Bài viết này nghiên cứu bào chế nhũ tương nano nhỏ mắt diclofenac bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao. Theo mô hình thiết kế thí nghiệm, đã bào chế được 30 mẫu NTN. Loại và lượng các thành phần trong công thức NTN, tốc độ và thời gian khuấy được lựa chọn là biến độc lập.
Trang 1NGHIấN CỨU BÀO CHẾ NHŨ TƯƠNG NANO NHỎ MẮT
DICLOFENAC BẰNG THIẾT BỊ PHÂN CẮT TỐC ĐỘ CAO
Đặng Thị Hiền*; Nguyễn Hồng Võn*; Nguyễn Thị Phượng*; Nguyễn Trần Linh*
TểM TẮT
Nhũ tương nano (NTN) nhỏ mắt chứa axớt diclofenac được bào chế từ hỗn hợp gồm pha dầu,
pha nước, chất diện hoạt (CDH), chất đồng diện hoạt (CĐDH), chất tăng thấm và hệ đệm nhờ thiết
bị phõn cắt tốc độ cao Ảnh hưởng của cỏc thành phần trong NTN và thụng số kỹ thuật đến một số
tớnh chất húa - lý và giải phúng dược chất in vitro được đỏnh giỏ bằng thiết kế thớ nghiệm cổ điển và
mạng neuron nhõn tạo Theo mụ hỡnh thiết kế thớ nghiệm, đó bào chế được 30 mẫu NTN Loại và
lượng cỏc thành phần trong cụng thức NTN, tốc độ và thời gian khuấy được lựa chọn là biến độc lập Kớch thước tiểu phõn, chỉ số đa phõn tỏn, thế zeta và % dược chất giải phúng được lựa
chọn là biến phụ thuộc Sự thay đổi thành phần nhũ tương, tốc độ và thời gian khuấy ảnh hưởng cú
ý nghĩa thống kờ đến đặc tớnh húa - lý và giải phúng dược chất từ NTN
* Từ khúa: Diclofenac; Nhũ tương nano; Nhỏ mắt
FORMULATION OF OPHTHALMIC DICLOFENAC
NANOEMULSIONS USING HIGH SHEAR
STIRRING HOMOGENIZER Summary
Ophthalmic diclofenac nanoemulsions were prepared from diclofenac acid, water and oil phase,
surfactants, cosurfactants, penetration enhancers, buffers using high shear stirring homogenizer The
influences of nanoemulsion components and preparing parameters on the in vitro drug releases were
evaluated using the classical experimental design and artificial neural network As model formulations,
30 kinds of nanoemulsions were prepared The kinds and amounts of components, stirring speed
and time were selected as independent variables The particle size, polydispersity index, zeta potential
and percentages of active ingredients released were considered as dependent variables The changes
in the nanoemulsion components, stirring speed and time influenced significantly the release rates of
active ingredients from nanoemulsions
* Key words: Diclofenac; Nanoemulsion; Ophthalmic
* Trường Đại học Dược Hà Nội
Chịu trỏch nhiệm nội dung khoa học: GS TS Nguyễn Liờm
PGS TS Nguyễn Văn Minh
Trang 2ĐẶT VẤN ĐỀ
Các chế phẩm thuốc nhỏ mắt với hệ cấp
thuốc thường dùng có sinh khả dụng thấp và
hiệu quả điều trị chưa cao, người bệnh phải
nhỏ một liều thuốc lớn hoặc phải nhỏ nhiều
lần mỗi ngày [2, 3]
Diclofenac là dẫn chất của axít phenylacetic,
thuộc nhóm thuốc chống viêm non-steroid, ức
chế chọn lọc COX-2 hơn COX-1, có tác dụng
chống viêm, giảm đau và hạ sốt mạnh
Diclofenac dùng cho mắt trên thị trường mới
chỉ có ở dạng dung dịch với nồng độ 0,1%,
tác dụng rất ngắn, vì vậy, bệnh nhân phải nhỏ
ít nhất 3 - 5 lần/ngày cho mỗi chỉ định điều trị
[4]
NTN là một hệ cấp thuốc mới, được chứng
minh rất thích hợp dùng cho mắt; được hình
thành bởi sự phân tán của dầu - nước, ổn
định do có sự tham gia của CDH, CĐDH [1, 5,
6] Với nhiều ưu điểm hơn dạng thuốc nhỏ mắt
dung dịch thông thường, nên chúng tôi chọn
NTN nhằm bào chế một dạng thuốc nhỏ mắt
mới cho diclofenac có khả năng duy trì giải
phóng thuốc hằng định trên giác mạc, kéo dài
