Tài liệu Xây dựng công thức vỏ nang mềm chứa hệ nano tự nhũ hóa rosuvastatin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÚY NGA XÂY DỰNG CÔNG THỨC VỎ NANG MỀM CHỨA HỆ NANO TỰ NHŨ HÓA ROSUVASTATIN LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC HÀ NỘI – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÚY NGA XÂY DỰNG CÔNG THỨC VỎ NANG MỀM CHỨA HỆ NANO TỰ NHŨ HÓA ROSUVASTATIN LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: Công nghệ dược phẩm & Bào chế thuốc MÃ SỐ: 8720202 Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Phạm Bảo Tùng 2. PGS.TS. Vũ Thị Thu Giang HÀ NỘI – 2020 LỜI CẢM ƠN Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới: TS. Phạm Bảo Tùng PGS.TS. Vũ Thị Thu Giang Là người luôn quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin bày tỏ sự trân trọng và yêu quý Bộ môn Bào chế trường Đại học Dược Hà Nội, nơi đây có các thầy cô, các anh chị kĩ thuật viên và những người bạn đã giúp đỡ, chia sẻ với tôi rất nhiều trong thời gian nghiên cứu tại Bộ môn. Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần Dược phẩm Fresh life, Công ty cổ phần Traphaco đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong nghiên cứu và thực nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Phan Thị Nghĩa đã luôn tận tình hướng dẫn và có những giúp đỡ quý báu trong nghiên cứu và thực nghiệm. Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên Trần Thùy Dương, Nguyễn Thị Linh, đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Và cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và 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 15 tháng 04 năm 2020 Học viên Nguyễn Thị Thúy Nga MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 2 1.1. Tổng quan về rosuvastatin ................................................................................... 2 1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất hóa 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 ..................................... 3 1.1.4. Một số chế phẩm chứa rosuvastatin ........................................................... 4 1.2. Vài nét về hệ nano tự nhũ hóa .............................................................................. 5 1.2.1. Khái niệm ................................................................................................... 5 1.2.2. Thành phần ................................................................................................. 5 1.2.3. Cơ chế tăng sinh khả dụng của hệ nano tự nhũ hóa ................................... 6 1.3. Tổng quan viên nang mềm ................................................................................... 7 1.3.1. Thành phần thuốc nang mềm ..................................................................... 7 1.3.2. Ưu nhược điểm viên nang mềm ............................................................... 11 1.3.3. Tương tác giữa vỏ nang và dịch thuốc đóng nang ................................... 12 1.3.4. Một số nghiên cứu viên nang mềm .......................................................... 15 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 21 2.1. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu .................................................................... 21 2.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 21 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu................................................................................... 22 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 23 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 23 2.3.1. Phương pháp bào chế viên nang mềm ...................................................... 23 2.3.2. Phương pháp đánh giá .............................................................................. 24 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 32 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................ 33 3.1. Thẩm định một số chỉ tiêu của các phương pháp định lượng dược chất ........... 33 3.1.1. Phương pháp định lượng dược chất bằng HPLC. .................................... 33 3.1.2. Phương pháp định lượng dược chất bằng đo quang phổ UV-VIS ........... 34 3.2. Nghiên cứu bào chế viên nang mềm .................................................................. 35 3.2.1. Xây dựng công thức vỏ nang ................................................................... 