TỔNG QUAN
Furosemid
1.1.1 Cấu tạo và danh pháp
Công thức cấu tạo (hình 1.1)
Công thức phân tử: C12H11ClN2O5S
Danh pháp IUPAC: 4-chloro-2-(furan-2-ylmethylamino)-5-sulfamoylbenzoic acid
Khối lượng phân tử: 330,74 g/mol 6
Cảm quan: bột tinh thể màu trắng đến hơi vàng, không mùi, hầu như không vị.
The compound has a melting point of 206°C and a logP value of 2.30, indicating moderate lipophilicity Its pKa ranges between 3.8 and 3.9 due to the carboxyl group, influencing its acidity It exhibits low solubility, approximately 0.0731 mg/mL at 30°C, and is poorly soluble in water, ethanol, chloroform, and ether However, it dissolves well in solvents such as acetonitrile, methanol, dimethylformamide, and aqueous solutions with pH above 8.0.
Bảng 1.1 trình bày về độ tan của furosemid (mg/mL) và tỷ lệ Liều/Độ tan (D/S) (mL) tương ứng của ba sản phẩm viên nén có hàm lượng khác nhau tại các nhiệt độ 25°C, 30°C và 37°C Các dữ liệu cho thấy độ tan của furosemid tăng khi nhiệt độ tăng, đặc biệt rõ rệt ở các nhiệt độ cao hơn Tỷ lệ D/S cũng thay đổi theo mức độ hòa tan của thuốc ở các nhiệt độ khác nhau, phản ánh sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng giải phóng thuốc từ viên nén Việc phân tích độ tan tại các nhiệt độ này giúp xác định khả năng hấp thu thuốc trong cơ thể, từ đó tối ưu hóa liều dùng để đạt hiệu quả điều trị tốt nhất Các kết quả này cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá tính ổn định và hiệu quả của các sản phẩm viên nén chứa furosemid trong các điều kiện bảo quản khác nhau.
20 mg 40 mg b 500 mg 20 mg 40 mg a 500 mg
Dữ liệu về pH và các chỉ số liên quan cho thấy mức độ thay đổi của các mẫu thử nghiệm theo các mức pH khác nhau Tuy nhiên, trong danh sách này, các giá trị như pH 0,018, 0,014, và 0,024 thể hiện hàm lượng cực thấp, đều nằm trong ngưỡng giới hạn an toàn hoặc vượt điểm tới hạn theo quy định của WHO, đặc biệt các giá trị được đánh dấu là 'b' cho thấy giá trị D/S vượt ngưỡng Các chỉ số như pH 1,0 và 1,2 có hàm lượng cao hơn, lần lượt là 0,014 và 0,024, đồng thời cũng vượt giới hạn an toàn Các mức pH cao hơn như 6,5 đến 8,0 cho thấy sự biến đổi trong các chỉ số, trong đó hàm lượng như 1,5-3,94 hoặc 21,9 phản ánh các thay đổi trong thành phần mẫu thử Các dữ liệu này quan trọng trong việc đánh giá tính an toàn và chất lượng của nước hoặc các mẫu thử nghiệm dựa trên tiêu chuẩn của WHO, nhằm đảm bảo sức khỏe cộng đồng và quy trình kiểm định chất lượng.
Furosemid (FUR) có độ tan kém và dễ bị đổi màu khi tiếp xúc với ánh sáng, do đó cần bảo quản các chế phẩm furosemid tránh ánh sáng để duy trì chất lượng Các dạng dung dịch uống hoặc tiêm của Furosemid nên được bảo quản ở nhiệt độ 15-30°C, tránh đông lạnh để đảm bảo hiệu quả điều trị Ngoài ra, cần tránh trộn Furosemid với các dung dịch có tính acid mạnh, vì có thể gây tái kết tinh, ảnh hưởng đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc.
1.1.3.1 Biến đổi vật lý giữa các cấu trúc
FUR có tính đa hình, điều này khiến các đặc tính lý hóa của nó như độ nóng chảy, độ tan, hình thái hạt, tính chất quang học và khả năng phản ứng không ổn định Tính đa hình của FUR ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau Việc hiểu rõ đặc điểm này giúp tối ưu hóa quá trình sử dụng và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Hình 1.1 trình bày công thức cấu tạo của furosemid, một hợp chất có tính ổn định thể chất Theo nghiên cứu của Yoshihisa Matsuda và cộng sự (1990), FUR tồn tại với bảy dạng khác nhau, bao gồm ba dạng kết tinh (dạng I, II, và III), hai dạng solvat (DMS solvat và dioxan solvat), một dạng vô định hình, và một dạng kết tinh thương mại (dạng VI) Các dạng này có khả năng chuyển đổi lẫn nhau dưới những điều kiện nhất định, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và độ ổn định của các dạng bào chế Quá trình biến đổi đa hình của FUR đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính ổn định của sản phẩm cuối cùng.
Hình 1.2 Sự biến đổi dạng furosemid trong các điều kiện thử nghiệm khắc nghiệt 9
Claudia Garnero và cộng sự (2016) chứng minh rằng việc tạo phức với β-cyclodextrin (β-CD) giúp cải thiện độ ổn định của FUR, đặc biệt về mặt tính đa hình Nghiên cứu này đánh giá sự ổn định của các dạng FUR I, II và các phức hợp của chúng với β-CD trong điều kiện lão hóa cấp tốc, phơi sáng và trong tủ vi khí hậu suốt 6 tháng Kết quả cho thấy, dạng II của FUR bị biến đổi sau 3 tháng, trong khi dạng I không có sự thay đổi đáng kể, và các phức hợp với β-CD duy trì độ ổn định cả về mặt hóa học và vật lý trong suốt quá trình thử nghiệm.
1.1.3.2 Độ ổn định trong các điều kiện môi trường
Sự phân hủy quang học của furosemid trong các môi trường pH
Khi tiếp xúc với tia UV, thời gian bán hủy của FUR dao động từ 8 đến 24 giờ, phụ thuộc vào nguồn sáng, môi trường và độ pH FUR chứng minh sự ổn định trong môi trường kiềm, dung môi hữu cơ hoặc môi trường micellar có tính acid, đồng thời cần tránh ánh sáng để duy trì độ ổn định Ngoài ra, Dd FUR ở mức pH từ 8 đến 10 không bị phân hủy trong 24 giờ khi tiếp xúc với ánh sáng phòng thí nghiệm hoặc ánh sáng ban ngày bình thường, đảm bảo tính bền vững trong các điều kiện đa dạng.
Trong dung dịch nước và dung môi hữu cơ, FUR bị phân huỷ quang thành acid 4-chloro-5-sulfamoylanthranilic (CSA) và furfuryl alcohol, sau đó nhanh chóng chuyển đổi thành acid levulinic Quá trình phân hủy này đặc biệt diễn ra nhanh hơn trong các dung dịch axit, theo động học bậc 1, với tốc độ tối đa ở pH 1-2 và giảm dần khi pH tăng lên Sự phân huỷ của FUR trong môi trường axit là một quá trình quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu quả chuyển đổi sinh học và các ứng dụng công nghiệp.
Hàm lượng FUR giảm đáng kể khi tiếp xúc trong điều kiện chiếu sáng, đặc biệt là trong môi trường axit Do đó, trong quá trình nghiên cứu, cần chú ý bảo vệ hoạt chất để tránh sự phân hủy quang học, nhằm duy trì hiệu quả và độ ổn định của sản phẩm.
Bảng 1.2 Thời gian bán hủy (t1/2) của furosemid trong các môi trường pH ở điều kiện tiếp xúc ánh sáng phòng thí nghiệm pH t 1/2 (phút) pH t 1/2 (phút)
3,5 310 Ảnh hưởng của pH lên độ ổn định furosemid trong điều kiện tránh sáng
Bundgaard và cộng sự (1988) đã xác định tốc độ thủy phân của FUR ở 37°C trong môi trường axit, tránh ánh sáng Kết quả cho thấy FUR khá ổn định tại pH 1,0 với thời gian phân hủy nửa đời là 17,2 giờ, chậm hơn so với các báo cáo trước đó (t1/2 = 3 giờ 15 phút).
