Nghiên cứu bào chế nhũ tương nano chứa curcumin bằng phương pháp đảo pha

Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng chất diện hoạt Tween 80 với các nồng độ khác nhau .... Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng các loại chất đồng diện hoạt khác nhau .... Thà

PHÁP ĐẢO PHA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ

HÀ NỘI-2019

Xin cảm ơn các thầy cô, anh chị kĩ thuật viên, bạn bè ở bộ môn Bào chế trường Đại Học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị, bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ tôi những lúc khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên

Nguyễn Xuân Đức

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về curcumin 2

1.1.1 Nguồn gốc 2

1.1.2 Công thức 2

1.1.3 Tính chất vật lý 2

1.1.4 Tính chất hóa học 3

1.1.5 Độ ổn định 3

1.1.6 Tác dụng dược lý 4

1.1.7 Dược động học 4

1.2 Tổng quan về nhũ tương nano 5

1.2.1 Định nghĩa 5

1.2.2 Thành phần của nhũ tương nano 5

1.2.3 Một số ưu, nhược điểm của nhũ tương nano 7

1.2.4 Một số phương pháp bào chế hệ nhũ tương nano 8

1.2.5 Một số nghiên cứu bào chế nhũ tương nano chứa curcumin theo phương pháp đảo pha 13

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị 16

2.1.1 Nguyên liệu 16

2.1.2 Thiết bị 162.2 Nội dung nghiên cứu 172.3 Phương pháp nghiên cứu 172.3.1 Khảo sát xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa nồng độ curcumin và độ hấp thụ UV-VIS 172.3.1.1 Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin trong môi trường ethanol: nước tỷ lệ 7:3 (tt/tt) 172.3.1.2 Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin trong dung môi ethanol tuyệt đối 182.3.2 Lựa chọn phương pháp nhũ hóa 182.3.3 Phương pháp bào chế nhũ tương nano chứa curcumin 192.3.4 Phương pháp đánh giá đặc tính của nhũ tương nano chứa curcumin 192.3.4.1 Phương pháp xác định hình thái của nhũ tương nano chứa curcumin bằng kính hiển vi điện tử truyền qua 192.3.4.2 Phương pháp xác định kích thước tiểu phân trung bình và khoảng phân bố kích thước tiểu phân của nhũ tương nano chứa curcumin 202.3.4.3 Phương pháp đánh giá khả năng giải phóng in vitro của nhũ tương nano chứa curcumin 202.3.5 Phương pháp xác định điểm xảy ra đảo ngược pha nhũ tương 21CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 223.1 Kết quả xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng

độ dung dịch curcumin 223.1.1 Kết quả xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ dung dịch curcumin trong môi trường ethanol: nước tỷ lệ 7: 3 (tt/tt) 223.1.2 Kết quả xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ dung dịch curcumin trong môi trường ethanol tuyệt đối 233.2 Kết quả lựa chọn phương pháp nhũ hóa 24

3.3 Khảo sát một số thông số trong quy trình bào chế nhũ tương nano chứa curcumin 25

3.3.1 Khảo sát tốc độ khuấy từ 25

3.3.2 Khảo sát tốc độ nhỏ giọt pha nước 26

3.4 Khảo sát xây dựng công thức nhũ tương nano chứa curcumin 27

3.4.1 Khảo sát lựa chọn loại dầu 27

3.4.2 Khảo sát lựa chọn tỷ lệ pha dầu/pha nước 29

3.4.3 Khảo sát lựa chọn loại chất diện hoạt 30

3.4.4 Khảo sát lựa chọn nồng độ chất diện hoạt 31

3.4.5 Khảo sát lựa chọn loại chất đồng diện hoạt 34

3.4.6 Khảo sát lựa chọn nồng độ chất đồng diện hoạt 36

3.5 Kết quả xác định điểm xảy ra đảo ngược pha nhũ tương 38

3.6 Đánh giá một số đặc tính của nhũ tương nano chứa curcumin 39

3.6.1 Kết quả hình thái của nhũ tương nano chứa curcumin qua kính hiển vi điện tử truyền qua 39

3.6.2 Kết quả kích thước tiểu phân trung bình và khoảng phân bố kích thước tiểu phân của nhũ tương nano chứa curcumin 40

3.6.3 Kết quả giải phóng in vitro của nhũ tương nano chứa curcumin 40

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC PHỤ LỤC

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HLB Chỉ số cân bằng dầu nước - Hydrophilic lipophilic balance EIP Điểm đảo ngược nhũ tương - Emulsion phase inversion PIT Nhiệt độ đảo pha - Phase inversion temperature