35 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thông số kỹ thuật trong quá trình bào chế viên nang mềm. .......................................................................................................... 44 3.2.3. Xây dựng công thức viên nang mềm chứa SNEDDS rosuvastatin 10mg.. .. 50 3.2.4. Bào chế và đánh giá một số tính chất viên nang mềm chứa SNEDDS rosuvastatin 10mg............................................................................................... 52 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN ........................................................................................ 55 4.1. Ảnh hưởng của thành phần vỏ nang và dịch thuốc đóng nang .......................... 55 4.2. Ảnh hưởng của thông số kỹ thuật trong quá trình bào chế ................................ 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 60 Kết luận ..................................................................................................................... 60 Kiến nghị ................................................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACN Acetonitril AUC Diện tích dưới đường cong (Area Under the Curve) 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) HDL-c Cholesterol tỷ trọng cao (High Density Liporotein) LDL-c Cholesterol tỷ trọng thấp (Low Density Lipoprotein) VLDL-c Cholesterol tỷ trọng rất thấp (Very Low Density Lipoprotein) HLB Chỉ số cân bằng dầu nước (Hydrophilic Lipophilic Balance) HMG-CoA 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzym A reductase reductase HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High-Performance Liquid Chromatography) PDI Chỉ số đa phân tán Smix Hỗn hợp chất diện hoạt- chất đồng diện hoạt (Surfactant mixture) SNEDDS Hệ nano tự nhũ hóa (Self- Nanoemulsifying Drug Delivery Systems) SMEDDS Hệ tự vi nhũ hóa (Self- Microemulsifying Drug Delivery Systems) TCNSX Tiêu chuẩn nhà sản xuất DĐVN Dược điển Việt Nam USP The United States Pharmacopoeia (Dược điển Mỹ) Kl/Kl Khối lượng/ khối lượng TB Trung bình KTG Kích thước giọt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu ............................21 Bảng 2.2. Thiết bị nghiên cứu ...................................................................................22 Bảng 3.1. Tỷ lệ % kl/kl các thành phần trong dịch vỏ nang .....................................35 Bảng 3.2. Đặc tính dịch vỏ nang và màng vỏ nang với loại chất hóa dẻo khác nhau ...36 Bảng 3.3. Đặc tính dịch và màng vỏ nang bào chế với tỷ lệ phối hợp glycerin và dung dịch sorbitol khác nhau ....................................................................................37 Bảng 3.4. Thời gian hòa tan màng vỏ nang trước và sau khi ngâm trong SNEDDS rosuvastatin ...............................................................................................................39 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của SNEDDS rosuvastatin đến thời gian hòa tan màng vỏ nang từ các nguồn gelatin khác nhau ........................................................................40 Bảng 3.6. Tính chất của dịch vỏ và màng vỏ nang với 3 loại gelatin .......................41 Bảng 3.7. Ảnh hưởng thành phần vỏ nang đến nhiệt độ hàn vỏ ...............................43 Bảng 3.8. Ảnh hưởng thời gian ngâm trương nở gelatin đến đặc tính của dịch vỏ và màng vỏ nang .............................................................................................................44 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ hòa tan gelatin tới đặc tính của dịch vỏ nang và màng vỏ nang .............................................................................................................45 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ dịch gelatin tới đặc tính của dịch vỏ nang và màng vỏ nang .............................................................................................................47 Bảng 3.11. Độ kín của viên nang được bào chế với nhiệt độ đông đặc vỏ nang và nhiệt độ hàn khác nhau ..............................................................................................48 Bảng 3.12. Độ ẩm của viên nang bào chế sau khi làm khô ở khoảng thời gian khác nhau ...........................................................................................................................49 Bảng 3.13. Công thức bào chế