Nghiên cứu bào chế vi cầu idomethacin bằng phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ tương

Trên cơ sở này, chúng tôi thựe hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI CẦU INDOMETHACIN TÁC DỤNG Với 3 mục tiêu sau: 1- Bào chế được vi cầu chứa dược chất indomethacin bằng phương pháp N\ 2

B ộ Y t ế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI

tATỹiỉ^ễn âiiỳn-h y& ìC i

NGHIÊN CỨU BÀO CHE V I CẦU

I \ IM » 1 171 11 \ c 1 \ B M G PHƯ ƠNG P H Á P BỐC H O I D li\G M Ô I T ÌĨ M I í T lítì^ G(KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược SỸ KHÓA 1999 - 2004)

Người hướng dẫn: PGS TS VÕ XUÂN MINH

ThS NGUYỄN TRẦN l i n h Nơi thực hiện : Bộ môn Bào chế- Đại học Dược HN Thời gian thực hiện: 11612003 -191512004

L è ữ c ả m m

Với ßng Hin fl trọng và 6ữ't ơn sâu sắc, em xin 6ây tỏ ữỉi cảm

ơn cíiđn tíiảníi tói:

(PÇS < zỵ Võ Xuân Miníi TĨtS- Nguyễn Trần Liníi

Là những người tíiầy ẩã tận tìníi íiưống dân và giúp đõ em trong suốt quá trình thực hiện và íioàn thành ịíióa Cuận tôt nghiệp.

íEm cũng jçiîi cíiân tíiàníi cảm ơn:

Các thầy cô giáo, các cô ỉịỹ tliíiật viên (Bộ môn (Bào chếTrường

<'Đại íiọc (Dược J-[à Nội ấã tạo điều kiện, giúp đõ em trong quá trìníi tíiực íiiện ẩề tài

Cấc tíiầy cô trong (Ban Çidm íiiệu, (píiòng (Đào tạo cùng toàn tíiể tíiầy cô, cán 6ộ Trường (Đại íiọc (Dược J-Cà %rội ẩẫ ẩạy dỗ em trong suốt những năm thảng học tập tại trường, ẩểem có ẩược fcêt quả níiư ngày hôm nay.

Jíà Nội, tíiấng 5 năm 2004

Sinh viên Nguyên Quỳníi J-Coa

m ụ c LỤC

Trang ĐẶT VẤN ĐỀ

PHẦN I TỔNG QUAN 1

l.ì.T ỉiu ố c tác dụng kéo dài 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 ưu, nhược điểm của thuốc tác dụng kéo dài 1

1.1.3 Cấu tạo của các hệ tác dụng kéo dài 3

1.2 Vỉ cầu và các phương pháp bào c h ế vi cầu 4

1.2.1 Khái niệm 4

1.2.2 Ưu, nhược điểm của vi cầu 5

1.2.3 Úng dụng của vi cầu 5

1.2.4 Qúa trình giải phóng dược chất khỏi vi cầu 6

1.2.5 Các phương pháp bào chế vi cầu 7

1.3 Phương pháp tối ưu hóa dựa trên mạng thần kinh nhân tạo 10 1.4 ỉndomethacin 14

1.5 Một s ố nghiên cứu về dạng bào ch ế indomethacin tác dụng kéo dài 17

PHẦN II NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHUƠNG PHÁP 20 NGHIÊN c ú u 2.1 Nguyên liệu, phương tiện nghiên cứu 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Chế tạo vi cầu indomethacin 20

2.2.2 Định lượng indomethacin trong vi cầu 21

2.2.3 Xác định phân bố kích thước vi cầu 22

2.2.4 Đo khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu 22

2.2.5 Khảo sát khả năng giải phóng indomethacin từ vi cầu 23

2.2.6 Phương pháp đánh giá động học hòa tan 23

2.2.7 Phương pháp tối ưu hóa 23

PHẦN III THỰC NGHIỆM - KẾT Q U Ả 24

3.1 T hiết k ế thí nghiệm 24

3.2 Tiến hành thực nghiệm 27

3.2.1 Chế tạo vi cầu 27

3.2.2 Khảo sát một số đặc tính của vi cầu indomethacin 27

3.2.3 Xử lý kết quả thu được 37

3.2.4 Phân tích ảnh hưởng của các biến độc lập đến kích thước và khối lượng riêng biểu kiến của vi cầu 37

3.2.5 Phân tích ảnh hưởng của các biến độc lập đến khả năng giải phóng hoạt chất 41

3.2.6 Đánh giá động học hòa tan indomethacin từ vi cầu 43

3.3.Tối ưu hóa công thức vi cầu indomethacin tác dụng kéo dài 46 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT

ANN Mạng thần kinh nhân tạo

(Artificial Neural Network) AIC Tiêu chuẩn thông tin Akaike

(Akaike Information Criterion)

PVA Polyvinyl alcol

TDKD Tác dụng kéo dài

DẶT VẨN » Ề

Ngày nay, những thành tựu to lớn của khoa học kỹ thuật đã cống hiến cho nhân loại bước tiến nhảy vọt trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ sức khoẻ con người Dạng thuốc quy ước là những chế phẩm có một số hạn chế như: thời gian tác dụng điều trị của một liều duy nhất thường ngắn hơn thời gian dài của đa số bệnh; nồng độ hoạt chất trong máu sau khi được hấp thu hay dao động; dễ gây nhầm lẫn, quên dùng thuốc ở bệnh nhân trong đợt điều trị dài Nhược điểm trên của thuốc quy ước đặt ra nhiều thách thức cho các nhà bào chế Các chiến lược cải thiện chất lượng thuốc quy ước đã ra đời, trong đó c ó dạng thuốc tác dụng

kéo dài (TDKD)

Thuốc TDKD có khả năng giải phóng hoạt chất kéo dài, nhằm mục tiêu duy trì nồng độ dược chất hữu hiệu trong máu, đạt sinh khả dụng cao hơn so với dạng thuốc quy ước Bên cạnh đó, thuốc TDKD còn hướng tới việc nâng cao độ an toàn, giảm thiểu các tác dụng không mong muốn bằng cách giảm sự dao động của nồng độ thuốc trong máu

Những khắc phục đáng kể ấy đã đưa dạng thuốc này tiếp tục phát triển với nhiều ưu thế mới Đặc biệt, chúng tỏ ra hữu hiệu trong điều trị các bệnh mãn tính như: chứng viêm khớp xương mạn, hen phế quản, bệnh tim mạch

Để điều trị viêm khớp xương mãn tính, viêm đốt sống cứng khớp, gout , thuốc chống viêm phi steroiđ (NSAIDs) được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, tác dụng không mong muốn của NSAIDs thường hay xảy ra và cần được lưu ý Trong nhóm, indomethacin là một thuốc chống viêm rất hiệu quả, song cũng là thuốc gây khá nhiều tác dụng ngoại ý điển hình của nhóm (ít nhất ở 25% bệnh nhân [26]) Mặt khác, indomethacin có thời

gian bán thải ngắn (T'/2=4-5h) nên phải dùng liều nhiều lần đối với dạng bào chế quy ước.

