 và 6,8 ...................................................................26 3.2. Xây dựng công thức bào chế nhân vi nang metronidazol bằng phương pháp tách pha đông tụ sử dụng natri alginat .....................................................................27 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố thuộc công thức ..........................................28 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số quy trình ..................................................33 3.2.3. Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của nhân vi nang .......................................35 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của lớp màng bao đa lớp cho vi nang metronidazol hướng giải phóng tại đại tràng ...................................................................................37 3.3.1. Đánh giá ảnh hưởng của lớp màng bao cách ly...................................................38 3.3.2. Khảo sát công thức màng bao kiểm soát giải phóng với polyme tạo màng là EC N7 và HPMC E5 ............................................................................................................38 3.3.3. Đánh giá ảnh hưởng của lớp màng bao tan ở ruột với polyme tạo màng là Eudragit S100 ................................................................................................................40 3.3.4. Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của vi nang sau bao khi bao màng bao đa lớp ..................................................................................................................................42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ALG : Natri alginat DBP : Dibutyl phthalat DĐVN : Dược điển Việt Nam ĐHT : Độ hòa tan EC N7 : ETHOCEL standard 7 premium EtOH : Ethanol HPMC : Hydroxypropyl methyl cellulose HSVNH : Hiệu suất vi nang hóa kl/tt : Khối lượng/thể tích KSGP : Kiểm soát giải phóng MTZ : Metronidazol PEG : Polyethylen glycol PL : Phụ lục TB : Trung bình USP : United States Pharmacopeia (Dược điển Mỹ) i DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số biệt dược chứa metronidazol lưu hành trên thị trường .......................4 Bảng 2.1. Các nguyên liệu dùng trong nghiên cứu .......................................................16 Bảng 2.2. Thành phần công thức bào chế nhân vi nang ................................................17 Bảng 2.3. Công thức dịch bao cách ly ...........................................................................18 Bảng 2.4. Công thức dịch bao màng giải phóng kéo dài ...............................................19 Bảng 2.5. Công thức dịch bao màng bao tan ở ruột ......................................................20 Bảng 3.1. Độ hấp thu quang của dãy dung dịch chuẩn trong các môi trường ..............26 Bảng 3.2. Công thức ban đầu bào chế nhân vi nang metronidazol ...............................28 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ natri alginat ............................28 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch CaCl2 .....................29 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của lượng tinh bột (n=3; XTB ± SD) ...........30 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ Aerosil (n=3; XTB ± SD) ........31 Bảng 3.7. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ metronidazol : natri alginat (n=3; XTB ± SD) ......................................................................................................................32 Bảng 3.8. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ủ (n=3; XTB ± SD).................33 Bảng 3.9. