Các công trình 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 được b t đầ
Trang 1VIỆN 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
Trang 2Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ -
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học 1: GS TS Thái Hoàng
Người hướng dẫn khoa học 2: GS TS Jin Ho Choy
Có thể tìm hiểu luận án tại:
Trang 3MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của luận án
Polylactic axit (PLA) là một polyeste được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng và trùng hợp các monome lactic axit PLA c nhiều ưu đi m như c hả năng che ch n h i nước tốt, độ bền o cao, độ cứng lớn, c hả năng tư ng hợp sinh học và phân hu sinh học Chitosan (CS) là một trong số các polyme sinh học c nguồn gốc thiên nhiên phổ biến nhất, chỉ đứng sau xenluloz CS và các dẫn xuất của chúng c nhiều đặc tính quý báu như c hoạt tính háng nấm, háng huẩn cao, an toàn với c th người, c hả năng phân hủy sinh học Nifedipin (NIF) là một dược chất đối háng canxi thuộc nh m nitro-dihydropyridin, c tác dụng chống tăng huyết áp, chống c n đau th t ngực và chống bệnh Raynaud Do nhược đi m của NIF là thời gian bán hủy ng n, tốc độ giải ph ng nhanh nên đ i m soát hả năng tác dụng và tốc độ giải ph ng của NIF trong quá trình điều trị, việc sử dụng chất mang thuốc thích hợp
là rất cần thiết Trong số các polyme c nguồn gốc thiên nhiên được sử dụng làm chất mang thuốc NIF, PLA và CS là hai polyme rất c tiềm năng nhờ các đặc tính tốt của chúng, các liên ết hydro
và tư ng tác lưỡng cực giữa PLA và CS và NIF c th g p phần
i m soát tốc độ giải ph ng thuốc Các công trình 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 được b t đầu Hiện nay, chưa c công trình nghiên cứu hả năng giải ph ng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thuốc NIF đ điều trị bệnh tim mạch, huyết áp cao… Chính vì
những lí do trên, nghiên cứu sinh tiến hành đề tài luận án “Nghiên
cứu giải phóng thu c ni dipin được mang b i vật liệu tổ hợp
poly axit lactic/chitosan”
2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Chế tạo được vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF bằng phư ng pháp dung dịch và phư ng pháp vi nhũ
- Xác định được hối lượng thuốc NIF giải ph ng từ vật liệu tổ hợp PLA/CS trong các môi trường/dung dịch pH tư ng tự môi trường dịch vị dạ dày, ruột non, ruột già
Trang 4- Xây dựng phư ng 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
3 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- 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 tư ng hợp bằng phư ng pháp dung dịch
- Chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF c mặt PEO là chất nhũ
tả quá trình giải ph ng thuốc NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS trong các môi trường pH nêu trên