viên nang mềm SNEDDS rosuvastatin 10mg .........50 Bảng 3.14. Kết quả đánh giá SNEDDS rosuvastatin đóng viên nang ......................51 Bảng 3.15. Kết quả đánh giá dịch vỏ nang ...............................................................51 Bảng 3.16. Kết quả đánh giá đặc tính viên nang mềm chứa SNEEDS rosuvastatin và đề xuất tiêu chuẩn ......................................................................................................53 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Công thức cấu tạo của rosuvastatin .............................................................2 Hình 2.1. Vị trí đo độ đồng đều màng vỏ nang ........................................................27 Hình 3.1. Thời hòa tan màng vỏ nang .......................................................................38 Hình 3.2. Lực kéo đứt, khả năng kéo giãn màng vỏ nang ........................................38 Hình 3.3. Đặc tính dịch vỏ nang bào chế với các loại gelatin khác nhau .................42 Hình 3.4. Đặc tính màng vỏ nang bào chế với các loại gelatin khác nhau ...............42 Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ hòa tan gelatin tới đặc tính của dịch vỏ nang. ...46 Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ dịch gelatin tới đặc tính của dịch vỏ nang và màng vỏ nang ............................................................................................................47 ĐẶT VẤN ĐỀ Rosuvastatin là thuốc được sử dụng đường uống để điều trị tăng cholesterol máu, tăng triglycerid máu và xơ vữa động mạch. Tuy nhiên, rosuvastatin có độ tan kém trong nước nên thuốc có sinh khả dụng thấp (khoảng 20%) [5]. Có nhiều biện pháp đã được sử dụng để làm tăng độ tan và sinh khả dụng của rosuvastatin, có thể kể đến như tạo phức với β-cyclodextrin [60], tạo hệ phân tán rắn [54], vi nhũ tương [38], chất mang lipd cấu trúc nano [57]…, trong số các phương pháp nói trên, phương pháp tăng sinh khả dụng bằng cách sử dụng hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) có nhiều triển vọng [5], [67], [71]. SNEDDS có khả năng tự tạo nhũ tương dầu trong nước với kích thước giọt phân tán cỡ nano khi tiếp xúc với nước của dịch tiêu hoá cùng với sự co bóp nhẹ nhàng của dạ dày - ruột. Các giọt dầu kích thước nano được vận chuyển tới hệ tuần hoàn chung nhờ vào hệ bạch huyết ruột nên tránh được chuyển hóa lần đầu qua gan [5], [10]. Với các ưu điểm nêu ở trên việc ứng dụng SNEDDS chứa rosuvastatin vào các dạng bào chế thuốc viên dùng đường uống là cần thiết để tăng sinh khả dụng, tăng hiệu quả và tuân thủ điều trị. Trong đó dạng bào chế nang mềm có nhiều ưu điểm như: che giấu được mùi vị của dược chất, tiện dùng, cải thiện sinh khả dụng đường uống các chất kém tan trong nước, giữ nguyên được trạng thái của hệ SNEDDS [28], [76]. Bộ môn Bào chế Trường Đại học Dược Hà Nội đã triển khai nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa với các dược chất nhóm statin như: simvastatin, rosuvastatin [2], [4]. Năm 2019, các tác giả đã nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin [2]. Tuy nhiên do hạn chế về mặt thời gian nên các nghiên cứu ứng dụng SNEDDS rosuvastatin vào các dạng bào chế cụ thể vẫn chưa được hoàn thiện. Chính vì vậy đề tài “Xây dựng công thức vỏ nang mềm chứa hệ nano tự nhũ hóa rosuvastatin” được tiếp tục thực hiện với mục tiêu cụ thể là: 1. Xây dựng được công thức bào chế vỏ nang mềm chứa SNEDDS rosuvastatin. 2. Bước đầu đánh giá được đặc tính viên nang mềm SNEDDS rosuvastatin 10mg. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về rosuvastatin 1.1.1. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý Hình 1.1. Công thức cấu tạo của rosuvastatin [48] Rosuvastatin là một chất tổng hợp toàn phần có tên khoa học là (E,3R,5S)-7[4-(4-fluorophenyl)-2-[methyl(methylsulfonyl) amino]-6-propan-2-yl pyrimidin-5yl]-3,5-dihydroxyhept-6-enoic acid. Công thức phân tử là C22H28FN3O6S. Phân tử lượng của rosuvastatin là 481,593 g/mol. Nhiệt độ nóng chảy của rosuvastatin là 151 - 156ºC, giá trị log P là 0,13 và pKa = 3,8; 4,9; 5,5, giá trị log D ở pH 7,4 là 0,33 tương đương với giá trị của pravastatin và thấp hơn các statin khác. Rosuvastatin dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, là hỗn hợp giữa dạng tinh thể và vô định hình. Rosuvastatin được phân loại vào nhóm II trong bảng phân loại sinh dược học (BCS), ít tan trong nước và methanol, hơi tan trong ethanol, độ tan của rosuvastatin trong nước là 41mg/L ở 25ºC. Rosuvastatin ổn định nhất trong môi trường đệm pH 5 và dung dịch có pH 6-7. Ở pH 6-9, rosuvastatin có độ hòa tan lớn, có tính ổn định cao và tính chất lưỡng tính nên thuốc được hấp thu tốt qua đường tiêu hóa chủ yếu tại ruột non. Độ hòa tan và tính thấm là các thông số cần thiết ảnh hưởng đến sinh khả dụng của rosuvastatin. Rosuvastatin thấm tốt qua màng ruột do đó sự hấp thu được xác định bởi tốc độ hòa tan trong dịch tiêu hóa [53], [48], [72]. 