MCT Triglyceride chuỗi trung bình - Medium chain triglyceride

SOR Tỷ lệ chất diện hoạt/dầu - Surfactant oil ratio

KTTPTB Kích thước tiểu phân trung bình

PDI Chỉ số đa phân tán - Polydiversity index

EE Hiệu suất mang thuốc - Encapsulation Efficient

USP Dược điển Mỹ - United States of America Pharmacopoeia

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình thực nghiệm 16Bảng 2.2 Thành phần của nhũ tương trắng 18Bảng 2.3 Thành phần cơ bản của nhũ tương nano chứa curcumin 18Bảng 3.1 Độ hấp thụ của dung dịch curcumin ở các nồng độ khác nhau trong môi trường ethanol: nước tỷ lệ 7:3 (tt/tt) 22Bảng 3.2 Độ hấp thụ của dung dịch curcumin ở các nồng độ khác nhau trong môi trường ethanol tuyệt đối 24Bảng 3.3 KTTPTB của nhũ tương trắng bào chế theo các phương pháp nhũ hóa khác nhau 25Bảng 3.4 Thành phẫn của mẫu nhũ tương M1 25Bảng 3.5 KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano được bào chế với tốc độ khuấy

từ khác nhau 26Bảng 3.6 KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano được bào chế với tốc độ nhỏ giọt pha nước khác nhau 26Bảng 3.7 KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano được bào chế với tốc độ nhỏ giọt pha nước khác nhau sau bảo quản 1 tháng 27Bảng 3.8 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng các loại dầu khác nhau 28Bảng 3.9 KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng các loại dầu khác nhau 28Bảng 3.10 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng tỷ lệ pha dầu Labrafac PG khác nhau 29Bảng 3.11 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng các chất diện hoạt khác nhau 30Bảng 3.12 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng chất diện hoạt Tween 80 với các nồng độ khác nhau 32Bảng 3.13 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng các loại chất đồng diện hoạt khác nhau 35Bảng 3.14 KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng các loại chất đồng diện hoạt khác nhau 35

Bảng 3.15 Thành phần các mẫu nhũ tương nano sử dụng chất đồng diện hoạt glycerin với các nồng độ khác nhau 36

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình đảo ngược pha của hỗn hợp chất diện hoạt-dầu-nước trong phương pháp EIP 9Hình 1.2 Sơ đồ quá trình hình thành nhũ tương nano D/N theo phương pháp PIT 11Hình 3.1 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ của dung dịch curcumin trong môi trường ethanol: nước tỷ lệ 7: 3 (tt/tt) 23Hình 3.2 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa độ hấp thụ và nồng độ của dung dịch curcumin trong môi trường ethanol tuyệt đối 24Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng Labrafac PG với tỷ lệ khác nhau 29Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng các chất diện hoạt khác nhau 31Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng Tween

80 với các nồng độ khác nhau 32Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn tỷ lệ giải phóng dược chất theo thời gian của các nhũ tương nano sử dụng Tween 80 với các nồng độ khác nhau 33Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng Tween

80 với các nồng độ khác nhau sau bảo quản 1 tháng 34Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn KTTPTB và PDI của các mẫu nhũ tương nano sử dụng glycerin với các nồng độ khác nhau 37Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn tỷ lệ giải phóng dược chất theo thời gian của các mẫu nhũ tương nano sử dụng glycerin với các nồng độ khác nhau 37Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn độ dẫn điện của nhũ tương tiến hành theo phương pháp đo độ

dẫn điện khi hệ đạt cân bằng và đo độ dẫn điện in situ 38

Hình 3.11 Hình thái của nhũ tương nano chứa curcumin qua kính hiển vi điện tử truyền qua 39Hình 3.12 KTTPTB và PDI của mẫu nhũ tương nano M5 40Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn tỷ lệ giải phóng dược chất theo thời gian của mẫu nhũ tương nano M5 41

ĐẶT VẤN ĐỀ

Curcumin là một hợp chất được chiết từ thân rễ một số loài nghệ, đặc biệt là nghệ

vàng (Curcuma longa L.) Curcumin đã được chứng minh có nhiều tác dụng có lợi như

chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, chống đông máu, chống ung thư…[7] Tuy nhiên, áp dụng trên lâm sàng của curcmin còn nhiều hạn chế do khả năng hòa tan trong nước kém, sinh khả dụng thấp khi dùng đường uống Để hạn chế những vấn đề trên curcumin có thể được bào chế dưới nhiều dạng như hệ nano tinh thể, hệ tiểu phân nano lipid rắn, hệ phân tán rắn, hệ tự nhũ hóa…Trong khi đó, nhũ tương nano với những ưu điểm như khắc phục khả năng hòa tan kém trong nước của curcumin, bảo vệ dược chất khỏi sự phân hủy của ánh sáng, tăng hấp thu dược chất qua đường tiêu hóa hứa hẹn sẽ là một dạng thuốc giúp tăng sinh khả dụng đường uống của curcumin

Nhũ tương nano có thể được bào chế theo phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng cao hoặc phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp Tuy nhiên, những năm gần đây nhũ tương nano được bào chế theo phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp được quan tâm nhiều đến vì chi phí và đầu tư thiết bị thấp hơn so với phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lương cao Hơn nữa, phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp cũng thích hợp với những dược nhạy cảm với nhiệt độ [9] Đảo pha là phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp dựa trên sự chuyển đổi pha trong quá trình nhũ hóa