Cl 3 2 NH 2 hv axit 2-amino-4-chloro-5- sulfamoylbenzoic (CSA)
Hình 1.4 trình bày sự biến đổi nồng độ furosemid theo thời gian trong các dung dịch đệm khi tiếp xúc với ánh sáng, cho thấy tác động của ánh sáng đến độ ổn định của thuốc Trong khi đó, các con đường phân hủy quang của furosemid (Hình 1.3) cho thấy quá trình phân hủy dưới tác động của ánh sáng làm giảm hiệu quả của thuốc, tuy nhiên, trong điều kiện tránh ánh sáng, thủy phân trong môi trường acid dạ dày không phải là yếu tố chính gây ra sự hấp thu không hoàn toàn của furosemid Ngoài ra, ảnh hưởng của oxy và độ ẩm không khí cũng đóng vai trò quan trọng đối với độ ổn định của furosemid khi tránh ánh sáng, góp phần vào khả năng duy trì hiệu quả điều trị của thuốc trong các hệ thống bào chế.
Katsura và cộng sự (2017) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm và khí (không khí, oxy, nitơ) đến sự đổi màu của viên FUR dạng I – dạng thù hình ổn định nhất trong môi trường tránh sáng Kết quả cho thấy, chất phân hủy màu vàng (CSA) xuất hiện trong quá trình tạo viên và không xảy ra sự chuyển đổi dạng tinh thể, giúp duy trì tính ổn định của viên FUR trong điều kiện lưu trữ.
Sự biến đổi màu tăng nhanh bởi quá trình oxy hóa; độ ẩm không ảnh hưởng đến quá trình phân hủy này.
Bảng 1.3 trình bày sự biến đổi màu của viên furosemid dưới các điều kiện bảo quản khác nhau, đo lường bằng chỉ số ΔE để phản ánh mức độ thay đổi màu sắc Kết quả cho thấy rằng, dưới các điều kiện bảo quản khác nhau, viên thuốc có mức độ biến đổi màu rõ rệt, ảnh hưởng đến chất lượng và độ ổn định của sản phẩm Các nghiên cứu này giúp xác định điều kiện bảo quản tối ưu nhằm duy trì hoạt tính và hình thức của viên furosemid trong quá trình lưu trữ.
Bảng 1.4 Sự biến đổi màu của viên nén furosemid bảo quản dưới tác động của không khí, oxy và nitơ 17 Điều kiện bảo quản Không khí Oxy Nitơ
Sự biến đổi màu (ΔE ) trong 6 ngày 0,5 1,2 0,5 Ảnh hưởng nhiệt độ lên độ ổn định furosemid trong điều kiện tránh sáng
Nghiên cứu của Melane (2002) cho thấy, đường cong phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) và phân tích nhiệt trọng lượng (TG) của FUR và các hỗn hợp vật lý có sự thay đổi rõ rệt khi tiếp xúc với các điều kiện chiếu xạ Cụ thể, FUR kết hợp với β-CD được chắn sáng trong điều kiện chiếu xạ (16 giờ, 550 W/m²) không có sự thay đổi đáng kể so với các mẫu ban đầu, cho thấy tính ổn định của vật liệu Tuy nhiên, trong điều kiện chiếu xạ, các sản phẩm phân hủy làm giảm điểm nóng chảy của FUR và thúc đẩy quá trình phân hủy nhiệt, ảnh hưởng đến đặc tính nhiệt của vật liệu.
Một số phương pháp được sử dụng:
- Phổ hấp thụ hồng ngoại 19
- Quang phổ UV-Vis 19 : có 3 cực đại hấp thụ ở bước sóng 228 nm, 270 nm và
333 nm Tỷ số độ hấp thụ ở bước sóng 270 nm và 228 nm phải từ 0,52 đến 0,57.
- Phản ứng tạo chất màu đỏ tím đặc trưng (hình 1.5) 19
Hình 1.5 Sự hình thành hợp chất acid 4-cloro-5-sulfamoylanthranilic màu đỏ tím 21 Định lượng
- Chuẩn độ đo điện thế 19
- Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) 20, 22
- Viên nén: Quang phổ hấp thụ UV
- Dd tiêm: Phản ứng màu Định lượng
- Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) 22
Bảng 1.5 Phương pháp định lượng bằng HPLC một số chế phẩm 22
USP 44 Dd uống Viên nén Dd tiêm
Dd chuẩn 1 mg/mL FUR chuẩn 1 mg/mL FUR chuẩn 1,0 mg/mL FUR chuẩn
Dd thử 1,0 mg/mL FUR chế phẩm 1,0 mg/mL FUR chế phẩm 1,0 mg/mL FUR chế phẩm
Dung môi Nước : acetonitril : acid acetic băng (22:22:1) nước : acetonitril : acid acetic băng (489:489:22)
22 mL acid acetic băng và hỗn hợp acetonitril : nước (50:50) vừa đủ 1000 mL Điều kiện sắc ký
Pha động Nước : acetonitril : acid acetic băng (165:35:2)
Nước : tetrahydrofuran : acid acetic băng (70:30:1)
Nước : tetrahydrofuran : acid acetic băng (70:30:1)
Bước sóng phát hiện UV 254 nm UV 254 nm UV 254 nm
Cột L10 (25 cm × 4,6 mm) L10 (25 cm × 4,6 mm) L1 (25 cm × 4,6 mm)
Tốc độ dòng 2 mL/ phút 1,0 mL/ phút 1,0 mL/ phút
Thể tớch tiờm 10 àL 20 àL 20 μL
- Phương pháp đo quang phổ UV-Vis: dd tiêm 19,20 , viên nén 19
+ Dung môi pha loãng: nước, NaOH 0,1 M
+ Đo độ hấp thụ ở bước sóng 271 nm.
Dược lý và cơ chế tác dụng
Phương pháp cải thiện độ tan
Nhiều hoạt chất kém tan gây ảnh hưởng đến sinh khả dụng và hiệu quả điều trị Để khắc phục vấn đề này, các phương pháp cải thiện độ tan đã được ứng dụng phổ biến, giúp nâng cao hiệu quả điều trị của nhiều hoạt chất Các kỹ thuật thường được sử dụng bao gồm điều chỉnh pH hoặc tạo muối tại chỗ, sử dụng đồng dung môi, chất diện hoạt, tạo phức hoặc phát triển các dạng bào chế đặc biệt Những phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa khả năng hấp thu và hiệu quả điều trị của hoạt chất.
Trong môi trường pH dạ dày, muối của một acid yếu như FUR được hòa tan nhờ tác dụng tự đệm của muối, giúp các tiểu phân hoạt chất di chuyển xuống ruột để hấp thu Tuy nhiên, khi trong dạ dày có quá nhiều acid tự do không ion hóa, chúng thường gây quá bão hòa, dẫn đến hình thành kết tủa ở dạng hạt mịn hoặc lớp acid tự do kém hòa tan bao quanh muối, làm giảm khả năng hòa tan Các kết tủa này có thể tồn tại và gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình hấp thu, nhưng khi dạ dày rỗng hoặc quá trình làm rỗng diễn ra, chúng thường được hòa tan tại môi trường pH cao hơn của ruột non Quá trình này được mô tả chi tiết trong hình 1.6.
Hình 1.6 Sự hòa tan và kết tủa của muối trong dạ dày rỗng và trong quá trình vận chuyển vào ruột non 25
Việc sử dụng các phương pháp kết hợp cùng quá trình tạo muối là cần thiết để cải thiện độ tan hoặc thúc đẩy hình thành tủa vô định hình của FUR Điều này đặc biệt quan trọng khi dạng bào chế của FUR cần duy trì ổn định trong thời gian dài dưới điều kiện acid của dạ dày Các kỹ thuật này giúp nâng cao khả năng hấp thu và hiệu quả điều trị của thuốc trong hệ tiêu hóa.