1.1.2. Cơ chế tác dụng dược lý Rosuvastatin là một statin tổng hợp, hoạt động bằng cách tác động vào quá trình tổng hợp cholesterol nội sinh thông qua việc ức chế cạnh tranh enzym 3hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase (HMG - CoA reductase) [19]. 2 Rosuvastatin chứa nhóm methylsulfonamide nên có ái lực với HMG-CoA reductase cao nhất trong số các statin. Ái lực của rosuvastatin đối với vị trí hoạt động của enzyme lớn hơn bốn lần so với ái lực của HMG-CoA đối với enzyme. Enzym HMG-CoA reductase chuyển HMG-CoA thành acid mevalonic trong con đường sinh tổng hợp cholesterol. Do đó, rosuvastatin làm giảm nồng độ cholesterol trong máu do tăng tổng hợp các thụ thể LDL-c ở gan, tăng thu nhận LDL-c từ tuần hoàn. Rosuvastatin làm giảm sản xuất apolipoprotein B dẫn đến giảm sản xuất lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL-c) và triglycerid ở gan [72]. 1.1.3. Dược động học và hướng cải thiện sinh khả dụng Sinh khả dụng tuyệt đối của rosuvastatin là khoảng 20% [63], tương đương với atorvastatin, fluvastatin, paravastatin, cao hơn lovastatin và simvastatin nhưng thấp hơn cerivastatin [62]. Thức ăn làm giảm khả năng hấp thu của rosuvastatin 20% nhưng mức độ hấp thu vẫn không thay đổi. Các đặc tính dược động học của rosuvastatin phụ thuộc liều sử dụng. Nồng độ rosuvastatin tối đa trong huyết tương 19 - 25 µg/L đạt được từ 3-5 giờ sau khi uống một liều rosuvastatin 40mg ở những người tình nguyện khỏe mạnh. Ở trạng thái ổn định, thể tích phân bố trung bình của rosuvastatin là khoảng 134L. Rosuvastatin liên kết thuận nghịch với protein huyết tương (88%). Rosuvastatin ít bị chuyển hóa bởi cytochrom P450, CYP2C9 là isoenzym chính có liên quan đến chuyển hóa rosuvastatin. N-desmethyl rosuvastatin là chất chuyển hóa chính, kém hiệu quả hơn thuốc gốc trong việc ức chế hoạt động HMG-CoA reductase. Rosuvastatin thải trừ chủ yếu qua phân (90%). Thời gian bán thải trong huyết tương của rosuvastatin sau một liều uống duy nhất rosuvastatin 40mg là 18 - 24 giờ. Không có sự thay đổi về dược động học của rosuvastatin với sự khác biệt về tuổi hoặc giới tính của bệnh nhân, thời gian dùng thuốc, hoặc suy thận nhẹ đến trung bình. Tuy nhiên, nồng độ rosuvastatin trong huyết tương tăng ở bệnh nhân suy thận nặng và bệnh nhân bị suy gan nhẹ đến trung bình. Dùng đồng thời rosuvastatin với các thuốc: ketoconazole, erythromycin, itraconazole (chất ức chế CYP3A4), fenofibrate, fluconazole (được chuyển hóa bởi CYP2C9 và CYP2C19), hoặc digoxin dẫn tới mất tác dụng của thuốc [63]. 3 Rosuvastatin tồn tại ở dạng tinh thể có độ tan thấp, đây là nguyên nhân chính dẫn đến sinh khả dụng thấp của rosuvastatin [33]. Có nhiều biện pháp đã được sử dụng để làm tăng độ tan và sinh khả dụng của rosuvastatin, có thể kể đến như tạo phức với β-cyclodextrin [60], tạo hệ phân tán rắn [54], tạo hệ vi nhũ tương [38]…, trong số các phương pháp nói trên, phương pháp tăng sinh khả dụng bằng cách sử dụng hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) có nhiều triển vọng [5], [67], [71]. SNEDDS có khả năng tự tạo nhũ tương dầu trong nước với kích thước giọt phân tán cỡ nano khi tiếp xúc với nước và dịch cơ thể dưới sự co bóp nhẹ nhàng của đường tiêu hóa. Các giọt dầu kích thước nano được vận chuyển tới hệ tuần hoàn chung nhờ vào hệ bạch huyết ruột nên tránh được chuyển hóa lần đầu qua gan, từ đó cải thiện đáng kể sinh khả dụng đường uống của thuốc [5], [10]. Phương pháp này cũng đã được áp dụng thành công với các chất khác của nhóm statin [39], [67]. 