4 Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 150 trang Phần mở đầu: 2 trang, Chư ng 1 Tổng quan: 44 trang; Chư ng 2 Thực nghiệm: 14 trang; Chư ng 3 Kết quả và thảo luận: 70 trang, trong đ c 25 bảng, 38 hình; Phần
ết luận: 2 trang; Những đ ng g p mới cho luận án: 1 trang; Danh mục các công trình công bố của tác giả: 1 trang, với 3 công trình trong nước và 3 công trình quốc tế (SCI) được công bố, 1 đăng ý
sở hữu trí tuệ được chấp nhận hợp lệ; Tài liệu tham hảo: 12 trang với 97 tài liệu; Phụ lục: 5 trang với hình, ảnh ết quả thực nghiệm
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
Chư ng 1 trình bày tổng quan những vấn đề sau:
1.1 Giới thiệu chung về polylactic axit (PLA)
1.2 Giới thiệu chung về chito an (CS)
1.3 Giới thiệu chung về ni dipin (NIF)
1.4 Vật liệu tổ hợp polym mang thu c NIF
1.5 Vật liệu tổ hợp PLA/CS mang thu c
1.6 Thu c tác dụng kéo dài (TDKD) và hấp thu của thu c 1.7 Tình hình nghiên cứu về PLA, CS và ứng dụng chúng trong lĩnh v c y inh nước ta
Trang 5CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu, hoá chất
Polylactic axit (PLA), chitosan (CS), polyetylen oxit (PEO) và nifedipin (NIF) được cung cấp bởi hãng Sigma-Aldrich (Hoa Kỳ) Điclo metan (DCM), KCl r n, NaOH r n, KH2PO4 r n, HCl 37%, axit axetic (CH3COOH) 99,5 %, etanol (C2H5OH) là các sản phẩm thư ng mại của Trung Quốc
2.2 Chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF
2.2.1 Chế tạo màng tổ hợp PLA/CS mang NIF bằng phương pháp dung dịch
2.2.1.1 Chế tạo màng tổ hợp PLA/NIF
PLA và NIF được hòa tan trong dung môi DCM và huấy bằng máy huấy từ Dung dịch được huấy siêu âm trước hi đổ ra đĩa petri và đ bay h i dung môi tự nhiên
2.2.1.2 Chế tạo màng tổ hợp CS/NIF
Tiến hành tư ng tự như chế tạo màng PLA/NIF (mục 2.2.1.1), trong đ CS được hoà tan trong dung môi axit axetic 1% còn NIF được hoà tan trong dung môi etanol
2.2.1.3 Chế tạo màng tổ hợp PLA/CS/NIF
Hòa tan PLA và NIF trong dung môi DCM CS được hòa tan trong axit axetic 1% Sau đ , trộn lẫn hai dung dịch với nhau và huấy siêu âm xen ẽ với huấy từ Đổ hỗn hợp dung dịch ra đĩa petri rồi cho bay h i tự nhiên
2.2.1.4 Chế tạo màng tổ hợp PLA/CS/NIF có chất tương hợp PEO
Làm tư ng tự như chế tạo màng tổ hợp PLA/CS/NIF, trong đ
CS và PEO được hòa tan trong axit axetic 1%
Các màng tổ hợp thu được c chiều dày 1 ± 0,2 mm Kí hiệu các mẫu màng tổ hợp nêu trên được thống ê trên bảng 2.1
Trang 6Bảng 2.1 Kí hiệu các mẫu màng vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF
Kí hiệu mẫu Hàm lượng
PLA (%)
Hàm lượng CS (%)
Hàm lượng NIF (%)
Hàm lượng PEO* (%)
Trang 7trò của chất nhũ hoá) được hòa tan trong axit axetic 1% (dung dịch N2) Sau đ , đổ dung dịch N1 vào dung dịch D và huấy siêu âm đến hi thu được dung dịch đồng nhất Tiếp theo, dung dịch N2 được r t vào hỗn hợp dung dịch N1/D và tiếp tục huấy siêu âm liên tục trong 60 phút Sau đ , thêm nước cất vào hỗn hợp dung dịch N1/D/N2 ở trên Tiếp tục huấy siêu âm trong 60 phút, sau đ làm lạnh dung dịch trong 60 phút Sau hi làm lạnh, dung dịch được