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của sự khuấy trộn môi trường đông tụ (n=3; XTB ± SD) ......................................................................................................................34 Bảng 3.10. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của nhân vi nang ..................35 Bảng 3.11. Kết quả thử khả năng giải phóng metronidazol từ nhân vi nang ................35 Bảng 3.12. Kết quả thử độ hòa tan in vitro của nhân vi nang .......................................36 Bảng 3.13. Kết quả thử khả năng giải phóng của nhân vi nang bao cách ly.................38 Bảng 3.14. Các công thức khảo sát ảnh hưởng của lượng HPMC E5 ..........................39 Bảng 3.15. Kết quả độ hòa tan in vitro của vi nang bao màng theo công thức B1, B2, B3, B4 (n=3; XTB; SD) ..................................................................................................39 Bảng 3.16. Kết quả độ hòa tan in vitro của vi nang sau khi bao thêm lớp màng bao tan ở ruột (n=3; XTB ± SD) ..................................................................................................41 Bảng 3.17. Một số chỉ tiêu chất lượng của vi nang bao màng bao đa lớp ....................43 ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Công thức cấu tạo của metronidazol ...............................................................2 Hình 1.2. Công thức cấu tạo của một đoạn phân tử natri alginat ....................................8 Hình 1.3. Mô hình “vỉ trứng” mô tả liên kết giữa natri alginat với Ca2+ ........................9 Hình 3.1. Mối tương quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ metronidazol trong các môi trường .....................................................................................................................27 Hình 3.2. Hình ảnh nhân vi nang công thức CT 15 và CT 16 trên kính hiển vi soi nổi. .......................................................................................................................................33 Hình 3.3. Kết quả thử khả năng giải phóng dược chất từ nhân vi nang (thử trong môi trường pH 6,8) ...............................................................................................................36 Hình 3.4. Kết quả thử hòa tan in vitro nhân vi nang .....................................................37 Hình 3.5. Kết quả thử giải phóng của nhân vi nang bao cách ly (thử trong môi trường pH 6,8) ...........................................................................................................................38 Hình 3.6. Kết quả độ hòa tan in vitro của vi nang bao màng theo công thức B1, B2, B3, B4 (thử lần lượt trong các môi trường pH 1,2; pH 7,4; pH 6,8) .............................40 Hình 3.7. Kết quả độ hòa tan in vitro của vi nang khi bao thêm lớp màng bao tan ở ruột (thử lần lượt trong các môi trường pH 1,2; pH 7,4; pH 6,8) .........................................41 Hình 3.8. Hình ảnh vi nang bao màng bao kiểm soát giải phóng theo công thức B3 trên kính hiển vi soi nổi ........................................................................................................43 Hình 3.9. Hình ảnh vi nang bao màng bao tan ở ruột trên kính hiển vi soi nổi ............43 iii ĐẶT VẤN ĐỀ Metronidazol là kháng sinh nhóm dẫn chất 5-nitroimidazol, có phổ hoạt tính rộng trên động vật nguyên sinh và vi khuẩn kỵ khí. Vì vậy, metronidazol được chỉ định rộng rãi trong điều trị các trường hợp như nhiễm amip; viêm cổ tử cung, âm đạo do vi khuẩn; viêm