Vì vậy, đề tài ―Nghiên cứu bào chế nhũ tương nano chứa curcumin bằng phương pháp đảo pha ‖ được thực hiện với các mục tiêu sau:

1 Bào chế được nhũ tương nano chứa curcumin bằng phương pháp đảo pha

2 Đánh giá được một số đặc tính của nhũ tương nano chứa curcumin

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về curcumin

1.1.1 Nguồn gốc

Curcumin, một hợp chất polyphenolic có nguồn gốc từ thực vật, có mặt tự nhiên trong củ nghệ (Curcuma longa) Trong tự nhiên, curcumin là thành phần chính của curcuminoid Curcuminoid là hỗn hợp gồm 3 thành phần trong đó curcumin chiếm khoảng 77%, demethoxycurcumin chiếm khoảng 17% và bis-demethoxycurcumin chiếm khoảng 3% [25]

1.1.2 Công thức

- Công thức phân tử: C21H20O6 [25].

- Khối lượng phân tử: 368,38 [25]

- Tên khoa học: 1,7-bis (4-hydroxy-3-methoxyphenyl) -1,6- heptadien – 3,5-dion [25]

- Công thức cấu tạo [25] :

dimethylsulfoxyd và chloroform , tan trong kiềm tạo dung dịch màu đỏ máu rồi ngả tím [26]

- Phản ứng imin hóa

Curcumin là hợp chất diceton nên có thể phản ứng với các amin bậc nhất (RNH2), hydroxylamin (NH2OH), hydrazin (NH2-NH2), semicarbazid (NH2CONH2)… để tạo thành các dẫn xuất imin [12]

1.1.5 Độ ổn định

- Phản ứng phân hủy:

Khi tiếp xúc với ánh sáng curcumin bị phân hủy và thoái hóa thành anilin, acid vanillic, aldehyd ferulic và acid feruclic

Tại pH kiềm curcumin kém ổn định, sản phẩm chính của quá trình phân hủy này là trans-6-(4’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)-2,4-dioxo-5-hexanal, feruloyl methan, acid ferulic và vanilin [25]

Một nghiên cứu gần đây của Yang K và cộng sự cho thấy nồng độ tối đa curcumin trong huyết tương chuột cống sau khi uống liều 500 mg/kg là 0,06 ± 0,01 µg / mL, chứng

tỏ sinh khả dụng đường uống chỉ khoảng 1% [5]

Sau khi hấp thu, curcumin được chuyển hóa qua gan thông qua liên hợp glucuronic, sulfat và quá trình khử thông qua alcol dehydrogenase, tạo ra nhiều chất chuyển hóa như curcumin glucuronic, curcumin sulfat, dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin, hexahydrocurcumin, acid ferulic và acid dihydroferulic là những chất không có hay có tác dụng dược lý kém hơn nhiều so với curcumin, làm giảm đáng kể sinh khả dụng đường uống của curcumin [5]

Curcumin bị thải trừ nhanh ở dạng liên hợp với glucuronic và sulfat, khoảng 70% curcumin dùng đường uống được thải trừ qua phân, thải trừ không đáng kể qua nước tiểu [5]

Như vậy sinh khả dụng đường uống của curcumin thấp có thể do hòa tan kém, dễ

bị phân hủy trong môi trường sinh lý của dạ dày-ruột, bị chuyển hóa và thải trừ nhanh chóng ra khỏi cơ thể

1.2 Tổng quan về nhũ tương nano

1.2.1 Định nghĩa

Nhũ tương nano là hệ gồm pha dầu và pha nước được nhũ hóa với nhau có đường

kính trung bình giọt nằm trong khoảng 20-200 nm [9] [13]

1.2.2 Thành phần của nhũ tương nano

Một nhũ tương nano điển hình gồm: dược chất, pha dầu, pha nước, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt và tá dược khác

 Chất diện hoạt

Chất diện hoạt được lựa chọn phải có khả năng làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân tán, tạo 1 lớp màng mỏng bao quanh các giọt [1] và có tính thân dầu thích hợp để cung cấp độ cong thích hợp tại vùng giao thoa [22]

Các chất hoạt động bề mặt được sử dụng để ổn định các hạt nano có thể là chất diện hoạt không ion, cation và hay anion Các diện hoạt có thể bao gồm Capryol 90, Cremophor RH 40, Labrafil CS, M, Span 20, Span 80, Lauroglycol 90, PEG MW> 4000, Plurol Oleique CC 497, Poloxamer 124 và 188, Labrasol, CremophorEL,Tween 20, Tween 60, Tween 80…[13]

