Nghiên cứu sự giải phóng thuốc nifedipin được mang bởi vật liệu tổ hợp poly axit lacticchitosan

Phương trình động học theo mô hình Higuchi phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc NIF được giải phóng từ màng tổ hợp FPCN20 trong dung dịch pH 2 theo t1/2.. Phương trình động học theo mô

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

…… ….***…………

NGUYỄN THÚY CHINH

NGHIÊN CỨU SỰ GIẢI PHÓNG THUỐC NIFEDIPIN ĐƯỢC

MANG BỞI VẬT LIỆU TỔ HỢP POLY AXIT

LACTIC/CHITOSAN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2016

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

…… ….***…………

NGUYỄN THÚY CHINH

NGHIÊN CỨU SỰ GIẢI PHÓNG THUỐC NIFEDIPIN ĐƯỢC

MANG BỞI VẬT LIỆU TỔ HỢP POLY AXIT

LACTIC/CHITOSAN

Chuyên ngành: Hoá lý thuyết và hoá lý

Mã số: 62.44.01.19

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS TS Thái Hoàng

2 GS TS Jin Ho Choy

Hà Nội – 2016

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, đề tài " Nghiên cứu gi i h ng hu c

ni i in c ng i i u ổ h o y xi c ic/chitosan" đã hoàn thành tại

Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến GS TS Thái Hoàng và GS TS Jin-Ho Choy, những người Thầy đã hướng dẫn tận tình và chu đáo trong suốt quá trình xây dựng và hoàn thiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Hoá lý vật liệu phi kim loại và Viện Kỹ thuật nhiệt đới - nơi tôi công tác, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ, chia sẻ và động viên tôi trong quá trình hoàn thành luận

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học Một số nhiệm vụ nghiên cứu là thành quả tập thể và đã được các đồng sự cho phép sử dụng

Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong luận án khác

NGUYỄN THUÝ CHINH

FESEM : Phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ

FP : Màng poly lactic axit

FPN : Màng tổ hợp poly lactic axit/nifedipin

FPC : Màng tổ hợp poly lactic axit/chitosan

FPCN : Màng tổ hợp poly lactic axit/chitosan chứa nifedipin

FPCPN : Màng tổ hợp poly lactic axit/chitosan/polyetylen oxit chứa

nifedipin FTIR : Phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier

Mn : Khối lượng mol phân tử

Mw : Khối lượng phân tử trung bình

NaPMM : Poly(sodium methacrylate, methyl methacrylate)

NF-PVP : Nifedipin-polyvinylpyrrolidin

PDLA : Poly D (-) axit lactic

PDI : Độ polyme hóa

PE : Polyetylen

PEO : Polyetylen oxit

PEG : Polyetylen glycol

PGA : Poly glycolic axit

PHA : Polyhydroxyalcanoat

PLA : Poly axit lactic

PLGA : Poly(lactic-co-glyconic axit)

PLLA : Poly L (+) axit lactic

PSC : Blend polyvinyl ancol và succinyl chitosan PVA : Polyvinyl ancol

SCS : Succinyl chitosan

SDS : Natri dodexyl sunphat

SEM : Phương pháp hiển vi điện tử quét

RIF : Rifampicin

RL : Copolyme amoni metacrylat

ROP : Trùng hợp mở vòng

TDKD : Tác dụng kéo dài

TEM : Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua

TGA : Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng

Tg : Nhiệt độ thủy tinh hóa

Tm : Nhiệt độ nóng chảy

Tmax : Nhiệt độ ở đó tốc độ phân hủy mẫu đạt cực đại

Tonset : Nhiệt độ bắt đầu phân hủy

XRD : Phương pháp nhiễu xạ tia X

W/O : Pha nước/pha hữu cơ

UV-Vis : Phổ tử ngoại - khả kiến

MỤC LỤC

Trang

1.1 Giới thiệu chung về poly lactic axit (PLA) 3

1.4.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp polyme mang thuốc NIF 9 1.4.2 Một số đặc trưng, tính chất, hình thái cấu trúc của vật liệu tổ

hợp polyme mang thuốc NIF

11

1.4.3 Sự giải phóng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp và động học giải

phóng thuốc

14

1.5.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thuốc 23 1.5.2 Một số đặc trưng, hình thái cấu trúc và tính chất của vật liệu tổ

hợp PLA/CS mang thuốc

26

1.5.3 Sự giải phóng thuốc từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thuốc 33 1.6 Thuốc tác dụng kéo dài (TDKD) và sự hấp thu của thuốc 39

1.7 Tình hình nghiên cứu về PLA, CS và ứng dụng chúng trong lĩnh

vực y sinh ở nước ta

43

2.2.1 Chế tạo màng tổ hợp PLA/CS mang NIF bằng phương pháp dung dịch 47 2.2.2 Chế tạo hạt nano PLA/CS mang NIF bằng phương pháp vi nhũ 49

2.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 50 2.3.2 Phương pháp xác định phân bố kích thước hạt 51 2.3.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (FESEM) 51 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 51 2.3.5 Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) và nhiệt lượng

quét vi sai (DSC)

51

2.3.7 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 52 2.4 Giải phóng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF trong các

môi trường pH khác nhau

2.4.3 Xác định khối lượng thuốc NIF giải phóng từ vật liệu tổ hợp

PLA/CS mang NIF

55

2.5 Động học giải phóng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF 56

2.7 Phương pháp đánh giá độ ổn định của thuốc bào chế 56

2.8.1 Thử nghiệm tác dụng của nifedipin và tổ hợp nano

PLA/chitosan mang nifedipin lên huyết áp động mạch của chuột

57

2.8.2 Thử nghiệm tác dụng của nifedipin và tổ hợp nano

PLA/chitosan mang nifedipin lên tim của chuột

60

3.1 Đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc của màng tổ hợp

PLA/CS mang NIF

61

3.1.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 61 3.1.2 Hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 67 3.1.3 Tính chất nhiệt của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF có và

không có PEO

70

3.1.4 Hiệu suất mang thuốc của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 74 3.1.5 Sự giải phóng thuốc NIF từ màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 76 3.1.6 Động học giải phóng thuốc NIF của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 90 3.2 Đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc của hạt nano PLA/CS mang NIF 98

3.2.2 Phân bố kích thước hạt của hạt nano PLA/CS mang NIF 100 3.2.3 Hình thái cấu trúc của hạt nano PLA/CS mang NIF 103 3.2.4 Tính chất nhiệt của hạt nano PLA/CS mang NIF 104 3.2.5 Giản đồ XRD của hạt nano PLA/CS mang NIF 106 3.2.6 Hiệu suất mang thuốc của hạt nano PLA/CS mang NIF 107 3.2.7 Sự giải phóng thuốc NIF của hạt nano PLA/CS mang NIF 107 3.2.8 Động học giải phóng thuốc của hạt nano PLA/CS mang NIF 114

3.3 Thử nghiệm in vivo của thuốc bào chế từ hạt nano PLA/CS mang NIF 118 3.3.1 Độ ổn định của mẫu thuốc bào chế từ hạt nano PLA/CS mang NIF 118 3.3.2 Tác dụng hạ huyết áp của thuốc bào chế từ hạt nano PLA/CS mang NIF 122 3.3.3 Tác dụng lên tim mạch của thuốc bào chế từ hạt nano PLA/CS mang NIF 128

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN ÁN

Trang Hình 1.1 Ảnh SEM của hạt vi cầu chứa NIF của polyme PVA (a),

PSC (b) và SCS (c)

11

Hình 1.2 Phân bố kích thước hạt của hạt NIF với hàm lượng thuốc

khác nhau: (A) tỉ lệ RL/EC = 2:1), (B) tỉ lệ RL/EC = 1:1 và (C) tỉ lệ

RL/EC = 1:2

13

Hình 1.3 Giản đồ XRD của hỗn hợp polyme: thuốc, trong đó (a)