loét dạ dày - tá tràng do Helicobacter pylori… [8]. Trong đó, metronidazol là thuốc được ưu tiên sử dụng trong điều trị lỵ amip cấp tính do Entamoeba histolytica, gây bệnh chủ yếu ở đại tràng [4]. Tuy được hấp thu nhanh và hoàn toàn sau khi uống (trong đó khoảng 80% hấp thu tại đường tiêu hóa), nhưng thuốc chủ yếu được hấp thu ở đoạn trên của ống tiêu hóa dẫn đến nồng độ thuốc tại đại tràng thấp [8], [42]. Điều này khiến cho người bệnh phải dùng thuốc với liều lượng cao, làm tăng tác dụng không mong muốn của thuốc. Do vậy, việc nghiên cứu phát triển dạng bào chế có khả năng tập trung nồng độ cao dược chất tại đại tràng là cần thiết. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về dạng thuốc chứa metronidazol giải phóng tại đại tràng như: Vi nang, vi cầu, pellet, viên nén… [19], [42], [29]. Tại Việt Nam, cũng có một số nghiên cứu về bào chế metronidazol giải phóng tại đại tràng như viên nén bao bồi sử dụng tá dược pectin/HPMC… [41]. Vi nang là một dạng bào chế đã được nghiên cứu khá nhiều trong dạng thuốc giải phóng tại đại tràng, do có nhiều ưu điểm như: Kích thước nhỏ nên đi qua đoạn trên của ống tiêu hóa dễ dàng hơn, các tiểu phân có dạng hình cầu nên thuận lợi hơn trong việc bao màng kiểm soát giải phóng tại đại tràng so với dạng viên nén... Từ những thông tin trên, đề tài “Nghiên cứu bào chế vi nang metronidazol hướng giải phóng tại đại tràng” được thực hiện với mục tiêu sau: 1. Xây dựng được công thức bào chế nhân vi nang metronidazol bằng phương pháp tách pha đông tụ sử dụng natri alginat. 2. Bước đầu khảo sát được ảnh hưởng của màng bao đa lớp hướng giải phóng tại đại tràng. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về metronidazol 1.1.1. Công thức hóa học Hình 1.1. Công thức cấu tạo của metronidazol  Tên khoa học: 2-(2-methyl-5-nitro-lH-imidazol-l-yl)-ethanol.  Công thức phân tử: C6H9N3O3.  Phân tử lượng: 171,2 đvC [7]. 1.1.2. Tính chất lý hóa − MTZ tồn tại ở dạng bột kết tinh trắng hoặc hơi vàng, không mùi, vị đắng [7].  Nhiệt độ nóng chảy: 159 – 163°C.  Độ tan: Ở 25°C, độ tan trong nước là 10,5 mg/ml, trong methanol là 32,5 mg/ml, trong ethanol là 15,4 mg/ml; không tan trong n-heptan [20].  MTZ có độ tan thay đổi theo pH: Ở pH nhỏ hơn 2 độ tan của MTZ khoảng 64,8 mg/ml, trong khoảng pH từ 3 – 8 độ tan của MTZ khoảng 10,0 mg/ml (trong cùng điều kiện nhiệt độ 22°C) [44]. 1.1.3. Tác dụng dược lý MTZ là một dẫn chất 5-nitroimidazol, có phổ hoạt tính rộng. MTZ có tác dụng với hầu hết các vi khuẩn kỵ khí và nhiều loại động vật nguyên sinh. MTZ không có tác dụng với nấm, virus, hầu hết các vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí không bắt buộc (tùy ý). Cơ chế tác dụng của MTZ còn chưa thật rõ ràng. Trong tế bào vi khuẩn hoặc động vật nguyên sinh, nhóm 5-nitro của thuốc bị khử bởi nitroreductase của vi khuẩn thành các chất trung gian độc với tế bào. Các chất này liên kết với cấu trúc xoắn của phân tử ADN làm ngừng quá trình sao chép, cuối cùng làm tế bào bị chết [8]. 2 1.1.4. Dược động học MTZ hấp thu nhanh và hoàn toàn sau khi uống. Khoảng 80% liều được hấp thu từ đường tiêu hóa. MTZ phân bố tốt vào các mô và dịch cơ thể. Thuốc có thể qua nhau thai vào sữa với nồng độ xấp xỉ nồng độ huyết tương. Khoảng dưới 20% thuốc liên kết với protein huyết tương. Khoảng 30 – 60% liều MTZ được chuyển hóa ở gan. Trong đó, chất chuyển hóa hydroxy có tác dụng trên vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Ở người có chức năng gan, thận bình thường, thời gian bán thái trung bình của MTZ trong huyết tương khoảng 6 - 8 giờ và chất chuyển hóa hydroxy khoảng 9,5 - 19,2 giờ. Thời gian bán thải không bị ảnh hưởng khi suy giảm chức năng thận, có thể bị kéo dài khi bị suy giảm chức năng gan (có thể tới 10,3 - 29,5 giờ). Trên 90% liều uống được thải trừ qua thận trong vòng 24 giờ, chủ yếu dưới dạng chất chuyển hóa và dưới 10% dưới dạng chưa chuyển hóa. Khoảng 14% liều dùng thải trừ qua phân [8]. 