1.1.4. Một số chế phẩm chứa rosuvastatin Rosuvastatin là thuốc được sử dụng chủ yếu qua đường uống để hạ lipid máu. Thuốc được phát minh năm 1991 và được đăng ký dưới biệt dược Crestor dạng viên nén bào chế dưới hệ phân tán rắn [16], hàm lượng 5mg, 10mg, 20mg và 40mg lưu hành ở Mỹ từ năm 2003. Thành phần tá dược của viên nén Crestor gồm: cellulose vi tinh thể, lactose monohydrate, tribasic calcium phosphate, crospovidone, hypromellose, magnesium stearate, titan dioxid, oxit sắt màu vàng và oxit sắt đỏ. Viên nang cứng Ezallor (rosuvastatin) hàm lượng 5 mg, 10 mg, 20 mg, và 40 mg, được FDA cấp phép vào ngày 18/12/2018. Với các thành phần tá dược: cellulose vi tinh thể, crospovidone, mannitol, magiê oxit, oxit sắt, natri citrat, hypromellose, polyethylen 4000 và silicon dioxide. Tại Việt Nam hiện nay có các thuốc chứa dược chất rosuvastatin được bào chế dạng viên nén quy ước với liều rosuvastatin 10mg và 20mg: Rosuvastatin STADA, Agirovastin, Rostor, Devastin (thuốc sản xuất trong nước) Bonzacim, Microvatin, Rosiduc, Avistatin, Rosuvamarksans.(nhập khẩu từ Ấn Độ), Delorin (nhập khẩu từ Hungary). 4 1.2. Vài nét về hệ nano tự nhũ hóa 1.2.1. Khái niệm Hệ nano tự nhũ hóa (Self-nanoemulsifying Drug Delivery System SNEDDS) là hỗn hợp lỏng đồng nhất của dầu, chất diện hoạt, các chất đồng diện hoạt với một hoặc nhiều dung môi và đồng dung môi ưa nước có khả năng tạo thành nao nhũ tương dầu/nước khi pha loãng và khuấy nhẹ trong pha nước như dịch tiêu hóa. SNEDDS phân tán tự do trong đường tiêu hóa, nơi nhu động của dạ dày và ruột cung cấp sự khuấy trộn cần thiết cho sự tự nhũ hóa. SNEDDS có các lợi thế so với các hệ mang thuốc nano khác như dễ bào chế, chi phí thấp, ổn định nhiệt động lực học và tự nhũ hóa hiệu quả trong dịch tiêu hóa [15]. 1.2.2. Thành phần a) Dược chất Các thuốc được lựa chọn cho bào chế SNEDDS là các dược chất thuộc nhóm II và IV trong bảng phân loại sinh dược học, thường thân dầu, có giá trị log P > 4, điểm nóng chảy thấp và liều thấp. 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 có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính của SNEDDS như: trạng thái pha và kích thước giọt [50]. b) Pha dầu Các thuộc tính lý hóa của dầu ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tự nhũ hóa, kích thước giọt nano nhũ tương. Việc lựa chọn pha dầu cần cân đối giữa khả năng hòa tan dược chất và khả năng tạo nano nhũ tương với những đặc tính mong muốn [45]. Các tỷ lệ khác nhau của pha dầu ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả tự nhũ hóa của hệ SNEDDS [43], khi tỷ lệ dầu lớn hơn 40% tạo ra nhũ tương đục và thô do tăng kích thước giọt [32]. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sử dụng các dầu có chiều dài mạch carbon trung bình và giá trị HLB cao như Capryol 90 (HLB bằng 6) hiệu quả hơn các dầu có mạch carbon dài và giá trị HLB thấp. Khi nghiên cứu so sánh khả năng hình thành nhũ tương của các pha dầu khác nhau với các chất diện hoạt khác nhau, kết quả cho thấy Capryol 90 có khả năng tạo nhũ tương tốt nhất 5 trong các dầu dược khảo sát, trong đó sự kết hợp của Capryol 90 và Cremophor RH 40 cho hiệu quả cao nhất [24]. c) Chất diện hoạt 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 nano nhũ tương. Nồng độ của chất diện hoạt trong SNEDDS có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước giọt nano nhũ tương. Tăng lượng chất diện hoạt tạo ra các nhũ tương trong hơn [46], có thể do chất diện hoạt làm ổn định và giảm sức căng bề mặt dầunước, tăng nồng độ ở bề mặt phân cách pha đồng thời với việc giảm hàm lượng pha dầu trong hệ dẫn đến giảm kích thước giọt nhũ tương. Tuy nhiên khi tăng nồng độ chất diện hoạt đến một mức độ nhất định thì kích thước giọt lại tăng lên [43], [52]. Nồng độ chất diện hoạt có thể ảnh hưởng đến sự kết tủa thuốc trong đường tiêu hóa, do đó ảnh hưởng đến sinh khả dụng của thuốc [20]. Thông thường trong các công thức hệ SNEDDS và SMEDDS, tỷ lệ chất diện hoạt thường là (30 - 60%), tỷ lệ này giúp cho hệ có khả năng tự nhũ hóa và tạo ra nhũ tương có kích thước cỡ nano [34], [45]. Việc lựa chọn chất diện hoạt cũng phụ thuộc vào đường dùng và độ an toàn của mỗi chất. d) Các chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi Việc sử dụng các chất đồng diện hoạt hoặc đồng dung môi có thể cải thiện khả năng hòa tan dược chất, điều chỉnh kích thước giọt hoặc thời gian tự nhũ hóa của các SNEDDS. Tuy nhiên việc sử dụng các đồng dung môi này có thể ảnh hưởng tới kích thước giọt của nano nhũ tương. Các đồng dung môi như propylen glycol, 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 tự nhũ hóa [7], [22]. 