Hệ thống nổi trong dạ dày
1.3.1 Sự phát triển hệ thống nổi trong dạ dày
Các hệ thống phân phối thuốc tồn lưu dạ dày (Gastro Retentive Dosage Forms - GRDFs) ra đời và phát triển dựa trên đặc điểm của tỷ trọng dạng bào chế GRDFs được phân thành hai loại chính: hệ thống có tỷ trọng cao và hệ thống có tỷ trọng thấp, nhằm tối ưu hóa quá trình giữ thuốc trong dạ dày và nâng cao hiệu quả điều trị.
GRDFs tỷ trọng cao, hay còn gọi là hệ thống lắng, có trọng lượng lớn hơn dịch dạ dày (~3 g/cm³), giúp hệ thống chìm xuống đáy và kẹt trong các nếp gấp antrum của dạ dày, tránh bị tiêu trùng và giữ lại hiệu quả Các tá dược thường được sử dụng bao gồm bari sulfat, oxit kẽm, bột sắt và titan dioxid, giúp tăng trọng lượng của hệ thống Tuy nhiên, việc sử dụng các tá dược này cũng gây hạn chế trong quá trình ứng dụng, do chúng có thể tương tác với các thành phần trong công thức, làm giảm tính ổn định của dạng thuốc.
Hệ thống GRDFs tỷ trọng thấp phổ biến hơn nhờ khả năng nằm lơ lửng ở phần trên dạ dày, giúp kéo dài thời gian lưu trữ thức ăn và duy trì cảm giác no lâu hơn Trái ngược với hệ thống tỷ trọng cao, hệ thống tỷ trọng thấp còn được gọi là hệ thống nổi, sẽ được trình bày chi tiết hơn trong phần tiếp theo của bài viết.
Một số dạng GRDFs không tuân theo nguyên tắc tỷ trọng mà dựa vào kích thước của hệ thống như hệ thống mở rộng hoặc hệ thống trương phồng, giúp thay đổi kích thước và trì hoãn việc rời khỏi dạ dày bằng cách tạo ảo giác trạng thái đầy, làm chậm sóng nhu động chuyển thức ăn xuống ruột non Các hệ thống này hoạt động bằng cách tăng kích thước để gây cảm giác no giả, từ đó góp phần kiểm soát cảm giác đói Ngoài ra, còn có hệ thống kết dính màng sinh học dựa trên khả năng bám dính vào bề mặt niêm mạc tiêu hóa qua lực hydrat hóa hoặc liên kết, giúp thuốc dễ dàng tiếp cận vùng hấp thu hoặc tác dụng trên niêm mạc dạ dày Hiện nay, các dạng GRDFs cải tiến như hệ thống xung nổi, hydrogel siêu xốp, hệ thống thẩm thấu nổi và hệ thống làm việc kép đã ra đời để khắc phục các hạn chế của phương pháp truyền thống, nâng cao hiệu quả điều trị.
Hình 1.7 Sơ đồ các hệ thống GRDFs, lần lượt từ trái sang phải: nổi, lắng, trương nở, giãn nở (mở ra), kết dính niêm mạc 27
Hệ thống nổi giúp kéo dài thời gian lưu trữ hoạt chất tại dạ dày, từ đó tăng sinh khả dụng của các thuốc hấp thu chủ yếu ở dạ dày hoặc có thời gian bán thải ngắn Công nghệ giải phóng hoạt chất kéo dài (GPHC) giảm thiểu sự phụ thuộc liều, giảm tần suất sử dụng thuốc và cải thiện sự tuân thủ của bệnh nhân Nhờ vào đó, hệ thống nổi là một phương pháp hiệu quả trong việc nâng cao hiệu quả điều trị và tối ưu hóa quá trình dùng thuốc.
Hệ thống nổi trong thiết kế thuốc mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên cần lưu ý các hạn chế như thể tích dịch trong dạ dày phải đủ lớn để thuốc đạt độ nổi, các thuốc gặp vấn đề về độ hòa tan không thích hợp để sử dụng trong hệ thống này, cùng với các yếu tố về độ ổn định trong dịch dạ dày và khả năng gây kích ứng niêm mạc dạ dày cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và an toàn của thuốc.
Hệ thống nổi phụ thuộc vào thức ăn để duy trì quá trình làm rỗng dạ dày, do thể tích dạ dày rỗng không đủ để đạt độ nổi cần thiết cho dạng bào chế Thiết kế hệ thống nổi cần chú ý đến thời gian tiềm thời, tức là khoảng thời gian từ khi dạng bào chế tiếp xúc với dịch dạ dày đến khi nổi, để đảm bảo thuốc không bị ảnh hưởng bởi sóng nhu động và giữ mục đích điều trị ban đầu Sự hiện diện của khối dưỡng trấp cũng có thể cản trở quá trình nổi của hệ thống, làm giảm hiệu quả của thuốc.
Các hệ thống nổi có thể được thiết kế bằng cách sử dụng hai cách tiếp cận riêng biệt: sủi bọt và không sủi bọt.
1.3.3.1 Hệ thống không sủi bọt
Các hệ thống chứa lượng lớn polymer có khả năng tạo gel và độ trương nở cao, bao gồm polysaccharid, polystyren, polycarbophil, polyacrylat, polymethacrylat và các dẫn chất cellulose Những polymer này đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng y học và công nghiệp nhờ khả năng tạo mạng lưới gel ổn định, giúp kiểm soát quá trình phóng thích thuốc và nâng cao hiệu quả sử dụng Sự đa dạng về thành phần polymers mang lại tính linh hoạt cao trong thiết kế các hệ thống gel phù hợp với nhiều mục đích khác nhau.
Sau khi vào khoang dạ dày, các polymer trương phồng lên nhờ quá trình hydrat hóa, tạo thành lớp gel bariềm, giúp kiểm soát sự giải phóng hoạt chất Lớp gel này còn ngăn cản dịch dạ dày xâm nhập vào hệ thống phân phối, kéo dài thời gian giải phóng thuốc Đặc biệt, nhờ phần khí bị giữ lại bên trong lớp gel trương nở, dạng bào chế trở nên nổi bật, giảm tỷ trọng và tăng tính tiện lợi khi sử dụng.
Các hệ thống nổi sủi bọt hoạt động nhờ sử dụng các thành phần như NaHCO3, acid citric, và acid tartaric để tạo ra khí CO2 thông qua phản ứng giữa acid hữu cơ và kiềm bicarbonat hoặc carbonat Nhờ phản ứng này, các hệ thống này có khả năng nổi bồng bềnh trên bề mặt Ngoài ra, một số hệ thống còn có thể nổi nhờ sự kết hợp với các dung môi hữu cơ dễ bay hơi, giúp cải thiện hiệu quả nổi bọt.
1.3.4 Một số yếu tố sinh lý ảnh hưởng GRDFs
Các hệ thống GRDF muốn đạt được mục đích thiết kế, phải cân nhắc khá nhiều về sinh lý dạ dày Một số yếu tố được xét đến:
1.3.4.1 Động lực học và thời gian đi qua dạ dày
Các sóng nhu động dạ dày, đặc biệt là sóng co thắt lưu động (MMC) giai đoạn III với chu kỳ 1,5–2 giờ, gây ra các cơn co thắt mạnh mẽ có thể tống các vật thể lớn ra khỏi dạ dày, là một trở ngại lớn đối với thuốc GRDFs Thời gian tồn lưu của thuốc sau khi dùng trong trạng thái dạ dày rỗng (sau ít nhất 8 giờ nhịn ăn) chủ yếu phụ thuộc vào MMC, thường không vượt quá 1-2 giờ, although chu kỳ này có thể kéo dài tới 180 phút và không phải lúc nào cũng bắt đầu từ dạ dày Khi dạ dày đầy, sự vận chuyển thức ăn ra khỏi dạ dày được điều hòa bởi tín hiệu thần kinh và hormon từ dạ dày và tá tràng, đặc biệt là các tín hiệu điều hòa ngược từ tá tràng, gây ức chế sự thoát thức ăn xuống tá tràng Kích thước của dạng bào chế quyết định thời gian tồn tại trong dạ dày, với các hạt nhỏ như pellet được trộn vào dưỡng trấp và đẩy ra trong quá trình tiêu hóa, trong khi các hệ thống lớn và khó tiêu sau bữa ăn có khả năng tồn tại lâu hơn đến khi dạ dày hoàn tất quá trình làm rỗng Quá trình vận chuyển này bị đảo chiều khi dạ dày rỗng.