li tâm, rửa và thu lấy chất r n Chất r n được đông hô trên thiết bị FreeZone 2.5 của hãng Labconco (Hoa Kỳ), sau đ sấy và nghiền thu được hạt nano PLA/CS/NIF
Làm tư ng tự như trên, thay đổi th tích nước cất đưa vào, tỉ lệ hối lượng PLA/CS, hối lượng PEO, hàm lượng NIF đ hảo sát điều iện thích hợp cho chế tạo hạt nano PLA/CS mang NIF Các mẫu hạt nano PLA/CS/NIF thu được ở trên được ý hiệu trong bảng 2.2
Bảng 2.2 Kí hiệu các mẫu hạt nano PLA/CS mang NIF
Kí hiệu mẫu Th tích nước
cất thêm vào (ml)
Hàm lượng PEO (mg)
Tỉ lệ PLA/CS
Hàm lượng NIF (%kl)*
Trang 8** Mẫu PCN250W đồng thời là các mẫu PCN20N hay PCN400E
hay PCN21R
2.3 Các phương pháp và thiết bị nghiên cứu
Các phư ng pháp và thiết bị nghiên cứu bao gồm: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Nexus 6 0, M ); phân bố ích thước hạt (Zetasizer Ver 620, UK); hi n vi điện tử qu t phát xạ trường (FESEM, Hitachi S-4 00, Nhật ản); hi n vi điện tử truyền qua JEM1010 (JEOL, Nhật ản); phân tích nhiệt lượng qu t vi sai (DSC) (Shimadzu DSC- 60, Nhật ản); phân tích nhiệt hối lượng (TGA) (Shimadzu DTG 60H, Nhật ản); nhiễu xạ tia X (Siemens D5000); phổ tử ngoại và hả iến (UV-Vis) (Cintra 40, GBC, Hoa Kỳ); giải ph ng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF trong các
môi trường pH hác nhau
2.4 Giải phóng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF trong các môi trường pH khác nhau
- Xây dựng đường chuẩn của NIF trong các dung dịch pH hác nhau
- Xác định hàm lượng NIF được mang bởi vật liệu tổ hợp PLA/CS
- Xác định hối lượng thuốc NIF giải ph ng từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF
2.5 Động học giải phóng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF
Phân tích quá trình giải ph ng NIF từ vật liệu tổ hợp PLA/CS mang NIF được mô tả bằng phư ng trình động học giải ph ng NIF (động học bậc 0, bậc 1, các mô hình Higuchi, Hixson – Crowell, Korsmeyer- Peppas)
2.6 Bào chế thu c
Viên nang chứa hạt nano PLA/CS/NIF đã được bào chế ở qui
mô pilot trên các thiết bị phù hợp Vỏ nang là loại c màu và chứa chất cản quang (titan đioxit), sau đ được p vỉ nhôm/polyvinylclorua, do vậy hoàn toàn c th tránh được ánh sáng tác động trong quá trình bảo quản
2.7 Phương pháp đánh giá độ ổn định của thu c bào chế
Các chỉ tiêu theo dõi : Định lượng và độ hòa tan
Trang 92.8 Thử nghiệm in-vivo trên chuột
2.8.1 Thử nghiệm tác dụng của nifedipin và tổ hợp nano PLA/chitosan mang nifedipin lên huyết áp động mạch của chuột 2.8.2 Thử nghiệm tác dụng của nifedipin và tổ hợp nano PLA/chitosan mang nifedipin lên tim của chuột
CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF
3.1.1 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF
ảng 3.1 liệt ê số s ng đặc trưng của một số nh m nguyên
tử trong màng PLA (viết t t là FP), màng CS (FC), các màng tổ