1.1.5. Chỉ định, chống chỉ định 1.1.5.1. Chỉ định Điều trị nhiễm amip: MTZ dùng đường uống để điều trị các thể nhiễm amip cấp ở đường ruột và áp xe gan do amip gây ra bởi E. histolytica. Thuốc không được khuyên dùng cho trường hợp người bệnh có kén amip không có triệu chứng bệnh do tác dụng của MTZ hạn chế với E. histolytica ở trong kén. Ngoài ra, MTZ còn được chỉ định điều trị các trường hợp nhiễm vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn hiếu khí - kỵ khí hỗn hợp, chẳng hạn như: Bệnh trùng roi do nhiễm Trichomonas vaginalis cho cả phụ nữ và nam giới; viêm ruột, ỉa chảy do Clostridium diffcile; bệnh Crohn thể hoạt động ở kết tràng, trực tràng; viêm loét dạ dày - tá tràng do Helicobacter pylori (phối hợp với một số thuốc khác)… [8]. 1.1.5.2. Chống chỉ định Có tiền sử quá mẫn với MTZ hoặc các dẫn chất nitroimidazol khác [8]. 1.1.6. Tác dụng không mong muốn Tác dụng không mong muốn thường phụ thuộc vào liều dùng. Khi dùng liều cao và lâu dài sẽ làm tăng tác dụng bất lợi. Tác dụng không mong muốn thường gặp nhất khi dùng MTZ là buồn nôn, nhức đầu, chán ăn, khô miệng, có vị kim loại rất khó chịu [8]. 3 1.1.7. Liều dùng Đối với bệnh do amip Lỵ amip cấp do E. histolytica: Có thể dùng đơn độc hoặc tốt hơn là phối hợp với idoquinol hoặc diloxanid furoat. Liều thường dùng cho người lớn là 750 mg/lần, 3 lần/ngày trong 5 - 10 ngày. Áp xe gan do amip: Đối với người lớn: 500 - 750 mg/lần, 3 lần/ngày, trong 5 10 ngày; đối với trẻ em: Liều từ 35 - 40 mg/kg/24 giờ, chia 3 lần, uống liền 5 - 10 ngày [8]. 1.1.8. Các chế phẩm trên thị trường Bảng 1.1. Một số biệt dược chứa metronidazol lưu hành trên thị trường STT Tên biệt dược Hàm lượng Dạng bào chế 1 Atimetrol 250 mg Viên nén 2 Cadifagyn 250 mg 3 Metronidazol Stada 500mg 500 mg 4 Ceteco metronidazol 500 mg 5 Entizol 500 mg 6 Belocat 500 mg Viên nén bao phim Viên nén bao phim Viên nang cứng Viên đặt âm đạo Dung dịch tiêm truyền Nhà sản xuất Công ty cổ phần Dược phẩm 3/2 Công ty TNHH US Pharma USA Công ty LD TNHH Stada - Việt Nam Công ty TNHH một thành viên Dược Trung ương 3 Pharmaceutical Works Polpharma S.A. Wuhan Grand Pharmaceutical Group Co., Ltd 1.2. Tổng quan về vi nang và các phương pháp bào chế vi nang 1.2.1. Tổng quan về vi nang 1.2.1.1. Định nghĩa Vi nang là những tiểu phân hình cầu hoặc không xác định, kích thước từ 0,1 μm đến 5 mm (thông thường từ 100 – 500 μm). Vi nang được bào chế bởi quá trình bao dược chất lỏng hoặc rắn bằng một lớp màng bao mỏng polyme liên tục [2]. 1.2.1.2. Cấu tạo Vi nang được cấu tạo bởi 2 phần:  Phần nhân: 4 Gồm một hoặc hai dược chất (ít khi gồm nhiều dược chất). Dược chất có thể ở trạng thái rắn, lỏng hoặc dưới dạng hỗn dịch, nhũ tương, có thể thêm vào các chất phụ nhằm mục đích ổn định hoặc điều chỉnh tốc độ giải phóng dược chất.  Phần vỏ: Thường là các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp, có tác dụng tạo màng mỏng, bề dày lớp vỏ từ 0,1 đến 200 μm. Lớp vỏ vi nang xác định các thuộc tính lý hóa của chúng. Lớp vỏ vi nang phải đáp ứng được một số yêu cầu như phù hợp với mục đích đặt ra khi đưa dược chất vào vi nang, không gây tương kị với dược chất, đảm bảo một số tính chất cơ lý như độ cứng, độ dẻo dai, tính thấm… [2]. 