tổng hợp hydroxyalkyl-β-cyclodextrin ứng dụng làm tá dược tăng độ tan trong bào chế thuốc(1)

Các kỹ thuật đã được sử dụng nhằm cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan của thuốc kém tan trong nước bao gồm phân tán rắn, siêu vi tinh thể, đồng tinh thể, đồng bay hơi, đồng kết tủa, kết h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

ĐẠI HỌC Y DƢỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHÙNG ĐỨC TRUYỀN

TỔNG HỢP HYDROXYALKYL-β-CYCLODEXTRIN ỨNG DỤNG LÀM TÁ DƢỢC TĂNG ĐỘ TAN

TRONG BÀO CHẾ THUỐC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Phùng Đức Truyền

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cam đoan MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xiii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ xiv

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ xvi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) 3

1.2 Tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (HBβCD) 13

1.3 Tối ưu hóa các thông số của phản ứng tổng hợp 14

1.4 Phức thuốc-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (thuốc-HPβCD) 15

1.5 Phức thuốc-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (thuốc-HBβCD) 25

1.6 Các hoạt chất được ứng dụng để tạo phức với 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin

và 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin 26

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Đối tượng, hóa chất, dung môi, nguyên liệu, trang thiết bị 31

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 31

2.1.2 Hóa chất, dung môi, nguyên liệu, máy, thiết bị dùng cho tổng hợp,

điều chế 31

2.1.3 Tối ưu hóa qui trình tổng hợp và xử lý thống kê với sự trợ giúp

của phần mềm: 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) 33

2.2.2 Tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (HBβCD) 40

2.2.3 Điều chế phức rutin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (R-HPβCD) 42

2.2.4 Điều chế phức rutin-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (R-HBβCD) 46

2.2.5 So sánh độ hòa tan, độ tan của rutin trong phức R-HBβCD

và rutin trong phức R-HPβCD 47

2.2.6 Điều chế phức itraconazol-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ITZ-HPβCD) 47

2.2.7 Điều chế phức itraconazol-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (ITZ-HBβCD) 49

2.2.8 So sánh độ hòa tan, độ tan của itz trong phức ITZ-HBβCD

và itz trong phức ITZ-HPβCD 50

2.2.9 Điều chế phức meloxicam-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ME-HPβCD) 50

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 53

3.1 Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) 53

3.2 Tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (HBβCD) 65

3.3 Điều chế phức rutin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (R-HPβCD) 75

3.4 Điều chế phức rutin-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (R-HBβCD) 82

3.5 So sánh độ hòa tan, độ tan của rutin trong phức R-HBβCD

và rutin trong phức R-HPβCD 86

3.6 Điều chế phức itraconazol-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ITZ-HPβCD) 88

3.7 Điều chế phức itraconazol-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (ITZ-HBβCD) 93

3.8 So sánh độ hòa tan, độ tan của itz trong phức ITZ-HBβCD

và itz trong phức ITZ-HPβCD 98

3.9 Điều chế phức meloxicam-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ME-HPβCD) 100

CHƯƠNG 4 BÀN LUẬN 106

4.1 Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin 106

4.2 Tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin 120

4.3 Điều chế phức R-HPβCD 124

4.4 Điều chế phức R-HBβCD 150

4.5 So sánh độ hòa tan, độ tan của rutin trong phức R-HBβCD

và rutin trong phức R-HPβCD 151

4.6 Điều chế phức ITZ-HPβCD 151

4.7 Điều chế phức ITZ-HBβCD 156

4.8 So sánh độ hòa tan, độ tan của itz trong phức ITZ-HBβCD

và itz trong phức ITZ-HPβCD 132

4.9 Điều chế phức ME-HPβCD 132

KẾT LUẬN 161

KIẾN NGHỊ 162 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu, từ viết tắt Chữ đầy đủ và nghĩa tiếng Việt

AUC Area Under the Curve (Diện tích dưới đường cong)

BP British Pharmacopoeia (Dược điển Anh)

CE Complexation Efficiency (Hiệu quả tạo phức)

COSY Correlation Spectroscopy: (Phổ COSY)

dd Doublet of doublets (Mũi đôi-đôi)

DĐVN Dƣợc điển Việt nam

DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (Phổ

DSC Differential Scanning Calorimetry (Phân tích nhiệt vi sai)

Eur Ph European Pharmacopoeia (Dược điển Châu Âu)

HBβCD 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin

HMBC Heteronuclear Multiple Bond Coherence (Phổ HMBC)

HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng hiệu

MS Mass Spectroscopy (Phổ khối)

ms Molar substitution (Mức độ thay thế phân tử)

NMR Nuclear Magnetic Resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân)

NOESY Nuclear Overhauser Enhancement Spectroscopy (Phổ NOESY)

RSD Relative Standard Deviation (Độ lệch chuẩn tương đối)

SD Standard Deviation (Độ lệch chuẩn)

SEM Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét)

TCNSX Tiêu chuẩn nhà sản xuất

TLC Thin Layer Chromatography (Sắc ký lớp mỏng)

Tmax Thời gian đạt nồng độ tối đa

USP-NF The United States Pharmacopoeia and The National Formulary

(Dược điển và Dược thư Hoa kỳ)

UV Ultraviolet (Tử ngoại)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu và hóa chất dùng cho tổng hợp 31

Bảng 2.2 Danh mục nguyên liệu dùng cho điều chế phức 31

Bảng 2.3 Danh mục hóa chất dùng cho phân tích, kiểm nghiệm 32

Bảng 2.4 Danh mục máy, thiết bị 32

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HPβCD 54

Bảng 3.2 So sánh phổ IR của HPβCD tổng hợp và HPβCD thương mại 54

Bảng 3.3 So sánh độ dịch chuyển hóa học phổ 1H và 13C-NMR của HPβCD

tổng hợp và HPβCD thương mại 55

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HPβCD 56

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HPβCD 56

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HPβCD 57

Bảng 3.7 Mã hóa các yếu tố biến thiên khảo sát qui trình tổng hợp HPβCD 58

Bảng 3.8 Bố trí thí nghiệm Box-Behnken mức cơ bản kiểu bề mặt đáp ứng

và kết quả hiệu suất và DS của qui trình tổng hợp HPβCD 59

Bảng 3.9 Hiệu suất và DS của 3 phản ứng tổng hợp HPβCD ở điều kiện tối ưu 60

Bảng 3.10 Sản phẩm của phản ứng tổng hợp HPβCD với tỷ lệ mol

βCD : 1,2-propylen oxid khác nhau 61

Bảng 3.11 Hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HPβCD cỡ lô kg 62

Bảng 3.12 Kết quả kiểm nghiệm của HPβCD tổng hợp 63

Bảng 3.13 Độ ổn định của HPβCD tổng hợp 64

Bảng 3.14 Công thức (cho một lô) tổng hợp HPβCD 64

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 66

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 67

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 68

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 68

Bảng 3.19 Mã hóa các yếu tố biến thiên khảo sát của phản ứng tổng hợp HBβCD 69

Bảng 3.20 Bố trí thí nghiệm Box-Behnken mức cơ bản kiểu bề mặt đáp ứng

và kết quả hiệu suất và DS của qui trình tổng hợp HBβCD 70

Bảng 3.21 Hiệu suất và DS của 3 phản ứng tổng hợp HBβCD ở điều kiện tối ưu 71

Bảng 3.22 Sản phẩm HBβCD với tỷ lệ mol βCD : 1,2-butylen oxid khác nhau 72

Bảng 3.23 Hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HBβCD cỡ lô kg 72

Bảng 3.24 Kết quả kiểm nghiệm của HBβCD tổng hợp 73

Bảng 3.25 Độ ổn định của HBβCD tổng hợp 74

Bảng 3.26 Công thức (cho một lô) tổng hợp HBβCD 74

Bảng 3.27 Tương quan giữa nồng độ và độ hấp thụ phổ UV của dung dịch

rutin chuẩn ở 362,5 nm 75

Bảng 3.28 Độ chính xác của quy trình định lượng rutin trong phức R-HPβCD 76

Bảng 3.29 Độ tan của rutin trong dung dịch HPβCD nồng độ từ 0 - 10 mmol 76

Bảng 3.30 Độ tan của rutin trong phức R-HPβCD với các tỷ lệ mol khác nhau 77

Bảng 3.31 Độ hòa tan của rutin và rutin trong phức R-HPβCD điều chế

bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 79

Bảng 3.32 Độ tan của rutin và rutin trong phức R-HPβCD điều chế bằng

phương pháp đồng bay hơi dung môi 80

Bảng 3.33 Biện giải phổ IR của rutin, HPβCD và phức R-HPβCD 81

Bảng 3.34 Độ tan của rutin trong dung dịch HBβCD nồng độ từ 0 - 10 mmol 83

Bảng 3.35 Độ hòa tan của rutin và rutin trong phức R-HBβCD điều chế

bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 84

Bảng 3.36 Độ tan của rutin và rutin trong phức R-HBβCD điều chế

bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 85

Bảng 3.37 Biện giải phổ IR của rutin, HBβCD và phức R-HBβCD 85

Bảng 3.38 So sánh độ hòa tan của rutin trong phức R-HBβCD và rutin

trong phức R-HPβCD 86

Bảng 3.39 So sánh độ tan của rutin trong phức R-HBβCD và rutin

trong phức R-HPβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 87 Bảng 3.40 Độ tan của itz trong dung dịch HPβCD nồng độ từ 0 - 40 mmol 89