Mối quan tâm khi lựa chọn chất diện hoạt là giá trị HLB và độc tính của chúng [1] Một lượng lớn chất diện hoạt có thể gây kích ứng đường tiêu hóa và kích ứng da khi dùng đường uống và tại chỗ Do đó, lựa chọn đúng chất diện hoạt là cần thiết Nên sử dụng hợp

lý nồng độ chất diện hoạt với lượng tối thiểu trong công thức Các chất hoạt diện hoạt không ion tương đối ít độc hơn so với chất diện hoạt ion [13]

 Chất đồng diện hoạt

Trong trường hợp chỉ sử dụng chất diện hoạt thì không đủ làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha để hình thành vi nhũ tương, người ta thường sử dụng thêm các chất đồng diện hoạt [22]

Các alcol có độ dài mạch cacbon từ ngắn đến trung bình (C3-C8) thường được thêm vào như các chất đồng diện hoạt, làm giảm sức căng bề mặt phân cách pha Các alcol cũng có thể làm tăng khả năng trộn lẫn của pha nước và pha dầu do sự phân tách giữa các pha này Hơn nữa, các chất đồng diện hoạt được thêm vào để giảm nồng của chất diện hoạt [13]

Các chất đồng diện hoạt được sử dụng trong nhũ tương nano bao gồm: Transcutol P, glycerin, ethyleneglycol, ethanol, propanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, PEG 400, Carbitol và propylene glycol… [13]

 Tá dược khác

Ngoài các thành phần chính của nhũ tương nano như: dược chất, pha dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt/đồng dung môi, có thể thêm các chất chống oxy hóa tan trong dầu như: α-tocopherol, butyl hydroxyanisol, butyl hydroxytoluen, ascorbyl pamitat…để bảo vệ dược chất, các acid béo chưa bão hòa khỏi sự oxy hóa

1.2.3 Một số ưu, nhược điểm của nhũ tương nano

- Có thể áp dụng với nhiều dạng bào chế như kem, thuốc đặt, thuốc xịt…

- Tăng tốc độ hấp thu, tăng sinh khả dụng và tránh sự thay đổi trong hấp thu

- Tăng khả năng hòa tan của dược chất ít tan trong nước và tránh hương vị khó chịu của một số dược chất

- Tăng cường sự ổn định của các hợp chất kém ổn định hóa học bằng cách bảo vệ chúng khỏi sự phân hủy và oxy hóa bởi ánh sáng

- Bào chế thuốc giải phóng có kiểm soát, thuốc tại đích và có thể kết hợp với nhiều phương pháp trị liệu

- Sử dụng một lượng lớn chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt cần thiết để ổn định giọt nano có thể gây ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe

- Độ ổn định của nhũ tương nano bị ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như nhiệt

độ, pH…

1.2.4 Một số phương pháp bào chế hệ nhũ tương nano

Nhũ tương nano là hệ không cân bằng, cần năng lượng để hình thành Năng lượng để hình thành nhũ tương nano có thể được cung cấp bởi áp suất cao và/hoặc các điều kiện phân cắt cao trong các thiết bị như thiết bị đồng nhất hóa áp suất cao, siêu âm, nghiền Quá trình nhũ hóa diễn ra trong các điều kiện như vậy được gọi là phương pháp nhũ hóa

sử dụng năng lượng cao Trong khi đó phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp dựa trên sự giải phóng năng lượng hóa học từ các thành phần trong công thức Những năm gần đây phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp được quan tâm nhiều vì có thể hình thành nhũ tương siêu mịn với chi phí và đầu tư thiết bị thấp hơn so với phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng cao Hơn nữa, phương pháp này phù hợp với những dược chất nhạy cảm với nhiệt độ [9]

Phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp dựa trên sự chuyển đổi pha diễn ra trong suốt quá trình nhũ hóa Quá trình chuyển pha là kết quả của sự thay đổi độ cong bề mặt chất diện hoạt và có thể đạt được bằng cách thay đổi thành phần của nhũ tương tại nhiệt độ không đổi thông qua phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP) hay phương pháp thành phần đảo pha (PIC) Hoặc cố định thành phần nhũ tương và thay đổi nhiệt độ, được gọi là phương pháp nhiệt độ đảo pha (PIT) [23] Phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng thấp có thể được phân thành: phương pháp nhiệt độ đảo pha (PIT), phương pháp thành phần đảo pha (PIC) hoặc phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP) và phương pháp tự nhũ hóa (SC) [2]

 Phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương (EIP)

Phương pháp điểm đảo ngược nhũ tương là phương pháp dựa trên sự chuyển đổi pha mạnh mẽ xảy ra khi pha nước được thêm vào hỗn hợp dầu và chất diện hoạt thân nước [9] Khi thêm dần pha nước vào pha dầu, nhũ tương N/D sẽ chuyển thành nhũ tương D/N

tại một tỷ lệ nước xác định [16] Khi bắt đầu thêm pha nước vào pha dầu, một nhũ tương N/D được hình thành Sau đó thêm dần lượng nước sẽ hình thành nhũ tương kép D/N/D là giai đoạn trung gian cho quá trình đảo pha Tiếp tục thêm dần lượng nước vào pha dầu, quá trình đảo pha diễn ra mạnh mẽ, các giọt dầu nhỏ trong pha nước của nhũ tương D/N/D được giải phóng và hình thành nhũ tương D/N [18]