PEO (FPCPY), PLA/CS/Y %kl PEO/X %kl NIF (FPCPYNX) Kết quả phân tích phổ FTIR cho thấy PLA, CS và NIF đã tư ng tác với nhau thông qua liên ết hiđro giữa các nh m amin và cacbonyl trong NIF với nh m hydroxyl và cacbonyl trong các polyme và c cường độ mạnh h n hi c mặt chất tư ng hợp PEO Liên ết hidro
c th hình thành giữa các nh m chức của PLA, CS, PEO và NIF được liệt ê trên bảng 3.2
Bảng 3.1 Vị trí các pic dao động của một số nh m đặc trưng trong
NIF, các màng PLA, CS, các màng tổ hợp PLA/CS c và
hông c NIF và PEO
)
OH, NH
Trang 10Bảng 3.2 Giả thuyết về liên ết hiđro hình thành giữa các nh m
chức của PLA, CS, PEO và NIF
3.1.2 Hình thái cấu trúc của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF
Hình 3.6 là ảnh hi n vi điện tử qu t trường phát xạ (FESEM) của NIF Các hạt NIF c ích thước hông đồng đều và chỉ c một
số ít các hạt NIF c ích thước dao động từ 100 đến 500 nm
Trang 11Hình 3.6 Ảnh FESEM của NIF ở độ ph ng đại 10000 lần
Trang 12Ảnh FESEM của các màng tổ hợp FPCP6 và FPCP6N10 ở các
độ ph ng đại hác nhau được trình bày trên hình 3 So với ảnh FESEM của màng FPC (hình 3 a), ảnh FESEM của các màng FPCP6 và FPCP6N10 cho thấy ích thước pha phân tán CS nhỏ h n đáng , từ 1 – 4 µm CS phân tán trong nền PLA đồng đều h n và
ít bị ết tụ h n Sự xuất hiện của các hạt nhỏ trên bề mặt pha CS trong màng tổ hợp FPCP6N10 (hình 3 e, f) c th là NIF được mang bởi tổ hợp PLA/CS/PEO Các hạt này tách rời nhau và hông
ết tụ như trong mẫu màng FPCN10 (hình 3 c) nhờ PEO đ ng vai trò chất tư ng hợp cho NIF và CS trong nền PLA
Trang 13Hình 3.9 là giản đồ vi phân đường nhiệt – hối lượng (DrTG)
và các đặc trưng nhiệt của NIF và các màng FP, FC, FPC, FPCN10, FPCP6 và FPCP6N10 Các màng tổ hợp PLA/CS chứa PEO và NIF
(1) (2)
Hình 3.9 Giản đồ DrTG của NIF, PLA (FP), CS (FC) và các màng
tổ hợp PLA/CS c và hông c PEO, NIF
Phân tích nhiệt lượng quét vi ai (DSC)
Bảng 3.4 trình bày các giản đồ DSC và các đặc trưng DSC như nhiệt độ thủy tinh h a (Tg) và nhiệt độ n ng chảy (Tm) của NIF và các màng FP, FC và PLA/CS c và hông c PEO, NIF C th thấy nhiệt độ Tg của các màng PLA/CS c và hông c PEO, NIF đều dịch chuy n về phía nhiệt độ lớn h n nhiệt độ Tg của PLA và nhỏ
h n nhiệt độ Tg của CS Điều này chứng tỏ PLA và CS đã tư ng hợp một phần với nhau Các pic đặc trưng liên quan đến nhiệt độ Tg trên giản đồ DSC của các màng c PEO đều rộng và tù h n so với các pic tư ng ứng của các màng hông c PEO, đồng thời giá trị nhiệt
độ Tg cũng dịch chuy n về nhiệt độ ở giữa 2 Tg của PLA và CS Kết quả này một lần nữa cho thấy PEO đã cải thiện đáng sự tư ng hợp giữa PLA và CS Sự giảm nhiệt độ Tm của các màng FPCPN gây ra bởi sự s p xếp lại vùng tinh th trong NIF do tư ng tác giữa thuốc – polyme Độ ết tinh tư ng đối của các màng tổ hợp mang và
Nhiệt độ ( o
C)
Trang 14hông mang thuốc NIF c PEO lớn h n so với các màng hông c PEO Như vậy, PEO đã g p phần s p xếp lại cấu trúc tinh th của PLA
Bảng 3.4 Đặc trưng DSC của NIF, các màng FP, FC và PLA/CS c