Chính vì vậy, cải tiến dạng bào chế quy ước của indomethacin nhằm khắc phục nhược điểm, với việc điều chỉnh sự giải phóng hoạt chất dựa trên dạng thuốc TDKD, là một hướng nghiên cứu đầy triển vọng

Trên cơ sở này, chúng tôi thựe hiện đề tài:

“NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ VI CẦU INDOMETHACIN TÁC DỤNG

Với 3 mục tiêu sau:

1- Bào chế được vi cầu chứa dược chất indomethacin bằng phương pháp N\

2 - Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố công thức và kỹ thuật bào

chế đến một số đặc tính vật lý và khả năng giải phóng dược chất từ vi Ị

cầu tạo thành

3- Sử dụng mô hình mạng thần kinh nhân tạo để lựa chọn công thức và ^ điều kiện bào chế vi cầu tối ưu có tốc độ giải phóng dược chất gần ịN với dư kiến

Theo nhiều tài liệu, có một số hệ TDKD như: thuốc giải phóng kéo dài, thuốc giải phóng có kiểm soát, thuốc giải phóng theo chương trình, thuốc giải phóng nhắc lại, thuốc giải phóng tại đích.

Tuy nhiên, sự phân biệt trên đây chỉ mang tính tương đối và người ta thường dùng thuật ngữ “kéo dài” để chỉ chung tất cả các dạng bào chế TDKD

Hình 1 Đồ thị nồng độ dược chất trong máu của các dạng thuốc TDKD.

© Dạng thuốc quy ước © Dạng thuốc giải phóng kéo dài

(D Dạng thuốc giải phóng nhắc lại © Dạng thuốc giải phóng có kiểm soát

1.1.2.ưu, nhược điểm của thuốc tác dụng kéo dài

Mục đích chính của thuốc TDKD là cải thiện và nâng cao hiệu quả điều trị của thuốc

So với dạng thuốc quy ước, thuốc TDKD có một số ưu điểm sau [5][2'7]:

♦ Giảm được số lần dùng thuốc cho người bệnh

♦ Giảm được dao động và duy trì nồng độ dược chất trong máu trong phạm

vi điều trị

♦ Tăng sự tuân thủ của người bệnh theo chế độ liều đã được chỉ định, tránh quên thuốc, bỏ thuốc

♦ Tránh được sự siảm nồng độ dược chất trong máu vào ban đêm

♦ Thu được đáp ứng dược lý đồng đều hơn, thuốc được hấp thu đều đặn, triệt

để hơn, do đó có sinh khả dụng cao hơn

♦ Giảm kích ứng dạ dày, ruột và các tác dụng không mong muốn khác của liều điều trị

Bên cạnh ưu điểm, thuốc TDKD cũng có mặt hạn chế như [5][27]:

♦ Nếu có hiện tượng ngộ độc, tác dụng phụ hay khôns chịu thuốc thì không thải ngay thuốc ra khỏi cơ thể được

♦ Qúa liều khi một lượng tương đối lớn dược chất trong thuốc TDKD được giải phóng ồ ạt, đi vào vòng tuần hoàn chuns và 2ây ngộ độc Do đó, cần phải thận trọng và có những ghi chú thích họp trên nhãn khi thay đổi liều cho bệnh nhân trước khi dùng thuốc

♦ Thuốc TDKD là những dạng bào chế đòi hỏi kỹ thuật cao Do đó, nếu có sai sót trong kỹ thuật bào chế hay những thay đổi sinh học ở cá thể người bệnh đều có thể dẫn đến những thất bại trong đáp ứng lâm sàng so với ý đồ thiết kế ban đầu

♦ Cũng do là dạng bào chế đòi hỏi kỹ thuật cao nên thuốc TDKD thường có giá thành cao hơn dạng quy ước

♦ Chỉ có một số ít dược chất chế được dưới dạn 2 TDKD

♦ Những dược chất không thích hợp cho dạng bào chế TDKD:

+ Có thời gian bán thải quá ngắn

+ Có thời gian bán thải quá dài

+ Chỉ số điều trị thấp (phạm vi điều trị hẹp)

+ Liều dùng một lần quá lớn

+ Tỷ lệ dược chất chuyển hoá qua gan lần đầu lớn.

♦ Với các thuốc TDKD, tốc độ giải phóng dược chất siảm so với thuốc quy ước nhằm thu được sự hấp thu thuốc trên phần lớn chiều dài đường tiêu hoá Điều này có thể dẫn đến nguy cơ giảm sinh khả dụng của thuốc (do thuốc không được giải phóng hết hoặc không được hấp thu hết )•

♦ Việc hiệu chỉnh liều có nguy cơ làm giảm hiệu quả điều trị Do vậy, cần phải bào chế dạng thuốc này với những liều khác nhau hoặc dưới dạng có thể chia nhỏ mà không làm mất đặc tính giải phóns kéo dài

♦ Chuyển hoá qua gan là một quá trình bão hoà Do vậy, hiệu lực của thuốc

có thể tăng hoặc giảm tuỳ thuộc vào quá trình chuyển hoá qua gan lần đầu Đối với thuốc TDKD, nguy cơ giảm hiệu lực lớn hơn so với thuốc ở dạng bào chế quy ước