NIF, (b) CS glutamat, (c) glutamat:NIF 2:1, (d) CS glutamat:NIF

3:1, (e) CS, (f) CS:NIF 3:1

14

Hình 1.4 Thử nghiệm giải phóng thuốc của NIF từ các mẫu thuốc

riêng l ở pH = 6,8 (A) và NIF trong 50CPT-75CPT (B) trong 24

giờ

17

Hình 1.5 Sự giải phóng NIF từ các vi hạt với hàm lượng thuốc khác

nhau, (A) RL/EC = 2:), (B) RL/EC = 1:1 và (C) RL/EC = 1:2

Đường nét đứt là hàm lượng NIF giải phóng từ vi tinh thể NIF

18

Hình 1.6 Giải phóng NIF in vitro từ thuốc nguyên sinh và các loại

khác nhau của vi cầu mang NIF

Hình 1.9 Sự giải phóng NIF in vitro từ các hạt vi cầu, trong đó hình

tứ giác: NVP-2, hình vuông: NVP-4, hình tam giác: NVP-5, hình

tròn: NVP-6, NVP-2; NVP-4; NVP-5; NVP-6 tương ứng với tỉ lệ

mol của NVP trong hỗn hợp: 0,25; 0,40; 0,50; 0,65

23

Hình 1.10 Sơ đồ tổng hợp hạt nano PLA/CS chứa lamivudin bằng

kỹ thuật nhũ tương - bay hơi dung môi (CS: viết tắt của chitosan,

n/d/n: nước/dầu/nước)

25

Hình 1.11 Ảnh quang của CS–PLA–RIF (a), CS–PLA–RIF–PEG 27

(b) và CS–PLA–RIF–PEG–G (c)

Hình 1.12 Ảnh SEM của hạt nano PLA/CS (a), PLA/CS-AQ (b) và

ảnh TEM của hạt nano PLA/CS-AQ (c)

27

Hình 1.13 Ảnh SEM của các hạt nano PLA/CS mang lamivudin

trước (A và B) và sau khi phân hủy ở pH bazơ (C) và axit (D)

33

Hình 1.14 Đường cong giải phóng thuốc ginsenoside Rg3 từ vi cầu

theo thời gian thử nghiệm

34

Hình 1.15 Phần trăm giải phóng thuốc paclitaxel theo thời gian của

vật liệu tổ hợp CS/PLA (80/20) ở pH 7,4 (A) và pH 1,2 (B)

36

Hình 1.16 Tốc độ giải phóng thuốc lamivudin của hạt nano mang 3

%kl thuốc (I) và 6 %kl thuốc (II)

Hình 2.2 Phân tích ECG tự động bằng phần mềm LabChart 60

Hình 3.9 Giản đồ DrTG của NIF, PLA (FP), CS (FC) và các màng

tổ hợp PLA/CS có và không có PEO, NIF

71

Hình 3.10 Giản đồ TG của NIF, PLA (FP), CS (FC) và các màng tổ

hợp PLA/CS có và không có PEO, NIF

Hình 3.20 Phương trình động học theo mô hình Higuchi phản ánh

sự phụ thuộc hàm lượng thuốc NIF được giải phóng từ màng tổ hợp

FPCN20 trong dung dịch pH 2 theo t1/2

92

Hình 3.21 Phương trình động học theo mô hình Hixon - Crowell

phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc NIF được giải phóng từ

màng tổ hợp FPCN20 trong dung dịch pH 2

92

Hình 3.22 Phương trình động học theo mô hình Korsmeyer –

Peppas phản ánh sự phụ thuộc hàm lượng thuốc NIF được giải

93

thời gian trong các dung dịch pH khác nhau

109

Hình 3.31 Sự giải phóng thuốc NIF in vitro từ các hạt nano PCN

theo thời gian

DANH MỤC BẢNG, BIỂU TRONG LUẬN ÁN

Trang Bảng 1.1 Hằng số giải phóng (K) và hệ số tương quan (r) tương ứng

Bảng 1.3 Các thông số trương của vật liệu nanocompozit CS-PLA

(80/20) với các hàm lượng thuốc khác nhau

30

Bảng 1.4 Kết quả tính toán hệ số tương quan từ các phương trình

hồi qui liên quan đến quá trình giải phóng thuốc theo các mô hình

khác nhau

34

Bảng 1.5 Các thông số động học của quá trình giải phóng thuốc

paclitaxel khỏi vật liệu nanocompozit CS-PLA/MMT có hàm lượng

thuốc paclitaxel khác nhau ở pH 7,4 và pH 1,2

36

Bảng 2.1 Kí hiệu các mẫu màng tổ hợp PLA/CS mang NIF 48 Bảng 2.2 Kí hiệu các mẫu hạt nano PLA/CS mang NIF 50 Bảng 2.3 Mật độ quang (A) ứng với các nồng độ pha loãng (C) của

NIF trong dung dịch pH 7,4

53

Bảng 2.4 Phương trình đường chuẩn và hệ số hồi quy (R2) của NIF

trong các dung dịch pH khác nhau

Bảng 3.2 Giả thuyết về liên kết hiđro hình thành giữa các nhóm

chức của PLA, CS, PEO và NIF

66

Bảng 3.3 Các đặc trưng nhiệt của NIF, PLA (FP), CS (FC) và các

màng tổ hợp PLA/CS có và không có PEO, NIF

71

Bảng 3.4 Đặc trưng DSC của NIF, các màng FP, FC và màng tổ hợp

PLA/CS có và không có PEO, NIF

74

Bảng 3.5 Hiệu suất mang thuốc của các màng tổ hợp FPN, FCN,

Bảng 3.9 Các tham số của phương trình hồi quy phản ánh sự giải

phóng NIF từ màng tổ hợp trong dung dịch pH=2 theo các mô hình

khác nhau

94

Bảng 3.10 Các tham số của phương trình hồi quy phản ánh sự giải

phóng NIF từ màng tổ hợp trong dung dịch pH=6,8 theo các mô

hình khác nhau

95

Bảng 3.11 Các tham số của phương trình hồi quy phản ánh sự giải

phóng NIF từ màng tổ hợp trong dung dịch pH=7,4 theo các mô

Bảng 3.13 Kích thước hạt trung bình của hạt nano PCN được chế

tạo với các thể tích nước cất khác nhau đưa vào hệ

101

Bảng 3.14 Sự phụ thuộc kích thước hạt trung bình của nano PCN

vào hàm lượng PEO và tỉ lệ PLA/CS

101

Bảng 3.15 Kích thước hạt trung bình của các hạt nano PCN chế tạo

ở các hàm lượng NIF khác nhau

102

Bảng 3.16 Một số đặc trưng nhiệt của các hạt nano PCs và

PCN20N

106

Bảng 3.17a Hàm lượng thuốc NIF giải phóng (%) từ các hạt nano

PCN trong các dung dịch pH khác nhau

112

Bảng 3.17b Hàm lượng thuốc NIF giải phóng (%) từ các hạt nano 113

PCN trong các dung dịch pH khác nhau

Bảng 3.18 Hằng số giải phóng thuốc và hệ số hồi quy (R2

) tính toán theo các mô hình ZO, FP, HCW, HG và KMP của các hạt nano PCN

trong dung dịch pH 7,4

115

Bảng 3.19 Hằng số giải phóng thuốc và hệ số hồi quy (R2

) tính toán theo các mô hình ZO, FP, HCW, HG và KMP của các hạt nano PCN

trong dung dịch pH 6,8

115

Bảng 3.20 Hằng số giải phóng thuốc và hệ số hồi quy (R2) tính toán

theo các mô hình ZO, FP, HCW, HG và KMP của các hạt nano PCN

trong dung dịch pH 2

116

Bảng 3.21 Hằng số giải phóng thuốc và hệ số hồi quy (R2) tính toán

theo các mô hình ZO, FP, HCW, HG và KMP của các hạt nano PCN

trong dung dịch pH 1,2

116

Bảng 3.22 Phần trăm NIF còn lại của các mẫu viên nang được bảo

quản ở điều kiện lão hóa cấp tốc (n = 3)

118

Bảng 3.23 Phần trăm NIF còn lại của các mẫu viên nang bảo quản ở

điều kiện thường (n = 3)

C nhiều nghiên cứu đã công bố về các vật liệu mang thuốc trên cơ sở một polyme PLA hoặc CS Trong thời gian gần đây, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu vật liệu mang thuốc trên cơ sở tổ hợp hai polyme PLA và CS Vật liệu

tổ hợp này c th kết hợp được những ưu đi m nổi trội của PLA như độ bền cơ học, khả năng thủy phân và phân hủy sinh học với ưu đi m của CS như khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học và kháng khu n, đặc biệt n cải thiện được tính kị nước của CS và tăng khả năng hấp ph cho PLA