Bảng 3.41 Độ hòa tan của itz và itz trong phức ITZ-HPβCD điều chế bằng phương

pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 90

Bảng 3.42 Độ tan của itz và itz trong phức ITZ-HPβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 91

Bảng 3.43 Biện giải phổ IR của itz, HPβCD và phức ITZ-HPβCD 92

Bảng 3.44 Độ tan của itz trong dung dịch HBβCD nồng độ từ 0 - 40 mmol 94

Bảng 3.45 Độ hòa tan của itz và itz trong phức ITZ-HBβCD điều chế bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 95

Bảng 3.46 Độ tan của itz và itz trong phức ITZ-HBβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 96

Bảng 3.47 Biện giải phổ IR của itz, HBβCD và phức ITZ-HBβCD 97

Bảng 3.48 So sánh độ hòa tan của itz trong phức ITZ-HBβCD và itz trong phức itz-HPβCD 98

Bảng 3.49 So sánh độ tan của itz trong phức ITZ-HBβCD và itz trong phức

ITZ-HPβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 99

Bảng 3.50 Độ tan của ME trong dung dịch HPβCD nồng độ từ 0 - 48 mmol 101

Bảng 3.51 Độ hòa tan của ME và ME trong phức ME-HPβCD điều chế bằng

phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 102

Bảng 3.52 Độ tan của ME và ME trong phức ME-HPβCD điều chế bằng

phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 103

Bảng 3.53 Biện giải phổ IR của ME, HPβCD và phức ME-HPβCD 104

Bảng 4.1 Dữ liệu phổ NMR của βCD đo trong D2O 109

Bảng 4.2 Dữ liệu phổ NMR của HPβCD thương mại đo trong D2O 110

Bảng 4.3 Dữ liệu phổ NMR của HPβCD tổng hợp đo trong D2O 111

Bảng 4.4 So sánh các chỉ số kỹ thuật của HPβCD tổng hợp và HPβCD thương mại 115 Bảng 4.5 Phổ khối của HPβCD tổng hợp vùng từ 1000 đến 2000 m/z 140

Bảng 4.6 Dữ liệu phổ NMR của HBβCD tổng hợp đo trong D2O 121

Bảng 4.7 Phổ khối của HBβCD tổng hợp vùng từ 1000 đến 2000 m/z 123

Bảng 4.8 Phổ khối của HBβCD vùng từ 100 đến 1000 m/z 146

Bảng 4.9 Các tín hiệu 1 H-NMR xác định được của rutin tự do và rutin

trong phức R-HPβCD đo trong DMSO 126

Bảng 4.10 Độ dịch chuyển hóa học của các nhóm OH của rutin tự do

và rutin trong phức R-HPβCD 149

Bảng 4.11 Các tín hiệu 1H-NMR xác định được của rutin tự do và rutin

trong phức R-HBβCD đo trong DMSO 150

Bảng 4.12 Độ dịch chuyển hóa học của các nhóm OH của rutin tự do

và rutin trong phức R-HBβCD 151

Bảng 4.13 Dữ liệu phổ 1 H-NMR của itz và phức ITZ-HPβCD đo trong DMSO 153

Bảng 4.14 Dữ liệu phổ 1 H-NMR của itz và phức ITZ-HBβCD đo trong DMSO 156

Bảng 4.15 Dữ liệu phổ 1H-NMR của ME và phức ME-HPβCD đo trong DMSO 158

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của HPβCD (a) và gốc thế (b) 3

Hình 1.2 Mô hình một phân tử HPβCD 4

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của beta cyclodextrin (a) và 1 đơn vị glucopyranose (b) 5

Hình 1.4 Đặc điểm cấu tạo của βCD 6

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của HBβCD (a) và gốc thế (b) 13

Hình 1.6 Công thức cấu tạo của rutin 26

Hình 1.7 Công thức cấu tạo của itraconazol 27

Hình 1.8 Công thức cấu tạo của meloxicam 29

Hình 2.1 Bố trí thí nghiệm kiểu thiết kế bề mặt đáp ứng (DOE) 37

Hình 3.1 Sắc ký đồ của HPβCD tổng hợp so với βCD (a) và so với

HPβCD thương mại (b) 53

Hình 3.2 Sắc ký đồ của HBβCD tổng hợp (2) so với βCD (1) 66

Hình 3.3 Cấu trúc dự đoán của phức bao giữa rutin và HPβCD theo tỷ lệ mol 1 : 1 82

Hình 3.4 Cấu trúc dự đoán của phức bao giữa itz và HPβCD theo

tỷ lệ mol 1 : 1 (a); 1 : 2 (b) và 1 : 3 (c) 93

Hình 3.5 Cấu trúc dự đoán của phức bao giữa ME và HPβCD 105

Hình 4.1 Các vị trí phản ứng của 1 đơn vị glucopyranose trong phân tử βCD 106

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Trang

Biểu đồ 1.1 Pha hòa tan theo Higuchi và Connors 17

Biểu đồ 3.1 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS

của phản ứng tổng hợp HPβCD 56

Biểu đồ 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HPβCD 57

Biểu đồ 3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HPβCD 57

Biểu đồ 3.4 Sự phụ thuộc của hiệu suất và DS vào tỷ lệ mol 1,2-propylen oxid

tham gia phản ứng tổng hợp HPβCD 61

Biểu đồ 3.5 Ảnh hưởng của vận tốc khuấy đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 67

Biểu đồ 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và DS của phản ứng tổng hợp HBβCD 68

Biểu đồ 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và DS của phản ứng

tổng hợp HBβCD 69

Biểu đồ 3.8 Sự phụ thuộc của hiệu suất và DS vào tỷ lệ mol 1,2-butylen oxid

tham gia phản ứng tổng hợp HBβCD 72

Biểu đồ 3.9 Tương quan giữa nồng độ và độ hấp thụ phổ UV của dung dịch

rutin chuẩn ở 362,5 nm 76

Biểu đồ 3.10 Pha hòa tan của rutin theo HPβCD 77

Biểu đồ 3.11 Tỷ lệ tạo phức giữa rutin và HPβCD 78

Biểu đồ 3.12 Độ hòa tan của rutin và rutin trong phức R-HPβCD điều chế

bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 79

Biểu đồ 3.13 Độ tan của rutin và rutin trong phức R-HPβCD điều chế bằng

phương pháp đồng bay hơi dung môi 80

Biểu đồ 3.14 Pha hòa tan của rutin theo HBβCD 83

Biểu đồ 3.15 Độ hòa tan của rutin và rutin trong phức R-HBβCD điều chế bằng phương

pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 84

Biểu đồ 3.16 So sánh độ hòa tan của rutin trong phức HBβCD và rutin trong phức R-HPβCD 87

Biểu đồ 3.17 So sánh độ tan của rutin trong phức R-HBβCD và rutin trong

phức R-HPβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 88

Biểu đồ 3.18 Pha hòa tan của itz theo HPβCD 89

Biểu đồ 3.19 Độ hòa tan của itz và itz trong phức ITZ-HPβCD điều chế bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 90

Biểu đồ 3.20 Độ tan của itz và itz trong phức ITZ-HPβCD điều chế bằng

phương pháp đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 91

Biểu đồ 3.21 Pha hòa tan của itz theo HBβCD 94

Biểu đồ 3.22 Độ hòa tan của itz và itz trong phức ITZ-HBβCD điều chế bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 96

Biểu đồ 3.23 Độ tan của itz và itz trong phức ITZ-HBβCD điều chế bằng

phương pháp đồng bay hơi dung môi với các tỷ lệ mol khác nhau 97

Biểu đồ 3.24 So sánh độ hòa tan của itz trong phức ITZ-HBβCD và itz

trong phức ITZ-HPβCD 99

Biểu đồ 3.25 So sánh độ tan của itz trong phức ITZ-HBβCD và itz trong

phức ITZ-HPβCD điều chế bằng phương pháp đồng bay hơi dung môi 100

Biểu đồ 3.26 Pha hòa tan của ME theo HPβCD 101

Biểu đồ 3.27 Độ hòa tan của ME và ME trong phức ME-HPβCD điều chế

bằng phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 102

Biểu đồ 3.28 Độ tan của ME và ME trong phức ME-HPβCD điều chế bằng

phương pháp nghiền ướt và đồng bay hơi dung môi 103

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Trang

Sơ đồ 2.1 Qui trình tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin 34

Sơ đồ 3.1 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin 53

Sơ đồ 3.2 Cơ chế phản ứng tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin 65