1.1.3.Cấu tạo của các hệ tác dụng kéo dài [5][25]

a - Hệ màng bao

Nguyên tắc chung: Bao dược chất bởi một màng polime đóng vai trò là hàng rào làm chậm tốc độ giải phóng dược chất

Màng polime có thể hòa tan hoặc ăn mòn dần tron2 đường tiêu hóa (trong

hệ màng bao hòa tan) như carboxymethyl cellulose (CMC), natri carboxy methyl cellulose (NaCMC), hydroxy propyl methyl cellulose (HPMC), gelatin , có thể không tan (trong hệ màng bao khuếch tán) như ethylcellulose, polyvinylacetat hoặc có một phần tan, một phần không tan được trong dịch tiêu hóa (hệ màng bao kết hợp hòa tan và khuếch tán)

Hệ màng bao được áp dụng để bao viên nén (cốt), bao hạt (cốm, pellet) hoặc bao tiểu phân dược chất (vi nang) Vi nang hoặc hạt sau khi bao xong được đóng vào nang cứng hoặc dập thành viên nén TDKD

b - Hệ cốt

.Nguvên tắc chung: Dược chất được phân tán đồng nhất trong một cốt trơ xốp đóng vai trò như một khung mang thuốc, kiểm soát tốc độ giải phóng dược chất

Cốt trơ là polime thân nước, sáp hoặc chất béo tạo thành hệ cốt hòa tan hoặc cốt sơ nước ăn mòn Cốt trơ là polime không tan trong dịch tiêu hóa tạo thành hệ cốt trơ khuếch tán, giải phóng dược chất bằng cách khuếch tán từ cốt

ra môi trường ngoài Cốt trơ là nhựa trao đổi ion tạo thành hệ cốt trao đổi ion

c - Hệ thẩm thấu

Nguyên tắc cấu tạo: Dược chất và tá dược dễ tan trong nước được dập

thành viên, sau đó bao ngoài viên một màng bán thấm có miệng giải phóng dược chất

Sau khi uống, nước đi qua màng hoà tan dược chất và tá dược, tạo nên một

áp suất thẩm thấu đẩy dung dịch dược chất đi qua miệng ra môi trường bẽn ngoài

1.2.VÌ cầu và các phương pháp bào chê vi cầu

Trong các hệ tác dụng kéo dài, vi cầu thuộc hệ cốt, có kích thước cỡ micromet, được bào chế với mục đích kéo dài hoặc khu trú tác dụng của thuốc tại vùng bị bệnh hoặc vùng hấp thu tối ưu

1.2.LK hái niệm [4][13][12]

Vi cầu là những tiểu phân rắn, hình cầu hoặc gần hình cầu, có kích thước

từ 1->1000 |j.m, cấu tạo là một khối đồng nhất gồm dược chất và chất mang, không có vỏ bao ngoài, giống như những cốt mang thuốc Chất mang dùng để chế vi cầu là polime (tự nhiên: albumin, gelatin hoặc tổng hợp: polylactic, polyglycolic acid ), sáp, chất béo hay các chất khác

Trong một số tài liệu, thuật ngữ “vi cầu” được dùns để chỉ chung hai dạng bào chế: vi nang (hệ màng bao micromet) và vi cốt (hệ cốt micromet)

Tuy nhiên, khóa luận này sử dụng thuật ngữ vi cầu với cách hiểu là dạng cốt, không có màng bao, có kích thước tiểu phân cỡ micromet

Dươc chất

Hình 2 Cấu trúc của vi nang và vi cầu.

1.2.2.ưu, nhược điểm của vi cầu

Ngoài ưu, nhược điểm chung của hệ tác dụng kéo dài, vi cầu còn có những

ưu, nhược điểm riêng như sau:

Ưu điểm:

♦ Với kích thước nhỏ nên sau khi được giải phóng khỏi dạng bào chế, vi cầu

có khả năng phân tán tốt trong đường tiêu hóa, tránh được hiện tượng tập trung nồng độ cao tại một vị trí Do đó, giảm nguy cơ gây tổn thương niêm mạc dạ dày - ruột của các dược chất dễ gây kích ứng

♦ Cũng do kích thước nhỏ nên vi cầu dễ dàng đi qua môn vị, rút ngắn thời gian lưu trong dạ dày (giảm kích ứng), thuốc nhanh chóng được di chuyển xuống ruột non là vị trí hấp thu chủ yếu

♦ Vi cầu có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, phân bố đồng đều nên làm tăng sự hấp thu dược chất, đạt sinh khả dụng cao hơn dạn 2 thuốc quy ước

♦ Có thể tránh được hiện tượng bùng liều gặp ở nhữns dạng thuốc TDKD chỉ gồm một đơn vị bào chế duy nhất

Trong công nghiệp bào chế, vi cầu được sử dụng từ những năm 1960 nhằm mục đích [13]:

+ Che dấu mùi vị dược chất

+ Chuyển dược chất dạng lỏng thành dạng rắn để tiện sử dụng

+ Bảo vệ dược chất khỏi tác động của môi trường (độ ẩm, ánh sáng, nhiệt

độ, và/hoặc sự oxi hoá) và giảm các tác dụng phụ khi dùng thuốc (như giảm đau khi tiêm)

+ Làm chậm tốc độ bay hơi của dược chất

+ Phân tách các thành phần tương kỵ (giữa dược chất với các tá dược và các nguyên liệu khác)

+ Cải thiện độ trơn chảy của bột dược chất

+ Tăng sự khuếch tán của dược chất khó tan trong nước

+ Tăng độ an toàn khi sử dụng đối với các dược chất độc hại

+ Làm chế phẩm trung gian cho các dạng bào chế giải phóng kéo dài, giải phóng có kiểm soát

+ Giảm nguy cơ quá liều so với phương pháp cấy dưới da liều lớn

Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều chế phẩm dựa trên vi cầu chứa dược chất, như: aspirin, theophylin và các dẫn chất của chúng, vitamin, thuốc hạ huyết áp, progesteron, kali clorid, hormon kết hợp chống thụ thai Vi cầu cũng được sử dụng rộng rãi trong các chế phẩm tiêm, khí dung Ngoài lĩnh vực dược, vi cầu còn được dùng trong công nghiệp giấy, thực phẩm

1.2.4.Quá trình giải phóng dược chất khỏi vi cầu [5] [27]