Nife ipin (NIF) là một ược chất đối kháng canxi thuộc nh m dihydropyridin, c tác ng chống tăng huyết áp, chống cơn đau thắt ngực và chống bệnh Raynaud Do nhược đi m của NIF là thời gian bán hủy ngắn, tốc độ giải ph ng nhanh nên đ ki m soát khả năng tác ng và tốc độ giải ph ng của NIF trong quá trình điều trị, việc sử d ng chất mang thuốc thích hợp là rất cần thiết Trong số các polyme c nguồn gốc thiên nhiên được sử d ng làm chất mang thuốc NIF, PLA và CS là hai polyme rất c tiềm năng nhờ các đặc tính tốt của chúng, các liên kết hy ro và tương tác lưỡng cực giữa PLA và CS và NIF c th g p phần ki m soát tốc độ giải

nitro-ph ng thuốc Các công trình đã công bố cho thấy vấn đề nghiên cứu, chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS với một số loại thuốc điều trị HIV, ung thư và nghiên cứu quá trình giải ph ng thuốc mới chỉ bắt đầu Hiện nay, chưa c công trình nghiên cứu khả năng giải ph ng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thuốc NIF đ điều trị huyết áp cao, bệnh tim mạch… Chính vì những lí o trên,

nghiên cứu sinh tiến hành đề tài “Nghiên cứu sự gi i h ng h c ni i in

c ng i i tổ h p poly axit lactic/chitosan”

3 Xây ựng phương trình động học mô tả quá trình giải ph ng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS trong các môi trường pH nêu trên

Các nội ng nghiên cứ chính củ ề ài n án nh s :

1 Chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/NIF, CS/NIF, PLA/CS mang NIF, PLA/CS mang NIF c mặt polyetylen oxit (PEO) là chất tương hợp bằng phương pháp ung dịch

2 Chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF c mặt PEO là chất nhũ h a bằng phương pháp vi nhũ

3 Khảo sát một số đặc trưng, tính chất của tổ hợp PLA/CS mang NIF chế tạo bằng phương pháp ung ịch và phương pháp vi nhũ

4 Xác định hàm lượng thuốc NIF giải ph ng từ vật liệu tổ hợp PLA/CS trong các ung ịch pH tương tự môi trường ịch vị ạ ày, ruột non, ruột già và xây dựng được phương trình động học mô tả quá trình giải ph ng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS trong các môi trường pH nêu trên

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Giới thi u chung về poly lactic axit (PLA)

PLA là một trong các polyme sinh học được sản xuất từ các loại bột ngô, lúa mì, khoai tây, sắn Monome ban đầu của PLA là axit lactic được tạo thành khi vi khu n sử d ng tinh bột làm thức ăn Axit lactic c 2 ạng đồng phân c hoạt tính quang học là L (+) axit lactic và D (-) axit lactic Poly L (+) axit lactic (PLLA) c độ kết tinh cao, còn poly D (-) axit lactic (PDLA) tồn tại chủ yếu ưới dạng vô định hình

Cấu trúc mạch PLA

Các phương pháp chủ yếu đ tổng hợp PLA là: trùng ngưng (trùng ngưng trực tiếp, trùng ngưng đồng sôi hay trùng ngưng đẳng phí) và trùng hợp (trùng hợp trạng thái rắn, trùng hợp n ng chảy, trùng hợp mở vòng lactit) [60] Hàm lượng xúc tác, thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất tạo polyme, khối lượng phân tử (KLPT) và đồng phân quang học [58, 84]

PLA là polyme c khả năng tương thích sinh học và phân huỷ sinh học Hàm lượng D- lactit c trong PLA được ùng đ điều chỉnh độ kết tinh và tính chất của PLA thu được PLA thường được chế tạo ở dạng hạt c màu trắng đ c, cứng Khối lượng riêng của PLLA là ,2 –1,29 g/cm3 và PDLA là ,27 g/cm3 Khi tăng hàm lượng tinh th , độ bền của PLA tăng lên PLA thu được bằng trùng ngưng axit lactic c KLPT thấp và chứa nhiều nh m –COOH và –OH cuối mạch nên chúng c th tham gia phản ứng với các monome hay polyme chứa

nh m chức cuối mạch như các nh m cacboxyl, hydroxyl, amino, anhydrit axit

Độ tan của PLA ph thuộc vào khối lượng phân tử (KLPT) và độ kết tinh

PLA tan trong các ung môi clorua hay florua hữu cơ, dioxan, furan, axeton,

pyridin, etyl lactat, tetrahydrofuran, xylen Trong dung dịch, độ nhớt của PLA tuân theo phương trình Mark-Hauwink PLA c nhiệt độ n ng chảy (Tm ) và nhiệt độ kết tinh (Tc) lớn hơn so với polyetylen tỉ trọng thấp (LDPE) và polyetylen tỉ trọng cao (HDPE) là hai polyme c nguồn gốc từ dầu mỏ N kh

bị phân huỷ nhiệt hơn so với LDPE và HDPE Tính chất nhiệt của PLA ph thuộc nhiều vào cấu trúc lập th [33, 57, 60, 87] PLA c độ cứng cao, dễ tạo thành nếp khi gấp, độ bền kéo đứt lớn nhưng khả năng ãn ài kém Đ tăng khả năng ãn ài, mềm dẻo của PLA, người ta thường đưa vào chất h a ẻo như polyetylen glycol (PEG), polycaprolacton (PCL)… Khi KLPT tăng, cơ tính của PLA tăng [25] PLA chống thấm khí khá tốt Khả năng thấm khí của PLA với

N2, O2 và CO2 thấp hơn nhiều so với polyetylen (PE) [24] Ngoài ra, PLA giữ mùi, hương tốt, cách nhiệt tốt, độ b ng và trong cao, trơ với chất béo [72] PLA

c khả năng chống cháy, chống bức xạ tử ngoại, ít bị phai màu [ 5] Trong môi trường m, đặc biệt khi c axit và bazơ, PLA ễ bị thuỷ phân [83]

PLA là một polyme phân hủy sinh học được tổng hợp từ các nguồn tài nguyên tái tạo N c th bị phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật trong tự nhiên, sản ph m cuối cùng là CO2 và nước nên được ứng d ng làm vật liệu thân thiện với môi trường [30] PLA c tính chất cơ học và vật lý tốt, thích hợp cho các phương pháp đúc thổi, phương pháp tạo hình bằng nhiệt Vì vậy, PLA được ứng d ng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống như làm màng bao g i thực ph m, hộp đựng thức ăn nhanh… Ngoài ra, PLA còn được chế biến thành vải nông nghiệp, vải chống tia UV ngoài trời, vải lều… [30] PLA c khả năng tương hợp sinh học và phân hủy sinh học, o đ , n được ùng làm vi nang điều chỉnh giải ph ng thuốc, nẹp đỡ trong phẫu thuật chỉnh hình, chỉ khâu vết thương trong y tế Sau thời gian sử d ng nhất định trong cơ

th con người, chúng phân hủy và không gây độc hại trong cơ th PLA còn c khả năng khống chế tỷ lệ giải ph ng các chất gây mê và ẫn thuốc trong y ược theo yêu cầu sử d ng Thông thường, một lượng nhỏ PLA được đưa vào cơ th người c tác ng làm chậm quá trình giải ph ng, kéo ài tác ng của thuốc trong một thời gian ài [36] PLA c độ b ng và độ truyền qua tốt, đ là một

trong những lợi thế mà các sản ph m phân hủy sinh học khác như CS không c được Điều này mở rộng ứng d ng của PLA Một số công bố gần đây đã mở rộng ứng d ng của PLA làm lớp phủ điện cực [31] hay mô cấy trên a người [41]

1.2 Giới thi u chung về chitosan (CS)

CS là một trong số các polyme sinh học c nguồn gốc thiên nhiên phổ biến nhất, chỉ đứng sau xellulozơ [50] N được chế tạo từ vỏ của các loại hải sản như vỏ tôm, cua,…- đ là những phế liệu trong công nghiệp thực ph m, hải sản