Sơ đồ 4.1 Phản ứng của 1,2-propylen oxid trong môi trường NaOH 106

Sơ đồ 4.2 Phản ứng của 1,2-propylen oxid trong nước tạo các tạp chất 107

Để đảm bảo hiệu quả tối đa trong điều trị và giảm độc tính của thuốc, cần thiết phải nâng cao độ tan của các dược chất Các kỹ thuật đã được sử dụng nhằm cải thiện độ tan

và tốc độ hòa tan của thuốc kém tan trong nước bao gồm phân tán rắn, siêu vi tinh thể, đồng tinh thể, đồng bay hơi, đồng kết tủa, kết hợp polyme, hấp phụ bề mặt, tạo phức v.v [102], [104] Trong những kỹ thuật này, tạo phức với cyclodextrin đạt hiệu quả cao trong việc cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan Trong nhóm cyclodextrin, beta cyclodextrin (βCD) được nghiên cứu rộng rãi để tạo phức làm tăng độ tan của dược chất [63] Tuy nhiên độ tan của βCD thấp và có độc tính trên thận nên khả năng ứng dụng của βCD bị giới hạn [17], [84]

Các dẫn xuất hydroxyalkyl của βCD có độ tan trong nước cao và độc tính trên thận thấp [57], ]65] Tính chất tạo phức với dược chất của các dẫn xuất này về cơ bản vẫn không thay đổi nên khả năng làm tăng độ tan, tốc độ hòa tan của thuốc trong phức cao hơn nhiều so với phức thuốc-βCD [29] Trên thế giới, các dẫn xuất hydroxyalkyl của βCD

đã được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu phát triển thuốc Hiện nay các nghiên cứu phát triển thuốc tập trung chủ yếu vào 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) và một

số nghiên cứu bắt đầu với 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (HBβCD) để cải thiện độ tan của dược chất [90], [91] Tuy nhiên các nguyên liệu này trong nước vẫn chưa tổng hợp được và cũng không có sẵn trên thị trường

Từ các lý do trên, đề tài “Tổng hợp hydroxyalkyl-β-cyclodextrin ứng dụng làm tá dƣợc tăng độ tan trong bào chế thuốc” đƣợc thực hiện gồm 2 mục tiêu cụ thể sau:

1 Tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin và 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin:

1.1 Xây dựng qui trình tổng hợp HPβCD và HBβCD

1.2 Nâng sản phẩm của phản ứng tổng hợp lên cỡ lô kg

1.3 Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở của sản phẩm tổng hợp đạt yêu cầu làm tá dƣợc

2 Ứng dụng 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin và 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin tổng hợp vào tạo phức với một số dƣợc chất kém tan:

2.1 Điều chế phức rutin-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (R-HPβCD), phức rutin-

hydroxybutyl-β-cyclodextrin (R-HBβCD)

2.2 So sánh độ hòa tan, độ tan của phức R-HBβCD và phức R-HPβCD

2.3 Điều chế phức itraconazol-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ITZ-HPβCD), phức

itraconazol-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (ITZ-HBβCD)

2.4 So sánh độ hòa tan, độ tan của phức ITZ-HBβCD và phức ITZ-HPβCD

2.5 Điều chế phức meloxicam-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (ME-HPβCD)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của HPβCD (a) và gốc thế (b)

Tên khác: hydroxypropylbetadex (β-cyclodextrin, 2-hydroxypropyl ether)

Công thức nguyên: C42H70O35(C3H6O)n với n = 7 x ms Số nhóm 2-hydroxypropyl trên mỗi đơn vị glucose (ms) không dưới 0,4 và không quá 1,5 [21], [35], [99]

Tính chất

Bột kết tinh màu trắng, hay trắng ngà, dễ hút ẩm

Độ tan: tan tự do trong nước và trong propylen glycol Trong 2 đồng phân của HPβCD, đồng phân S ít hòa tan hơn đồng phân R Khi sự đơn thay thế tại vị trí OH ở C-2 và sự thay thế thấp, độ tan của HPβCD thấp hơn độ tan của βCD [20], [24], [48]

Khi tan trong nước, HPβCD tạo gel và làm tăng độ nhớt của dung dịch Các nhóm hydroxyl bậc 2 và chuỗi 2-hydroxypropyl trong phân tử HPβCD tự liên kết với nhau tạo thành các tập hợp, hình thành dạng nano hoặc mixen [69], [70], [71], [79] So với các cyclodextrin khác, HPβCD ít tạo tập hợp nhất, khi các đồng phân với các độ thế khác nhau trong cùng một sản phẩm, sự tập hợp giảm [70]

Cấu trúc của HPβCD: các nhóm methylen C-1' và nhóm methyl C-3' của nhóm thế liên kết vào bên trong của khoang macrocyclic bởi liên kết hydro và được kéo vào trong khoang, chặn cả 2 đầu của phân tử lân cận Nhóm 2-hydroxypropyl của một phân tử đưa vào trong khoang của một phân tử liền kề từ phía hydroxyl bậc 2, dẫn đến các phân tử liên kết chặt chẽ trong mạng tinh thể tạo thành cấu trúc polyme [20], [54]

(a) (b)

Hình 1.2 Mô hình một phân tử HPβCD [54]: nhóm thế 2-hydroxypropyl được kéo vào

trong khoang (a) và các nhóm thế của phân tử HPβCD liên kết với các phân tử liền kề tạo cấu trúc polyme (b)

Thay thế một phần bởi nhóm 2-hydroxypropyl tại các vị trí OH ở C-2 và C-3 vẫn cho phép hydro ở OH-C-2 và OH-C-3 hình thành liên kết giữa những nhóm hydroxyl chưa thay thế, với khoảng cách giữa OH ở C-2 và OH ở C-3 tăng khoảng ba lần so với βCD và lực liên kết giữa những nhóm này bị yếu đi

Các nguyên tử oxy glycosidic không hoạt động như một base Lewis, không có liên kết hydro với các phân tử nước ở gần khoang Điều này nhấn mạnh bản chất kỵ nước của khoang

Phân tích cấu trúc của một số phân tử HPβCD cho thấy cấu trúc phân tử tổng thể của nó phụ thuộc vào bản chất thay thế gốc 2-hydroxypropyl chứ không phải một cấu trúc duy nhất

Dạng hình nón tổng thể của HPβCD so với βCD về cơ bản vẫn không thay đổi, mặc dù độ nghiêng có thể xoay quanh vào bên trong hoặc bên ngoài khoang

Về cấu trúc của khoang HPβCD: đường kính của nó thay đổi không đáng kể do độ cứng vốn có của vòng bảy nhóm glycosidic của phân tử βCD, sự biến đổi liên quan chủ yếu do

sự chuyển động tương đối linh hoạt của các nhóm 2-hydroxypropyl [29], [54]

Độc tính: HPβCD được chứng minh là dung nạp tốt ở người, với tác dụng phụ chính là

tiêu chảy và không có các tác dụng phụ trên chức năng thận So với các cyclodextrin khác, HPβCD ít độc và an toàn nhất [56], [84]

1.1.2 Nguyên liệu dùng cho tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin

βCD được tổng hợp từ carbohydrat với xúc tác bởi một enzym tự nhiên là

Cyclomaltodextrin glucanotransferase, bài tiết bởi vi khuẩn Bacillus macerans [86]

βCD có nhiều đặc điểm lý hóa và sinh học tương tự như dextrin mạch thẳng

Cấu trúc hóa học:

βCD là vòng oligosaccharid có chứa bảy đơn vị glucose được liên kết với nhau bởi liên kết (α-1,4)-D-glucopyranosyl (hình 1.3) [5], [89] βCD có dạng hình nón cụt thay vì một hình trụ vì cấu hình ghế của các đơn vị glucopyranose [65], [99] Định hướng của các đơn

vị glucopyranose gồm các nhóm hydroxyl bậc 1 tại các vị trí C-6 phía ngoài vành hẹp, trong khi các nhóm hydroxyl bậc 2 ở các vị trí C-2 và C-3 phía ngoài vành rộng hơn của hình nón cụt Phân tử βCD có bề mặt bên ngoài ưa nước và khoang bên trong kỵ nước Các cặp điện tử không liên kết của các cầu oxy hướng vào bên trong khoang, do đó tạo ra mật độ điện tử cao [56] Sự phân cực của khoang βCD được ước tính tương tự như sự phân cực của ethanol, do liên kết hydro nội phân tử giữa các nhóm OH ở C-2 và C-3 tương đối mạnh làm cho βCD kém tan trong nước [65]

Hình 1.4 Đặc điểm cấu tạo của βCD

Kích thước của βCD: cao 0,78 nm, đường kính ngoài 1,53 nm, đường kính trong 0,78 nm [65]

1.1.2.2 1,2-propylen oxid (1,2-epoxypropan) [62]

Công thức hóa học: C3H6O, phân tử lượng 58,08

Tỷ trọng: 0,828 - 0,829

Tính chất: 1,2-propylen oxid là chất lỏng không màu, mùi nhẹ, sôi ở 34,1 oC, rất dễ cháy