Khác với hệ màng bao, vi cầu khó đạt được sự giải phóng hằng định, do các thông số cơ bản của quá trình khuếch tán luôn bị thay đổi: tổng diện tích

bề mặt khuếch tán giảm dần, chiều dài khuếch tán tăng dần từ ngoài vào trong lòng cốt

Theo Higuchi, phương trình mô tả sự giải phóns dược chất khỏi hệ cốt được thể hiện bằng phương trình sau:

Q = [D £ /T (2 A - «cs) c st]1/2

Tron? đó, Q là lượng dược chất được giải phóng trên một đơn vị diện tích

bề mặt (gam), D là hệ số khuếch tán của dược chất trong môi trường hòa tan, 8

là độ xốp của c ố t, T là độ uốn khúc của các kênh khuếch tán, Cs là nồng độ bão hòa của dược chất trong môi trường siải phóng, A là nồng độ dược chất trong viên (g/ml) Phương trình trên thường được rút oọn:

Qúa trình giải phóng dược chất của hệ xảy ra theo các bước sau:

Cốt thấm môi trường khuếch tán Hoà tan lớp dược chất ở bề mặt hệ ■=> Dung môi thấm sâu vào trong cốt ^ Hoà tan các lớp dược chất từ trong lòng cốt ra môi trường bên ngoài Cốt đã giải phóng hết dược chất được đào thải

ra khỏi đường tiêu hoá

1.2.5.CÚC phương pháp bào ch ế vi cầu

Có nhiều phương pháp bào chế vi cầu, như: đun chảy, đông tụ, phun sấy, bốc hơi dung môi, kết tủa, đông khô, biến tính albumin Tuy nhiên, trong giới hạn đề tài bào chế vi cầu indomethacin, một số phương pháp sẽ được trình bày cụ thể như sau:

a - Phương pháp bốc hơi dung môi và chiết tách dung môi [12]

^ Bốc hoi dung môi (bốc hơi nhũ tương) [12][23]

Bốc hơi dung môi là một kỹ thuật bào chế phát triển mạnh vào cuối những năm 70 Kể từ đó, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành theo nguyên lý cơ bản của phương pháp này Đó là: kỹ thuật bào chế dựa trên sự bốc hơi pha nội của một nhũ tương nhờ khuấy trộn Mặc dù, các bước tiến hành tương đối đơn giản, song các hiện tượng lý hoá kiểm soát quá trình bào chế lại rất phức tạp

■♦•Nhũ tương dầu trong nước (D/N)

Nguyên tắc bào chế:

Polime (nguyên liệu dùng làm cốt) được hoà tan trong một dung môi hữu

cơ dễ bay hơi (như diclomethan hay cloroíorm) Sau đó, dược chất được hoà tan hay khuếch tán vào cùng dung môi trên Hỗn hợp thu được được nhũ hoá vào dung dịch nước có chứa chất nhũ hoá thích hợp Khuấy trộn để thu được nhũ tương ổn định Tiếp tục khuấy trộn để dung môi hữu cơ bốc hơi trên mặt phân cách nước/ không khí Kết quả là sự hình thành các tiểu phân hình cầu rắn Vi cầu trong hỗn dịch với pha ngoại được lọc, rửa và làm khô

Một số cải tiến được đưa ra nhằm nâng cao hiệu suất của quá trình vi cầu hoá: như thêm vào pha nội một dung môi hữu cơ thân nước để tăng tốc độ khuếch tán của pha nội vào pha nước (ví dụ: diclomethan là duna môi, methanol là đồng dung môi); bốc hơi dung môi hữu cơ dưới áp suất giảm; bão

hoà dược chất ở pha ngoại; thay đổi pH pha ngoại

^H ệ đa nhũ tương: nước trong dầu trong nước (N/D/N) [17]

Hệ đa nhũ tương là một phương pháp cải tiến với mục đích vi cầu hoá các dược chất dễ tan trong nước Theo phương pháp này, hoạt chất được hoà tan vào nước và được nhũ hoá vào dung môi hữu cơ có chứa polime để tạo thành nhũ tương kiểu N/D Nhũ tương N/D tiếp tục được nhũ hóa vào pha ngoại (nước) để tạo thành hệ đa nhũ tương kiểu N/D/N Pha dầu đóng vai trò như một hàng rào giữa hai pha nước, ngăn cản sự khuếch tán của dược chất sang pha ngoại Phương pháp này cho hiệu suất cao với những dược chất có độ tan lớn (> 900 mg/lml H20) và khả năng phân tán vào pha dầu kém

■^Nhũ tương dầu (nhũ tương “dầu trong dầu”- D/D) [23]

Đây là kỹ thuật bào chế trong đó pha ngoại có thể được thay thế bằng dầu khoáng, dầu thực vật hoặc dung môi hữu cơ không bay hơi Trong hệ nhũ tương dầu, pha nội hoàn toàn không trộn lẫn với pha ngoại Phương pháp này được dùng với một số ít dược chất như: chất chống un2 thư, thuốc chống viêm, chống sốt rét và albumin huyết thanh

Vi cầu poly (lactic-co-glycolic acid) chứa dược chất timolol maleat được bào chế bằng phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ tương D/D Acetonitril là dung môi hòa tan dược chất và polime, dầu vừng được dùng làm pha ngoại

span 80 là chất ổn định nhũ tương Dung dịch chứa dược chất và polime được nhũ hóa vào pha ngoại và được khuấy trộn với tốc độ lớn, đến khi acetonitril bốc hơi khỏi nhũ tương Lọc, rửa vi cầu tạo thành.