C nhiều phương pháp điều chế CS từ chitin như phương pháp h a sinh, phương pháp bán thủy nhiệt,… trong đ , phương pháp h a sinh c hiệu suất điều chế đạt 28,2 % còn phương pháp bán thủy nhiệt đạt hiệu suất 70 % [2 ] Đ điều chế CS, thông thường cần trải qua 3 giai đoạn [ ] Giai đoạn 1: những phần

tử vô cơ thường bị loại o tác ng của axit vô cơ loãng hoặc enzym hòa tan muối vô cơ Giai đoạn 2: protein và các hợp chất hữu cơ khác bị loại o tác ng

của kiềm hoặc enzym proteaza Giai đoạn 3: ùng NaOH 40-60% và các muối của n hoặc enzym proteaza đ deaxetyl h a thu được CS CS thương mại c

nhiều loại với độ eaxetyl h a khác nhau thường được điều chế bằng cách eaxetyl h a chitin trong môi trường kiềm với nồng độ 40-50% ở 100- 30°C trong 24 giờ [62]

CS không tan trong nước cũng như hầu hết các ung môi hữu cơ nhưng tan được trong môi trường axit loãng [52] N c khả năng che chắn các khí oxy

và cacbonic tuyệt vời, khả năng kháng khu n và chống nấm mốc tốt, không độc Là một polyme thiên nhiên nên CS bị phân hủy bởi các enzym như

lysozym, chitosanase… tạo thành các oligome và tiếp t c phân hủy thành

N-glucosamin – một hợp chất nội sinh c trong cơ th người Nhược đi m rõ nhất của CS là rất nhạy cảm với m, o đ hạn chế khả năng sử d ng của polyme thiên nhiên này Đ khắc ph c nhược đi m của CS, người ta thường phối hợp n với các polyme tương đối bền với m nhưng vẫn giữ nguyên khả năng phân huỷ sinh học của sản ph m như polyvinyl alcol, poly amit và PLA

Cấu trúc mạch CS

Trong phân tử CS c chứa đồng thời các nh m chức hidroxyl (-OH), amino (-NH2) nên CS vừa c tính chất h a học của ancol lại vừa c tính chất của một amin Các phản ứng biến tính chủ yếu xảy ra ở các nh m chức này Các hướng biến tính CS đ tạo ra các sản ph m khác nhau ựa vào khả năng phản ứng của các nh m -OH và -NH2 c trong phân tử CS [43, 51, 79]

CS và ẫn xuất đã được ứng d ng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong

y sinh và h a ược, CS được sử d ng làm màng chữa vết thương, chất giúp tái tạo mô xương, thuốc chữa bệnh và bao g i thực ph m Vật liệu nano trên cơ sở

CS cũng mới được nghiên cứu ứng d ng trong y sinh o c tính ổn định tương đối cao và vẫn duy trì được một số tính chất của CS ban đầu, đặc biệt o c kích thước nhỏ, bề mặt riêng lớn nên c khả năng hấp ph cao Dựa vào tính chất này, nanochitosan được sử d ng làm chất hấp ph đ hấp ph các chất khác

nhau đặc biệt là các loại thuốc ùng trong y học [29, 82, 92] Theo các nghiên

cứu của M.V Inez và cộng sự về các loại thuốc theo đường mũi và đường miệng, các loại thuốc c KLPT lớn c th vận chuy n tốt sau khi phối hợp với

CS [38] CS c hoạt tính kháng khu n cao, an toàn với cơ th người và hoạt tính kháng khu n ph thuộc vào nồng độ của CS và khối lượng phân tử của chúng [63, 71] Chính vì c hoạt tính kháng khu n cao nên trong những năm gần đây,

CS và các sản ph m biến tính của chúng được ứng d ng đ bảo quản các nông sản sau thu hoạch như cam, chanh, cà chua [17, 70] Dẫn xuất N-cacboxymetyl chitosan (CMC) đã được ứng d ng nhiều trong y ược, mỹ ph m,

xử lý môi trường [82] Đặc biệt dẫn xuất thế hai lần N,N- iCMC được ùng đ

xử lý các tổn thương về xương trong phẫu thuật và trong chữa răng do khả năng tái tạo mô xương và thúc đ y quá trình khoáng h a của xương [64] Ngoài ra,

CS và các ẫn xuất của n cũng được sử d ng làm chất hấp ph thuốc nhuộm

OH

O

O O

OH

O

O O

NH2

OH

O

trong nước và nước thải [61], kim loại nặng [44], màng bao g i [54], vật liệu bảo quản trái cây họ cam quít [93]

1.3 Giới thi u chung về nifedipin (NIF)

Nife ipin (NIF) c tên khoa học là nitrophenyl)-1,4-dihydropyridin, công thức phân tử C17H18N2O6 và công thức cấu tạo ưới đây:

2,6-dimetyl-3,5-dicacboxylat-4-(2-NIF là một ược chất/thuốc đối kháng canxi thuộc nh m ihy ropyri in c tác ng ức chế một cách chọn lọc NIF c các đặc đi m như

nitro-độ tan rất thấp, dễ bị phân hủy bởi các phản ứng quang h a Về ược nitro-động học, NIF được hấp thu nhanh qua đường tiêu h a và hiện diện trong máu sau vài phút NIF c thời gian bán hủy trong huyết tương khoảng 3 giờ và sinh khả d ng tuyệt đối vào khoảng 0 % C 90 đến 95% NIF gắn với protein huyết tương, gần như được chuy n h a hoàn toàn ở gan thành các chất chuy n h a không c hoạt tính Các chất chuy n h a này được đào thải qua nước ti u, chỉ đến 15% được đào thải qua phân [40, 90, 97] Với nồng độ rất thấp, ion canxi của NIF đi vào trong tế bào cơ tim và cơ trơn của mạch máu Do ức chế trương lực động mạch theo cơ chế trên, NIF ngăn chặn sự co mạch, giảm sức kháng ngoại vi và giảm huyết áp

NIF là bột kết tinh màu vàng, đi m n ng chảy từ 150-174oC (tùy thuộc vào

độ kết tinh của NIF), tan kém trong nước (nồng độ bão hòa của NIF trong nước đạt được là 0-6

M), dễ tan trong axeton, metanol, etanol Dưới ánh sáng tử ngoại, NIF c th chuy n thành ẫn xuất nitrophenylpyridin Do vậy, các ung dịch chế ph m phải được pha ngay trước khi sử d ng trong tối hoặc ưới ánh

sáng c bước s ng ài (> 420 nm), khi bảo quản cần tránh ánh sáng thường hoặc ánh sáng tử ngoại Khi ùng đồng thời NIF với các thuốc khác như các thuốc chẹn beta giao cảm, các thuốc chống kết t ti u cầu, các thuốc chống đông máu (dẫn chất coumarin và in an ion), các thuốc chống co giật (hydantoin), quinin, các salicylat, sulfinpyrazon, estrogen, amphotericin B, các thuốc ức chế enzym cacbonic anhydrase, các corticoit, các thuốc lợi ti u thải kali, natri photphat c

th xảy ra nhiều tương tác thuốc Ngoài ra, NIF cũng tương tác với nước ép quả bưởi và rượu

NIF c tác ng chống tăng huyết áp, chống cơn đau thắt ngực, chống bệnh Raynaud [38, 55]

Tác dụng chống tăng huyết áp

NIF làm giảm sức căng ở cơ trơn các ti u động mạch, o đ làm giảm sức cản ngoại vi và làm giảm huyết áp Ðiều trị kéo ài sẽ làm giảm toàn bộ sức cản ngoại vi một cách ổn định Thuốc ít ảnh hưởng đến nhịp tim và rất ít ảnh hưởng đến hiệu suất tim, k cả khi nghỉ lẫn khi làm việc Các chức năng sinh lý bình thường không bị ảnh hưởng Huyết áp sẽ ổn định sau 4 - 6 tuần điều trị Khi điều trị kéo ài, NIF còn làm giảm phì đại tâm thất trái Ngoài ra, thuốc còn làm tăng thải natri và lợi ti u, giảm tái hấp thu natri và nước ở ống thận nên làm giảm ứ muối và nước, nhưng không tăng thải kali NIF còn làm tăng lượng máu qua thận, tăng mức lọc cầu thận k cả ở người c chức năng thận giảm

Cho tới nay vẫn chưa c ữ liệu về ảnh hưởng của NIF đến tỉ lệ mắc bệnh

và tỉ lệ tử vong ở các người bệnh tim mạch, tuy nhiên c th ùng NIF riêng rẽ hoặc phối hợp với các thuốc hạ huyết áp khác như các thuốc chẹn giao cảm beta, các thuốc lợi ti u hoặc ức chế men chuy n