1.1.3 Các nghiên cứu về tổng hợp HPβCD trên thế giới

1.1.3.1 Phản ứng trên vòng glucopyranose

Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến các vị trí phản ứng: HPβCD được tổng hợp bởi

phản ứng giữa βCD và 1,2-propylen oxid trong dung dịch nước kiềm Các base có chức năng kép như một chất xúc tác cho phản ứng và cho sự hòa tan của βCD, một hợp chất kém hòa tan trong nước [50] Nồng độ kiềm cao sẽ ưu tiên alkyl hóa tại các vị trí OH-C-6 Nồng độ kiềm thấp sẽ ưu tiên alkyl hóa tại các vị trí OH-C-2 Các phản ứng tương đối khác nhau ở ba vị trí OH-C-2, OH-C-3 và OH-C-6 trong các phân tử α-D-glucopyranosyl

có thể được xác định từ tỷ lệ mol của ether tạo thành sau phản ứng Các phản ứng tại OH-C-3 thường được tăng cường đáng kể khi OH-C-2 alkyl hóa hết, nhưng phản ứng tại OH-C-2 và OH-C-6 hầu như không bị ảnh hưởng bởi ether hóa ở các vị trí khác Các sản phẩm luôn thay thế ngẫu nhiên và phân bố giữa các đơn vị glucopyranose khác nhau

Trong phản ứng ether hóa, độ hoạt động tương đối ở OH-C-3 so với OH-C-2 ít bị ảnh hưởng bởi nồng độ kiềm Tuy nhiên, phản ứng tương đối xảy ra ở OH-C-6 so với OH-C-2, thay đổi từ 1 : 5 ở nồng độ kiềm thấp, 7 : 1 ở nồng độ kiềm cao Đối với các phản ứng thúc đẩy bởi natri ethylsulfinylmethanid trong dimethyl sulfoxid, alkyl hóa tại

vị trí OH-C-6 được ưu tiên [49]

Bằng cách thay đổi nồng độ kiềm để có được một mức độ chọn lọc của phản ứng giữa βCD với 1,2-propylen oxid

Alkyl hóa có chọn lọc tại OH-C-2 hoặc OH-C-6 có thể là một khởi đầu cho sự ra đời của một nhóm phản ứng trong một phân tử (OH-C-2, OH-C-3, OH-C-6: OH tại các vị trí C-2, C-3 và C-6 tương ứng của 1 đơn vị glucopyranose)

Với nồng độ natri hydroxid sử dụng thấp, nhóm hydroxyl bậc 2 được ưu tiên alkyl hóa Khi ether bậc 2 tăng về số lượng, các nhóm hydroxyl bậc 2 tự do còn lại phản ứng giảm

do cản trở về không gian, trong khi phản ứng của các nhóm hydroxyl bậc 1 tự do không bị ảnh hưởng đáng kể Một hiệu ứng tương tự, do nhiều nhóm hydroxyl bậc 1, khi alkyl hóa được thúc đẩy bởi nồng độ kiềm cao, phản ứng alkyl hóa tại các vị trí hydroxyl bậc 1 được ưu tiên [20], [23], [46], [87]

Ảnh hưởng của các base khác nhau như lithium hydroxid, natri hydroxid, kali hydroxid, tetramethylamoni hydroxid và bari hydroxid của phản ứng giữa βCD và 1,2-propylen oxid

đã được nghiên cứu và cho thấy không có sự khác biệt trong mô hình thay thế khi sử dụng các base khác nhau [24]

Mức độ thay thế:

Tính chất lý hóa của HPβCD, trong đó có khả năng tạo phức, bị ảnh hưởng rất nhiều bởi kiểu, số lượng và vị trí của các nhóm thế trên phân tử βCD Mức độ thay thế không đặc trưng cho một dẫn xuất βCD duy nhất Khi sản xuất trong điều kiện khác nhau, tính chất

lý hóa của HPβCD với cùng một mức độ thay thế có thể không giống nhau với các nhóm hydroxypropyl thế tại các vị trí khác nhau trên phân tử βCD

Mức độ thay thế phân tử (molar substitution ms): là số mol trung bình của các tác nhân

thay thế, ví dụ 2-hydroxypropyl, trên mỗi mol glucopyranose [24], [78]

Độ thế (degree of substitution DS): là số lượng trung bình của các nhóm thế trên phân tử

βCD [21], [35], [57], [99] Vì số lượng các nhóm hydroxyl phản ứng của mỗi mol glucopyranose là 3, số lượng tối đa của nhóm thế trên 1 mol βCD có thể là 21

Tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ, thời gian phản ứng ảnh hưởng đến trung bình của độ thế [25], [27]

Sự phân bố các DS khác nhau trong cùng một sản phẩm của phản ứng giữa βCD với 1,2-propylen oxid

Trong 1 sản phẩm gồm nhiều phân tử HPβCD có các DS khác nhau Sự phân bố của DS không có sự gián đoạn, tuy nhiên trong quá trình tinh chế có thể dẫn đến mất một số phân đoạn của sản phẩm [51]

Phản ứng giữa βCD với 1,2-propylen oxid không thay đổi tổng số nhóm hydroxyl trong phân tử, do đó sự phân bố DS trong sản phẩm khá đối xứng [20], [24], [48]

DS là 1 chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng và hiệu quả làm tăng độ tan của sản phẩm HPβCD tổng hợp DS thấp, khả năng tạo phức với hoạt chất cao nhưng khả năng làm tăng độ tan của hoạt chất trong phức giảm DS cao, khả năng làm tăng độ tan của hoạt chất trong phức cao nhưng khả năng để hình thành phức với hoạt chất khó hơn so với ở

DS thấp do khi thay thế cao làm tăng độ phân cực của khoang HPβCD và cản trở không

gian của các nhóm thế [24], [27], [48]

1.1.3.2 Phản ứng mở vòng epoxid của 1,2-propylen oxid

Vòng epoxid của 1,2-propylen oxid có thể được mở hoặc bằng cách tấn công vào C-1 là

phản ứng chiếm ưu thế và tạo ra ether 2-hydroxypropyl hoặc vào C-2 tạo ra ether 1-hydroxypropyl [62]

Các phản ứng tổng hợp của 1,2-propylen oxid, sử dụng một trong hai chất xúc tác có tính

acid hoặc base [37], [42]

Mở vòng: vòng epoxid của 1,2-propylen oxid có thể mở một liên kết CO

Phản ứng trong môi trường acid: 1,2-propylen oxid phản ứng với các tác nhân ái nhân

theo cơ chế SN2 Phản ứng xảy ra ở cả C-1 và C-2 với xúc tác là acid yếu như acid zeolit

khoảng 30% sản phẩm tạo thành là alcol bậc 1 với xúc tác là các acid mạnh như acid

sulfuric có đến 55% sản phẩm tạo thành là alcol bậc 1 [62]

Phản ứng mở vòng epoxid bằng cách thay thế ái nhân diễn ra ở một trong các nguyên tử

carbon epoxid với sự di chuyển của nguyên tử oxy epoxid Định hướng mở vòng của 1,2-propylen oxid xác định chủ yếu bởi sự cản trở không gian của nhóm methyl thế và

hiệu ứng đẩy điện tử (+I) của nhóm methyl Như vậy, acid xúc tác làm tăng thay thế vào

carbon bậc 2

Phản ứng trong môi trường kiềm: xảy ra theo cơ chế SN2 [37] Vòng epoxid mở ra theo

hướng ít cản trở không gian nhất, kết quả 95% sản phẩm tạo thành là alcol bậc 2 [113]

Phản ứng trong môi trường nước: 1,2-propylen oxid còn tự phản ứng với nhau tạo

propylen glycol, dipropylen glycol, tripropylen glycol và các polyglycol cao phân tử khác

Sản phẩm mang nhóm thế 1-hydroxypropyl chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 2 - 4%) so với

sản phẩm mang nhóm thế 2-hydroxypropyl [50]

Nhóm hydroxyl bậc 2 trong nhóm 2-hydroxypropyl phản ứng rất yếu, và alkyl hóa ở vị trí

này rất khó xảy ra Đây là một điều kiện thuận lợi để phản ứng hydroxypropyl hóa, trong

đó nhóm ether oligomeric dễ dàng hình thành [49]

1.1.3.3 Phương pháp tinh chế HPβCD tổng hợp

Loại muối:

Sau khi kết thúc phản ứng, dung dịch HCl được thêm vào để trung hòa hỗn hợp phản ứng Kết quả tạo muối NaCl trong sản phẩm thô, loại bằng cách hòa tan sản phẩm trong alcol cao độ (hoặc DMF), NaCl không tan trong alcol sẽ kết tủa và được loại bỏ [50], [111]

Loại oligopropylen glycol trong sản phẩm:

Trong quá trình tổng hợp, phản ứng chính tạo ra sản phẩm HPβCD, phản ứng tự ngưng tụ của 1,2-propylen oxid cũng xảy ra đồng thời tạo tạp oligopropylen glycol Lượng oligopropylen glycol tăng với DS của HPβCD thu được trong quá trình tổng hợp