Chiết tách dung môi (chiết tách nhũ tương)

Theo lý thuyết, nếu sử dụng pha ngoại có khả năng phân tách dung môi của pha nội một cách nhanh chóng thì quá trình bốc hơi dung môi là không cần thiết trong việc hình thành vi cầu Trên thực tế, điều này có thể thực hiện được bằng cách dùng một lượng lớn pha ngoại (thườns là nước) so với pha nội hoặc lựa chọn pha nội có chứa chất đồng dung môi trong đó ít nhất một chất

có ái lực cao hơn đối với pha ngoại Thậm chí, người ta có thể tạo ra pha ngoại với hai loại dung môi, trong đó một loại đóng vai trò là tác nhân chiết tách của pha nội

Phương pháp này được đưa ra nhằm ngăn cản sự hình thành và số lượng các tinh thể dược chất trên bề mặt vi cầu trong suốt quá trình bốc hơi dung môi hay trong pha khuếch tán (hiện tượng này làm giảm hiệu suất vi cầu hóa dược chất) Thực tế, người ta cho rằng, sự di chuyển các tiểu phân mới hình thành trong một thể tích nước lớn cho phép loại bỏ nhanh chóng phần dung môi hữu cơ còn sót lại trên bề mặt tiểu phân, tạo thành lớp hàng rào polime ngay tại mặt phân cách pha dầu - nước Do đó làm chậm sự khuếch tán của dược chất từ pha dầu sang pha nước và ngăn cản việc hình thành các tinh thể dược chất

b - Phương pháp phun sấy [18][20]

Phun sấy là một quá trình dựa trên hệ thống kín được ứng dụng rộng rãi cho các hoạt chất dễ chịu tác động bởi nhiệt Dược chất và chất mans được hoà tan trong dung môi thích hợp hoặc dược chất được phân tán trong dung dịch chất mang rồi đem phun vào dòng khí nóng để bốc hơi dung môi khỏi chất mang, tạo thành vi cầu Kích thước của vi cầu thay đổi theo tốc độ phun, tốc độ nạp dung dịch thuốc - chất mang, kích cỡ vòi phun, nhiệt độ sấy khô, nồng độ, độ nhớt

c - Phương pháp phun đông tụ [20]

Phun đông tụ cũng giống như phương pháp phun sấy, chỉ khác ở giai đoạn đông rắn các tiểu phân Trong phương pháp phun sấy, quá trình đông rắn bị ảnh hưởng chủ yếu bởi tốc độ bay hơi nhanh của duns môi hòa tan chất mang Còn trong phun đông tụ, quá trình này được hoàn thành bởi sự đông tụ bằng nhiệt một chất mang đã được đun chảy (phun hỗn hợp nóng vào dòng khí lạnh) hoặc làm rắn chất mang bằng cách đưa hỗn hợp dược chất và chất mang vào một dung môi không hòa tan

d - Phương pháp đun chảy

Đun chảy chất mang, phân tán dược chất vào chất mang, sau đó nhũ hoá hỗn họp vào tướng nước tạo ra vi cầu dưới dạng nhũ tương D/N Đông rắn vi cầu bằng cách thêm một tướng ngoại ở nhiệt độ thấp Lọc, rửa, làm khô vi cầu

e - Phương pháp khác

Các phương pháp chế tạo vi cốt khác như: sử dụng chất lỏng ở điều kiện tới hạn, xay nghiền, tạo liên kết chéo (bằng nhiệt hoặc tác nhân hoá học)

1.3.Phương pháp tối ưu hoá dựa trên mạng thần kinh nhân tạo

Một trong những khó khăn trong việc thiết kế công thức bào chế là xác định được mối liên quan giữa các biến độc lập và ảnh hưởng phi tuyến của các biến độc lập đến kết quả thí nghiệm Để từ đó, nhà bào chế tìm ra một công thức thiết kế tối ưu cho các đặc tính của sản phẩm Tuy nhiên, việc xem xét ảnh hưởng của mỗi giá trị của một biến trong mối tương quan với tất cả các mức của biến độc lập khác làm cho số thí nghiệm cần thực hiện rất lớn (số biến độc lập càng nhiều, số thí nghiệm càng lớn) Nsày nay, sự giúp đỡ của máy tính và công nghệ thông tin đã mang đến những phương tiện hữu ích cho việc thành lập công thức bào chế được tốt hơn Một trong những phương tiện này là kỹ thuật tối ưu hoá đồng thời nhiều biến phụ thuộc dựa trên mạng thần kinh nhân tạo (ANN - Artificial neural network)

ANN là một hệ thống luyện dựa trên công nshệ máy tính, mô phỏng quá trình “thần kinh sinh học” diễn ra trong bộ não người ANN được dùng để xác định số lượng mối tương quan phi tuyến giữa các biến độc lập với kết quả thí

nghiệm, bằng cách luyện lặp đi lặp lại các dữ liệu thu được từ một công thức thiết kế.

* Cấu trúc của A m [1][2][28][29]

Mạng thần kinh nhân tạo là sự mô phỏng cấu trúc của mạng thần kinh sinh học, được tạo thành bởi sự liên kết giữa rất nhiều đơn vị thần kinh nhân tạo Những đơn vị thần kinh có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu, xác định trọng số, tổng cộng và chuyển các tín hiệu ấy sang đơn vị thần kinh khác Không giống như mạng thần kinh sinh học, ở đây các tín hiệu thuộc dạng vector và ma trận đại số

Bảng 1 So sánh tế bào thần kinh sinh học và đơn vị thần kinh nhân tạo

Tế bào thần kinh sinh học Đơn vị thần kinh nhân tạo

Synap (khớp thần kinh) Đườns kết nối

ANN thường có cấu trúc nhiều lớp với một lớp đầu vào, một hay nhiều lớp

ẩn và một lớp đầu ra Mỗi lớp có một số nút đơn vị tương ứng với các nơron Những nút đơn vị ở các lớp gần nhau được kết nối hoàn toàn với nhau bằng những đường kết nối, tương ứng với các synap Cường độ liên kết giữa hai nút được gọi là trọng số Số lớp ẩn hay số lượng các nút trong lớp ẩn được xác định tuỳ ý Ở mỗi lớp ẩn và lớp đầu ra, các nút đơn vị xử lý giá trị đầu vào từ lớp trước, sau đó áp dụng hàm sigma để tính toán giá trị đầu ra cho lớp kế tiếp, theo phương trình sau: Ỵ — w - X •

F(Yj) = 1/ {1+exp (-aYj)>

Trong đó, Wjj là trọng số của mối liên kết giữa nút thứ i trong lớp trước đó với nút thứ j trong lớp hiện tại Xị là giá trị đầu ra từ lớp trước đó F(Y j) được tính cho lớp tiếp theo và chính là giá trị đầu ra a là tham số liên quan tới dạng của hàm sigma Tính phi tuyến tính của hàm sigma tăng lên khi giá trị a tăng

ANN xác định mối quan hệ xấp xỉ phi tuyến tính nhờ một quá trình “luyện” trong đó có sự thay đổi các trọng số W;j.