Quá trình đảo ngược pha của hỗn hợp chất diện hoạt-dầu-nước có thể được mô tả qua

một chất diện hoạt có: (i) ái lực với pha nước cao hơn pha dầu, (ii) hình thành các micell trong nước, (iii) ổn định nhũ tương D/ N Với HLD = 0, một chất diện hoạt có: (i) ái lực bằng nhau đối với pha nước và pha dầu, (ii) hình thành các vi nhũ tương không liên tục hoặc các pha tinh thể lỏng, (iii) nhũ tương D/ N hoặc N/D không ổn định Đối với HLD>

0, một chất hoạt động bề mặt có: (i) ái lực với pha dầu cao hơn pha nước, (ii) hình thành các micell ngược trong dầu, (iii) ổn định nhũ tương N / D [20]

Khi thêm dần lượng nước vào pha dầu (tăng tỷ lệ WOR), quá trình hydrat hóa chất diện hoạt tăng dần làm thay đổi độ cong bề mặt của chất diện hoạt từ âm tới không và chuyển sang dương, giá trị HLD thay đổi từ dương sang âm Đồng thời nhũ tương N/D ban đầu được chuyển thành nhũ tương D/N [14] [2]

Các bước của quá trình nhũ hóa theo phương pháp EIP [18]:

 Trộn lẫn pha dầu gồm dầu và chất diện hoạt

 Thêm dần pha nước vào pha dầu

 Tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp

 Phương pháp nhiệt độ đảo pha (PIT)

Phương pháp nhiệt độ đảo pha dựa trên sự thay đổi giá trị HLB của một số chất diện hoạt gây ra bởi nhiệt độ Vì thế, phương pháp này chỉ có thể áp dụng cho các chất diện hoạt nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ, ví dụ polyoxyetylen - loại chất diện hoạt không ion

[16]

Đặc tính thân nước của chất diện hoạt không ion phụ thuộc vào quá trình hydrat hóa [16] Chất diện hoạt không ion ưa nước ở nhiệt độ thấp vì quá trình hydrat hóa cao đầu phân cực (có xu hướng hòa tan hơn trong nước) Nhiệt độ tăng lên, nó chuyển sang thân dầu do quá trình dehyarat hóa liên tục đầu phân cực Đặc tính lưỡng tính của chất diện hoạt được thay đổi theo hướng thân dầu và độ hòa tan của chất diện hoạt trong nước giảm, chất diện hoạt trở nên dễ hòa tan trong pha dầu hơn trong pha nước Trước khi chuyển từ đặc tính thân nước sang thân dầu, chất diện hoạt đạt tới 1 điểm gọi là nhiệt độ

PIT hay HLB, tại điểm này độ hòa tan trong nước và dầu của chất diện hoạt là xấp xỉ bằng nhau [2]

Sơ đồ biểu diễn quá trình hình thành nhũ tương nano D/N theo phương pháp PIT được minh họa trong hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ quá trình hình thành nhũ tương nano D/N theo phương pháp PIT

Ở nhiệt độ tương đối thấp (T <∼ PIT - 30 ° C), các đầu của chất diện hoạt được hydrat hóa cao và có độ cong bề mặt dương lớn tạo điều kiện hình thành nhũ tương D/N Tại nhiệt độ của nhiệt độ PIT, các đầu của chất diện hoạt bị dehydrat một phần và độ cong bề mặt bằng không Nó ủng hộ sự hình thành một lớp kết tinh lỏng hoặc vi nhũ tương không liên tục Tại nhiệt độ cao (T ∼ PIT + 15 hoặc 20 ° C), đầu phân cực của chất diện hoạt bị dehyrat hóa cao và độ cong bề mặt trở nên âm ủng hộ sự hình thành nhũ tương N/D [2]

Phương pháp PIT dựa trên lợi thế sức căng bề mặt phân cách pha cực thấp tại nhiệt

độ PIT để thúc đẩy quá trình nhũ hóa tạo ra kích thước giọt rất nhỏ Tuy nhiên, nhũ tương

rất không ổn định và keo tụ rất nhanh Nếu nhiệt độ của hệ được nhanh chóng đưa ra xa khỏi nhiệt độ PIT bằng đun nóng hay làm lạnh nhanh, nhũ tương ổn định N/D hay D/N tương ứng được hình thành Trong quá trình làm lạnh nhanh, các phân tử chất diện hoạt nhanh chóng di chuyển từ pha dầu sang pha nước dẫn đến hình thành tự phát các giọt dầu nhỏ [2] [16]

Các bước của quá nhũ hóa theo phương pháp PIT [18]:

 Chất diện hoạt, dầu và nước được khuấy trộn ở nhiệt độ phòng để hình thành một nhũ tương thô