Tổng hợp HPβCD với DS khoảng 6, lượng tạp chất sinh ra khoảng 20% so với các sản phẩm tinh chế, trong khi với DS khoảng 16 tạp chất tăng lên khoảng 50%

Các oligopropylen glycol có khối lượng phân tử tương đối thấp, trong phản ứng tổng hợp HPβCD với DS khoảng 6, mức độ trùng hợp trung bình là 1,6 và chỉ có khoảng 4% chất này có trùng hợp thấp hơn tripropylen glycol Tạp oligopropylen glycol được loại bỏ ra khỏi sản phẩm thô của HPβCD bằng 1 trong 2 phương pháp là thẩm tách hoặc dùng dung môi hữu cơ

Phương pháp thẩm tách với thời gian thẩm tách khoảng 5 giờ

Phương pháp dùng dung môi hữu cơ được sử dụng trong tinh chế dựa trên tính tan khác nhau của oligopropylen glycol và HPβCD Hỗn hợp có thể hòa tan trong nước và trong một số dung môi hữu cơ, nhưng oligopropylen glycol kém phân cực nên tan trong dung môi hữu cơ nhiều hơn và do đó có thể được loại bỏ bằng cách chiết xuất Thường dùng aceton để tinh chế HPβCD với DS thấp (< 8), đối với các sản phẩm HPβCD có DS cao hơn (> 10) sử dụng aceton và cyclohexan để tinh chế

Khi tổng hợp HPβCD có DS cao sẽ có sự xuất hiện của chất bán rắn (semisolid) và khi đó không thể dùng phương pháp đông khô hay xử lý với dung môi hữu cơ để biến đổi chúng thành dạng bột

Sản phẩm HPβCD với DS nhỏ hơn 7 ít tan trong aceton, sản phẩm có DS từ 11 - 14 hòa tan trong aceton hoặc dichloromethan nhưng không hòa tan trong cyclohexan [50]

1.1.3.4 Phương pháp phân tích HPβCD

NMR: phổ 1H và 13C-NMR của HPβCD được đo trong D2O dùng để phân tích cấu trúc

phân tử [20], [46], [50] và phổ 1H-NMR đo trong D2O dùng để tính ms, DS của HPβCD

tổng hợp [21], [35], [51], [87], [99]

Phổ khối: được dùng để đo lường cả DS trung bình và sự phân bố của các DS khác nhau

Dùng kỹ thuật ion hóa, các ion hình thành từ các phân tử HPβCD liên quan tới cation

natri hồ quang hình thành trực tiếp trong các nguồn của quang phổ là do tác động của các

mảnh vỡ phân hạch của californium-252 Trên phổ đồ, những con số trên các đỉnh biểu thị

phân tử lượng của các phân tử HPβCD có số nhóm thế 2-hydroxypropyl khác nhau,

cường độ đỉnh tỷ lệ thuận với số lượng tương đối của các phân tử có DS khác nhau trong

tổng hợp Tất cả các đồng phân có khối lượng phân tử tương tự được đo lường với nhau

[20], [24], [48], [49], [50], [51]

X-rays: được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của HPβCD [48], [54]

1.1.3.5 Tiêu chuẩn kỹ thuật

HPβCD dùng làm tá dược dưới tên gọi hydroxypropylbetadex (β-cyclodextrin, 2-hydroxypropyl ether) đã chính thức đưa vào 1 số dược điển như BP, Eur Ph, USP-NF

[21], [35], [99]

Nhận xét: các nghiên cứu về tổng hợp HPβCD trên thế giới chủ yếu của nhóm tác giả

Josef Pitha và cộng sự và một số tác giả khác từ năm 1995 trở về trước đã cơ bản nghiên

cứu về các nội dung: các chất tham gia phản ứng, môi trường phản ứng, vị trí phản ứng,

các tạp chất và cách loại tạp, xác định cấu trúc HPβCD bằng phổ 1H và 13C-NMR, xác

định sự phân bố các mức độ thế khác nhau trong sản phẩm bằng phổ MS Hiện nay các

nghiên cứu về tổng hợp HPβCD chủ yếu là tổng quan được ghép vào các nghiên cứu tạo

phức giữa một số hoạt chất với HPβCD [27], [87]

Một số vấn đề chưa được nghiên cứu:

- Chưa đưa ra được phản ứng ở nhiệt độ và thời gian cụ thể nào để cho hiệu suất và độ

thế cao nhất

- Chưa có một nghiên cứu nào về qui trình tổng hợp cỡ lô kg được công bố trong các tài

liệu tra cứu

- Chưa phân tích toàn diện cấu trúc của 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin bằng phổ NMR

đặc biệt là phổ DEPT, 2D-NMR

1.1.4 Các nghiên cứu về tổng hợp HPβCD ở trong nước

1.1.4.1 Nghiên cứu về tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin

Chỉ có 1 nghiên cứu về tổng hợp 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin cỡ lô dưới 10

gam dùng trong kiểm nghiệm thuốc được công bố Nghiên cứu này dùng tỷ lệ mol giữa

1,2-propylen oxid so với βCD là: 25 mmol 1,2-propylen oxid : 1 mmol βCD Phản ứng

tiến hành ở 0 - 5 oC với hiệu suất 62,7% và DS 6,3 [4]

Sản phẩm tổng hợp là 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin chủ yếu dùng trong phân

tích kiểm nghiệm, khác hoàn toàn với 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin dùng làm tá dược

Mô hình thay thế gốc 2-hydroxypropyl của 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin chọn

lọc ở vị trí OH-C-2 trong khi 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin dùng làm tá dược thay thế

ngẫu nhiên tại OH-C-2 và OH-C-3 và có thể có 1 phần nhỏ thế tại vị trí OH-C-6 của vòng

glucopyranose của βCD ở nồng độ NaOH thấp [49] Độ tan của 2 sản phẩm này cũng

hoàn toàn khác nhau

Với qui trình này không thể áp dụng vào tổng hợp HPβCD dùng làm tá dược được vì tỷ lệ

1,2-propylen oxid so với βCD dùng quá cao, trong khi giá thành nhập khẩu 1,2-propylen

oxid rất đắt sẽ làm cho giá thành của sản phẩm cuối cùng cũng đắt theo Điều này là

không thực tế vì với vai trò làm tá dược thì giá thành của sản phẩm tổng hợp phải ở mức

chấp nhận được Phản ứng tổng hợp ở nhiệt độ thấp xảy ra chậm tạo điều kiện cho 1,2-propylen oxid tự phản ứng tạo nhiều tạp chất, khó tinh chế

Ứng dụng của 2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin chủ yếu trong kiểm nghiệm để tách

các đồng phân quang học Cho đến nay, trong nước chưa có 1 nghiên cứu nào về

2-O-(2-hydroxypropyl)-β-cyclodextrin tạo phức để làm tăng khả năng hòa tan của hoạt chất vì

sản phẩm này có mô hình thay thế chọn lọc vào vị trí OH-C-2 nên độ tan giảm so với

2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin dùng làm tá dược [20], [24], [48]

1.1.4.2 Nghiên cứu về tổng hợp 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin

Trong nước chưa thấy có một nghiên cứu nào về tổng hợp

2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin làm tá dược được công bố trong các tài liệu tra cứu

1.2 TỔNG HỢP 2-HYDROXYBUTYL-β-CYCLODEXTRIN

1.2.1 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin (HBβCD)

Công thức hóa học của HBβCD

(a) (b)

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của HBβCD (a) và gốc thế (b)

Công thức nguyên: C42H70O35(C4H8O)n với n = 7 x MS

Tính chất: HBβCD có tính chất hoạt động bề mặt, ngăn chặn sự kết tinh thuốc ở giai

đoạn đầu [90]

Hoạt động bề mặt của HBβCD cao hơn so với HPβCD Hấp thụ độ ẩm của HBβCD ít hơn

so với HPβCD do nhóm 2-hydroxybutyl kỵ nước trong phân tử

1.2.2 Nguyên liệu dùng cho tổng hợp

HBβCD được tổng hợp bởi phản ứng ether hóa giữa βCD và 1,2-butylen oxid trong môi trường kiềm [43], [73], [111]

1,2-butylen oxid (1,2-epoxybutan)

Công thức hóa học: C4H8O, phân tử lượng 72,11

Tỷ trọng: 0,830 - 0,831

Tính chất: 1,2-butylen oxid là chất lỏng không màu, mùi khó chịu, sôi ở 63 o

C, dễ hòa tan trong nước và có thể phân hủy khi tiếp xúc với nước, ổn định khi làm lạnh

Hơi nặng hơn không khí Sử dụng như một chất trung gian cho tổng hợp các polyme khác nhau [111]

1.2.3 Các nghiên cứu về tổng hợp 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin

Trên thế giới:

Các nghiên cứu về tổng hợp 2-O-(2-hydroxybutyl)-β-cyclodextrin được ghép vào các công trình nghiên cứu kiểm nghiệm để tách các đồng phân quang học và cũng chưa được công bố chi tiết [73], [111]