Môi trường axit của dạ dày với độ pH từ 1 đến 3,5 có khả năng phân giải và biến đổi hầu hết các chất, đặc biệt là các phân tử thuốc kém bền, dẫn đến giảm hiệu quả điều trị Sau đó, độ pH trong đường tiêu hóa gradually tăng, ảnh hưởng đến sự hấp thụ và hiệu quả của thuốc trong quá trình tiêu hóa.
Sự biến động pH dạ dày chịu ảnh hưởng lớn từ thức ăn, với mức độ pH thay đổi do các trạng thái khác nhau của dạ dày và loại thức ăn tiêu thụ Khi dạ dày ở trạng thái rỗng, chứa khoảng 10-50 mL dịch acid, việc dùng thuốc cùng 240 mL nước làm tăng thể tích và pH lên đến 4,6, sau đó nhanh chóng giảm trở lại và dịch được đẩy ra trong khoảng 30 phút Thay đổi này cũng diễn ra tương tự sau bữa ăn, mặc dù pH ban đầu có thể tương tự như trạng thái rỗng, nhưng thường kéo dài hơn nhờ các thành phần trong thức ăn đệm dịch vị Đặc biệt, các bữa ăn giàu calo và chất béo làm giảm pH từ khoảng 4,6 xuống mức 1,0 theo một tuyến tính trong hơn 4 giờ, và kết quả tương tự cũng xảy ra với các bữa ăn lỏng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cư trú của dạ dày biến động đáng kể giữa trạng thái đói và no, với một mối quan hệ tuyến tính được xác định giữa thời gian này và lượng calo trong bữa ăn trước khi dùng thuốc Tác động của thực phẩm cần được hạn chế nhưng phải duy trì đủ lâu để hệ thống thể hiện các đặc tính thiết kế mong muốn; vì vậy, khuyến nghị sử dụng bữa ăn nhẹ khoảng 250 kcal, giúp tối đa hóa thời gian cư trú của dạ dày đối với các dạng bào chế lớn, không tan rã, khoảng 5 giờ.
Hệ thống hình thành màng nổi gel in situ
Hệ thống màng nổi gel in situ có nhiều ưu điểm vượt trội so với dạng viên nổi, đặc biệt là trong việc cải thiện khả năng sử dụng cho bệnh nhân gặp khó khăn trong việc nuốt Nó dễ dàng phân liều hơn so với các dạng viên phóng thích kéo dài, vì cấu trúc của gel không bị phá vỡ Hơn nữa, khả năng nổi của hệ thống ít phụ thuộc vào kích thước và hoạt chất kém tan trong môi trường acid, nhưng lại có khả năng hòa tan tốt trong dung dịch tạo gel, giúp nâng cao hiệu quả điều trị.
Các hệ thống gel in situ ở trạng thái lỏng hoặc dạng bột thuốc hòa tan tạo dung dịch khi tiếp xúc với môi trường trong cơ thể Khi vào dạ dày, chúng chuyển đổi thành gel mềm, hình thành lớp màng nổi trên bề mặt dịch dạ dày giúp giữ thuốc lâu hơn trong dạ dày Công nghệ này cung cấp khả năng duy trì thuốc trong thời gian mong muốn, từ đó kéo dài thời gian tiếp xúc và nâng cao hiệu quả điều trị.
Hình 1.8 minh họa quá trình hình thành gel in situ trong dạ dày để phóng thuốc liên tục và chậm qua lớp gel hình thành Khả năng nổi của hệ thống nhờ vào tỷ trọng nhẹ của lớp gel so với dịch dạ dày và không khí bị mắc kẹt trong khối gel Sau khi thuốc được phóng thích, hệ thống được đẩy ra khỏi dạ dày một cách tự nhiên, đảm bảo hiệu quả điều trị tối ưu.
1.4.2 Cơ chế hình thành gel in situ
Sự hình thành gel in situ của vật liệu sinh học phụ thuộc vào yếu tố sinh lý như nhiệt độ và pH, cũng như biến đổi vật lý trong vật liệu sinh học như trao đổi dung môi và trương nở Ngoài ra, quá trình này còn được thúc đẩy bởi các phản ứng hóa học như trùng hợp nhờ enzym, hóa chất hoặc quá trình quang hóa.
Hydrogel có khả năng chuyển pha từ trạng thái sol sang gel dựa trên sự biến đổi nhiệt độ, trở thành dung dịch lỏng ở nhiệt độ phòng (20-25°C) và chuyển thành gel khi tiếp xúc với nhiệt độ cơ thể (35-37°C) Sự thay đổi đột ngột về độ hòa tan của polymer khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ hòa tan hạn chế (LCST) dẫn đến quá trình biến đổi thể chất, tạo thành gel phù hợp cho ứng dụng y học Một số polymer lưỡng tính, như N-isopropylacrylamid-co-butylmethacrylat, còn giúp tăng LCST, mở rộng khả năng điều chỉnh phản ứng của hydrogel theo nhiệt độ môi trường và sinh lý.
pH đóng vai trò quan trọng trong quá trình sol-gel của các polymer chứa nhóm chức acid hoặc kiềm, đặc biệt là các polyelectrolyte có nhiều nhóm ion hóa Khi pH môi trường tăng, sự trương nở của hydrogel cũng tăng đối với các polymer chứa nhóm anion Ngược lại, nếu polymer chứa nhóm cation, sự trương nở của hydrogel sẽ giảm khi pH môi trường tăng, ảnh hưởng đến khả năng thao tác và ứng dụng của hydrogel trong các lĩnh vực khác nhau.
- Trương nở: vật liệu hấp thụ nước từ môi trường xung quanh và mở rộng.
- Khuếch tán: dung môi từ dd polymer vào mô xung quanh và dẫn đến kết tủa hoặc hóa rắn khung xốp polymer.
Phản ứng hóa học gây keo hóa tại chỗ có thể liên quan đến việc kết tủa các chất rắn vô cơ từ các dung dịch ion siêu bão hòa, quá trình enzym tham gia trong các phản ứng sinh học, cũng như các quá trình quang học liên quan đến sự tương tác của ánh sáng với chất liệu Nhận biết các cơ chế này giúp hiểu rõ hơn về quá trình hình thành kết tủa và ứng dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật và y học.
Liên kết ion trong các polymer cho phép chúng trải qua quá trình chuyển pha khi có mặt các ion đa hóa trị, tạo thành các liên kết ổn định Ví dụ điển hình là sự keo hóa của acid alginic, trong đó các cation đa hóa trị tương tác với nhóm acid glucuronic của polymer Quá trình này giúp cải thiện tính chất vật lý và chức năng của polymer, ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y học, công nghiệp thực phẩm và xử lý nước thải.
Liên kết enzym trong gel in situ được xúc tác bởi các enzym tự nhiên, mang lại lợi ích từ việc không sử dụng hóa chất gây hại Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng hoạt động hiệu quả trong điều kiện sinh lý của cơ thể, giúp đảm bảo an toàn cho người dùng Quá trình hình thành gel kiểm soát dễ dàng thông qua lượng enzym, giúp tối ưu hóa hiệu quả và độ bền của sản phẩm.
Phản ứng trùng hợp nhờ ánh sáng là phương pháp thường được áp dụng trong lĩnh vực vật liệu sinh học, giúp tạo ra các gel từ Dd monomer hoặc macromer bằng cách tiêm vào mô và kích hoạt bằng bức xạ điện từ Các bước sóng cực tím dài và bước sóng khả kiến thường được sử dụng để đảm bảo an toàn trong quá trình kích hoạt phản ứng Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác quá trình hình thành gel trong các ứng dụng y học sinh học.