1.2.1.3. Ứng dụng của vi nang Vi nang và công nghệ vi nang hóa đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, nông nghiệp… Trong lĩnh vực dược phẩm, việc nghiên cứu kỹ thuật và sử dụng vi nang ngày càng được phát triển và hoàn thiện hơn. Vi nang đã đóng góp một phần trong việc giải quyết những khó khăn thuộc lĩnh vực sinh dược học và kỹ thuật bào chế các dạng thuốc như:  Bào chế các dạng thuốc giải phóng kéo dài hoặc giải phóng tại đích.  Các dạng thuốc dạng lỏng, nhớt, có thể bào chế dưới dạng rắn, giống như thuốc bột.  Tăng độ ổn định, bền vững về mặt lý hóa, hạn chế sự bay hơi của một số dược chất dễ bay hơi.  Giảm hiện tượng tương tác thuốc.  Che dấu mùi vị khó chịu, giảm tính kích ứng của một số dược chất [2], [23]. 1.2.2. Các phương pháp bào chế vi nang Vi nang được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng có thể tổng quát thành bốn phương pháp:  Phương pháp tách pha đông tụ  Phương pháp cơ học  Phương pháp hóa học  Phương pháp tĩnh điện [2], [38]. 5 1.2.2.1. Phương pháp tách pha đông tụ Nguyên tắc của phương pháp này là tách pha nhờ sự thay đổi nhiệt độ, sự hóa muối hoặc khi thêm một dung môi thứ hai vào hệ tạo vi nang [2]. Phương pháp đông tụ có thể chia thành 2 loại:  Đông tụ đơn giản Là quá trình loại nước của các chất keo thân nước dùng trong hệ, do đó làm giảm độ tan của các chất keo. Thường sử dụng gelatin hoặc pectin làm vỏ bao. Quá trình đông tụ xảy ra dựa vào các yếu tố như pH, nhiệt độ, liên kết ion… [2], [34].  Đông tụ phức hợp Là quá trình tương tác giữa phân tử tích điện âm và tích điện dương của hai hoặc nhiều hợp chất cao phân tử, thường bởi sự thay đổi nồng độ các chất tan cao phân tử hoặc thay đổi pH. Để làm màng bao trong phương pháp này, thường sử dụng hỗn hợp gelatin và gôm arabic hoặc các polyme của andehyd maleic và ethylen… [2]. 1.2.2.2. Phương pháp cơ học Hầu hết vi nang được chế tạo theo cách này đều sử dụng những thiết bị chuyên biệt. Trong đó, phương pháp phổ biến nhất hiện nay được sử dụng là phương pháp phun sấy. Trong phương pháp này, dược chất được phân tán vào dung dịch chứa chất tạo vỏ nang. Hỗn dịch này sau đó được phun vào một dòng khí nóng, dung môi hòa tan vật liệu làm vỏ vi nang sẽ bốc hơi và còn lại vi nang. Phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm do giá thành thấp, phù hợp với quy mô công nghiệp và hiệu suất bao gói cao [34]. Ngoài ra còn một số phương pháp cũng hay được sử dụng như: Phương pháp phun đông tụ, phương pháp ly tâm hay phương pháp dùng nồi bao viên thông thường… [5], [38]. 1.2.2.3. Phương pháp hóa học Phương pháp hóa học cũng được sử dụng khá phổ biến trong bào chế vi nang, trong đó nổi bật nhất là phương pháp bay hơi dung môi. Trong phương pháp này, polyme tạo vỏ được hòa tan vào một dung môi hữu cơ dễ bay hơi, sau đó dược chất được hòa tan hoặc phân tán vào dung dịch polyme trên. Tiếp đó, hỗn hợp được nhũ hóa vào một pha phân tán chứa dung môi không hòa tan được dung môi hữu cơ trên và 6 chất diện hoạt. Khi nhũ tương đã ổn định, làm bay hơi dung môi hữu cơ bằng nhiệt độ hoặc khuấy trộn. Vi nang sau đó thu được bằng lọc, rửa và sấy khô ở nhiệt độ thích hợp [18]. 1.2.2.4. Phương pháp tĩnh điện Phương pháp này đòi hỏi cả vỏ nang và dược chất làm nhân đều ở dạng khí dung. Vỏ vi nang được hóa lỏng trong quá trình chế tạo vi nang và phải có khả năng bao quanh nhân. Khí dung tạo thành phải tích điện trái dấu. Các ion tích điện trái dấu sẽ tích tụ và bao quanh các giọt lỏng trong khi chúng đang được phun dưới dạng khí dung [2], [38]. 