Tác dụng chống cơn đau thắt ngực

NIF c tác ng chống cơn đau thắt ngực là o: một là, thuốc gây giãn mạch vành làm tăng lượng máu trở về tim vì vậy tăng cung cấp oxy cho cơ tim; hai là, thuốc làm giảm hậu gánh và giảm sức cản động mạch ngoại vi o đ làm giảm gánh nặng cho tim; ba là, giảm hậu gánh nên làm giảm nhu cầu về oxy của

cơ tim Kết quả là làm giảm co thắt mạch vành và giảm co thắt mạch ngoại vi

Thuốc c tác ng tốt đối với cơn đau thắt ngực ki u khác (ki u Prinzmetal) Thời gian đầu điều trị c th c hiện tượng phản xạ tăng tần số tim, nhưng tác

d ng này c th sẽ mất đi trong quá trình điều trị (tuy nhiên, c th chỉ mất đi rất chậm hoặc không mất) Dạng viên nén n i chung ít ảnh hưởng tới nhịp tim hơn dạng viên nang

Khi cần, c th phối hợp NIF với các thuốc chống đau thắt ngực khác như: các thuốc chẹn giao cảm beta, các nitrat tác ng ngắn hoặc kéo ài

Tác dụng chống bệnh Raynaud

NIF làm mất hoặc làm giảm co thắt mạch chi, o đ làm giảm được bệnh Raynaud cả nguyên phát lẫn thứ phát

1.4 V t li u tổ h p polyme mang thu c NIF

Các hệ mang thuốc NIF tác ng kéo ài ựa trên các polyme sinh học và NIF đã và đang được tập trung nghiên cứu trong những năm gần đây [18, 34, 45,

65, 76, 78, 91] Bằng cách thay đổi tỉ lệ polyme/thuốc, kích thước hạt, ung môi, hàm lượng và bản chất chất ổn định nhũ, điều kiện chế tạo, các hệ này c th cải thiện khả năng bán huỷ ngắn, độ tan thấp của NIF, từ đ ki m soát được khả năng giải ph ng thuốc NIF

1.4.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp polyme mang thuốc NIF

1.4.1.1 Phương pháp đồng kết tủa

Jingjun Huang và cộng sự đã chế tạo các vi hạt của copolyme amoni metacrylat (RL) và etylxenlulozơ (EC) chứa NIF với tỉ lệ khối lượng RL/EC khác nhau bằng phương pháp đồng kết tủa [45] Trong đ , NIF được hoà tan trong dung dịch axeton c chứa EC và RL Dung ịch được khuấy với tốc độ

600 vòng/phút, sau đ nước tinh khiết được thêm vào ưới dạng nhỏ giọt ( mL/phút) vào ung ịch trên, khi đ các vi hạt chứa thuốc sẽ được kết tủa Lọc thu kết tủa và sấy thu được vi hạt mang thuốc

1.4.1.2 Phương pháp vi nhũ

Phương pháp vi nhũ (hay còn gọi là phương pháp nhũ tương hoá bốc hơi ung môi) là một trong những phương pháp phổ biến đ chế tạo vật liệu tổ hợp polyme mang thuốc NIF [34, 49, 65, 76, 78, 91] Các hạt vi cầu của

etylxenlulozơ (EC), hỗn hợp EC: hy roxypropylxenlulozơ (HPC), hỗn hợp EC:

hy roxylpropylmetylxenlulozơ (HPMC) chứa NIF được hoà tan trong ung ịch điclometan (DCM) hoặc hỗn hợp DCM: metanol (4:1 v/v) cho blend EC: HPMC [39] Dung dịch polyvinylancol (PVA) được thêm vào ung ịch hỗn hợp chứa NIF ở trên và được ngâm trong b điều nhiệt Các hạt vi cầu thu được được rửa với nước đề ion hoá và đông khô trong 24 giờ thu được các hạt với kích thước khoảng 90 µm Phương pháp này cũng được Praveen B Kajjari và cộng sự sử

d ng đ tổng hợp hạt vi cầu của PVA và succinyl chitosan (SCS) c chứa NIF

[76], Nam ev B Shelke và cộng sự tổng hợp vi cầu poly (sebacic

anhydrit-co-Pluronic F68/F127) chứa NIF với kích thước hạt từ 10– 0 µm [65], S Vijay Kumar và cộng sự tổng hợp hạt vi cầu từ copolyme N-vinylpyrroli on và 2-etoxyetyl metacrylat chứa NIF [91]

1.4.1.3 Phương pháp dung dịch

D Thacharodi và cộng sự đã chế tạo màng ki m soát thấm khí cho ki m soát giải ph ng NIF từ các polyme thiên nhiên là CS và collagen [85] CS và collagen được hoà tan trong axit axetic 0, M thu được màng CS-collagen Màng được ngâm 30 phút trong ung ịch NaOH %, sau đ được rửa với nước và làm khô ở 4oC NIF được mang bởi màng CS-collagen bằng cách sử d ng gel alginat c chứa NIF đã được hoà tan trong etanol 2 % và cho thấm vào màng CS-collagen

1.4.1.4 Phương pháp sấy phun

Francesco Cilurzo và cộng sự đã chế tạo các vi hạt chứa metocel®E5/NIF

và poly(natri metacrylat, metyl metacrylat) (NaPMM)/NIF bằng phương pháp sấy phun với tỉ lệ thuốc/polyme là 2 /7 , 0/ 0 và 7 /2 kl/kl [26] C th , các nguyên liệu được chu n bị như sau: NIF được hoà tan trong axeton và polyme được hoà tan trong nước (tỉ lệ NIF/polyme là 3 % kl/tt so với nguyên liệu) Các

vi hạt thu được bằng cách phun các nguyên liệu qua đường ống chu n với đường kính mm Các thông số quá trình chế tạo các vi hạt như sau: nhiệt độ vào 80o

C, nhiệt độ ra 48-50oC, tốc độ nạp liệu 11 mL/phút Tất cả các vi hạt được bảo quản một tuần ở 25oC trước khi phân tích các đặc trưng và tính chất

1.4.1.5 Phương pháp phân tán trạng thái rắn

NIF được trộn với RL hoặc EC ở tỉ lệ :9 (kl/kl) đ thu được hỗn hợp đồng nhất [46] Hỗn hợp được gia nhiệt lên 76o

C Sau khi bột chảy ra, bình chứa hỗn hợp được làm lạnh tới nhiệt độ phòng thu được các hạt polyme mang

NIF

1.4.2 Một số đặc trưng, tính chất, hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp polyme mang thuốc NIF

1.4.2.1 Hình thái cấu trúc, phổ hồng ngoại và phân bố kích thước hạt

Ảnh hi n vi điện tử quét (SEM) của hạt vi cầu chứa NIF của polyvinylancol (PVA), succinyl chitosan (SCS) và blen của PVA và SCS (PSC) được Praveen B Kajjari và cộng sự sử d ng đ đánh giá hình ạng và hình thái bề mặt của các hạt vi cầu chứa NIF (hình 1.1) [76]

Hình 1.1 Ảnh SEM của hạt vi cầu chứa NIF của polyme PVA (a), PSC (b) và

SCS (c) [76]

C th thấy hình ạng và kích thước của các hạt vi cầu chứa NIF chế tạo bằng phương pháp vi nhũ ph thuộc vào bản chất của polyme Trong trường hợp hạt vi cầu chế tạo từ PVA, các hạt thu được c ạng hình cầu với kích thước khoảng 0 µm (hình a) Đối với hạt vi cầu chế tạo từ SCS, các hạt vi cầu c bề mặt nhẵn (hình c) Với hạt vi cầu chế tạo từ blend của PVA và SCS (PSC), bề mặt hạt c ạng hình cầu gợn s ng o sự tương tác giữa các hợp phần tạo ra, làm tăng kích thước hạt so với các hạt vi cầu chế tạo từ các polyme riêng rẽ (hình 1.1b)