Phương pháp phân tích cấu trúc của 2-O-(2-hydroxybutyl)-β-cyclodextrin: dựa vào phổ 1

Nghiên cứu về tổng hợp và ứng dụng 2-hydroxybutyl-β-cyclodextrin trong bào chế thuốc

ở trong nước chưa thấy có một công trình nào đề cập tới

1.3 TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA PHẢN ỨNG TỔNG HỢP

Sử dụng phần mềm JMP 4.0 với mô hình Box Behnken kiểu thiết kế bề mặt đáp ứng (response surface design, DOE) Phần mềm này được ứng dụng cả trong lĩnh vực tổng hợp và bào chế thuốc [18], [25], [52], [116] Trong lĩnh vực tổng hợp, các yếu tố độc lập thường được chọn: nhiệt độ, thời gian của phản ứng Một số qui trình lựa chọn tinh chế sản phẩm bằng phương pháp thẩm tách, thời gian thẩm tách là yếu tố độc lập để khảo sát với yếu tố phụ thuộc thường là hiệu suất và DS của sản phẩm tổng hợp [25]

1.4 PHỨC THUỐC-HYDROXYPROPYL-β-CYCLODEXTRIN (thuốc-HPβCD) 1.4.1 Các nghiên cứu về phức thuốc-HPβCD trên thế giới

HPβCD có khả năng tạo thành phức với nhiều loại thuốc Khoang của HPβCD là một vi môi trường kỵ nước, các phân tử thuốc không phân cực với kích thước phù hợp hoặc các phần không phân cực của phân tử thuốc, có thể đưa vào khoang để tạo thành phức bao [67], [81], [86]

HPβCD với nhiều nhóm lưỡng cực hydroxyl và 2-hydroxypropyl có thể sắp xếp xung quanh một phân tử thuốc dạng ion tạo thành phức không bao [107]

Động lực thúc đẩy cho sự hình thành phức bao gồm sự giải phóng các phân tử nước giàu enthalpy từ khoang (ví dụ các phân tử nước không có đầy đủ các liên kết hydro), liên kết giữa phân tử HPβCD với phân tử hoạt chất thông qua liên kết phối trí, lực Van Der Waals, tương tác kỵ nước, liên kết hydro, trong đó liên kết hydro là quan trọng nhất để hình thành phức [68], [88], [107], [117]

1.4.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành phức thuốc-HPβCD

Đối với thuốc: các loại thuốc thuộc nhóm II và một số thuộc nhóm IV theo hệ thống phân

loại sinh dược học thích hợp tạo phức với HPβCD [65] Thuốc tạo phức với HPβCD cần

có một số đặc điểm: nhiệt độ nóng chảy dưới 250 oC, độ tan trong nước thấp hơn 10 mg/ml, các phân tử thuốc ít hơn năm vòng ngưng tụ [14]

Những phân tử quá lớn, hợp chất ưa nước mạnh thường không thể tạo phức

Thuốc ở dạng muối sẽ hiệu quả hơn khi tạo phức với HPβCD [34] Trong trường hợp của thuốc ion hóa, sự hiện diện của các điện tích có thể đóng một vai trò quan trọng trong phức thuốc-HPβCD và do đó sự thay đổi pH dung dịch có thể làm thay đổi hằng số cân bằng của phức Nói chung, dạng thuốc ion hình thành phức dễ hơn dạng không ion của nó [117]

Thường khối lượng của thuốc viên nén và viên nang nằm trong phạm vi 500 - 800 mg và

1 phân tử gam của HPβCD có khối lượng khoảng 1400 Vì vậy, thuốc có khối lượng phân

tử gam từ 100 - 400 phù hợp tạo phức để nó dễ dàng đưa vào nang hoặc viên nén dùng đường uống [14]

Nhiệt độ: có thể ảnh hưởng đến phức thuốc-HPβCD, trong hầu hết các trường hợp tăng

nhiệt độ làm giảm giá trị hằng số bền của phức thuốc-HPβCD, nhiệt độ tăng có thể làm

giảm lực tương tác chẳng hạn như lực Van Der Waals và tương tác kỵ nước Tuy nhiên,

những thay đổi nhiệt độ có thể không ảnh hưởng đáng kể khi tương tác thuốc-HPβCD

thúc đẩy chủ yếu bởi entropy như việc giải phóng các phân tử nước xung quanh điện tích

của phân tử thuốc và HPβCD [26], [47], [78], [105]

Phương pháp điều chế: nghiền, trộn, phân tán rắn, đồng bay hơi dung môi, đồng kết tủa,

phun sấy, đông khô có thể ảnh hưởng đến sự hình thành phức thuốc-HPβCD Hiệu quả

của một phương pháp phụ thuộc vào bản chất của thuốc và HPβCD

Khi bổ sung một lượng nhỏ polyme tan trong nước sẽ nâng cao độ tan của phức thuốc-HPβCD bằng cách tăng hằng số bền của phức Một số chất phụ gia có thể cạnh

tranh với các phân tử thuốc vào khoang HPβCD do đó làm giảm hằng số bền của phức

[86]

Đồng dung môi làm tăng khả năng hòa tan của thuốc do đó tạo phức dễ dàng hơn nhưng

đôi khi đồng dung môi lại có thể cản trở tạo phức, bao gồm cả cạnh tranh tạo phức với

thuốc

Trong một số trường hợp khi bổ sung thêm amoniac hoặc acid hữu cơ dễ bay hơi như acid

acetic để hòa tan thuốc sẽ làm tăng hiệu quả tạo phức Sau đó, các thành phần này sẽ được

loại bỏ trong quá trình sấy khô phức [64], [65]

Độ thế: DS và mô hình thay thế ảnh hưởng đến khả năng tạo phức và sự ổn định của

phức [78] Các dẫn xuất HPβCD với DS thấp cho thấy tính chất tạo phức tốt nhất với hoạt

động bề mặt thấp Khi DS tăng sẽ cản trở về không gian của các nhóm thế làm giảm khả

năng tạo phức [27]

HPβCD có khả năng làm tăng độ tan của hoạt chất ngay cả khi không tạo phức Trong

trường hợp này, HPβCD đóng vai trò là chất hỗ trợ hòa tan [11]

1.4.1.2 Pha hòa tan

Phương pháp pha hòa tan được nghiên cứu bởi Higuchi và Connors Tuy nhiên phân loại

pha hòa tan của hệ thống dựa trên nghiên cứu của phức không bao [85]

Dựa trên các nghiên cứu về các tác nhân tạo phức, HPβCD có thể nâng cao độ tan trong dung dịch nước của thuốc kém hòa tan Một phương pháp đơn giản và thuận tiện cho phép xác định hằng số cân bằng gọi là biểu đồ pha hòa tan Kỹ thuật này hiện nay là một trong những phương pháp phổ biến nhất để xác định hằng số cân bằng K (hằng số bền của phức)

Biểu đồ 1.1 Pha hòa tan theo Higuchi và Connors

Theo Higuchi và Connors, có năm mối quan hệ pha hòa tan (biểu đồ 1.1):

Loại AL: mối quan hệ tuyến tính giữa nồng độ thuốc hòa tan và HPβCD

Loại AP: đại diện cho độ lệch dương từ đường tuyến tính được mô tả bởi một hàm đa thức bậc hai

Loại AN: đại diện cho độ lệch âm từ đường tuyến tính, có thể khi ở nồng độ cao HPβCD tăng độ nhớt nên làm giảm độ tan

Loại BS và BI tương ứng với phức có độ tan hạn chế, phổ biến trong các trường hợp của βCD, các cyclodextrin tự nhiên [12], [65], [69], [78]

Pha hòa tan không cung cấp thông tin đầy đủ về sự hình thành phức Đối với thuốc hòa tan kém (hòa tan trong nước < 0,1 mmol) độ tan thực sự (S0) nói chung lớn hơn nhiều so với độ tan Sint (giá trị trên trục tung) tính từ sơ đồ pha hòa tan Một phương pháp chính xác hơn để xác định hiệu quả hòa tan của HPβCD là xác định hiệu quả tạo phức (CE) của

nó, tức là tỷ lệ giữa nồng độ HPβCD trong phức và HPβCD tự do Hiệu quả tạo phức được tính từ độ dốc của sơ đồ pha hòa tan, nó độc lập với cả S0 và Sint và đáng tin cậy hơn khi có những ảnh hưởng khác nhau của tá dược [38], [95], [96]

1.4.1.3 Tỷ lệ tạo phức giữa thuốc và HPβCD

Xác định tỷ lệ tạo phức từ biểu đồ pha hòa tan:

Loại AL tương ứng với tỷ lệ mol tạo phức giữa thuốc và HPβCD là 1 : 1 [12], [38], [68] Loại AP tương ứng với tỷ lệ mol tạo phức thuốc và HPβCD là 1 : 1 ở nồng độ thấp, 1 : 2

và 1 : 3 ở nồng độ cao, nhưng thông thường nhất là tỷ lệ 1 : 2 [65], [81]