1.2.3. Kỹ thuật nhỏ giọt trong bào chế vi nang Đây là một kỹ thuật rất phổ biến và được coi là kinh điển dựa trên nguyên lý của phương pháp tách pha đông tụ [28]. Một số tài liệu gọi đây là phương pháp tạo gel ion (iontropic gelation) [3] hay tạo liên kết chéo [21].  Nguyên tắc Phương pháp này liên quan đến việc chuyển tiếp từ pha lỏng sang pha gel do tương tác ion xảy ra giữa một polyme mang điện tích và một tác nhân khác mang điện tích trái dấu. Sự tương tác này tạo thành liên kết chéo giữa các đại phân tử, gây nên sự đông tụ của phức hợp tạo thành [3], [12]. Trong kỹ thuật nhỏ giọt, các polyme tự nhiên và bán tổng hợp như alginat, gôm gellan, chitosan, pectin, carboxymethyl cellulose… thường được ưu tiên sử dụng do tính tương thích sinh học và có khả năng phân hủy sinh học. Các polyme này mang điện tích âm (hoặc dương) trong cấu trúc, sau khi tạo liên kết chéo với các tác nhân mang điện tích trái dấu (Ca2+, tripolyphosphat…), chúng hình thành nên một cấu trúc dạng mạng lưới không gian ba chiều lưu giữ dược chất (hoặc vi sinh vật) [30], [33]. Kỹ thuật nhỏ giọt gồm những bước chính như sau:  Phân tán dược chất vào dung dịch chất mang polyme để tạo dung dịch hoặc hỗn dịch đồng nhất của dược chất trong polyme.  Dung dịch (hoặc hỗn dịch) thu được ở trên nhỏ thành từng giọt xuống dung dịch chứa tác nhân gây đông tụ nhờ trọng lực hay lực nén bằng piston để tạo thành các liên kết chéo ngay tức thời ở bề mặt tiếp xúc hình thành vi nang. 7  Vi nang được ủ trong môi trường đông tụ để tác nhân gây đông tụ có thể thấm sâu vào bên trong để tạo liên kết chéo, sau đó phân lập và đem sấy khô thu vi nang [30], [33].  Ưu điểm  Kỹ thuật thực hiện đơn giản, rẻ tiền, không yêu cầu thiết bị phức tạp vì thế phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm.  Quy trình tiến hành ở điều kiện thông thường, không sử dụng dung môi hay hóa chất độc hại, vì thế có thể thực hiện ngay cả với tế bào vi sinh vật hay enzym… [30].  Nhược điểm  Khó nâng cấp lên quy mô công nghiệp.  Vi nang thu được có kích thước khá lớn do chỉ sử dụng thiết bị đơn giản.  Vài nét về natri alginat Natri aginat (ALG) là polyme được sử dụng phổ biến nhất trong bào chế vi nang bằng kỹ thuật nhỏ giọt.  Cấu tạo ALG là dạng muối natri của acid alginic – một polysacarid tự nhiên được chiết xuất từ rong biển. ALG được cấu tạo từ các chuỗi polyme của acid β-1,4-mannuronic (chuỗi M) và acid α-1,4-gluronic (chuỗi G), liên kết với nhau bằng liên kết 1,4glycosid. Hình 1.2. Công thức cấu tạo của một đoạn phân tử natri alginat  Đặc điểm liên quan đến bào chế ALG tan chậm trong nước tạo thành dạng gel nhớt. Khi xuất hiện các cation đa trị, hiện tượng đông tụ xảy ra tức thời và tạo thành một lớp màng polyme không tan trong nước. 8 Hiện tượng đông tụ này được giải thích theo mô hình “vỉ trứng”. Trong đó, cấu trúc ALG được mô tả gồm các chuỗi M là các chuỗi thẳng và chuỗi G là chuỗi gấp khúc. Khi xuất hiện cation đa trị, những phân tử ALG sắp xếp lại song song với nhau, phần gấp khúc tại vị trí các chuỗi G tạo nên các khoảng không gian trống. Các cation đa trị khớp vào các khoảng trống này nhờ ái lực với nhóm carboxyl, xảy ra hiện tượng đông tụ và hình thành nên mạng lưới không gian ba chiều lưu giữ dược chất, vi sinh vật ở bên trong [17]. Ái lực của ALG với các cation đa trị là khác nhau, vì thế việc lựa chọn sử dụng tác nhân này để tạo liên kết chéo cũng có thể ảnh hưởng đến các dặc tính của vi nang tạo thành. Trong đó, tác nhân hay được sử dụng nhất là Ca2+ do có nhiều ưu điểm như: tạo ra vi nang có cấu trúc ổn định, không gây độc hại, rẻ tiền… Ngoài ra, Ba2+ đôi lúc cũng được sử dụng do có thể tạo ra được vi nang với độ bền