Phổ hồng ngoại (FTIR) của NIF (a), hạt vi cầu chứa NIF của PSC (b) và hạt vi cầu mang thuốc NIF tiêu chu n cũng được Praveen B Kajjari và cộng sự khảo sát [76] Kết quả thu được cho thấy trên phổ IR của NIF, pic ở 3334 cm-1đặc trưng cho ao động hoá trị nh m NH, pic ở 3068, 2932, 2887 và 2826 cm-1

tương ứng với ao động hoá trị nh m CH béo và vòng thơm Pic ở 1680 cm-1

đặc trưng cho ao động hoá trị của nh m C=O còn pic đặc trưng của vòng pyri in là 624 cm-1 Dao động hoá trị của nh m NO2 được tìm thấy ở 1530 cm-1

và ao động biến dạng của nh m NH cũng như ao động hoá trị của nh m C-N xuất hiện ở 497 và 227 cm-1 Phổ IR của hạt vi cầu mang thuốc NIF của PSC xuất hiện các pic tương ứng với hạt vi cầu chứa thuốc NIF tiêu chu n, đ là các pic đặc trưng của NIF ở 680, 63 và 3 cm-1 Các pic đặc trưng của NIF không thay đổi trong hạt vi cầu mang thuốc NIF của PSC cho thấy độ bền hoá học của NIF sau khi được bao bởi polyme nền

Phân bố kích thước hạt của hạt vi cầu của blen RL và EC chứa NIF với hàm lượng NIF thay đổi được trình bày trên hình .2 [45] Với tỉ lệ RL/EC là 2/ và / (hình .2 A và B), kích thước các hạt phân tán trong khoảng hẹp, không c sự thay đổi đáng k đường kính hạt trung bình khi thay đổi hàm lượng thuốc Với tỉ lệ RL/EC là /2, không c ảnh hưởng của hàm lượng thuốc lên đường kính hạt trung bình, tuy nhiên, khi hàm lượng thuốc tăng từ 1% tới 9%, phần hạt nhỏ (20-30 µm) giảm và phần hạt lớn (150-200 µm) tăng nhẹ

Hình 1.2 Phân bố kích thước hạt của hạt NIF với hàm lượng thuốc khác nhau:

(A) tỉ lệ RL/EC = 2:1), (B) tỉ lệ RL/EC = 1:1 và (C) tỉ lệ RL/EC = 1:2 [45]

1.4.2.2 Tính chất nhiệt và giản đồ nhiễu xạ tia X

Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) của NIF, CS glutamat và hỗn hợp của chúng được A Portero và cộng sự nghiên cứu ở [74] Kết quả thu được cho thấy trên giản đồ DSC của CS glutamat xuất hiện một pic thu nhiệt rộng và nhỏ tương ứng với cấu trúc vô định hình trong khi NIF chỉ ra một pic thu nhiệt ở

175oC tương ứng với sự n ng chảy Đối với hỗn hợp CS glutamat và NIF, pic thu nhiệt của thuốc trở nên rộng hơn Giản đồ cho thấy không c bằng chứng cho sự hình thành phức rắn hay bất kỳ tương tác hoá học nào giữa thuốc và polyme

Sự kết tinh của NIF trong hỗn hợp (tỉ lệ 2: ; 3: ) được so sánh với NIF dựa trên kết quả thu được từ giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) [74] Hình 3 là giản

đồ XRD của NIF, CS khối lượng phân tử thấp, CS glutamat khối lượng phân tử trung bình và hỗn hợp polyme: thuốc Giản đồ XRD của NIF th hiện các pic kết tinh đặc trưng của NIF trong khi giản đồ XRD của các mẫu hỗn hợp polyme: thuốc với các polyme vô định hình hầu như không xuất hiện các pic kết tinh của NIF Giản đồ XRD của hỗn hợp polyme: thuốc tỉ lệ 3: tương tự với giản đồ

XRD của các polyme Điều này cho thấy sự giảm đáng k độ kết tinh của thuốc Phần vô định hình của NIF trong hỗn hợp polyme: thuốc tỉ lệ 3:1 lớn hơn so với hỗn hợp 2:1

Hình 1.3 Giản đồ XRD của hỗn hợp polyme: thuốc, trong đ (a) NIF, (b)

CS glutamat, (c) glutamat:NIF 2:1, (d) CS glutamat:NIF 3:1, (e) CS, (f) CS:NIF

d ng điều trị của thuốc, giảm các tác ng không mong muốn, giúp người bệnh thuận lợi hơn trong việc tuân thủ phác đồ điều trị Hiện nay, các polyme phân hủy sinh học như gelatin, collagen, PLA… được ùng phổ biến làm chất dẫn/mang/bao thuốc Sự giải ph ng thuốc từ các polyme nền này bao gồm nước ngấm vào polyme nền như PLA, gelatin, hy rat h a, trương nở, khuếch tán thuốc hòa tan và ăn mòn lớp keo ính gelatin

Trong quá trình giải ph ng thuốc từ thử nghiệm in-vitro trong ống

nghiệm, phần trăm thuốc giải ph ng được xác định theo phương trình:

% Thuốc giải ph ng = C(t) /C(0) x 100 Trong đ : C(0)và C(t) tương ứng là lượng mang thuốc và lượng thuốc giải

ph ng tại thời gian t

Hàm lượng thuốc giải ph ng được tính toán chủ yếu dựa trên các kết quả thu được từ phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis)

Một loạt mô hình động học liên quan đến quá trình giải ph ng thuốc được lựa chọn từ các phương trình toán học quan trọng nhất Tuy nhiên, cơ chế giải

ph ng thuốc ph thuộc vào liều lượng, pH, bản chất của thuốc và polyme [77, 95] Các mô hình động học giải ph ng thuốc phổ biến nhất c th là:

- Động học bậc không: W t = W o + k 1 t (Phương trình )

- Động học bậc 1: log C t = log C o - k 2 t /2,303 (Phương trình 2)

- Phương trình Hixon-Crowell: (100 - W t ) 1/3 = 100 1/3 – k 3 t (Phương trình

1.3)

- Phương trình Higuchi: W t = k 4 t (Phương trình 4)

- Phương trình định luật năng lượng (hay phương trình Korsmeyer –

đi m t; k là hằng số giải ph ng thuốc; Co, Ct là nồng độ thuốc giải ph ng ở thời

đi m ban đầu và thời đi m t; t là thời gian thuốc giải ph ng; Mt/M∞ là phần thuốc giải ph ng vào môi trường hòa tan; n là hằng số khuếch tán, đặc trưng cho

cơ chế giải ph ng thuốc Khi n < 0,5, sự khuếch tán thuốc tuân theo định luật

Fick Khi n = 0,5 sự khuếch tán thuốc xảy ra, thuốc được giải ph ng từ polyme nền theo cơ chế khuếch tán giả định luật Fick Khi n > 0,5, khuếch tán thuốc dạng bất qui tắc (dạng không tuân theo định luật Fick) Khi n = 1, khuếch tán

thuốc dạng không tuân theo định luật Fick hoặc động học bậc một hoặc động học bậc không

Động học bậc 0 mô tả quá trình thuốc giải ph ng ra khỏi hệ là hằng định, không ph thuộc vào nồng độ của n trong hệ Động học bậc mô tả quá trình thuốc giải ph ng ra khỏi hệ là tuyến tính với nồng độ của n trong hệ Mô hình Hixon – Crowell cho biết khả năng hòa tan của thuốc khi c sự thay đổi diện tích bề mặt hay đường kính ti u phân/viên nén Phương trình của Higuchi mô tả qua trình giải ph ng thuốc ra khỏi hệ cốt trơ, trong đ phần trăm ược chất giải

ph ng tỉ lệ với căn bậc 2 của thời gian và ph thuộc vào quá trình khuếch tán của ược chất ra khỏi hệ Mô hình Korsmeyer-Peppas chỉ ra cơ chế giải ph ng

từ hệ cốt polyme khi cơ chế giải ph ng thuốc tuân theo định luật Fick (loại I) hoặc cơ chế vận chuy n không Fick (cơ chế Fick II) cho biết c nhiều hơn một loại hiện tượng tham gia vào quá trình giải ph ng thuốc (không tuân theo định luật Fick, động học bậc một hoặc bậc không) [20, 2 ]