Xác định tỷ lệ tạo phức bởi sự thay đổi nồng độ liên tục: phương pháp thay đổi nồng

độ liên tục, cũng được gọi là phương pháp lập biểu đồ, sử dụng để xác định tỷ lệ tạo phức Pha các dung dịch thuốc và HPβCD có nồng độ khác nhau Các dung dịch được trộn lẫn với điều kiện là tổng số nồng độ mol của thuốc và HPβCD được giữ không đổi Các giá trị đo độ tan của phức được lập thành biểu đồ Tỷ lệ tạo phức là tỷ lệ tại đó thuốc có độ tan cao nhất Phương pháp này chỉ áp dụng khi biểu đồ pha hòa tan có dạng AL, nhưng cần kiểm chứng lại để loại bỏ ảnh hưởng của sự hình thành phức từ dạng tự tập hợp [31], [44], [90], [110], [112]

1.4.1.4 Một số phương pháp điều chế phức thuốc-HPβCD

Hỗn hợp vật lý: thuốc, HPβCD nghiền trộn với nhau thành hỗn hợp đồng nhất Phương

pháp này chỉ áp dụng và có hiệu quả khi dược chất ở dạng lỏng như dầu, tinh dầu

Phương pháp nghiền ướt (phương pháp tạo bột nhão): thuốc, HPβCD trộn trong cối sứ

thành hỗn hợp đồng nhất, thêm từ từ dung môi thích hợp vào nghiền trong một thời gian nhất định để tạo thành bột nhão, sau đó sấy khô và nghiền thành bột

Phương pháp đông khô: hoạt chất được thêm vào dung dịch HPβCD trong nước và

khuấy trong một thời gian nhất định Sau đó dung dịch được giữ trong tủ lạnh sâu 24 giờ

và chuyển qua máy đông khô

Phương pháp đồng bay hơi dung môi: chọn một dung môi thích hợp hòa tan thuốc và

HPβCD, khuấy trộn trong một thời gian nhất định, cô loại dung môi và sấy khô

Phương pháp đồng kết tủa: hòa tan riêng thuốc và HPβCD vào các dung môi thích hợp,

phối hợp từ từ dung dịch thuốc vào dung dịch HPβCD, khuấy trộn trong một thời gian nhất định, phức tạo thành sẽ kết tủa sau đó loại dung môi, phức được sấy khô và tán bột Trong các phương pháp điều chế, trộn vật lý không làm tăng sinh khả dụng của thuốc [72], [79], [80]

1.4.1.5 Các phương pháp đánh giá phức thuốc-HPβCD

Hệ số phân bố octanol-nước: P là tỷ lệ nồng độ của hoạt chất tan trong pha octanol và

nồng độ của nó trong pha nước

Đối với phương pháp này, dung dịch nước của mỗi hợp chất (thuốc và phức của nó) cho vào một loạt các bình tương ứng sau đó trộn với cùng một khối lượng octanol ở nhiệt độ phòng Các hỗn hợp được lắc mạnh dưới siêu âm cho đến khi cân bằng Sau khi ly tâm, hai phân đoạn được tách ra và đo độ hấp thụ ở các bước sóng thích hợp

Khả năng ưa nước tương đối của thuốc gia tăng thông qua phức HPβCD có thể được thể hiện bằng giá trị Δlog P được định nghĩa là: Δlog P = log P (thuốc) – log P (phức) [65], [79], [109], [110]

Từ sự thay đổi trị số phân bố dầu nước có thể suy ra hiệu quả của sự hình thành phức

Phương pháp hòa tan khác biệt: dựa trên độ tan khác nhau của thuốc (hòa tan) và

HPβCD (không hòa tan) trong acetonitril

Khi một mẫu được xử lý đưa vào dung môi là acetonitril, các thuốc được bao trong phức không hòa tan, trong khi các thuốc không bao được hòa tan Hàm lượng thuốc tự do do đó

có thể được xác định

Nếu sử dụng một hỗn hợp dung môi nước : acetonitril là 1 : 1 (tt/tt) thay vì 100% acetonitril, HPβCD trở nên hòa tan và phức bây giờ hòa tan hoàn toàn, và điều này cho phép xác định tổng lượng thuốc [41], [87], [93] Năng suất tạo phức η có thể được xác định như sau:

(

)

Phân tích nhiệt vi sai (DSC): một kỹ thuật để đánh giá độ tinh khiết của các hợp chất

hữu cơ, thường xuyên được sử dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm là DSC Các ưu điểm chính của phương pháp này là thời gian phân tích tương đối ngắn và lượng mẫu cần thiết cho 1 lần phân tích chỉ khoảng 5 mg DSC không xác định trực tiếp độ tinh khiết của các thành phần chính, nhưng nó định lượng (phát hiện) được tổng số các thành phần tạp chất, dựa trên nguyên tắc của nhiệt độ nóng chảy và phân hủy (biến dạng, chuyển trạng thái) [100], [106]

Phạm vi ứng dụng của DSC hẹp, kết quả DSC thường cho độ tinh khiết cao hơn các phương pháp khác Dùng DSC để định lượng khi các hợp chất có độ tinh khiết tối thiểu 0,985 mol/mol-1 và các thành phần chính ổn định với nhiệt trước và trong quá trình nóng chảy Các tạp không tan chảy, dễ bay hơi không phát hiện được bằng phương pháp này Khi các tạp trong mẫu tan chảy trong quá trình nóng chảy nhưng không tạo thành dung dịch với thành phần chính, không tham gia vào thay đổi enthalpy của phân tử mẫu, khi đó kết quả đo sẽ thấp [100] Dùng phương pháp DSC không phân biệt được phức bao và phức tự tập hợp không bao dạng nano [108]

Cũng như các phương pháp phân tích khác, DSC không nên sử dụng như một phương pháp duy nhất để xác định độ tinh khiết mà phải kết hợp nhiều phương pháp khác nhau [72], [93], [100]

Phương pháp quang phổ: dựa vào sự thay đổi độ hấp thụ trong phổ UV hoặc phổ huỳnh

quang trong sự hiện diện của HPβCD và thuốc tự do có thể tính được hằng số cân bằng của phức Cường độ huỳnh quang tăng cùng với sự gia tăng nồng độ HPβCD, tuy nhiên khi nồng độ HPβCD tăng quá giới hạn cân bằng, cường độ huỳnh quang giảm [28], [66], [88]

Phổ hồng ngoại (IR): dùng để xác định sự tương tác của các nhóm chức giữa phân tử

Thông số rất quan trọng trong phân tích 1

H-NMR bao gồm độ dịch chuyển hóa học (δ), hằng số ghép (j), tương tác spin-spin (τ)… [10], [16], [28], [36], [68], [74], [76]

Cấu hình của phân tử HPβCD có dạng hình nón cụt, hydro gắn với C-3 và C-5 của glucopyronose (H-3 và H-5) nằm bên trong khoang và rất nhạy cảm với những thay đổi liên quan đến tương tác với thuốc chèn trong khoang Những tương tác này, đặc biệt liên quan đến phức với vòng thơm, dẫn đến che chắn bất đẳng hướng của các tín hiệu HPβCD

và kết quả là có sự dịch chuyển đến vùng từ trường cao của cộng hưởng từ Proton ở mặt

ngoài của hình nón cụt (H-1, H-2 và H-4) nói chung không bị ảnh hưởng bởi phức, có

nghĩa là sự dịch chuyển tín hiệu từ vùng từ trường thấp đến vùng từ trường cao của H-3

và/hoặc H-5 có thể được sử dụng như một tính chất để xác định sự hình thành phức Các

proton H-5 nằm sâu trong khoang hơn proton H-3, do đó sự thay đổi của 2 tín hiệu này có

thể chứng minh các phân tử thuốc nằm sâu hay nông trong khoang HPβCD [58], [80]

[112]

Phổ khối (MS): một số trường hợp, trên phổ đồ xuất hiện các ion bền có khối lượng phân

tử bằng tổng khối lượng phân tử của hoạt chất và HPβCD [9], [74], [80]

Phương pháp thử độ tan, độ hòa tan: để xác định hiệu quả của phương pháp tạo phức

[70]

Ngoài các phương pháp thông thường còn có các phương pháp khác như: HPLC xác định

phức dựa vào sự thay đổi thời gian lưu, phương pháp đo độ nhớt, đo tính thấm qua màng

bán thấm

Thông thường xác định sự hình thành và các thông tin về phức thuốc-HPβCD thường phải

kết hợp nhiều phương pháp [57], [70], [85]

1.4.1.6 HPβCD tự liên kết tạo thành các tập hợp

Tương tác ngoài phức thuốc-HPβCD

Tương tác giữa HPβCD và thuốc không chỉ giới hạn bởi tương tác chủ-khách mà còn có

các tương tác khác phức tạp hơn nhiều như tương tác không đưa thuốc vào phức hoặc

hình thành các loại tập hợp có cấu trúc nano cùng tồn tại trong dung dịch nước [81], [85]