Nhiều loại polymer tự nhiên như alginat, pectin, chitosan, gôm guar, gôm gellan và xyloglucan có thể được sử dụng để tạo gel in situ trong dạ dày, mang lại lợi ích trong ứng dụng y học và dược phẩm Các polymer này có khả năng tạo gel ổn định khi gặp môi trường dạ dày, giúp nâng cao hiệu quả điều trị và bảo vệ thành phần hoạt chất Sử dụng các polymer nguồn gốc tự nhiên không những an toàn mà còn thân thiện với môi trường, phù hợp với các tiêu chuẩn y tế ngày càng khắt khe Điều này mở ra nhiều cơ hội phát triển các hệ thống gel sinh học tối ưu cho việc ứng dụng trong điều trị các bệnh lý tiêu hóa.
… và một số polymer tổng hợp như HPMC, carbomer,… Các polymer in situ được dùng nên tương thích sinh học và là pseudoplastic.
Bảng 1.7 Một số tác nhân kích thích quá trình sol-gel
Loại kích thích Một số tác nhân
Nhiệt độ Chitosan-poly (acrylamid) Ánh sáng Poly (trimethylenium iminium trifluorosulfonimid) và 2,6-bis(benzoxal-2-yl) pyridin Áp suất Poly (N-isopropylacrylamid), poly(N,N-diethylacrylamid)
Dòng điện Polythiophen và polypyrrol
Từ trường Magnetite nanoparticles và poly(acrylamid) composite hydrogels Siêu âm Ca alginat; poly(lactic acid)
Hóa học pH Poly (acid acrylic), Guar gum succinat, Kappa-carrageenan/poly(vinyl alcohol) Nồng độ ion Kappa carrageenan-g-poly(acrylic acid) hydrogels
CO 2 Poly (2-hydroxyethylmethacrylat)-co-(2-dimethylaminoethylmethacrylat) Glucose Poly (acrylamid)-co-(3-acrylamidophenylboronic acid)
Enzym Glycidylmethacrylat dextran-g-poly (acrylic acid) DNA Single stranded DNA probe-g-poly(acrylamid) hydrogels
1.4.3 Các tiêu chí đánh giá đặc tính hệ gel in situ GRDF 26
Hệ gel in situ nổi trong dạ dày là dạng bào chế mới, chưa có tiêu chuẩn kiểm nghiệm rõ ràng trong dược điển Để đánh giá hệ gel này, các đặc tính được đề xuất dựa trên hướng dẫn của ICH, các chuyên luận chung trong dược điển và thực tế sản xuất Việc này giúp đảm bảo chất lượng và tính khả thi của hệ gel in situ trong quá trình phát triển thuốc.
Tiêu chuẩn chung: cảm quan dạng bào chế, định tính, định lượng, độ hòa tan, đồng đều hàm lượng/ khối lượng, pH…
- Độ nổi / khả năng nổi
- Thời gian tiềm thời (thời gian tính từ lúc hệ gel in situ tiếp xúc với môi trường đến khi nổi trên bề mặt môi trường)
- Phân tích kết cấu gel
In vivo: xạ hình (γ-Scintigraphy), X-ray, MRI, kiểm tra hơi thở 13 C acid octanoic, nội soi dạ dày, siêu âm.
1.5 Một số nghiên cứu tạo hệ thống nổi trong dạ dày chứa furosemid
Bảng 1.8 Một số nghiên cứu hệ thống nổi trong dạ dày chứa furosemid
Hệ thống nổi Thành phần tạo gel Thành phần tạo khí Đặc tính nổi Thời gian kiểm soát Tài liệu công bố
Gel in situ iota-carrageenan,
Giải phóng 94,9% thuốc sau 5 giờ Alhamdany A.T. và cs (2014) 32 nén nổi Viên HPMC K15M - Thời gian tiềm thời:
Mô hình động học Higuchi (9 giờ):
(2019) 33 nén nổi Viên HPMC K4M và carbomer 934 NaHCO 3
Mô hình động học bậc 0 (12 giờ):
Lớp 1: HPMC 4000 - polymer tạo khung giữ bọt khí
Lớp 2: HPMC 100 - kiểm soát phóng thích
Mô hình động học giải phóng bậc 0: hằng số 6,21 mg/giờ
Trong quá trình lựa chọn polymer để điều chế hệ thống phân phối thuốc gel in situ, cần xem xét các yếu tố quan trọng như tính tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và độ bền cơ học của polymer Các yếu tố này đảm bảo hệ thống phân phối thuốc hoạt động hiệu quả, an toàn và duy trì được tính ổn định trong thời gian phù hợp dưới điều kiện bảo quản cũng như môi trường sinh lý của cơ thể Việc lựa chọn polymer phù hợp giúp duy trì khả năng giữ thuốc và giải phóng hoạt chất một cách hiệu quả, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị bệnh.
Các polymer thiên nhiên nhạy pH đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe và bảo vệ môi trường Trong số đó, bốn polymer phổ biến nhất bao gồm Na alginat, axit hyaluronic, carboxymethyl cellulose (CMC) và chitosan, trong đó, nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng Na alginat và CMC để phát triển các sản phẩm tiên tiến.
Alginat là polysaccharid chiết xuất từ rong biển nâu, gồm các chuỗi đồng trùng hợp của acid β-D-mannuronic (M) và acid α-L-guluronic (G), với tỷ lệ M/G quyết định đặc tính gel của alginat Tính nhạy cảm của alginat với pH xuất phát từ các nhóm -COOH có trong cả khối M và G; ở pH thấp, alginat co lại và tạo thành gel cứng, trong khi liên kết ion Ca2+ với khối G thúc đẩy quá trình hình thành gel không thể đảo ngược Ngoài ra, nhiệt độ trên 70°C có thể làm giảm độ nhớt của dung dịch Na alginat một cách lâu dài, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Do đó, yếu tố pH, hàm lượng calci và nhiệt độ là các yếu tố quan trọng cần kiểm soát trong quá trình điều chế alginat để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Polymer
Việc chọn polymer để điều chế hệ thống phân phối thuốc gel in situ đòi hỏi phải xem xét các yếu tố quan trọng như tính tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và độ bền cơ học của polymer Ngoài ra, polymer cần duy trì đặc tính ổn định trong điều kiện bảo quản cũng như trong môi trường sinh lý của cơ thể trong thời gian phù hợp Lựa chọn chính xác giúp đảm bảo hiệu quả điều trị, an toàn cho người dùng và khả năng duy trì tính chất của hệ thống phân phối thuốc trong suốt quá trình sử dụng.
Các polymer thiên nhiên nhạy pH ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm nhờ khả năng phản ứng với pH môi trường Trong số đó, Na alginat, acid hyaluronic, carboxymethyl cellulose (CMC) và chitosan là những loại polymer phổ biến nhất, mang lại nhiều lợi ích trong công nghiệp Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng Na alginat và CMC để khai thác tối đa các tính năng đặc biệt của chúng trong các ứng dụng y học và chăm sóc sức khỏe Các polymer nhạy pH thiên nhiên không những an toàn mà còn đa dạng về công dụng, góp phần nâng cao hiệu quả sản phẩm trong các ngành công nghiệp hiện đại.
Alginat là polysaccharid chiết xuất từ rong biển nâu, gồm các chuỗi đồng trùng hợp của acid β-D-mannuronic (M) và acid α-L-guluronic (G), với tỷ lệ M/G quyết định đặc tính gel của alginat Tính chất của alginat phụ thuộc vào độ pH nhờ các nhóm -COOH hiện diện trong cả khối M và G; ở pH thấp, alginat co lại và hình thành gel cứng, trong khi quá trình này được thúc đẩy bởi liên kết ngang giữa ion Ca²⁺ và các khối G Quá trình hình thành gel của alginat là không đảo nghịch, và nhiệt độ trên 70°C làm giảm độ nhớt của dung dịch Na alginat, ảnh hưởng đến quá trình chế biến Do đó, khi chế biến alginat, cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố như độ pH, hàm lượng calci và nhiệt độ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
CMC là một dẫn xuất của cellulose mang dạng anion, trong đó các nhóm -OH của monomer glucopyranose liên kết với nhóm -CH2COONa, tạo thành hợp chất mang tính anionic cao Nhờ đặc tính này, CMC thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm để làm chất kết dính, hỗn hợp ổn định và chất tạo gel Việc hiểu rõ cấu trúc phân tử của CMC giúp tối ưu hóa ứng dụng của nó trong các sản phẩm công nghiệp, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng và mức độ an toàn.