C.G.Park và cộng sự đã nghiên cứu hàm lượng thuốc NIF giải ph ng khỏi viên nén NIF-polyvinylpyrroli in (NF-PVP) được bọc và không bọc bởi poly(lactic-co-glycolic axit) (PLGA) trong các ung ịch đệm ở pH ,2 và 6,8 tương tự như môi trường ịch vị ạ ày [18] Kết quả cho thấy quá trình giải

ph ng NIF từ mẫu NF-PVP không bọc PLGA là không ki m soát được và hơn 40% thuốc giải ph ng nhanh trong 30 phút đầu (hình 4 A) Sự bọc bởi PLGA

c tác ng làm chậm quá trình giải ph ng thuốc và lượng thuốc giải ph ng trong 4 giờ đầu giảm ần ần từ 6 -69 % tới 4-7 % khi độ ày màng PLGA tăng

từ 0 đến 7 micromet Khi tiếp t c thời gian thử nghiệm lên đến 24 giờ, sự giải

ph ng thuốc vẫn xảy ra chậm hơn khi độ ày màng bọc tăng Đáng chú ý là, với các mẫu c độ ày lớn hơn 0 micromet ( 0CPT, 62CPT, 7 CPT), c th quan sát sự trễ pha trong thời gian giải ph ng thuốc một cách rõ ràng

Hình 1.4 Thử nghiệm giải ph ng thuốc của NIF từ các mẫu thuốc riêng lẻ ở pH

= 6,8 (A) và NIF trong 0CPT-7 CPT (B) trong 24 giờ [18]

Sau 6 giờ thử nghiệm, các mẫu đều cho kết quả giải ph ng thuốc tương

tự nhau, hơn 80 % lượng thuốc được giải ph ng (hình 4) đây, màng PLGA giữ vai trò như lớp che chắn sự xâm nhập của các chất lỏng như trong cơ th người, vì vậy, khi hình thành liên kết chất lỏng giữa lớp bên ngoài và lõi thuốc,

sự giải ph ng thuốc ường như không còn là gián tiếp với các tấm PLGA c độ xốp cao Sau 24 giờ thử nghiệm, đối với tất cả các mẫu đều cho thấy gần 00% thuốc đã được giải ph ng Khi kết hợp 2 loại c độ ày màng bọc khác nhau, mẫu kết hợp giữa 0CPT và 7 CPT cho thấy khối lượng thuốc giải ph ng là tuyến tính theo thời gian thử nghiệm (R2 > 0,983) (hình 4 B)

Khả năng giải ph ng NIF từ hạt vi cầu của blen RL và EC chứa NIF trong dung dịch natri dodexyl sunphat (SDS) 0,5% ở bước s ng 236 nm cũng được Jingjun Huang và cộng sự nghiên cứu [45] Kết quả cho thấy sự giải ph ng thuốc NIF từ vi hạt chịu ảnh hưởng nhiều hoặc ít bởi hàm lượng thuốc và ph thuộc vào tỉ lệ các polyme nền trong vi hạt (hình .5) Phần trăm thuốc giải

ph ng của mẫu vi hạt ở tỉ lệ RL/EC = 2:1 sau 6 giờ tăng khi tăng hàm lượng thuốc từ 2% tới %kl và giảm khi tăng hàm lượng thuốc từ 11% tới 21%kl Mẫu chứa hàm lượng thuốc 32 %kl th hiện một sự giải ph ng nhanh Đối với vi hạt chế tạo với tỉ lệ RL/EC = 1:1, phần trăm thuốc giải ph ng sau 6 giờ cũng tăng khi tăng hàm lượng thuốc và giải ph ng nhanh ở hàm lượng thuốc 18%kl Ngược lại, vi hạt chế tạo với tỉ lệ RL/EC = 1:2, phần trăm thuốc giải ph ng sau

6 giờ giảm nhẹ khi tăng hàm lượng NIF từ 1 % tới 9%kl và giải ph ng nhanh ở hàm lượng thuốc 16 %kl Sự giải ph ng nhanh của các vi hạt ở hàm lượng thuốc cao c th do NIF phân tán ở trên bề mặt vi hạt giải ph ng ra

Các tác giả cũng đã xây ựng động học giải ph ng thuốc NIF từ vi hạt RL/EC/NIF đây, NIF giải ph ng từ vi hạt được ki m soát bởi động học khuếch tán Fick chiếm ưu thế hơn sự trương của nền (trường hợp II), điều mà được giả thuyết rằng o hình thành sự phân tán phân tử NIF, NIF hoà tan vào bên trong vi hạt không lâu hơn bước giới hạn tốc độ và sự khuếch tán thuốc vào trong nền trở nên chậm nhất trong quá trình giải ph ng thuốc Bên cạnh đ , sự giải ph ng NIF được mô tả theo mô hình Baker và Lons ale là thích hợp nhất, tức là NIF bị hoà tan vào bên trong vi hạt hơn là khuếch tán vào trong vi hạt cho tất cả các tỉ lệ RL/EC chế tạo

Hình 1.5 Sự giải ph ng NIF từ các vi hạt với hàm lượng thuốc khác nhau, (A)

RL/EC = 2:), (B) RL/EC = 1:1 và (C) RL/EC = 1:2 Đường nét đứt là hàm lượng

NIF giải ph ng từ vi tinh th NIF [45]

M Guyot và cộng sự nghiên cứu sự giải ph ng NIF từ hạt vi cầu EC (hình 1.6) [34] C th thấy không c sự hiệu ứng giải ph ng nhanh (bùng nổ) đối với các loại vi cầu chế tạo, NIF giải ph ng từ các vi cầu đều tuân theo ạng giải

ph ng hình chữ S Rõ ràng là tốc độ giải ph ng NIF từ vi cầu EC chậm và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của polyme Sự giải ph ng thuốc từ vi cầu EC giảm khi tăng

độ nhớt của polyme đến một giá trị quan trọng tương đương với EC-N22 (18-20 cps: độ nhớt của dung dịch 5% trong toluen: etanol (80:20 theo trọng lượng), sau

đ , giảm không đáng k

Hình 1.6 Giải ph ng NIF in vitro từ thuốc nguyên sinh và các loại khác nhau

của vi cầu mang NIF [34]

Hình 1.7 Giải ph ng NIF in vitro từ vi cầu EC (N10) với tỉ lệ NIF: EC khác

nhau [34]

Tốc độ giải ph ng NIF từ vi cầu c th liên quan tới kích thước hạt Các hạt vi cầu kích thước nhỏ c iện tích bề mặt riêng lớn c th giải ph ng khối lượng lớn hơn đây, o các hạt vi cầu EC c kích thước lớn nên iện tích bề mặt riêng nhỏ, vì vậy không quan sát được hiệu ứng giải ph ng nhanh Tốc độ giải ph ng NIF từ các vi cầu EC N50 hay EC N22 chậm hơn nhưng không đáng

k so với các vi cầu EC N4 hay EC N10 (hình 6)

Từ hình 7, c th thấy tốc độ giải ph ng thuốc chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng NIF ban đầu Sự giải ph ng NIF từ các vi cầu EC: HPC và EC: HPMC cũng không xuất hiện bất kỳ hiệu ứng giải ph ng nhanh nào (hình 8)

Hình 1.8 Giải ph ng NIF in vitro từ vi cầu EC: HPC và EC: HPMC [34]

Các mô hình động học bậc 0 (ZO), Hixon – Crowel (HCW), động học bậc

1 (FO), Higuchi (HG) được sử d ng đ tính toán động học cho quá trình giải

ph ng NIF từ các vi cầu EC, EC: HPC, EC: HPMC Trong thời gian đầu (0 – 10 giờ), động học giải ph ng c th là bậc 0 vì hệ số tương quan trong hầu hết các trường hợp đều gần với 1 Tuy nhiên, ữ liệu tính theo mô hình Hixon – Crowell

c hệ số tương quan giống nhau hơn C th giải thích cho sự kết hợp động học như sau: trong lúc bắt đầu (0 – 10 giờ), sự giải ph ng thuốc chỉ ph thuộc vào tốc độ hy at hoá của vi cầu Khi các hạt vi cầu hy rat hoá hoàn toàn ( 0 – 24 giờ), sự giải ph ng thuốc NIF tăng và tuân theo mô hình Higuchi

Bảng 1.1 Hằng số giải ph ng (K) và hệ số tương quan (r) tương ứng với

các phương trình động học [34]

Mẫu ZO (0–10 h) HCW (0–10 h) FO (10–24 h) HG (10–24 h)