và hông c PEO, NIF
n ng chảy; ∆Hm: entanpy quá trình chảy
3.1.4 Hiệu suất mang thuốc của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF
ảng 3.5 trình bày hiệu suất mang thuốc NIF của các màng tổ hợp FPN, FCN, FPCN và FPCPN Rõ ràng là các màng được hảo sát đều c hiệu suất mang thuốc NIF há cao, từ 60,96 đến 93,61%
Bảng 3.5 Hiệu suất mang thuốc của các màng tổ hợp FPN, FCN,
Khối lượng thực tế NIF được mang (%kl)
Hiệu suất mang thuốc NIF (%)
Trang 153.1.5.1 Sự giải phóng thuốc NIF trong các dung dịch pH khác nhau
Hình 3.12 mô tả hàm lượng NIF giải ph ng trong các dung dịch pH hác nhau (1,2; 2; 6, ; ,4) sau giờ C th thấy NIF giải
ph ng liên tục theo thời gian thử nghiệm NIF giải ph ng nhanh sau
1 giờ trong tất cả các dung dịch pH thử nghiệm (24,55-28,45 %) Sau giai đoạn giải ph ng nhanh, NIF tiếp tục giải ph ng với lượng
tư ng đối lớn Sau giờ thử nghiệm, hàm lượng NIF giải ph ng từ 43,64 % đến 66,2 %, tùy thuộc vào pH của các dung dịch
Hình 3.12 Hàm lượng NIF giải ph ng trong các dung dịch pH hác
nhau
Trang 163.1.5.2 Sự giải phóng thuốc NIF từ các màng tổ hợp FCN, FPN và FPCN
Các màng tổ hợp FCN25, FCN 30, FPN25 và FPN30 giải
ph ng NIF trong dung dịch pH 6, tư ng đối chậm Trong hi đ ,
hệ mang thuốc trên c sở PLA/CS c tác dụng o dài, đ là giải
ph ng nhanh ở bước đầu tiên (giải ph ng bùng nổ) và sau đ giải
ph ng chậm dần (giải ph ng c i m soát) Từ ết quả thu được c
th thấy sử dụng tổ hợp 2 polyme PLA/CS sẽ thích hợp và tốt h n một trong hai polyme PLA hay CS hi chế tạo hệ polyme mang thuốc tác dụng o dài
3.1.5.3 Sự giải phóng thuốc NIF của màng tổ hợp PLA/CS/NIF có
và không có chất tương hợp PEO
Hàm lượng NIF giải ph ng từ các màng tổ hợp FPCN và
FPCPN trong các dung dịch pH 2, pH 6, và ,4 được trình bày trên các bảng 3.6-3.8 C th thấy NIF giải ph ng từ các màng tổ hợp theo 2 giai đoạn: giải ph ng ngay lập tức và giải ph ng c i m soát Sau giai đoạn giải ph ng nhanh ban đầu, lượng thuốc được giải ph ng liên tục và tốc độ giảm dần theo thời gian Như vậy, quá trình giải ph ng vừa c th cung cấp quá trình dẫn thuốc nhanh đ chữa bệnh tim mạch ịp thời, vừa duy trì quá trình giải ph ng thuốc lâu h n đ hỗ trợ việc điều trị lâu dài Các yếu tố như hàm lượng chất tư ng hợp, pH của dung dịch và hàm lượng thuốc NIF đều ảnh hưởng đến quá trình giải ph ng thuốc NIF
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố ở trên cho thấy các màng tổ hợp PLA/CS c chất tư ng hợp PEO c th định hướng chế tạo hệ mang thuốc NIF c tác dụng o dài hi điều trị bệnh tim mạch
3.1.6 Động học giải phóng thuốc NIF của màng tổ hợp PLA/CS mang NIF
Động học giải ph ng NIF từ các màng tổ hợp FPCN, FPCPN trong các dung dịch pH 2, pH 6, và pH ,4 được nghiên cứu căn cứ theo các mô hình động học bậc 0 (ZO), động học bậc một (FO), mô hình Higuchi (HG), mô hình Hixson-Crowell (HCW) và mô hình Korsmeyer-Peppas hay còn gọi là phư ng trình năng lượng (KMP)