 Hỗn hợp được làm nóng dần tới quanh hoặc trên nhiệt độ PIT

 Hỗn hợp sau đó được làm lạnh nhanh hoặc pha loãng trong nước lạnh đồng thời được khuấy trộn liên tục

 Phương pháp tự nhũ hóa (SE)

Quá trình tự nhũ hóa thường được thực hiện bằng cách thêm pha dầu (dầu và chất diện hoạt thân nước) vào pha nước (nước và chất đồng diện hoạt) Trong quá trình tự nhũ hóa, một vi nhũ tương không liên tục được hình thành tại ranh giới nơi pha nước và pha dầu tiếp xúc với nhau Khi vi nhũ tương không liên tục bị phá vỡ dẫn tới hình thành tự phát các giọt dầu mịn [18] Sự di chuyển nhanh chóng của các thành phần có thể tan trong nước từ pha dầu sang pha nước dẫn tới một sự hỗn loạn lớn trong bề mặt phân cách giữa hai pha và gia tăng diện tích bề mặt phân cách giữa pha nước và pha dầu Nó dẫn tới hình thành tự phát các giọt dầu trong môi trường nước [2]

Sự khuấy trộn nhẹ sẽ tạo điều kiện phá vỡ pha vi nhũ tương không liên tục và tạo điều kiện cho sự di chuyển của các phân tử chất diện hoạt, dầu và nước [18]

Các bước của quá trình tự nhũ hóa [18]:

 Trộn lẫn pha dầu gồm dầu và chất diện hoạt

 Thêm dần pha dầu vào pha nước

 Tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp

1.2.5 Một số nghiên cứu bào chế nhũ tương nano chứa curcumin theo phương pháp đảo pha

Năm 2016, Thais R Borrin và các cộng sự đã nghiên cứu bào chế nhũ tương nano chứa curcumin theo phương pháp EIP [9] Ngiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các thông

số (tốc độ nhỏ giọt pha nước, kiểu và tốc độ khuấy, loại và nồng độ chất diện hoạt) đến KTTPTB và sự ổn định của nhũ tương Nhũ tương được bào chế theo phương pháp EIP ở nhiệt độ phòng bằng cách trộn lẫn dầu, Tween 80 và curcumin trên máy khuấy từ trong vòng 15 phút Sau đó pha nước được thêm dần vào thông qua một bơm nhu động có thể điều chỉnh tốc độ dòng trong khi hệ được đặt trên thiết bị khuấy trộn với tốc độ 300-500 vòng/phút Sau khi lượng nước được thêm hết vào pha dầu, nhũ tương hình thành tiếp tục được khuấy thêm 30 phút Nồng độ pha dầu thay đổi từ 10-20% (kl/kl), tỷ lệ SOR thay đổi từ 0,1-2,5 Kết quả nhũ tương ổn định nhất chứa 20% dầu đậu nành, 10% Tween 80

và 20% glycerin và được hiện với cánh khuấy có lưỡi hình mỏ neo ở tốc độ 300 vòng/phút Sau 60 ngày, 70% lượng curcumin ban đầu vần còn trong nhũ tương nano Đó

là một kết quả đầy hứa hẹn so với các hệ chất mang lipid khác

Năm 2018, Maria Artiga-Artigas và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại

và nồng độ chất diện hoạt đến sự ổn định của nhũ tương nano chứa curcumin Nghiên cứu tiến hành trên 3 chất diện hoạt là Tween 20, Lecithin và Sucrose monopalmotate Nhũ tương bào chế chứa 0,5% (kl/kl) dầu ngô, 0,4% (kl/kl) curcumin, 1% (kl/kl) natri alginat

và 0,5, 1,0 hay 2,0% chất diện hoạt Đánh giá nhũ tương tạo thành thông qua các thông số KTTPTB, thế Zeta, hiệu suất nạp thuốc, khả năng chống oxy hóa và đặc tính giải phóng Kết quả nhũ tương có kích thước giọt ≤400±3 nm, giảm sức căng bề mặt giữa các giọt với giá trị thế Zeta âm (≤-37 mV), ở bất kì nồng độ nào của chất diện hoạt Nhũ tương nano với 2% (kl/kl) lecithin ổn định trong suốt 86 ngày thí nghiệm Trong khi đó nhũ tương chứa Tween 20 hoặc Sucrose monopalmitate ở cùng nồng độ tương ứng mất ổn định trong vòng 5 ngày hoặc 24 giờ Mặc dù, hiệu suất nạp thuốc của nhũ tương trên 75% nhưng chỉ có nhũ tương ổn định chứa lecithin có liên quan trực tiếp tới tác dụng chống oxy hóa [6]

Năm 2012, Felix Ostertag và cộng sự thực hiện nghiên cứu đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới KTTPTB của nhũ tương được bào chế theo phương pháp EIP Nhũ tương được bào chế ở nhiệt độ phòng (~25oC), có tổng khối lượng 50g Ban đầu pha dầu được chuẩn

bị bằng cách trộn lẫn dầu và chất diện hoạt trên máy khuấy từ tốc độ 750 vòng/phút trong