thời gian tác dụng của thuốc, thấm sâu hơn
vào các lớp trong cấu trúc của mắt nhằm tăng
hiệu quả điều trị và giảm số lần dùng thuốc
mỗi ngày
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 Nguyên liệu nghiên cứu
Axít diclofenac (Trung Quốc), tween 80
(Singapore), cremophor RH40 (Pháp), span
80 (Singapore), isopropyl myristat - IPM
(Singapore), transcutol HP (Pháp), miglyol
(BASF), axít hydrocloric (Trung Quốc),
propylen glycol - PG (Việt Nam), hydroxy
propyl methyl cellulose (Trung Quốc),
benzalkonium clorid (Nhật Bản), axít boric
(Trung Quốc), axít phosphoric (Merck), natri dihydrophosphat (Trung Quốc), dinatri hydophosphat (Trung Quốc), natri hydroxyd (Trung Quốc), methanol (Merck), glycerin (Trung Quốc), natri clorid (Trung Quốc), nước cất (Việt Nam)
2 Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp bào chế NTN:
Hòa tan hoàn toàn dược chất, CDH thân dầu, CĐDH - transcutol HP vào dung môi pha dầu, đun nóng tới 60 - 65oC Hòa tan CDH thân nước, CĐDH thân nước, hệ đệm và các
tá dược tan trong nước khác vào nước cất, đun nóng tới 65 - 70oC Sử dụng máy phân cắt EmulsiFlex - C5 (tốc độ: 10.000 - 16.000 vòng/phút, thời gian: 5 - 10 phút) đồng nhất hóa nhũ tương Điều chỉnh pH và thể tích Lọc tiệt khuẩn qua màng cellulose acetat 0,2 µm Đóng gói, dán nhãn, hoàn chỉnh thành phẩm
* Phương pháp đánh giá một số tính chất hóa - lý của hệ:
- Phương pháp xác định phân bố kích thước tiểu phân và thế zeta: sử dụng máy đo kích thước tiểu phân và thế zeta Zetasizer Nano ZS90, ®o kích thước hạt trong khoảng 0,01 - 10.000 nm §o ¸nh sáng tán xạ ở góc
90o, nhiệt độ đo 25oC Để tránh hiện tượng đa tán xạ, pha loãng nhũ tương 100 lần trước khi
đo
- Phương pháp đo chỉ số khúc xạ: sử dụng khúc xạ kế A Krüss, ở nhiệt độ 25 ± 2o
C Kiểm tra giá trị chỉ số khúc xạ của nước cất (1,333) Hiệu chỉnh máy (nếu cần thiết) trước khi đo mẫu NTN
- Phương pháp đo độ nhớt: sử dụng nhớt kế Brookfield Nhiệt độ đo khoảng 25 ± 2oC Đo
ba lần, lấy kết quả trung bình
* Phương pháp xác định tû lệ dược chất được nhũ hóa:
Trang 3Thêm natri clorid đến bão hòa vào NTN, ly
tâm với tốc độ 12.000 vòng/phút ở 40oC,
trong 30 phút để tách riêng 2 pha dầu và
nước §ịnh lượng dược chất trong pha nước
bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao Từ kết quả
định lượng dược chất toàn phần trong NTN
và dược chất trong pha nước, tính toán tû lệ
dược chất trong pha dầu
* Phương pháp đánh giá khả năng giải
phóng thuốc in vitro:
Khảo sát khả năng giải phóng in vitro trên
bình Franz với màng giải phóng là màng thẩm
tích 12.000 dalton; môi trường khuếch tán là
dung dịch đệm phosphat pH 7,4 (7 ml, 34 ±
0,5oC); tốc độ khuấy: 400 vòng/phút, mẫu thử:
1 ml NTN Định lượng dược chất trong môi
trường giải phóng bằng sắc ký lỏng hiệu năng
cao
* Phương pháp định lượng:
§ịnh lượng dược chất giải phóng từ NTN
và dược chất có trong NTN bằng phương
pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (cột: C8, kích
thước 150 mm × 4,6 mm (octyl silica gel, 5
µm); pha động: methanol - dung dịch đệm
phosphat pH 2,5 (75 : 25); tốc độ dòng: 1
ml/phút; thể tích tiêm mẫu: 20 µl; detector UV
bước sóng: 276 nm)
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ
BÀN LUẬN
1 Thiết kế thí nghiệm
Sử dụng phần mềm Modde 8.0 thiết kế thí
nghiệm mô hình D-Optimal
2 Các biến độc lập
Dựa trên công thức cơ bản của NTN đã
khảo sát, cố định các thành phần: dược chất:
0,093% axít diclofenac (tương đương với 1%
natri diclofenac); hệ đệm phosphat 0,1 M, pH
7,4; tû lệ pha dầu: 1%, chất tăng độ nhớt, chất
bảo quản Thay đổi các thành phần trong
công thức để khảo sát ảnh hưởng của loại
CDH, tỉ lệ CDH, loại CĐDH, tû lệ CĐDH và thông số kỹ thuật đến sự hình thành, tính chất
hóa - lý và khả năng giải phóng dược chất in vitro của NTN
Bảng 1: Các biến độc lập
Loại CDH thân nước
Cremophor 1:1
Tween:
Cremophor 2:1
myristat
Miglyol: IPM 1:1
Tû lệ CDH thân
Tû lệ CDH thân
Tû lệ
Thời gian phân
Bảng 2: Các biến phụ thuộc
3 Đánh giá ảnh hưởng của các thành phần công thức đến một số tính chất hóa -
lý của NTN
Sau khi khảo sát các điều kiện đo mẫu, thông số hóa - lý nên đo sau khi pha loãng nhũ tương 100 lần Kết quả cho thấy:
- Các mẫu nhũ tương có chỉ số đa phân tán (polydispersity index - PDI) ≤ 0,3 chỉ có một peak duy nhất
Trang 4- KTTP của các mẫu nằm trong khoảng 50
- 250 nm, nhũ tương có màu từ trong mờ ánh
xanh đến trắng đục
- PDI nằm trong khoảng 0 - 0,6; thông số
này ảnh hưởng đến độ ổn định và khả năng
giải phóng của NTN
Thế zeta âm, nằm chủ yếu trong khoảng
-25 mV đến -20 mV, thể hiện sự ổn định hệ
nhũ tương
Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules
2.0 và Inform 3.2 cho thấy:
- KTTP chịu ảnh hưởng của các yếu tố
tham gia vào quá trình hình thành nhũ tương,
bao gồm thành phần công thức và quy trình
bào chế: tû lệ CDH, tû lệ Transcutol HP,
tû lệ PG, loại pha dầu, tốc độ phân cắt, thời
gian phân cắt
- PDI chỉ phụ thuộc vào tû lệ PG
- Thế zeta phụ thuộc vào tû lệ CDH thân
nước và transcutol HP
- Tû lệ transcutol HP càng tăng, KTTP tại
peak của NTN càng tăng (hình 1)
- Loại pha dầu ít ảnh hưởng đến KTTP
(hình 1)
- Tû lệ CDH càng tăng, KTTP tại peak càng
tăng Nếu tû lệ CDH nằm trong khoảng 1 - 1,5
%, KTTP nhỏ và hầu như không thay đổi Khi
CDH tăng đến 2%, KTTP tại peak tăng mạnh
- KTTP cũng giảm khi thời gian phân cắt
tăng
Với chỉ số đa phân tán PDI, trong đa số
các trường hợp, tû lệ PG càng tăng, PDI càng
giảm, tiểu phân có kích thước đồng đều nhau
hơn, tû lệ PG ≥ 7,5%, PDI nhỏ nhất, xấp xỉ 0
Hiệu quả tạo ra các giọt nhũ tương của máy
phân cắt phụ thuộc vào tốc độ phân cắt, loại
CDH, nồng độ CDH và tương quan độ nhớt
của pha bị phân tán và pha phân tán Tû lệ
PG tăng làm tăng độ nhớt của pha nước, khi
đó độ nhớt của 2 pha gần như tương đồng,
nên quá trình phân cắt diễn ra dễ dàng, tạo
sự đồng nhất cho KTTP của NTN
Thế zeta của NTN bị ảnh hưởng bởi tû lệ CDH thân nước, tû lệ transcutol HP và tû lệ span 80 Tû lệ CDH thân nước càng giảm, transcutol HP càng tăng, tû lệ span 80 càng tăng, thế zeta càng giảm (từ 20 mV xuống -27,5 mV), làm tăng độ ổn định của hệ
Tû lệ CDH thân nước có ảnh hưởng lớn nhất, tuy nhiên, khi tû lệ nằm trong khoảng 1 - 1,5% thì thế zeta ở mức thấp nhất và không thay đổi nhiều Loại CDH thân nước hầu như không ảnh hưởng đến thế zeta của NTN
Hình 1: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của tû lệ
transcutol HP và loại pha dầu đến KTTP NTN (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80 0,03%, PG 7,5%, tốc độ 1.3000 vòng/phút, thời gian 7,5 phút)
* Một số đặc tính hóa - lý khác:
- Chỉ số khúc xạ: 30 mẫu nhũ tương được bào chế theo công thức trong bảng thiết kế thí nghiệm có chỉ số khúc xạ nằm trong khoảng 1,340 - 1,360, phù hợp dùng cho mắt
KTTP tại peak (nm)
Loại pha dầu
IPM
IPM:Miglyol
Miglyol
Trang 5- Độ nhớt: nằm trong khoảng 5,0 - 5,7 cP,