Hình 3 Cấu trúc điển hình của mạng thần kinh nhân tạo.

Xj! Giá trị đầu vào của biến độc lập

n : Số biến độc lập Yji Giá trị đầu ra của biến phụ thuộc

m : Số biến phụ thuộc

^ Qúa trình luyện của ANN [1] [2][28] [29]

“Luyện” được hiểu là một quá trình lặp đi lặp lại rất dài, nhằm tìm kiếm một tập hợp các giá trị trọng số tối ưu có thể tối thiểu hoá sai số bình phương (sai số delta) giữa dữ liệu tính toán và thực nghiệm của các nút trong lớp đầu

' l ( y f - y r )2

R M S = 1 ỈM_

n

Trong đó, RMS: Sai số delta

yjP : Giá trị của biến phụ thuộc trong thực tế thí nghiệm

yjm : Giá trị của biến phụ thuộc được tính toán bởi ANN

n : Số thí nghiệm

Quá trình luyện mạng phải dựa trên giá trị đã biết của các biến độc lập và biến phụ thuộc trong một thiết kế thí nghiệm, sử dụng thuật toán lan truyền ngược sồm các bước sau:

1- Chọn một cặp đầu vào - đầu ra từ nhóm luyện để làm vector đầu vào cho đầu vào của mạng thần kinh

2- Tính đầu ra của mạng

3- Tính sự khác biệt giữa đầu ra dự đoán và đầu ra mong muốn

4- Điều chỉnh trọng số để giảm thiểu sai số

5- Lặp lại bước 4 cho đến khi sai số được chấp nhận

Quá trình luyện kết thúc khi sai số delta đạt đến giá trị tối thiểu và khi đó trọng số của các synap trở thành đơn vị nhớ Nhờ các đơn vị nhớ này mà ANN

có thể tính toán tương đối chính xác giá trị của các biến phụ thuộc khi biết giá trị của các biến độc lập mà không cần làm thêm thí nghiệm Đây chính là cơ

sở cho phương pháp tối ưu hoá dựa trên ANN

Hình 4 tóm tắt các bước của quá trình tối ưu hoá [30]:

Hình 4 Sơ đồ kỹ thuật tối ưu hoá đồng thời nhiều biến phụ thuộc

sử dụng ANN.

& ưu điểm của mạng thần kinh nhân tạo [2]

♦ Có thể được áp dụng rộng rãi, đặc biệt đối với những dữ liệu phức tạp hay phi tuyến

♦ Có khả năng luyện các dữ liệu đầu vào để thiết lập mối liên quan nhân quả

từ đó dự đoán chính xác về biến phụ thuộc (đầu ra) của biến độc lập (đầu vào)

♦ Không đòi hỏi dữ liệu đầu vào phải thật đầy đủ

1.4.Indomethacin

1.4.1.Công thức, nguồn gốc, tính chất lý hoá [9][19][21][33]

♦♦‘Công thức cấu tạo

♦>Công thức phân tử: C19H16C1N04 Khối lượng phân tử: 357,79.Tên khoa học:

1H- indol- 3 acetic acid, 1- (4- clorobenzoyl)- 5- methoxy- 2- methyl- (Hoặc: Acid l-(4- clorobenzoyl)- 5-methoxy- 2- methylindol- 3-yl acetic)

độ nóng chảy nằm trong khoảng 154 - 162°c

*Độ tan: Indomethacin thực tế không tan trong nước Tan trong ethanol (1:50), trong aceton, trong cloroform (1:30), trong ether (l:40->45) và trong dầu thầu dầu

*Indomethacin là một acid yếu (pKa = 4,5)

1.4.2.Dược động học [19] [24] [26] [32]

^ H ấ p thu: Indomethacin được hấp thu nhanh qua đường tiêu hoá và đạt nồns độ tối đa trong máu sau khi uống khoảng 2h Sự hấp thu kéo dài bởi thức

ăn hoặc các antacid

■^•Phân bố: Indomethacin liên kết với protein huyết tương khoảng 99%, phân bố vào hệ tuần hoàn, qua được hàng rào máu não và nhau thai, một lượng nhỏ có trong sữa mẹ

-^Chuyển hoá: Indomethacin chuyển hoá phần lớn ở gan thành dạng glucuronid liên hợp, các sản phẩm khử methyl, khử benzoyl và glucuronid liên họp với chúng

Indomethacin và sản phẩm chuyển hoá tham gia vào chu trình ruột gan

^ T h ả i trừ: Indomethacin thải trừ qua thận và nước tiểu Thời gian bánthải: T1/2 = 2,6h đến 11,2h (thời gian bán thải trung bình khoảng 4,5h) Ở trẻ

sơ sinh, T1/2 =15 -30h

1.4.3.TỚC dụng được lý [19][24][26] [32]

Indomethacin là một thuốc có cấu trúc phi steroid với tác dụng chống viêm, giảm đau và hạ sốt, theo cơ chế: ức chế sự tổng hợp prostaglandin thông

qua sự ức chế hoạt động của men c o x (cyclooxygenase).

Indomethacin là thuốc chống viêm rất hiệu quả (mạnh hơn phenylbutazon 20-80 lần, hơn hydrocortison 2-4 lần)

Indomethacin có tác dụng giảm các triệu chứng, song không làm thay đổi tiến trình căn bản bệnh Trong điều trị viêm khớp xương mạn, indomethacin

có tác dụng giảm đau, giảm sốt, sưng tấy và giảm tính nhạy cảm của ổ viêm

1.4.4.Chỉ định [19] [24] [26] [32]

Indomethacin được chỉ định điều trị viêm khớp dạng thấp, hư khớp, viêm đốt sống cứng khớp, viêm đa khớp mãn tính tiến triển, viêm dây thần kinh, viêm gân, viêm bao hoạt dịch

Indomethacin được dùng để điều tri bệnh Gout cấp (trừ dạng bào chế TDKD), giảm đau, viêm và phù nề sau phẫu thuật răng hàm mặt, chỉnh hình