30 phút Sau đó pha nước được thêm dần vào pha dầu thông qua một burret với tốc độ dòng 4ml/phút trong khi hệ tiếp tục được khuấy trên máy khuấy từ tốc độ 750 vòng/phút trong 60 phút Ảnh hưởng của loại dầu, loại chất diện hoạt, tỷ lệ chất diện hoạt/dầu (SOR), sự phân bố ban đầu của chất diện hoạt lên KTTPTB của nhũ tương được đánh giá Kết quả chỉ ra rằng, KTTPTB của nhũ tương dùng pha dầu là triglycerid mạch trung bình nhỏ hơn so với các nhũ tương được bào chế với các triglycerid mạch dài (dầu vừng, dầu oliu…) Trong khi đó nhũ tương sử dụng sử dụng Tween 80 có KTTPTB nhỏ hơn so với Tween 20 và Tween 85 Nhũ tương thu được KTTPTB nhỏ hơn nếu tăng tỷ lệ SOR và sự phân bố ban đầu của chất diện hoạt trong pha dầu sẽ thu được KTTPTB nhỏ hơn so với chất diện hoạt phân bố ban đầu trong pha nước Mặt khác, khi so sánh với phương pháp nhũ hóa sử dụng năng lượng cao KTTPTB nhỏ (<160nm) có thể được tạo ra bởi cả 2 phương pháp nhưng phương pháp sử dụng năng lượng cao (SOR ≥ 0,1) cần ít chất diện hoạt hơn so với phương pháp năng sử dụng năng lượng thấp (SOR ≥ 0,7) [20]

Năm 2018, Thais R Borrin và các cộng sự đã nghiên cứu kết hợp nhũ tương nano chứa curcumin bào chế theo phương pháp EIP vào trong kem dứa để thay thế cho các chất tạo màu nhân tạo Nhũ tương nano chứa curcumin được bào chế ở nhiệt độ phòng (~25oC) Ban đầu, pha dầu được chuẩn bị bằng cách trộn lẫn giữa dầu hướng dương (20% kl/kl) với chất diện hoạt polysorbate 80 (25% kl/kl) và curcumin (0,07% kl/kl) trên máy khuấy từ trong 15 phút Pha nước chứa nước (34,5% kl/kl) và glycerin (20% kl/kl) được thêm dần vào pha dầu thông qua bơm nhu động với tốc độ dòng 12 ml/phút, trong khi hệ được khuấy trộn trên thiết bị cánh khuấy có lưỡi hình mỏ neo với tốc độ 300 vòng/phút Kết quả nghiên cứu cho thấy việc kết hợp nhũ tương nano chứa curcumin vào trong kem

có thể làm giảm lượng chất màu nhân tạo sử dụng, kem được tạo ra có đặc tính vật lý, lưu biến và cảm nhận mùi vị tương tự với kem sử dụng chất màu nhân tạo [8]

Qua tham khảo tài liệu, thấy được phương pháp đảo pha có thể bào chế ra nhũ tương nano ổn định, có kích thước giọt nhỏ với thành phần của nhũ tương và các thông số trong quá trình nhũ hóa thích hợp Vì vậy trong điều kiện thực nghiệm, đề tài được tiến hành nhằm xây dựng công thức nhũ tương nano chứa curcumin và đánh giá một số đặc tính của nhũ tương bào chế được

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

2.1.1 Nguyên liệu

Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình thực nghiệm

2.1.2 Thiết bị

- Máy khuấy từ RH basic – IKA (Đức)

- Cân phân tích Sartorius (Đức)

- Cân kĩ thuật Sartorius (Đức)

- Ống siêu ly tâm Milipore® UFC801008 Amicon® với màng cellulose Ultracel® 10 kích thước 10.000 Dalton (Mỹ)

- Máy ly tâm lạnh Hermle Labortechnik GmbH Z200A (Đức)

- Máy đo thế zeta và xác định phân bố kích thước tiểu phân Zetasizer Nano ZS90 Malvern (Anh)

- Bể siêu âm Wiseclean WUC – A06H (Hàn Quốc)

- Máy thử hòa tan Erweka (Hàn Quốc)

- Tủ sấy tĩnh Memmert ULM – 500 (Đức)

- Máy đo quang phổ UV – Vis U – 5100 Spectrophotometer Hitachi (Nhật)

- Túi thẩm tích Spectra/Por 4, khối lượng phân tử cut off (MWCO): 12-14 kD ( Spectrum Labs-Mỹ)

- Bơm nhu động Petro Gas Ausrustungen Berlin KG 1B.1003-R/65 (Đức)

- Máy đo độ dẫn điện Mettler Toledo Seven Easy S30 (Mỹ)

- Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM)-JEM2100 (Nhật Bản)