Dưới đây là các câu quan trọng chứa ý nghĩa của đoạn văn trong một đoạn văn mạch lạc, tuân thủ tiêu chuẩn SEO:Trong các dung dịch Na CMC, độ nhạy pH phụ thuộc vào nhóm -COOH, đặc biệt ở các CMC có độ dung môi khác nhau (DS) Ở pH thấp (dưới 2), dung dịch Na CMC có khả năng kết tủa, trong khi ở pH trên 10, độ nhớt giảm rõ rệt Mức độ hoà tan của cellulose trong dung dịch NaOH 0,5 M không phụ thuộc vào DS, do quá trình hòa tan cellulose trong nước không bị ảnh hưởng Na CMC phân tán và hòa tan tốt ở nhiệt độ 40-50°C, các đặc tính này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
Hình 1.9 Trạng thái chuỗi polymer tùy thuộc vào mức độ ion hóa
Khi nhiệt độ trên 50°C, CMC có khả năng phân giải một phần, ảnh hưởng đến tính chất của hệ thống Nghiên cứu sử dụng sự kết hợp giữa alginat và CMC đã chỉ ra khả năng hình thành hydrogel có độ bền cơ học đáp ứng yêu cầu, đồng thời kiểm soát phóng thích hoạt chất hiệu quả Điều này làm nổi bật tiềm năng ứng dụng của composite alginat-CMC trong lĩnh vực dược phẩm và công nghiệp sinh học.
Carbomer là một loại polymer tổng hợp được sử dụng rộng rãi, chứa các nhóm -COOH chiếm từ 56-68%, liên kết ngang qua các acid polyacrylic với allyl sucrose hoặc allyl pentaerythritol, có nguồn gốc từ quá trình chuyển đổi sol-gel Khi gặp nước, carbomer trương nở nhưng không hòa tan, nên phù hợp để điều chỉnh lưu biến, kết dính sinh học, ổn định nhũ tương và kiểm soát phóng thích hoạt chất trong các công thức dược phẩm dạng lỏng hoặc bán rắn.
Một số nhóm polymer khác (không nhạy với pH) thường dùng
Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) là polymer bán tổng hợp phổ biến trong ngành dược phẩm nhờ đặc tính kiểm soát giải phóng hoạt chất, làm chất hòa tan và ổn định công thức HPMC có khả năng làm đặc và tăng độ nhớt, trương nở trong nước, đồng thời không nhạy với pH nhưng thay đổi trạng thái sol-gel theo nhiệt độ, giúp cải thiện hiệu quả và tính ổn định của các sản phẩm dược phẩm.
Povidon (PVP) được tổng hợp từ monomer 1-vinyl-2-pyrrolidinon qua quá trình trùng hợp, có khả năng hòa tan trong nước, với mức độ hòa tan bị giới hạn bởi độ nhớt của dung dịch PVP được ứng dụng rộng rãi trong ngành y tế như tá dược dính cho thuốc viên, chất phân tán trong thuốc tiêm, cũng như tác nhân tạo màng giúp tăng cường độ nhớt, bôi trơn và dính của các thành phần thuốc.
Hình 1.10 Cấu trúc một số polymer
Bảng 1.9 Đặc tính một số polymer 36
Polymer Loại polymer Độ nhớt pH pH định ổn Tính tan Ảnh hưởng nhiệt sol-gel
(1%) 4-10 tan chậm trong nước bị phân giải
(1%) 7-9 tan trong nước bị phân giải
(1%) 6-11 trương nở trong nước ổn định trong 2 giờ ở 104 o C pH PVP K30 nonionic - 3-5 - tan trong acid, nước - nhiệt độ
(2%) 3-11 tan trong nước lạnh, một phần trong nước nóng
50-90 o C: hóa gel, quá trình đảo ngược khi làm lạnh nhiệt độ
Trong quá trình nghiên cứu dược phẩm, việc sử dụng phối hợp các polymer mang lại nhiều kết quả tối ưu cho thành phẩm, đặc biệt khi các hỗn hợp polymer tương tác hoặc không tương tác vật lý và hóa học Các loại polymer này được phân thành polymer đồng thể và polymer dị thể, trong đó polymer dị thể chiếm ưu thế nhờ vào sự đa dạng về đặc tính giữa các thành phần Đánh giá mức độ trộn hợp và tương tác của các polymer thường dựa trên các phương pháp như giãn đồ pha, đo độ nhớt dung dịch, phổ hồng ngoại, ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), đo momen xoắn và tính chất cơ học Trong các điều kiện đơn giản, phương pháp Molar được sử dụng để trộn polymer trong dung môi hòa tan, qua đó xác định sự phù hợp của các polymer dựa trên hiện tượng tách pha hoặc độ đục của dung dịch, phản ánh mức độ tương hợp giữa các thành phần.
Calci và chất tạo phức
Calci (Ca) là yếu tố quyết định trong quá trình gel hóa của alginat ngoài pH, nhờ vào việc hình thành liên kết chéo tĩnh điện qua ion Ca2+ giữa các polymer acid polyuronic mạch thẳng Các tiểu phần G trong phân tử alginat có khả năng ái lực cao hơn với ion Ca2+, thúc đẩy quá trình gel hóa hiệu quả Trong các dạng bào chế gel in situ, sự gel hóa chủ yếu diễn ra trong môi trường in vitro mang lại giá trị rõ ràng cho quá trình kiểm soát Việc kiểm soát hình thành Ca alginat là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm Các tác nhân tạo phức chelat thường được sử dụng nhằm mục đích kiểm soát quá trình này một cách hiệu quả.
Hình 1.11 Sự hình thành liên kết ngang của calci trong chuỗi polymer
Chất tạo phức chelat là hợp chất hóa học phản ứng với các ion kim loại để hình thành các phức chất bền vững, góp phần vào nhiều ứng dụng trong công nghiệp và y học Các chất tạo phức thường là hợp chất hữu cơ, cho phép chúng dễ dàng tương tác và ổn định với kim loại Một số chất tạo phức phổ biến được sử dụng rộng rãi nhằm nâng cao hiệu quả xử lý kim loại và cải thiện các quá trình công nghiệp Những hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và điều chỉnh nồng độ kim loại, giúp tăng tính an toàn và hiệu quả của các hệ thống xử lý.
- Citrat: có sẵn ở dạng muối kali hoặc natri Citrat có ba nhóm -COOH trong cấu trúc, cho khả năng bắt giữ ion kim loại.
EDTA là chất tạo phức kim loại hiệu quả, nhờ vào cấu trúc gồm bốn nhóm acid hữu cơ và hai nhóm amin chứa nguyên tử nitơ, giúp nó liên kết mạnh mẽ với các kim loại Trong các ứng dụng dược phẩm, EDTA natri được sử dụng phổ biến nhờ khả năng chelate kim loại mạnh mẽ, hỗ trợ trong quá trình điều trị và bảo vệ sản phẩm Tuy nhiên, việc sử dụng EDTA trong các công thức dược phẩm chỉ trong phạm vi giới hạn nhỏ để đảm bảo tính an toàn cho người dùng.
Gluconat là các hợp chất chứa nhóm acid hữu cơ mang điện tích âm (-COOH) có khả năng thu giữ các ion kim loại Các nhóm hydroxyl (OH) trên phân tử gluconat cũng góp phần tham gia vào quá trình này Na gluconat có độ bền cao khi không tiếp xúc với vi sinh vật, nhưng lại dễ bị phân hủy nhanh chóng khi gặp vi sinh vật, điều này tạo lợi thế lớn về khả năng phân hủy sinh học so với EDTA, vốn khó phân hủy sinh học hơn.
- Glucoheptonat (gluceptat): thành phần cấu trúc tương tự như gluconat nhưng phân tử dài hơi với sự gia tăng nhóm -CH2OH.