Chỉ định indomethacin trong chứng đau nhẹ đến đau vừa như: đau bụng

kinh, đau đầu và hỗ trợ các opioid trong giảm đau sau phẫu thuật

Ở dạng muối natri, indomethacin dùng để điều tậ bệnh ống động mạch

(không đóns) ở trẻ đẻ non (ống này thường đóng lại sau khi sinh)

Indomethacin ít khi được chỉ định trong hạ sốt đơn thuần

1.4.5.Chống chỉ định [19] [24] [26][32]

Không dùng indomethacin với: Bệnh nhân mẫn cảm với thuốc, tiền sử loét

dạ dày, tá tràng, bệnh gan thận nặng, co thắt phế quản, phụ nữ có thai hoặc

cho con bú, trẻ em < 2 tuổi (trẻ từ 2-14 tuổi cần thận trọng kiểm tra các chứcnăng theo định kỳ)

Điều trị viêm khớp mạn, viêm đốt sống cứng khớp:

Lúc đầu, uống liều 25 mgx2 hay 3 lần/ngày Có thể tăn? đến 50mgx2-

31ần/ngày nếu thuốc được dung nạp tốt Tối đa: 150-200mg/ngày (việc tăng

trên liều tối đa không làm tăng hiệu quả điều trị)

Với bệnh nhân đau vào ban đêm hoặc/ và cứng khớp vào buổi sáng, dùng

liều 100 mg (uống hoặc đặt trực tràng) trước khi đi ngủ Tổng liều: không quá

Uống thuốc khi ăn hoặc ngay sau khi ăn để giảm kích ứng dạ dày Khi có

các tác dụng phụ xảy ra nghiêm trọng, phải ngừng ngay việc dùng thuốc

1.4.7.Tác dụng không mong muốn và tương tác thuốc [19]

Indomethacin gây các tác dụng không mong muốn phần lớn ở đường tiêu

hoá (như gây rối loạn tiêu hóa, viêm loét dạ dày tá tràng, chảy máu dạ dày,

viêm loét ruột kết, nôn, buồn nôn ), với mắt (gây cặn giác mạc, rối loạn thị

giác, nhìn mờ), với gan (gây độc cho gan, viêm gan vàng da), với máu (gây

thiếu máu, giảm bạch cầu, ban xuất huyết, bạch cầu không nhân), gây quá

mẫn (ngứa, mày đay ), với tai (ù tai), hệ thần kinh trung ương (gây chóng

mặt, ảo giác,ngủ gà, ngất, co giật, hôn mê ), với thận gây suy thận, với da

gây rụng tóc

Không dùng indomethacin với diílunisal, aspirin, probenecid, methotrexat,

cyclosporin, lithium, digoxin, thuốc lợi tiểu

1.4.8.M ột số biệt dược indomethacin tác dụng kéo dài có trên thị

trường [32]

Indocin SR (Merck): viên nang TDKD 75 mg

Indomethacin Extended Release (Rugby): viên nang TDKD 75mg

Chrono - Indocid 75mg (Laboratoires Merck Sharp & Donme - Chibret)

Ainscrid LP 75 mg (Laboratoires Gerda SA)

Indomethacin Sustained Release (Parmed Pharm) nang 75mg

1.5.Một số nghiên cứu về dạng bào chế indomethacin tác dụn jg^ ểo-~-< ^ \

indomethacin đã được công bố và đóng góp đáng kể trong việc nâng caòtỉiệu

-quả điều trị của dạng thuốc quy ước Một số nghiên cứu gần đây được tóm tắt

như sau:

Nghiên cứu [11] của tác giả Mohsen A Bayomi có mục tiêu nhằm thiết kế

và bào chế vi cầu indomethacin TDKD với chất mang là hỗn hợp albumin

trứng và chitosan (biopolyaminosaccarid tự nhiên) Indomethaciry được^liuèch ,

tán vào dung dịch chitosan, khuấy ở tốc độ 500vòng/phút trong 5' pHút.’ ốậ-u* * Ị

dài

đó, thêm từ từ dung dịch albumin trứng vào hỗn hợp trên và tiếp tục khuấy trong 15 phút Formaldehyd (nồng độ 40% khối lượng/thể tích) được dùng như tác nhân hoá học gây biến tính albumin Khuấy hỗn hợp trong 1, 3, 5 hay

7 giờ Lọc vi cầu tạo thành trên phễu Buchner, rửa và làm khô Kết quả cho thấy vi cầu albumin-chitosan được bào chế thành công khi sử dụng hệ dung môi nước Phương pháp này ít tốn kém hơn, độ an toàn cao hơn so với các kỹ thuật bào chế vi cầu thông thường Các đặc tính của vi cầu bị ảnh hưởng đáng

kể bởi các thông số của qúa trình bào chế Những thông số này có thể được kiểm soát để thu được một hệ điều trị tối ưu

Ngoài vi cầu, indomethacin còn được bào chế dưới dạng cốt trao đổi ion Với mục đích bào chế hệ cốt trao đổi ion có chứa dược chất indomethacin

[14], c Chretien và cộng sự đã cho thấy: nhồi cốt trao đổi anion bằng alginat

sẽ thu được hệ giải phóng indomethacin kéo dài nhờ các đặc tính của cốt và của gel calcium alginat Trong thí nghiệm này, alginat có vai trò tạo thành cấu trúc gel làm giảm tốc độ giải phóng indomethacin

“Nghiên cứu bào chế viên nén indomethacin tác dụng kéo dài” [7] là

nghiên cứu nhằm xây dựng công thức bào chế viên nén indomethacin dạng cốt thân nước TDKD và bước đầu đề xuất một số chỉ tiêu chất lượng cho viên nén Viên nén indomethacin được bào chế bằng phương pháp xát hạt ướt với ethanol sau đó được khảo sát một số đặc tính như: độ mài mòn của viên, lực gây vỡ viên, khả năng giải phóng dược chất và nshiên cứu ảnh hưởng của các

tá dược, của lực nén lên tốc độ giải phóng dược chất Kết quả, tác giả đã xác định được công thức bào chế viên nén dạng cốt indomethacin TDKD 12 giờ và

đề xuất phương pháp bào chế cùng một số chỉ tiêu chất lượng cho viên nén indomethacin TDKD