- Các dụng cụ thủy tinh (cốc có mỏ, pipet, bình định mức, lọ thủy tinh )

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng công thức và lựa chọn một số thông số trong quy trình bào chế nhũ tương nano chứa curcumin bằng phương pháp đảo pha

- Đánh giá một số đặc tính của nhũ tương nano chứa curcumin bào chế được

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Khảo sát xây dựng đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa nồng độ curcumin và độ hấp thụ UV-VIS

2.3.1.1 Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin trong môi trường ethanol: nước tỷ lệ 7:3 (tt/tt)

- Cân chính xác khoảng 0,01g curcumin, hòa tan trong dung dịch ethanol: nước tỷ lệ 7:3 (A) vừa đủ 100ml được dung dịch chuẩn gốc Từ dung dịch chuẩn gốc pha loãng với dung dịch A thành dãy dung dịch có nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 µg/ml

- Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin nồng độ 3 µg/ml trong dải bước sóng 600nm với mẫu trắng là dung dịch ethanol: nước tỷ lệ 7:3(tt/tt) để tìm bước sóng hấp thụ cực đại của curcumin Đo độ hấp thụ của dãy dung dịch có nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 µg/ml tại bước sóng cực đại

200 Xây dựng đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin

2.3.1.2 Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin trong dung môi ethanol tuyệt đối

- Cân chính xác khoảng 0,01g curcumin, hòa tan trong ethanol tuyệt đối vừa đủ 100ml được dung dịch chuẩn gốc Từ dung dịch chuẩn gốc pha loãng với ethanol tuyệt đối thành dãy dung dịch có nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 µg/ml

- Quét phổ hấp thụ dung dịch curcumin nồng độ 3 µg/ml trong dải bước sóng 600nm với mẫu trắng là dung môi ethanol tuyệt đối để tìm bước sóng hấp thụ cực đại của curcumin Đo độ hấp thụ của dãy dung dịch có nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 µg/ml tại bước sóng cực đại

200 Xây dựng đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ curcumin

2.3.2 Lựa chọn phương pháp nhũ hóa

- Qua tham khảo các tài liệu nhũ tương trắng không chứa curcumin và nhũ tương nano chứa curcumin được bào chế với công thức thể hiện ở bảng 2.2 và 2.3

- Tiến hành bào chế nhũ tương trắng với thành phần được trình bày ở bảng 2.2 Nhũ tương trắng được bào chế theo 1 trong 3 phương pháp sau:

 Phương pháp 1: Cân lần lượt các thành phần, sau đó trộn các thành phần lại với nhau trên máy khuấy từ với tốc độ 200 vòng/phút trong vòng 15 phút để tạo hệ ổn định

 Phương pháp 2: Hỗn hợp gồm nước, tween 80 và glycerin được khuấy trộn trên máy khuấy từ để đồng nhất Thêm dần dầu Labrfac PG với tốc độ 2 ml/phút vào hỗn hợp trên trong khi hệ vẫn tiếp tục được khuấy trên máy khuấy từ với tốc độ

200 vòng/phút Hệ tạo thành được khuấy thêm 15 phút để tạo hệ ổn định

 Phương pháp 3: Đun nóng nhẹ kết hợp khuấy bằng đũa thủy tinh để đồng nhất hỗn hợp chứa Labrafac PG và Tween 80 Sau đó, để hỗn hợp về nhiệt độ phòng rồi thêm glycerin Thêm dần nước với tốc độ 2 ml/phút vào hỗn hợp dầu Labarfac PG, Tween 80 và glycerin được đặt trên máy khuấy từ với tốc độ 200 vòng/phút Hệ tạo thành được khuấy thêm 15 phút để tạo hệ ổn định (phương pháp EIP)

2.3.3 Phương pháp bào chế nhũ tương nano chứa curcumin

- Các mẫu nhũ tương được tiến hành bào chế theo công thức cơ bản trình bày ở bảng 2.3, tại nhiệt độ phòng và có tổng khối lượng là 25g

- Chuẩn bị pha dầu bằng cách trộn lẫn dầu, chất diện hoạt, curcumin với nhau Hỗn hợp được đun nhẹ trên ngọn lửa đèn cồn kết hợp khuấy bằng đũa thủy tinh sao cho curcumin tan hết, hệ đồng nhất Để pha dầu về nhiệt độ phòng rồi thêm chất đồng diện hoạt Hệ được khuấy trộn liên tục trên máy khuấy từ (có thể điều chỉnh tốc độ khuấy theo khảo sát), sau đó pha nước được thêm dần dần vào pha dầu thông qua bơm nhu động (có thể điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt pha nước theo khảo sát) Nhũ tương tạo thành được khuấy thêm 15 phút trên máy khuấy từ để hệ ổn định

2.3.4 Phương pháp đánh giá đặc tính của nhũ tương nano chứa curcumin

2.3.4.1 Phương pháp xác định hình thái của nhũ tương nano chứa curcumin bằng kính hiển vi điện tử truyền qua