1.2.3. Cơ chế tăng sinh khả dụng của hệ nano tự nhũ hóa Hệ SNEDDS là một hỗn hợp đồng nhất gồm các thành phần dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt. SNEDDS tự tạo nhũ tương dầu trong nước với kích thước giọt phân tán cỡ nano khi tiếp xúc với nước dưới tác động của nhu động đường tiêu hóa, nhờ vậy, hệ có khả năng trải rộng diện tích tiếp xúc trên bề mặt đường tiêu hóa nên góp phần cải thiện hấp thu thuốc. Ngoài ra, các giọt dầu kích thước nano này 6 được hấp thu qua đường bạch huyết ruột mà không vào hệ tuần hoàn nên tránh đc chuyển hóa lần đầu qua gan. Đây chính là lý do chủ yếu giúp hệ SNEDDS cải thiện được sinh khả dụng của dược chất thân dầu, bị chuyển hóa ở ruột và chuyển hóa lần đầu qua gan như một số dược chất nhóm statin [5], [10], [13]. 1.3. Tổng quan viên nang mềm 1.3.1. Thành phần thuốc nang mềm 1.3.1.1. Thành phần vỏ viên nang mềm a) Gelatin Gelatin là một protein trọng lượng phân tử cao hòa tan trong nước, tất cả các axit amin đều có trong gelatin ngoại trừ tryptophan và lượng rất thấp methionine, cystine và tyrosine [30]. Cấu trúc của gelatin được hình thành từ sự liên kết của các amino acid khác nhau bằng liên kết peptide để tạo thành polymer với trọng lượng phân tử dao động từ 15000 đến 25000 da [51]. Trong nước nóng gelatin hút nước, trương nở và hòa tan tạo dung dịch nhớt. Các tính chất của gelatin bị ảnh hưởng bởi thành phần axit amin, sự khác biệt trong phân bố trọng lượng phân tử, pH, nhiệt độ, nồng độ gelatin, phương pháp chế biến [30], [51]. Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng để đánh giá chất lượng của gelatin thành phẩm. Độ nhớt của gelatin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: sự phân bố khối lượng phân tử, nguồn nguyên liệu, nồng độ gelatin, dung môi, pH và nhiệt độ. pH có ảnh hưởng lớn nhất đến độ nhớt khi pH= 3 hoặc 10,5 và có ảnh hưởng ít nhất khi ở điểm đẳng điện [51]. Nhiệt độ càng cao thì độ nhớt dung dịch gelatin càng giảm [35], [51]. Độ bền gel cũng là một trong những tính chất quan trọng để đánh giá chất lượng gelatin và quyết định khả năng ứng dụng của gelatin. Độ bền gel phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, nồng độ gelatin, pH và nhiệt độ [51]. Gelatin để bào chế viên nang mềm phải đạt được những yêu cầu sau: • Độ bền gel (độ Bloom): 150 - 200 tùy thuộc vào loại gelatin • Độ nhớt ở 60°C với nồng độ 6,67 % thể tích/ thể tích trong nước: 2,8 - 4,5 mPa.s tùy thuộc vào loại gelatin 7 • Kích thước hạt nhỏ cho phép hòa tan nhanh và loại bỏ bọt khí trong khối gel nóng chảy, ngay cả ở nồng độ gelatin cao [51]. Gelatin có độ nhớt thấp, độ bền gel cao như gelatin da lợn 200 Bloom (PS) hoặc axit xương (AB) thường được sử dụng với thuốc hút ẩm hoặc nhạy cảm với nước, gelatin chứa ít nước và khô nhanh hơn do đó cải thiện độ ổn định của sản phẩm trong quá trình sản xuất viên nang. Hỗn hợp gelatin thấp (100 Bloom) và trung bình (150 Bloom) đã được đề xuất cho công thức của viên nang mềm nhai để đạt được độ mềm và độ hòa tan của vỏ, độ dính thấp để cải thiện độ ổn định. Gelatin da lợn succinylated (Bloom: 190 - 210 g; độ nhớt: 3,3 - 4,1 mPa s) thường được sử dụng cho các sản phẩm có thành phần tạo aldehyd, để ngăn chặn hiện tượng liên hết chéo của vỏ [51]. Gelatin thường được đặc trưng bởi nguồn gốc nguyên liệu và cách sản xuất sẽ ảnh hưởng rõ rệt tới tính chất. Có hai loại gelatin: gelatin A được sản xuất yếu từ da lợn và nhờ dung dịch acid để thực hiện quá trình thủy phân collagen, gelatin A có điểm đẳng điện ở pH 3,8 - 6,0 là 6 - 8. Gelatin B được sản xuất chủ yếu từ xương động vật và nhờ dung dịch kiềm để thực hiện quá trình thủy phân collagen, gelatin B có điểm đẳng điện ở pH 5,0 – 7,5 là 4,7 - 5,3 [70]. Gelatin là một hợp chất protein hòa tan thu được bằng cách thủy phân một phần collagen, thành phần protein chính trong xương, sụn và da, do đó nguồn, tuổi của động vật và loại collagen đều là những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gelatin. Sự phân bố trọng lượng phân tử và thành phần axit amin, là những yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất vật lý và cấu trúc của gelatin, cũng được cho là đóng vai trò chính trong tính chất cơ học. Khi gelatin đến từ các loài khác nhau, cũng phải chú ý đến thành phần axit amin, đặc biệt là các axit amin đặc trưng nhất Gly, Pro và Hyp [27], [51]. Gelatin có nguồn gốc từ gia cầm, cá hoặc các nguồn khác gần đây đã được đề xuất thay thế cho gelatin có nguồn gốc từ bò và lợn. Việc sử dụng gelatin cá để sản xuất viên nang mềm bị hạn chế bởi tính chất gel hóa, khả năng định hình và khả năng làm khô của chúng ít nhiều khác biệt với gelatin của động vật có vú. Do mức độ hydroxyl hóa prolin thấp nên khả năng gel hóa và định hình của gelatin cá thấp, không đáp ứng được yêu cầu để sử dụng trong phương pháp ép khuôn [51]. 