cơ học tốt [16]. Hình 1.3. Mô hình “vỉ trứng” mô tả liên kết giữa natri alginat với Ca2+ 1.3. Hệ giải phóng thuốc tại đại tràng 1.3.1. Đặc điểm giải phẫu của đại tràng Ống tiêu hóa trong cơ thể người được chia ra làm 5 phần, đi từ trên xuống dưới gồm: Miệng, thực quản, dạ dày, ruột non và ruột già. Trong đó, ruột già là đoạn cuối cùng của ống tiêu hóa, có cấu tạo được chia làm 4 phần là: Manh tràng, đại tràng, trực tràng và ống hậu môn. 9 Đại tràng là phần dài nhất của ruột già, nối tiếp với manh tràng, gồm có 4 phần: Đại tràng lên (dài 8 – 15 cm), đại tràng ngang (dài 35 – 100 cm), đại tràng xuống (dài 25 – 30 cm) và đại tràng sigma (dài 40 cm) [6]. Đại tràng có dạng ống hình trụ, mặt trong được bao phủ bởi một lớp niêm mạc mềm và ẩm. Niêm mạc đại tràng không có lớp nhung mao như ở ruột non, nhưng do có cấu trúc dạng gấp nếp làm cho diện tích bề mặt của đại tràng lên tới 1300 cm2. 1.3.2. Đặc điểm sinh lý cơ thể ảnh hưởng đến hệ giải phóng thuốc tại đại tràng  pH đường tiêu hóa Nhìn chung, giá trị pH của các vị trí khác nhau trong đường tiêu hóa là không giống nhau. Ở dạ dày, giá trị pH nằm trong khoảng 1 - 2 khi đói, nhưng tăng lên sau khi ăn. Ở đoạn đầu ruột non, giá trị pH khoảng 6,5 và lên đến khoảng 7,5 ở đoạn cuối ruột non. Từ hồi tràng xuống ruột già, giá trị pH giảm và ở manh tràng giá trị pH khoảng 6,4. Tới đại tràng, đại tràng lên có giá trị pH khoảng 5,7, đại tràng ngang giá trị pH khoảng 6,5 và đại tràng xuống là khoảng 7,0 [35]. Một số bệnh lý như viêm loét đại tràng hay bệnh Crohn cũng có thể làm thay đổi pH ở đại tràng vì thế ảnh hưởng đến dược lực học cũng như dược động học của thuốc, đặc biệt là các thuốc có chứa dược chất có độ tan thay đổi theo pH [13].  Thời gian di chuyển thuốc trong đường tiêu hóa Thời gian di chuyển của thuốc trong đường tiêu hóa ảnh hưởng lớn đến thời gian thuốc được đưa tới đích đại tràng, qua đó ảnh hưởng đến sinh khả dụng của thuốc. Tuy nhiên, thời gian di chuyển của thuốc trong đường tiêu hóa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như bệnh lý, sự có mặt của thức ăn hay dạng bào chế, do đó rất khó để xác định một cách chính xác được thời điểm thuốc được đưa đến vị trí đích tác dụng [40].  Thể tích dịch đại tràng Thể tích dịch đại tràng được xác định nằm trong khoảng 10 – 44 ml, trung bình là khoảng 13 ml. Do có thể tích nhỏ như vậy nên có thể ảnh hưởng đến sự hòa tan của dược chất từ hệ đưa thuốc và vì thế ảnh hưởng đến sinh khả dụng của thuốc tại đại tràng [37].  Độ nhớt dịch đại tràng Độ nhớt dịch đại tràng cao hơn so với đoạn trên của ống tiêu hóa, vì thể ảnh hưởng đến độ hòa tan dược chất của dạng thuốc. Hơn nữa, độ nhớt tăng từ đại tràng 10 xuống đến đại tràng lên, dẫn đến sự giảm độ hòa tan và sự hấp thu thuốc qua niêm mạc đại tràng [13].  Hệ vi sinh vật đại tràng Hệ vi sinh vật ở đại tràng rất phong phú với khoảng 400 loài khác nhau, nồng độ 1011 – 1012 CFU/ml, trong đó khoảng 20 – 30% là chủng Bacteroides. Ngoài ra còn có các chủng như E. coli, Clostridia, Lactobacilli… Các chủng vi sinh vật này tiết ra các enzym đặc hiệu để thực hiện hoạt động chuyển hóa các chất [14]. Nhiều loại polysaccarid như alginat, chitosan, pectin… thường được sử dụng trong dạng thuốc giải phóng đại tràng do chúng không bị phân hủy bởi các enzym tại dạ dày và ruột non, nhưng bị phân hủy bởi enzym của các vi sinh vật ở đại tràng [13]. 