Cả HPβCD và phức thuốc-HPβCD đều có khả năng tự liên kết để hình thành các tập hợp

[57], [96] Ngoài ra, các tá dược như polyme có thể tham gia vào sự hình thành phức [95]

Ở nồng độ thấp (1% kl/tt), số lượng các tập hợp được hình thành không đáng kể, nhưng sẽ

tăng lên khi tăng nồng độ HPβCD, do đó tạo phức bao cần phải thực hiện trong dung dịch

nước pha loãng Nồng độ HPβCD càng cao, các tập hợp có kích thước càng lớn, khối

lượng các tập hợp có thể lên tới 100 kDa Phức tập hợp tạo thành dạng mixen qua đó hòa

tan các chất kém tan [68], [69], [81]

HPβCD cũng có thể tạo ra các phức không bao do các nhóm hydroxyl và các nhóm 2-hydroxypropyl trên bề mặt ngoài của HPβCD tạo liên kết hydro với phân tử thuốc [70]

Cơ chế hình thành các tập hợp chưa thật sự được nghiên cứu đầy đủ, tuy nhiên lực liên

kết hydro là lực chủ yếu tạo thành các tập hợp [69]

Khi tăng nhiệt độ, siêu âm hoặc thêm các chất phụ gia như urê, NaCl, alcol sẽ gây phá vỡ

các liên kết hydro và làm giảm các tập hợp [68], [70]

Phức thay đổi tính chất lý hóa của HPβCD, bao gồm cả khả năng để tạo thành tập hợp

Hình thành phức bao với các phân tử ưa dầu có thể chuyển đổi một phân tử HPβCD từ

một phân tử oligosaccharid đơn giản thành một chất giống như chất hoạt động bề mặt có

khả năng tạo thành tập hợp dạng mixen [19], [30] Ngoài ra, phân tử hoạt chất kém hòa

tan có thể tham gia vào sự hình thành phức thuốc-HPβCD đồng tập hợp Điều này làm

cho sự tập hợp của phức HPβCD đa dạng hơn Sự tập hợp của các phức HPβCD có thể

được thúc đẩy bởi các phân tử hoạt chất, đặc biệt là những phân tử hoạt chất có xu hướng

tự tập hợp với nhau

Phức HPβCD với thuốc kỵ nước tạo thành tập hợp dạng mixen với phần thuốc kỵ nước

được đưa vào trong lõi [11], [85]

Có 5 loại tập hợp: các HPβCD với nhau, các phức với nhau và với HPβCD, liên kết giữa

các nhóm thế của 1 phân tử HPβCD và khoang của 2 phân tử HPβCD với nhau hoặc với

nhiều HPβCD khác nhau, các tập hợp dạng ống có cấu trúc nano và thứ cấp của nó, tập

hợp bậc cao [114]

Các tập hợp HPβCD có tính thấm hạn chế qua màng [97] Trong cơ thể, sau khi được pha

loãng hoặc do nhiệt độ cơ thể, các tập hợp sẽ rời ra trở về dạng ban đầu [71]

Hệ quả từ sự tự liên kết để tạo thành các tập hợp của HPβCD và phức thuốc-HPβCD

Các tập hợp thấm hạn chế qua màng bán thấm, gây khó khăn trong thử nghiệm đánh giá

tương đương in vitro - in vivo [40], [97]

Trong đánh giá pha hòa tan có thể cho độ lệch âm hoặc lệch dương từ đường tuyến tính

tùy thuộc vào các tập hợp làm tăng hoặc giảm độ tan của thuốc Từ sơ đồ pha hòa tan, tỷ

lệ tạo phức giữa thuốc và HPβCD dạng AL không nhất thiết là 1 : 1 và dạng AP không

nhất thiết là 1 : 2 Pha hòa tan cũng không phải là phương pháp tốt nhất để xác định hằng

số cân bằng của phức thuốc- HPβCD [70], [95]

1.4.1.7 Tác dụng của phức thuốc-HPβCD

Hấp thu/sinh khả dụng của thuốc

Trường hợp sinh khả dụng của thuốc bị giới hạn bởi độ tan kém, phức HPβCD chứng minh sự cải thiện sinh khả dụng Sự gia tăng sinh khả dụng thường được thể hiện bởi sự thay đổi AUC, sự thay đổi Tmax, và/hoặc Cmax [14]

Đối với các loại thuốc kỵ nước, HPβCD tăng tính thấm bằng cách tăng độ tan của thuốc

và do đó làm tăng nồng độ thuốc ở bề mặt của hàng rào sinh học, từ đó tăng tính thấm qua màng tế bào mà không phá vỡ lớp lipid của các rào cản [39]

Phức thuốc với HPβCD được nghiên cứu rộng rãi cho thấy phức ảnh hưởng đến sự hấp thu thuốc và do đó tăng cường sinh khả dụng của các dạng thuốc và được tóm tắt như sau:

- HPβCD làm tăng độ tan, tốc độ hòa tan và thấm ướt của thuốc kém tan trong nước

- HPβCD ngăn ngừa sự biến đổi hoặc phân hủy thuốc không ổn định hóa học trong những vùng hấp thu của đường tiêu hóa cũng như trong quá trình bảo quản

- HPβCD làm nhiễu loạn sự linh động của màng sinh học, làm giảm chức năng bảo vệ, nhờ đó tăng cường sự hấp thu của thuốc

- HPβCD cạnh tranh tạo phức với các thành phần thứ ba (acid mật, cholesterol, chất béo, v.v) để phóng thích các thuốc từ phức [14]

Thuốc khi tạo phức với HPβCD sẽ ổn định, ít bị biến đổi do đó giảm sự dị ứng với thuốc, cải thiện thời gian tiếp xúc thuốc tại nơi hấp thu trong các dạng thuốc mắt, mũi, trực tràng, và thẩm thấu qua da Do đó, HPβCD có thể nâng cao sinh khả dụng của các dạng thuốc theo những cách khác nhau [78], [79], [89]

Tăng sự an toàn của thuốc

HPβCD làm tăng độ tan của thuốc, điều này cho phép sử dụng thuốc ở liều thấp hơn và nhờ đó làm giảm độc tính của thuốc

HPβCD tạo phức với thuốc ở mức độ phân tử nên ngăn chặn thuốc tiếp xúc trực tiếp với màng sinh học do đó làm giảm kích ứng tại chỗ và giảm tác dụng phụ của nó bằng cách giảm thấm thuốc vào các tế bào của các mô không phải là đích [14], [56]

Tăng sự ổn định của thuốc

HPβCD cải thiện sự ổn định của nhiều loại thuốc không ổn định do chống lại sự mất nước, thủy phân, quá trình oxy hóa, phân hủy do ánh sáng và do đó tăng thời hạn sử dụng của thuốc

Phức HPβCD làm ổn định thuốc có thể là một kết quả của sự ức chế tương tác của thuốc với các chất mang khác, hoặc ức chế chuyển hóa sinh học thuốc tại địa điểm hấp thu, hoặc cách ly chúng chống lại quá trình phân hủy khác nhau [14], [78]

1.4.1.8 Những giới hạn khi sử dụng HPβCD trong nghiên cứu phát triển thuốc

Công thức thuốc với HPβCD thường không tương đương sinh học với các sản phẩm đối chiếu do sự hấp thu của thuốc thường bị ảnh hưởng một cách tăng hay giảm HPβCD có thể làm thay đổi tính thấm của niêm mạc, da, giác mạc hoặc bằng cách tăng, hoặc thay đổi phóng thích (phóng thích chậm hoặc kéo dài), do đó, không có sản phẩm đối chiếu để nghiên cứu so sánh Vì vậy, để đăng ký thuốc phải có các nghiên cứu tiền lâm sàng do đó làm tăng chi phí phát triển thuốc [8], [56]

Đối với một số phân tử thuốc, hiệu quả tạo phức thấp nên cần lượng HPβCD khá lớn để hình thành phức Khi đó dẫn đến dư thừa HPβCD trong sản phẩm cuối cùng, ngay cả khi liều thuốc dùng rất nhỏ [79]

Phân tử lượng của HPβCD khá lớn nên làm tăng đáng kể khối lượng viên, HPβCD chỉ thích hợp với các loại thuốc có hàm lượng nhỏ

Một số trường hợp phức ảnh hưởng đến sinh khả dụng và hạn chế sự phóng thích hoạt chất từ phức Phóng thích hoạt chất từ viên chứa phức thường chậm do quãng đường đi quanh co giữa các khoang HPβCD trống HPβCD có khả năng tạo gel làm chậm giải phóng hoạt chất [26], [67], [101], [115] Đa số các thử nghiệm sinh học, thường có AUC,

Cmax tăng và Tmax giảm

1.4.1.9 Nhận xét

- Các nghiên cứu về phức thuốc-HPβCD cho đến nay hầu như đã được nghiên cứu về cơ bản Một số nghiên cứu chuyên sâu về HPβCD, một số được ghép vào nghiên cứu chung cùng với nhóm cyclodextrin, trong đó một số vấn đề đã được đánh giá, xem xét