8 b) Chất hóa dẻo Chất hóa dẻo được dùng để đảm bảo độ đàn hồi của vỏ viên nang. Việc lựa chọn chất hóa dẻo phụ thuộc vào khả năng tương hợp của dịch thuốc và vỏ nang. Trên thực tế, chỉ có một vài chất hóa dẻo được sử dụng, cụ thể là các polyalcol. Glycerin (85% và 98% kl/kl), các loại dung dịch sorbitol và sorbitol/sorbitan được sử dụng nhiều nhất. Ngoài ra, propylen glycol và polyethylen glycol có trọng lượng phân tử thấp (PEG 200) cũng được sử dụng [51]. Nước được sử dụng nhờ khả năng làm giảm nhiệt độ chuyển kính (Tg) của gelatin, tỷ lệ thuận với lượng nước có trong gelatin. Coppola và cộng sự đã ghi nhận sự giảm nhiệt độ Tg của gelatin từ 160 đến -200C khi hàm lượng nước trong gelatin tăng từ 2 - 18% (kl/kl) [18], [47]. Nước thường chiếm 30 - 40% công thức dịch vỏ nang, chiếm tỷ lệ 0,7-1,3 phần so với lượng gelatin, tùy thuộc vào độ nhớt của gelatin. Sau khi đóng nang, nước thừa được loại bỏ khỏi các viên nang thông qua việc làm khô. Do nước có khả năng dễ bay hơi dẫn đến mất nước trong quá trình làm khô khiến vỏ nang giòn và dễ vỡ, vì vậy cần sử dụng thêm chất hóa dẻo không bay hơi [51], [37]. Glycerin là chất hóa dẻo được sử dụng thường xuyên nhất. Glycerin có những ưu điểm: hiệu quả hóa dẻo cao, độ bay hơi thấp với khả năng tương tác cụ thể với gelatin cho phép hình thành mạng gel ổn định [51]. Tuy nhiên do có khả năng hút ẩm cao, vỏ nang sẽ xảy ra hiện tượng mềm dính với nhau theo thời gian. Màng gelatin được sản xuất với glycerin như một chất làm dẻo có khả năng chống ẩm kém hơn và dễ thấm oxy và các thành phần dễ bay hơi hơn được sản xuất với chất làm dẻo polyol cao hơn, chẳng hạn như xylitol, sorbitol, maltitol [28]. Sorbitol là một chất làm dẻo gián tiếp, chủ yếu hoạt động như một chất giữ ẩm. Sorbitol làm giảm nhẹ nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh gelatin, do đó khả năng làm dẻo trực tiếp của nó giảm đi rất nhiều. Các loại dung dịch sorbitol khác nhau về lượng sản phẩm phụ, cụ thể là oligosacarid hydro hóa và sorbitol anhydrid, tức là sorbitans, tạo ra sự khác biệt về khả năng hóa dẻo và khả năng tương thích với gelatin [56]. Sorbitol có thể bị kết tinh trong quá trình lưu trữ, sự kết tinh của 9 sorbitol sẽ làm sẽ tăng các tương tác phân tử trong mạng gelatin và thay đổi tính chất cơ học của màng [28]. Propylene glycol (PG) có khả năng hóa dẻo vượt trội hơn so với hỗn hợp sorbitol/sorbitan và thậm chí là glycerin. Tuy nhiên nó có tác động hơi tiêu cực đến sự hình thành cấu trúc gel. Polyethylen glycol (PEG) lỏng chỉ có thể được sử dụng kết hợp với glycerin hoặc PG, vì khả năng tương thích với gelatin bị hạn chế [51]. Polyethylen có khả năng hòa tan với nước ở mọi tỷ lệ và hòa tan nhiều dược chất đồng thời làm cho chúng trở thành phương tiện lý tưởng để cung cấp nhiều hợp chất hòa tan kém. Tuy nhiên polyethylen glycol có ái lực cao đối với nước có thể dẫn đến sự kết tủa của các hợp chất hòa tan khi tiếp xúc với môi trường nước [28]. c) Tá dược Ngoài gelatin, chất hóa dẻo và nước, các thành phần khác trong vỏ viên nang cũng được sử dụng như chất màu, chất cản quang, chất bảo quản, chất tạo mùi,…Các chất tạo màu và làm mờ được sử dụng thường xuyên để tạo cho vỏ có màu mong muốn, cho phép vỏ bảo vệ ánh sáng. Trong quá trình bảo quản, chất tạo màu có thể có phản ứng tương tác với các thành phần khác của vỏ hoặc dịch nhân gây ra sự phai màu hay sẫm màu của vỏ nang [51]. 1.3.1.2. Thành phần dịch thuốc Dịch thuốc đóng nang thường là các chất lỏng, dung dịch dầu, hỗn dịch hoặc các bột nhão, đôi khi có thể đóng cả dạng nhũ tương và theo nguyên tắc dịch nhân không hòa tan được vỏ. pH dịch nhân thường giới hạn trong khoảng chỉ từ 2,5 - 7,5 vì pH thấp quá sẽ làm thủy phân gelatin, còn pH cao quá sẽ làm vỏ nang cứng lại. Dung môi để bào chế thuốc đóng nang thường là dầu thực vật, dầu khoáng, triglycerid của acid béo có mạch trung bình, các chất lỏng thân nước như PEG 400600, triacetin, polyglyceryl ester và các dung môi không có khả năng phân hủy hoặc hòa tan vỏ gelatin (chất diện hoạt, dimethyl isosorbid, diethylen glycol monoethyl ether)… Ngoài ra nước, ethnaol và glycerin có thể được dùng nhưng với một lượng nhỏ nhằm tăng độ tan của dược chất. Trong công thức dịch nhân còn có thể có các chất để điều chỉnh thể chất (dầu thực vật hydrogen hóa, sáp ong.) hoặc chất nhũ hóa (lecithin, sáp ong) [3], chất điều chỉnh pH, điều vị và chất chống oxy hóa. Chất 10 chống oxy hóa thân dầu có thể được sử dụng để ổn định hàm lượng pha dầu của SNEDDS [40]. 