“Sử dụng phương pháp đùn tạo cầu đ ể phát triển dạng bào chê cải tiến của ỉndomethacỉn”[ỉ6] Nghiên cứu này hướng tới mục tiêu: đánh giá khả

năng giải phóng invitro của một số dạng bào chế pellet indomethacin sử dụng thí nghiệm tối ưu hóa với các phân tích thường quy, so sánh in vivo các sản phẩm này với viên Indocid-R Pellet indomethacin được bào chế bằng phương

pháp đùn tạo cầu: trộn hỗn hợp bột (dược chất và tá dược) trong máy trộn hình cầu, làm ẩm Sau đó, sử dụng máy đùn hình trụ dùng áp lực để đẩy hỗn hợp bột qua một lớp rây kích thước lỗ 1 mm, làm tròn sản phẩm trên máy tạo cầu

sử dụng đĩa ma sát có khía rãnh song song Kết quả cho thấy: pellet chứa PVP (polyvinylpyrolidon) giải phóng invitro nhanh hơn viên Indocid-R, nhưng pellet chứa natri lauryl sulphate lại giảm tốc độ giải phóng dược chất, tương quan in vivo - in vitro nói chung còn kém Pellet được tạo thành trong nghiên cứu này cho thấy phương pháp đùn tạo cầu cho hiệu suất cao với kỹ thuật đơn giản, dễ làm

Những nghiên cứu trên đây đã chứng tỏ sự ứng dụng ngày càng rộng rãi của các dạng bào chế TDKD đối với dược chất indomethacin Mỗi dạnơ bào chế này (vi cầu, cốt trao đổi ion, viên nén TDKD, pellet ) có những ưu nhược điểm khác nhau, tuy nhiên chúng đều mang đến cho indomethacin khả năng đạt sinh khả dụng cao hơn dạng bào chế quy ước

PHẦN I I NGUYÊN LIỆU, PH IÍ0N G TIỆM VÀ

PHƯƠNG P H Á P NGHIÊN c ứ u

2.1 Nguyên liệu, phương tiện nghiên cứu

2.1.1.Nguyên liệu

Diclomethan Trung Quốc Tinh khiết phân tíchKali dihydrophosphat Trung Quốc Tinh khiết phân tích

Natri hydroxyd Trung Quốc Tinh khiết phân tích

Methanol Trung Quốc Tinh khiết phân tích

2.1.2.Phương tiện nghiên cứu

* Máy khuấy từ IKA - WERK (Đức)

■ Máy đo thể tích biểu kiến của hạt và bột ERWEKA SVM (Đức)

■ Bộ rây phân tích kích thước hạt ERWEKA (Đức)

■ Máy quang phổ ƯV-VIS Helios Y (Anh)

■ Hệ thống thử độ hoà tan tự động Vankel - Varian (Mỹ)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Quá trình thiết kế và tối ưu hoá công thức bào chế vi cầu indomethacin TDKD gồm các bước sau:

2.2.1 C h ế tạo vi cầu indomethacin

Vi cầu indomethacin được chế tạo với chất mang EC theo phương pháp bốc hơi dung môi từ nhũ tương PVA được sử dụng như chất ổn định nhũ tương

EC và indomethacin được hoà tan trong diclomethan rồi nhũ hoá vào dung dịch PVA trong nước Khuấy liên tục nhũ tương thu được trong 4 giờ ở nhiệt

độ 45°c để làm bay hơi hết diclomethan Lọc hút chân không lấy vi cầu mói tạo thành Phân tán lại vi cầu vào nước, tiếp tục khuấy trong 1 giờ Lọc hút chân không lấy vi cầu Rửa vi cầu nhiều ỉần bằng nước cất rồi làm khô trong

tủ sấy ở nhiệt độ 40°c trong 24 giờ

Các bước tiến hành được thể hiện ở Hình 5:

0

11^

° ể

o o

» o jHoàtan

2.2.2 Định lượng indomeíhacỉn trong vi cầu

Indomethacm trong vi cầu được định lượng bằng phương pháp đo quang Cân chính xác một khối lượng vi cầu tương ứng với khoảng 50 mg indomethacin, hoà tan vào diclomethan, pha loãng đến nồng độ thích hợp Đo mật độ quang của dung dịch này ở bước sóng Amax =320 nm đã chọn Tiến hành các bước tương tự với dung dịch chuẩn indomethacin biết trước nồng độ

21

Tính kết quả bằng phương pháp so sánh với mật độ quang của dung dịch chuẩn indomethacin trong diclomethan.

Dựa vào mật độ quang đo được, xác định hàm lượng phần trăm indomethacin trong vi cầu, theo công thức:

y = P-Vicáu x mchuẩ" X100%

y : Hàm lượng phần trăm indomethacin trons vi cầu tạo thành

Dvicău: Mật độ quang của dung dịch indomethacin trong vi cầu

Dchuẩn: Mật độ quang của dung dịch indomethacin đã biết trước nồng độ mchuẩn: Khối lượng indomethacin đem đo mật độ quang

mvi cẩu: Khối lượng vi cầu đem đo mật độ quang

2.2.3 Xác định phân b ố kích thước vỉ cầu

Kích thước vi cầu được xác định bằng cách rây qua các cỡ rây thích hợp Sử dụng bộ rây phân tích kích thước hạt có cỡ mắt rây: 1250, 1000, 800, 710,

600, 400, 315, 150, 105 |j.m Đường kính trung bình của vi cầu được tính toán

từ đường cong phân bố kích thước vi cầu theo khối lượng [22]

2.2.4 Đo khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu

Xác định khối lượng riêng biểu kiến của các mẫu vi cầu bằng phương pháp

gõ đến thể tích không đổi Sử dụng máy đo thể tích biểu kiến của hạt và bột ERWEKA SVM Mỗi mẫu vi cầu được cân một lượng khoảng 5 g, cho vào ống đong và gõ đến thể tích không đổi

Khối lượng riêng biểu kiến được tính theo công thức:

Dbk = m /vTrong đó: Dbk: Khối lượng riêng biểu kiến (g/ml)

m : Khối lượng vi cầu đem đo (g)

V : Thể tích biểu kiến của vi cầu (ml)