Việc lựa chọn chất tạo phức phụ thuộc vào khả năng tạo phức trong điều kiện khảo sát và tính an toàn khi sử dụng Các đặc tính ảnh hưởng đến sự hình thành phức gồm có hằng số cân bằng (logK), trọng lượng phân tử, hệ số phân chia lipid/nước (Kpar), điện tích của chất chelat, pKa của các phối tử và độ pH Ngoài ra, ưu tiên sử dụng những chất tạo phức thân thiện với môi trường như citrat hoặc gluconat, có khả năng tạo phức cao hơn hoặc tương đương so với EDTA, đặc biệt trong phạm vi pH cao.
Bảng 1.10 Đặc tính một số muối/phức calci
Calci pH/ pKa M Tính tan trong nước LogK 26
Hình 1.12 Một số chất tạo phức thường dùng
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Hệ gel in situ nổi furosemid 40 mg.
Nguyên liệu và thiết bị
2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất, dung môi
Hoạt chất: Furosemid – Đạt tiêu chuẩn dược điển hiện hành Tá dược, hóa chất, dung môi đạt tiêu chuẩn dược dụng, phân tích, nhà sản xuất.
Bảng Danh mục nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi
STT Nguyên liệu - Hóa chất – Dung môi Tiêu chuẩn Xuất xứ
3 Natri carboxylmethyl cellulose TC NSX Thái Lan
7 Ca lactat (pentahydrat) TC NSX Trung Quốc
8 Ca gluconat (monohydrat) TC NSX Ấn Độ
11 Na citrat (dihydrat) TC NSX Trung Quốc
12 EDTA dinatri (dihydrat) TC NSX Trung Quốc
13 Natri bicarbonat TC NSX Trung Quốc
14 Methyl paraben USP Trung Quốc
15 Propyl paraben USP Trung Quốc
17 Polyethylene glycol 400 TC NSX Trung Quốc
19 Acid hydrochloric TC NSX Trung Quốc
21 Acid acetic băng HPLC grade Hàn Quốc
Bảng 2.1 Danh mục chất đối chiếu
Tên chất đối chiếu Nguồn gốc Hàm lượng Số lô Hạn dùng Furosemid Viện KNT TP HCM 99,7% QT129 060121 30/01/2024
Bảng 2.2 Trang thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
STT Trang thiết bị Hãng - Nơi sản xuất
1 Cân kỹ thuật Sartorius - Đức
2 Cân phân tích XB 220A Precisa – Thụy Sĩ
3 Hệ thống HPLC Waters - Mỹ
4 Máy đo pH Mettler Toledo – Mỹ
5 Máy ly tâm Eppendorf ® MiniSpin ® - Đức
7 Máy khuấy từ gia nhiệt Stuart UC152 - Anh
8 Máy quang phổ UV-1900i Shimadzu – Nhật
9 Máy siêu âm Sonorex RK 510H – Đức
10 Máy thử độ hòa tan PTWS D620 Pharma Test – Đức
12 Tủ vi khí hậu SGK 200L502 Ấn Độ
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Xây dựng công thức và quy trình bào chế gel in situ nổi chứa furosemid
2.3.1.1 Thẩm định quy trình định lượng furosemid bằng phương pháp quang phổ UV - Vis trong quá trình khảo sát và thử độ hòa tan
Quy trình định lượng furosemid bằng phương pháp UV-Vis được tham khảo dựa trên các chuyên luận đề cập đến nén và dung dịch tiêm furosemid trong các dược điển hiện hành Tuy nhiên, do sự khác biệt về dạng bào chế và thành phần tá dược, phương pháp xử lý mẫu đã được điều chỉnh phù hợp nhằm đảm bảo độ hấp thu FUR tại bước sóng định lượng không bị ảnh hưởng và phổ trở nên đặc hiệu hơn Quy trình này đã được xây dựng và thẩm định theo hướng dẫn của ICH, đảm bảo tính chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.
- Chuẩn gốc: cân chính xác một lượng FUR chuẩn tương đương với 40,0 mg
FUR được pha trong bình định mức 50 mL, sau đó thêm 20 mL NaOH 0,01 N và tiến hành siêu âm trong vòng 20 phút để phản ứng hoàn chỉnh Tiếp theo, bổ sung nước cất vừa đủ thể tích, lắc đều để hòa hợp các thành phần trong dung dịch Cuối cùng, lọc dung dịch và loại bỏ 10 mL dịch lọc ban đầu để chuẩn bị cho các bước phân tích tiếp theo.
Mẫu chuẩn được chuẩn bị bằng cách chính xác hút 1,0 mL dung dịch chuẩn gốc vào bình định mức 50 mL, sau đó pha loãng bằng dung dịch HCl 0,01 N đến khi đầy đủ thể tích Để đảm bảo độ trong suốt, dung dịch được lắc đều và lọc qua màng lọc 0,45 μm Dung dịch thu được có nồng độ đối chiếu là 16 μg/mL, đảm bảo độ chính xác cho các phân tích tiếp theo.
- Mẫu giả định: cân chính xác 40,0 mg FUR và một lượng tá dược tương ứng cho vào bình định mức 50 mL đã chứa 10 mL nước cất Thêm 20 mL NaOH 0,01
N, lắc đều, siêu âm 30 phút, bổ sung nước cất đến vừa đủ thể tích, lắc đều Lọc và bỏ 10 mL dịch lọc đầu Hút chính xác 1,0 mL dịch lọc cho vào bình định mức 50 mL, pha loãng bằng dd HCl 0,01 N, đến vừa đủ thể tích, lắc đều Ly tâm một phần dd ở tốc độ 3000 vòng/phút trong 10 phút và cho một phần nổi phía trên qua bộ lọc 0,45 μm Sử dụng dịch lọc làm mẫu giả định.
- Mẫu placebo: tiến hành pha như mẫu giả định nhưng không chứa hoạt chất.
Mẫu thử được chuẩn bị bằng cách hút chính xác 40 mg FUR vào bình định mức 50 mL đã chứa sẵn 10 mL nước cất, sau đó thêm 20 mL NaOH 0,01 N và lắc đều trước khi siêu âm trong 30 phút Tiếp theo, bổ sung nước cất đến đủ thể tích, lắc đều và lọc qua bộ lọc 0,45 μm, bỏ đi 10 mL dịch lọc đầu Một phần dịch lọc sau đó được hút chính xác 1,0 mL vào bình 50 mL, pha loãng bằng dung dịch HCl 0,01 N đến thể tích quy định, lắc đều trước khi ly tâm ở 3000 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ tạp chất, rồi lấy phần nổi phía trên qua bộ lọc 0,45 μm để sử dụng trong phân tích.
- Mẫu thử độ hũa tan: lọc 10 mL dịch hũa tan qua màng lọc 0,45 àm Pha loãng dịch lọc 2 lần bằng môi trường hòa tan.
- Mẫu trắng: dd HCl 0,01 N, môi trường thử độ hòa tan.
Các mẫu được pha trong điều kiện tránh ánh sáng.
Hàm lượng FUR trong mẫu được tính theo công thức:
At : độ hấp thu của FUR trong mẫu thử
Ac : độ hấp thu của FUR trong mẫu chuẩn
C% : hàm lượng của FUR chuẩn (%) mt : lượng cân FUR thử (mg) mc : lượng cân FUR chuẩn (mg) n : độ pha loãng mẫu thử Độ đặc hiệu
Chuẩn bị các dd: mẫu chuẩn, giả định và placebo như mục Chuẩn bị mẫu.
- Quét phổ các dd chuẩn, placebo, mẫu giả định trong vùng bước sóng 200 -
400 nm Ghi nhận phổ đồ, xác định bước sóng định lượng.
- Định lượng: đo độ hấp thu dd mẫu giả định và dd placebo tại bước sóng định lượng Xác định độ sai lệch các kết quả thu được.
Thử độ hòa tan là quá trình cân một lượng tá dược phù hợp trong công thức, sau đó cho vào cốc hòa tan chứa môi trường thử nghiệm và vận hành thiết bị theo điều kiện đã xác định Sau 5 giờ, rút 10 mL dịch từ dung môi và tiến hành phân tích để xác định độ hòa tan của hoạt chất Độ sai lệch kết quả so với mẫu giả định được tính bằng công thức: (Aₜ - A₀) / A₀ × 100%, trong đó Aₜ là kết quả đo sau thời gian thử nghiệm và A₀ là kết quả ban đầu Quy trình này giúp đánh giá chính xác hiệu quả hòa tan của tá dược trong điều kiện thử nghiệm đã đặt ra.