tương đương với dịch nước mắt, sẽ giảm kích
ứng, tăng tính dung hợp của nhũ tương với
mắt
* Tû lệ dược chất được nhũ hóa của NTN
nhỏ mắt diclofenac:
Tû lệ dược chất nằm trong pha dầu của
nhũ tương được xác định với các mẫu nhũ
tương có KTTP ≤ 150 nm và độ đồng đều
kích thước ≤ 0,3 có tû lệ dược chất nằm trong
pha dầu ≥ 90%
4 Đánh giá ảnh hưởng của các thành
phần trong công thức đến khả năng giải
phóng in vitro của NTN nhỏ mắt
Trong bảng thiết kế thí nghiệm, các mẫu
NTN thỏa mãn hai điều kiện:
- KTTP trung bình ≤ 150 nm
- Chỉ số đa phân tán PDI ≤ 0,3
Được lựa chọn để đánh giá giải phóng
dược chất in vitro
Kết quả xử lý bằng phần mềm FormRules
v2.0 và Inform v3.2 cho thấy:
- Giải phóng in vitro của NTN diclofenac
kéo dài và phụ thuộc vào các yếu tố: thành
phần công thức NTN và quy trình bào chế
- Lượng CDH, loại pha dầu và thời gian
phân cắt là nh÷ng yếu tố chính ảnh hưởng
đến % dược chất giải phóng ở các thời điểm
khác nhau
Tû lệ span hầu như không ảnh hưởng đến
tû lệ dược chất giải phóng ở thời điểm 1 giờ
Khi loại CDH là tween 80 và tween
80:creamophor RH40 là 1:1, lượng dược chất
giải phóng thấp và hầu như không đổi, khi tû
lệ tween 80:creamophor RH40 là 2:1, % dược
chất giải phóng cao
Tû lệ CDH thân nước càng giảm, tû lệ
transcutol HP càng giảm, tốc độ giải phóng
dược chất càng tăng
Tû lệ dược chất giải phóng thấp và hầu như không thay đổi khi tû lệ PG nằm trong khoảng 5 - 7,5% và pha dầu chỉ chứa IPM, đến IPM:miglyol 1:1 Khi tû lệ PG tăng trong khoảng 7,5 - 10% và pha dầu gồm IPM: miglyol 1:1 đến chỉ chứa miglyol, % dược chất giải phóng tăng
Thời gian phân cắt và tốc độ phân cắt tăng, tû lệ dược chất giải phóng tăng Tuy nhiên, khi số vòng phân cắt thấp 10.000 - 12.000 vòng/phút hoặc tốc độ phân cắt lớn hơn 16.000 vòng/phút, thời gian phân cắt ít ảnh hưởng đến phần trăm dược chất giải phóng (hình 2)
Hình 2: Mặt đáp biểu diễn ảnh hưởng của
thời gian và số vòng phân cắt đến % d-îc chÊt giải phóng sau 2 giờ 30 phút (loại CDH thân nước 1, lượng CDH thân nước 1,5%, span 80 0,03%, transcutol 0,015%, PG 7,5%, loại pha dầu 1)
KẾT LUẬN
NTN nhỏ mắt diclofenac được bào chế bằng thiết bị phân cắt tốc độ cao, cã một số
ưu điểm: KTTP nhỏ, đồng đều (PDI xấp xỉ 0), giá trị tuyệt đối của thế zeta lớn (> 20 mV), tỷ
lệ dược chất trong pha dầu cao, độ
Tốc độ (vòng/phút)
Thời gian (phút)
% giải phóng sau
2 giờ 30 phút
Trang 6mắt Giải phóng dược chất từ NTN phụ thuộc
cả vào thành phần nhũ tương cũng như thông
số kỹ thuật của quá trình bào chế Kết quả
bước đầu cho thấy, dạng NTN nhỏ mắt có thể
kéo dài sự giải phóng dược chất
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Ammar H O, Salama H A, Ghorab M,
Mahmoud A A Nanoemulsion as a potential
ophthalmic delivery system for dorzolamide
hydrochloride AAPS PharmSciTech 2009, 10 (3),
pp.808-819
2 Chien Y W Ocular controlled release drug
administration In: Novel Drug Delivery Systems
Marcel Dekker 1982, pp.13-48
3 Hughes P M, Mitra A K Overview of ocular
drug delivery and iatrogenic ocular cytopathologies In: Ophthalmic Drug Delivery Systems Marcel Dekker 1993, pp.1-27
4 Martindale 36 Monograph: Diclofenac
CD-ROM 2011, 36
5 Shah P, Bhalodia D, Shalat P Nanoemulsion: A
pharmaceutical review Sys Rev Pharm 2010,
1 (1), pp.24-32
6 Sharma N, Bansal M, Visht S, Sharma P K, Kulkarni G T Nanoemulsion: A new concept of
delivery system Chronicles of Young Scientists
2010, 1 (2), pp.2-6