1.3.3. Các phương pháp đưa thuốc tới đại tràng  Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc pH Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc pH giải phóng thuốc đặc hiệu tại đại tràng lợi dụng sự khác nhau của pH trên đường tiêu hóa. Thông thường, hệ này được bào chế bằng cách bao một lớp màng polyme lên các dạng thuốc như pellet, viên nén… Các polyme sử dụng thường là các polyme không tan ở pH thấp nhưng tan khá nhanh khi pH tăng (polyme bao tan ở ruột) như Eudragit L, Eudragit S, cellulose acetat phthalat, hypromellose phthalat… [43]. Thông thường, độ dày lớp màng bao phụ thuộc vào độ tan của dược chất, diện tích bề mặt tiếp xúc của dạng thuốc, công thức màng bao hay chu trình giải phóng mong muốn… [36]. Tuy nhiên, hệ giải phóng thuốc phụ thuộc pH có một số hạn chế như sự khác nhau ở pH đường tiêu hóa ở từng cá thể do ảnh hưởng của thức ăn hay bệnh lý, độ dày màng bao phải điều chỉnh phù hợp với thời gian lưu trong hệ tiêu hóa… [14].  Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc thời gian Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc thời gian dựa vào thời gian vận chuyển thuốc trong đường tiêu hóa. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng 5 giờ là khoảng thời gian đủ để thuốc được vận chuyển xuống đến đại tràng, trong đó thời gian lưu ở dạ dày là 1 - 2 giờ và ở ruột non là 3 – 4 giờ. Zein là tá dược được sử dụng khá phổ biến hiện nay để làm màng bao trong hệ giải phóng thuốc theo cơ chế này [14].  Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc vi sinh vật ở đại tràng 11 Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc vi sinh vật ở đại tràng được thiết kế dựa trên những loại enzym đặc hiệu do hệ vi sinh vật ở đại tràng tiết ra và những loại polyme có thể bị phân hủy bởi những enzym này. Những loại polyme hay được sử dụng là pectin, gôm guar và chitosan do chúng có thể giữ nguyên vẹn cấu trúc ở đoạn trên của ống tiêu hóa nhưng bị phân hủy bởi vi sinh vật ở đại tràng và giải phóng ra dược chất tại đây. Hệ giải phóng phụ thuộc vi sinh vật có nhiều ưu điểm như chi phí rẻ, không gây độc tính với cơ thể và tính tương thích cao, có thể nâng cấp lên quy mô lớn. Tuy nhiên, vẫn còn một số nhược điểm như quá trình bảo quản khó khăn hay sự không ổn định trong cấu trúc của các loại polyme thiên nhiên [27]. Ngoài ra còn có một số phương pháp mới trong việc vận chuyển thuốc tới đại tràng cũng được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm như: Sử dụng tiền chất, hệ giải phóng theo cơ chế thẩm thấu… [36]. 1.4. Một số nghiên cứu về vi nang giải phóng tại đại tràng 1.4.1. Nghiên cứu về vi nang metronidazol hướng giải phóng tại đại tràng Kumar M. và cộng sự (2015) nghiên cứu bào chế vi nang MTZ giải phóng tại đại tràng bằng phương pháp bay hơi dung môi. MTZ được phân tán trong dung dịch chứa Eudragit S hòa tan trong aceton. Sau đó hỗn hợp trên được nhỏ từ từ vào hỗn hợp chứa dầu parafin và n-hexan để tạo nhũ tương N/D. Nhũ tương trên được khuấy trộn liên tục ở nhiệt độ phòng đến khi aceton bay hơi hết. Lọc hút chân không hỗn hợp trên rồi đem sấy để thu lấy vi nang. Kết quả thu được vi nang có kích thước khoảng 800 μm, hiệu suất vi nang hóa (HSVNH) cao nhất đạt 81,0%. Thử hòa tan vi nang trong môi trường đệm phosphat pH 6,8 vi nang giải phóng từ 64,1 - 79,7% dược chất sau 10 giờ. Công thức tối ưu nhất tác giả cho là phù hợp trong điều trị lâm sàng là: Tỷ lệ MTZ và Eudragit S là 1 : 1,5, tỷ lệ paraffin trọng lượng phân tử thấp, paraffin trọng lượng phân tử cao và n-hexan lần lượt là 45, 35 và 20 [26]. Vaidya A. và cộng sự (2014) tiến hành bào chế vi nang MTZ giải phóng tại đại tràng bằng kỹ thuật nhỏ giọt. Hỗn hợp chứa MTZ và ALG được nhỏ qua đầu kim tiêm xuống dung dịch chứa CaCl2. Sau đó, vi nang được nhúng vào dung dịch chứa 12