+ A: độ hấp thu mẫu giả định tại bước sóng định lượng
+ Ao: độ hấp thu mẫu placebo/dd độ hòa tan mẫu placebo tại bước sóng định lượng. Yêu cầu:
Mẫu giả định và mẫu chuẩn với nồng độ tương đương cho kết quả chính xác, nhất quán trong phân tích Khi nồng độ của mẫu tự tạo tương đương với nồng độ của mẫu chuẩn, cực đại hấp thụ của dung dịch tương ứng sẽ phù hợp, đảm bảo độ chính xác trong đo lường Việc sử dụng mẫu giả định giúp xác định nồng độ chính xác của mẫu cần phân tích, đồng thời cải thiện độ tin cậy của phương pháp phân tích quang học Điều này đặc biệt quan trọng trong các nghiên cứu đòi hỏi độ chính xác cao về hàm lượng của các hợp chất trong mẫu.
- Độ hấp thu các dd mẫu placebo (định lượng và thử độ hòa tan) so với độ hấp thu dd mẫu giả định: 𝐴𝐴 𝑜𝑜
- Dd chuẩn gốc: thực hiện như phần Chuẩn bị mẫu.
- Pha giai mẫu có nồng độ trong khoảng 4-32 μg/ml theo bảng Đo độ hấp thu
A các dd tại bước sóng định lượng.
Bảng 2.3 Giai mẫu khảo sát độ tuyến tính quy trình định lượng
Lập phương trình hồi quy 𝑦𝑦� =𝑎𝑎𝑎𝑎+𝑏𝑏, thể hiện mối tương quan giữa nồng độ x và độ hấp thu 𝑦𝑦� , biểu thị bằng hệ số tương quan r, với r ≥ 0,998.
Để kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy, bạn nên sử dụng trắc nghiệm F, giúp xác định mức độ phù hợp của mô hình với dữ liệu thực tế Đồng thời, trắc nghiệm t được áp dụng để kiểm tra ý nghĩa thống kê của các hệ số a và b trong phương trình hồi quy, đảm bảo các biến độc lập ảnh hưởng đáng kể đến biến phụ thuộc Công cụ Data Analysis – Regression tích hợp trong Microsoft Excel 2021 là một công cụ hữu hiệu, giúp dễ dàng thực hiện các phép kiểm tra này để đánh giá độ tin cậy và chính xác của mô hình hồi quy.
Xây dựng đồ thị khảo sát độ tuyến tính. Độ đúng
- Mẫu placebo được chuẩn bị như mục a
- Mẫu tự tạo: cân chính xác một lượng FUR vào mẫu placebo Mỗi mẫu tự tạo tiến hành trên 3 lần thử.
Mẫu tự tạo 1: Mẫu placebo + 25% FUR theo CT bào chế.
Mẫu tự tạo 2: Mẫu placebo + 100% FUR theo CT bào chế.
Mẫu tự tạo 3: Mẫu placebo + 150% FUR theo CT bào chế.
Tiến hành: áp dụng quy trình phân tích, thực hiện trong cùng ngày và cùng điều kiện Xác định độ đúng hay tỷ lệ thu hồi (%) theo CT:
Yêu cầu: Tỷ lệ thu hồi (%): 97,0 - 103,0%; RSD ≤ 2 %
Khoảng xác định: được xác định từ kết quả độ tuyến tính và độ đúng. Độ chính xác Độ lặp lại:
Chuẩn bị: 6 mẫu thử như mục Chuẩn bị mẫu.
Tiến hành: Áp dụng quy trình phân tích Các mẫu được đo trong cùng ngày và cùng điều kiện.
Yêu cầu: RSD ≤ 2% Độ chính xác trung gian
Thực hiện định lượng 6 lần trên cùng một lô sản phẩm ở các ngày khác nhau.
Yêu cầu: Các kết quả thu được phải khác nhau không có ý nghĩa (test F).
2.3.1.2 Khảo sát tính chất chế phẩm tham khảo đối chiếu
Khảo sát các đặc tính về tính chất cảm quan, thời gian tiềm thời, thời gian nổi, sự hình thành gel in situ của chế phẩm Gaviscon ® làm cơ sở nghiên cứu.
Tiến hành: cho ẵ đơn vị chế phẩm (~ 5 mL) vào cốc chứa 50 mL HCl 0,1 N Ghi nhận các đặc tính, trong đó: thời gian tiềm thời (thời gian tính từ khi cho chế phẩm vào đến khi gel nổi trên bề mặt), thời gian nổi (thời gian gel bắt đầu nổi trên bề mặt đến khi gel chìm xuống hoặc biến mất).
2.3.1.3 Khảo sát các phương pháp hòa tan furosemid
FUR là chất khó tan, do đó, việc khảo sát độ tan trong các môi trường khác nhau để xác định phương pháp hòa tan phù hợp là cần thiết Độ tan của FUR được xác định bằng phương pháp quang phổ UV-Vis đã được xây dựng trong mục 2.3.1.1, với mỗi môi trường được thực hiện lặp lại 3 lần để đảm bảo độ chính xác, và các kết quả thu được là giá trị trung bình Các phương pháp chính để hòa tan FUR bao gồm tạo muối và điều chỉnh pH, giúp nâng cao hiệu quả hòa tan của chất này trong các môi trường khác nhau.
Khảo sát độ tan của furosemid ở các môi trường pH
Môi trường: nước cất; HCl 0,1 N - pH 1,2; đệm citrat pH 2,0; 3,0; 4,5; các dd đệm phosphat pH 6,8; pH 7,4; pH 8,0 và pH 8,4 được chuẩn bị theo USP 46
Tiến hành cho một lượng thừa FUR vào ống nghiệm chứa các môi trường hòa tan, sau đó lắc ngang trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng với tốc độ 100 nhịp/phút Tiếp tục kiểm tra và điều chỉnh pH (bổ sung FUR nếu cần thiết) để đảm bảo độ ổn định của mẫu Sau 24 giờ, kiểm tra lại pH, lọc dịch qua màng lọc 0,45 µm để loại bỏ tạp chất, và xác định độ tan của FUR để đánh giá kết quả phân tích.
Sự ảnh hưởng của pH đến tốc độ hòa tan của furosemid và sự đổi màu của dd furosemid trong các điều kiện nhiệt độ, ánh sáng
Tiến hành hòa tan 200 mg FUR trong 25 mL dung dịch đệm có pH 7,4; 7,8; 8,0 và 9,0 bằng phương pháp khuấy từ để quan sát tốc độ hòa tan của FUR trong các môi trường khác nhau Mẫu sau đó được siêu âm trong 2 giờ để đảm bảo FUR hòa tan hoàn toàn, và lưu mẫu ở nhiệt độ phòng hoặc 40°C, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời để duy trì tính ổn định Đánh giá cảm quan và đo pH của các mẫu tại thời điểm ban đầu và sau 1 tháng nhằm xác định pH phù hợp nhất cho chế phẩm, từ đó lựa chọn điều kiện tối ưu cho sản xuất.
Khảo sát các ion tạo muối furosemid
Sau khi xác định được khoảng pH phù hợp cho chế phẩm, nghiên cứu tiến hành khảo sát các ion tạo muối FUR như Na, K và triethanolamin (TEA) dưới cùng điều kiện pH để đảm bảo hiệu quả tối ưu Các tiêu chí đánh giá gồm tính ổn định của dung dịch muối qua các chỉ tiêu cảm quan, pH và hàm lượng FUR, từ đó lựa chọn ion tạo muối FUR phù hợp nhất để nâng cao chất lượng sản phẩm.
Tiến hành cân chính xác 200 mg FUR cùng chất bảo quản và cho vào bình định mức 25 mL Sau đó, hòa tan hỗn hợp trong dung dịch kiềm NaOH, KOH hoặc TEA 0,1 N, rồi bổ sung nước cất đến mức vàđảm bảo hòa tan hoàn toàn.