1.3.2. Ưu nhược điểm viên nang mềm a) Ưu điểm Viên nang mềm cung cấp nhiều lợi thế hơn các dạng thuốc uống thông thường khác: dễ nuốt, bảo vệ hợp chất chống lại oxy và ánh sáng, có thể dễ dàng hòa tan trong dịch dạ dày của đường tiêu hóa. Sự hấp thu các hợp chất hòa tan kém được bào chế dưới dạng viên nang mềm cũng có thể cao hơn so với các dạng bào chế thông thường khác không chỉ do sự hòa tan của các hợp chất trong công thức mà còn do sự ức chế do tá dược gây ra bởi thuốc qua trung gian P-glycoprotein và sự suy giảm xúc tác enzyme của hợp chất trong lòng của đường tiêu hóa [28]. Thuốc có độ tan kém trong nước khi sử dụng ở dạng bào chế rắn, tốc độ hòa tan thường thấp và hấp thu thay đổi dẫn đến kém sinh khả dụng. Viên nang mềm có khả năng nâng cao sinh khả dụng đường uống, đặc biệt các hợp chất kém tan trong nước. Cũng như tăng tốc độ hấp thu, viên nang mềm cũng được báo cáo có thể cải thiện mức độ hấp thu. Điều này có thể đặc biệt hiệu quả đối với thuốc kỵ nước với trọng lượng phân tử tương đối cao [9]. Sinh khả dụng viên nang mềm của saquinavir cao hơn khoảng ba lần so với công thức viên nang cứng. Sinh khả dụng của digoxin được báo cáo là đã tăng đáng kể so với viên nén khi bào chế dưới dạng viên nang mềm [9], [41], [61]. b) Nhược điểm Một trong những thách thức lớn trong việc phát triển dạng viên nang mềm là có thể sảy ra sự di chuyển của các thành phần giữa vỏ và môi trường bên ngoài, sự xuất hiện của các tương tác vật lý và hóa học trong và giữa các thành phần vỏ và dịch thuốc đóng nang [28]. Vỏ nang mềm thường chứa chủ yếu là gelatin nên có thể xảy ra hiện tượng liên kết chéo (cross-linking) dưới tác động của các thành phần có trong công thức đóng nang khiến vỏ nang trở nên khó rã hơn theo thời gian bảo quản. Hiện tượng liên kết chéo ngăn cản không cho dịch nang giải phóng ra ngoài môi trường và ảnh hưởng đến độ hòa tan của viên [42]. 11 1.3.3. Tương tác giữa vỏ nang và dịch thuốc đóng nang Hệ tự nhũ hóa thân dầu ngày càng được áp dụng vào viên nang mềm gelatin hơn vì nó làm tăng sinh khả dụng, làm giảm sự biến đổi huyết tương của thuốc hòa tan kém, hấp thu kém [76]. Tuy nhiên quá trình đưa dịch thuốc vào dạng viên nang mềm có thể có thể xảy ra tương tác giữa vỏ nang và dịch nhân trong quá trình sản xuất, làm khô và bảo quản. Tương tác chính có thể xảy ra: • Tương tác giữa các thành phần dịch thuốc đóng nang với gelatin và chất hóa dẻo • Quá trình di chuyển của các thành phần dịch nhân vào vỏ nang và ngược lại. a) Tương tác giữa các thành phần dịch thuốc đóng nang với vỏ nang Vỏ nang mềm thường chứa chủ yếu là gelatin nên có thể xảy ra hiện tượng liên kết chéo (cross-linking) dưới tác động của các thành phần có trong công thức đóng nang, độ ẩm cao, nhiệt độ khiến vỏ nang trở nên khó rã hơn theo thời gian bảo quản. Hiện tượng liên kết chéo ngăn cản không cho dược chất trong nang giải phóng ra ngoài môi trường và ảnh hưởng đến độ hòa tan của viên nang mềm. Các liên kết chéo của gelatin trong quá trình hòa tan sẽ tạo thành một lớp màng rất mỏng, yếu về mặt cơ học nhưng lại khó bị phá vỡ dưới tác động của điều kiện hòa tan giải phóng thuốc [11], [17], [26]. Hiện tượng liên kết chéo được Digenis và cộng sự mô tả như sau [23]: Các nhóm chức tự do của lysin gần nhau bị oxi hóa khử amin trong điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ, độ ẩm cao, tia UV) để tạo thanh các nhóm andehyd. Một trong các nhóm andehyd này phản ứng với nhóm α-amino tự do của một phân tử lysin gần kề để tạo thành gốc imin, sau đó sẽ trải qua một loạt các phản ứng ngưng tụ để tạo thành một sản phẩm liên kết chéo có chứa vòng pyridinium. Qua đó hình thành một mạng lưới ba chiều trong gelatin, làm giảm khả năng rã và hòa tan của vỏ gelatin. Sự có mặt của một số chất trong dịch nhân cũng góp phần gây ra hiện tượng này: các nhóm amino của lysin phản ứng với andehyd có trong sản phẩm tạo thành nhóm hydroxylmethyl amino, sau đó mất đi một phân tử nước để tạo thành cation imin. Chất chung gian này sau đó phản ứng với nhóm hydroxylmethyl của một phân 12