NIF:EC4 (1:9) 1,30 0,991 0,021 0,990 0,04 0,998 19,53 0,984 NIF:EC10 (1:9) 0,76 0,996 0,012 0,995 0,05 0,970 20,28 0,990 NIF:EC22 (1:9) 0,96 0,999 0,015 0,998 0,03 0,975 12,07 0,969 NIF:EC50 (1:9) 1,05 0,998 0,017 0,997 0,03 0,978 12,17 0,996 NIF:EC10 (1,5:8,5) 0,76 0,999 0,012 0,999 0,05 0,960 15,08 0,982 NIF:EC10 (2:8) 0,45 0,984 0,007 0,983 0,06 0,992 16,53 0,965 NIF:EC10 (2,5:7,5) 0,24 0,990 0,004 0,990 0,07 0,990 13,15 0,967 NIF:EC10:HPC

0 cho vi cầu NIF: EC: HPMC Giữa 0 và 24 giờ, các ữ liệu thu được phù hợp với động học bậc 1 với hệ số tương quan gần với Trong khi đ , các ữ liệu từ NIF: EC: HPC không phù hợp với bất kỳ mô hình động học c th nào (bảng 1.1) [34]

Praveen B Kajjari và cộng sự cũng nghiên cứu sự giải ph ng và động học giải ph ng thuốc NIF từ hạt vi cầu PVA và SCS [76] Theo phương trình Korsmeyer–Peppas, giá trị ước tính của n cho các hạt vi cầu chỉ ra cơ chế giải

ph ng ki m soát độ trương (không tuân theo định luật Fick)

Nam ev B Shelke và cộng sự cũng thu được kết quả giải ph ng thuốc NIF từ vi cầu sebacic anhydrit-co-Pluronic F68/F127 [65] Hàm lượng thuốc giải ph ng trong ung ịch đệm photphat pH 7,4 sau 4 giờ là 33% và động học giải ph ng thuốc tuân theo cơ chế khuếch tán định luật Fick (n <0,5)

S Vijay Kumar và cộng sự cũng đưa ra các kết quả về giải ph ng NIF từ hạt vi cầu của copolyme N-vinyl-2-pyrrolidon (NVP) với 2-etoxyetyl metacrylat (EOEMA) trong đệm photphat pH 7,4 [91] Hiệu ứng giải ph ng nhanh quan sát được trên tất cả các mẫu (hình 9) Tuy nhiên, sự giải ph ng chắc chắn của NIF được theo õi tới 75 giờ, sau đ là sự giải ph ng hai giai đoạn do sự điều chỉnh cân bằng kị nước/ưa nước của các phần chuỗi polyme Chỉ , 3, 20 và 2 % NIF trong các vi cầu được giải ph ng trong suốt 2 giờ đầu từ các hạt vi cầu NVP-2, NVP-4, NVP- và NVP-6 (tương ứng với tỉ lệ mol của NVP trong hỗn hợp NVP

và EOEMA là 0,25; 0,40; 0,50; 0,65) nhưng 67, , 82, 88 và 9 % NIF được giải

ph ng từ các hạt vi cầu NVP-2, NVP-4, NVP- và NVP-6 sau 74 giờ Sự tăng lượng ưa nước trong copolyme dẫn tới sự tăng tốc độ giải ph ng thuốc do sự trương của các hạt vi cầu Vì vậy, tốc độ giải ph ng thuốc c th được ki m soát bởi sự thay đổi các phần NVP và EOEMA khi phát tri n chuỗi copolyme

Tính toán động học giải ph ng thuốc theo phương trình năng lượng cho thấy, giá trị n cho mẫu NVP-2 là 0, , chỉ ra cơ chế giải ph ng không tuân theo định luật Fick Tuy nhiên, mẫu NVP-4, NVP- và NVP-6, giá trị n lần lượt là 0,44; 0,3 và 0,37, cho thấy cơ chế giải ph ng tuân theo định luật Fick rõ ràng hơn

Hình 1.9 Sự giải ph ng NIF in vitro từ các hạt vi cầu, trong đ hình tứ giác:

NVP-2, hình vuông: NVP-4, hình tam giác: NVP- , hình tròn: NVP-6, NVP-2; NVP-4; NVP-5; NVP-6 tương ứng với tỉ lệ mol của NVP trong hỗn hợp: 0,25;

0,40; 0,50; 0,65 [91]

1.5 V t li u tổ h p PLA/CS mang thu c

1.5.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thuốc

Thông thường người ta chế tạo các vi nang thuốc (drug microencapsulation) và vi hạt (microparticles) từ tổ hợp PLA/CS bằng phương pháp ung ịch [66, 80], phương pháp phun sương một hệ gồm ba thành phần là polyme, thuốc và ung môi (hoặc hỗn hợp ung môi) [28], phương pháp nhũ tương bay hơi ung môi [22, 35, 42, 56, 66, 75, 77, 94, 95], phương pháp sử

d ng hệ nước/hữu cơ/nước bay hơi ung môi [81], phương pháp nén ép cơ học ở nhiệt độ cao và phương pháp phun sợi điện [81]

1.5.1.1 Phương pháp dung dịch

Vật liệu tổ hợp của PLA/CS/khoáng sét montmorillonit (MMT) được chế tạo bằng phương pháp ung ịch trước khi mang thuốc paclitaxel [66] Các ung dịch PLA và CS được chu n bị riêng rẽ trước khi trộn lẫn vào nhau với tỉ lệ CS/PLA lần lượt là 100/0, 95/5, 90/10, 80/20, 0/100 (kl/kl) MMT được thêm vào hỗn hợp dung dịch với tỉ lệ , 3 và %kl so với khối lượng hỗn hợp

polyme Dung dịch được khuấy đến đồng nhất trước khi đổ ra đĩa Teflon và làm khô ở nhiệt độ phòng trong 3 ngày thu được màng PLA/CS/MMT Sau đ paclitaxel được đưa vào màng PLA/CS/MMT bằng phương pháp vi nhũ với hàm lượng paclitaxel là , 0, , 20 và 2 %kl so với khối lượng màng sử d ng Vật liệu blend polycaprolacton (PCL)/CS mang thuốc Ofloxacin cũng được chế tạo theo phương pháp ung ịch [80]

1.5.1.2 Phương pháp phun sương

Quá trình tạo vi nang của một loại protein như bovin serum albumin (BSA) được bọc bởi PLA như sau: các hạt vi cầu được tổng hợp bằng cách phân tán 2 g của một dung dịch nước BSA 2 %kl trong 40 g dung dịch PLA 5 %kl dung môi hữu cơ hoặc hỗn hợp ung môi thích hợp [28] Hỗn hợp nhũ tương W/O (pha nước/pha hữu cơ) được đồng nhất bằng phương pháp siêu âm hai lần

và mỗi lần 30 giây c điều chỉnh bởi đá băng làm mát Sau đ , các nhũ tương thu được được phun khô trong máy phun khô Büchi 90 (Büchi, CH-Flawil) với tốc độ 2-5 ml/phút Các thông số của quá trình phun như sau: òng chảy của không khí áp suất cao: 400-500 N1/giờ; áp suất hút: - 40 mbar, nhiệt độ đầu vào: 37-80°C (tùy thuộc vào ung môi); nhiệt độ đầu ra: 33-60°C (tùy thuộc vào ung môi) Đ phá vỡ sự kết t hoặc loại bỏ sự hấp ph BSA trên bề mặt của vi cầu, sản ph m được rửa trong dung dịch nước Poloxamer F68 0,1 % và nước cất, rây hạt bằng sàng 00 µm Sau khi sấy trong chân không ở nhiệt độ phòng trong vòng 24 giờ, các hạt cầu được rửa trong hexan đ loại bỏ nước hấp ph và sấy khô 12 giờ trong tủ chân không Lượng BSA trong các hạt vi cầu được chiết bằng cách hòa tan trong điclometan Sau khi lọc trên màng lọc 0,2 µm (RC 8, Schleicher và Schuell, D-Dassel), protein được tách từ các bộ lọc với dung dịch đệm photphat 0,067 M, pH 7,4 Các bộ lọc được rửa sạch ba lần với 3 ml dung dịch đệm và ung ịch kết hợp chứa flo

1.5.1.3 Phương pháp vi nhũ

Hạt nanocompozit PLA/CS chứa thuốc điều trị HIV như lamivu in (được chọn làm hợp chất mô hình) đã được chế tạo bằng kỹ thuật nhũ tương nước/dầu/nước đ bọc thuốc ưa nước Đầu tiên, ung ịch nước của thuốc được