nghiên cứu bào chế tiểu phân nano đường ứng dụng trong màng bao viên giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực nghiên cứu bào chế thuốc giải phóng có kiểm soát, hệ thẩm thấu được đẩy mạnh phát triển và sử dụng phổ biến bởi đây là một công nghệ đa năng, hữu í

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN HẢI HÀ

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO ĐƯỜNG ỨNG DỤNG TRONG MÀNG BAO VIÊN GIẢI PHÓNG KÉO DÀI THEO CƠ CHẾ BƠM THẨM THẤU TỰ TẠO LỖ XỐP

LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN HẢI HÀ

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ TIỂU PHÂN NANO ĐƯỜNG ỨNG DỤNG TRONG MÀNG BAO VIÊN GIẢI PHÓNG KÉO DÀI THEO CƠ CHẾ BƠM THẨM THẤU TỰ TẠO LỖ XỐP

LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: Công nghệ dược phẩm & bào chế thuốc

MÃ SỐ: 8720202

Người hướng dẫn khoa học: GS TS Phạm Thị Minh Huệ

HÀ NỘI 2019

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả sự kính trọng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới

GS TS Phạm Thị Minh Huệ, người đã luôn tận tình hướng dẫn và giúp đỡ, động

viên tôi trên con đường học tập, rèn luyện và nghiên cứu khoa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS Hoàng Ngọc Hà, Th.S Nguyễn Cảnh Hưng đã

định hướng và hướng dẫn tận tình cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên bộ môn Công nghệ dược phẩm và Bào chế, Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia, Khoa Y Dược Đại học Quốc gia Hà Nội, những người đã luôn hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này Xin cảm ơn các anh chị, các bạn, các em, những người đã luôn chia sẻ những kiến thức, kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu

Cuối cùng là lời tri ân sâu sắc nhất tôi xin được gửi tới người thân, gia đình đã luôn bên cạnh động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Hà Nội, tháng 9 năm 2019

Nguyễn Hải Hà

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về hệ thẩm thấu dùng đường uống 2

1.1.1 Khái niệm 2

1.1.2 Cấu tạo 3

1.1.3 Phân loại 5

1.2 Tổng quan về bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp 8

1.2.1 Cấu tạo và cơ chế 8

1.2.1 Ưu nhược điểm hệ thẩm thấu tự tạo lỗ xốp 9

1.2.2 Các nghiên cứu về bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp 10

1.3 Kỹ thuật bào chế tiểu phân nano và phương pháp đánh giá 12

1.3.1 Giới thiệu 12

1.3.2 Phương pháp bào chế 13

1.3.3 Tính chất và một số chỉ tiêu đánh giá hệ tiểu phân nano 15

1.3.4 Các nghiên cứu về màng bao thẩm thấu tự tạo lỗ xốp có kích thước nano ……… ……17

Chương 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1.1 Nguyên vật liệu 19

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 19

2.2 Nội dung nghiên cứu 20

2.3 Phương pháp bào chế 20

2.3.1 Phương pháp bào chế tiểu phân nano đường 20

2.3.2 Phương pháp bào chế viên nhân 21

2.3.3 Phương pháp bao viên 22

2.4 Phương pháp đánh giá 23

2.4.1 Phương pháp đánh giá đặc tính tiểu phân nano 23

2.4.2 Phương pháp định lượng captopril 23

2.4.3 Thử độ hòa tan 23

2.4.4 Phương pháp đánh giá các đặc tính viên nhân 24

2.4.5 Phương pháp đánh giá các đặc tính viên bao 25

Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 26

3.1 Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano đường 26

3.1.1 Phương pháp kết tủa do thay đổi dung môi 28

3.1.2 Phương pháp nghiền bi 36

3.2 Ứng dụng thành phần nano đường vào công thức màng bao thẩm thấu 46

3.2.1 Bào chế và đánh giá viên nhân 46

3.2.2 Nghiên cứu bao viên và đánh giá viên bao 48

Chương 4: BÀN LUẬN 52

Về phương pháp và quy trình bào chế tiểu phân nano đường 52

Về khả năng ứng dụng của hệ nano vào công thức màng bao thẩm thấu tự tạo lỗ xốp ………54

KẾT LUẬN 57

ĐỀ XUẤT 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CA Cellulose acetat

CPOP Bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp (Controlled porosity osmotics pumps) DĐVN Dược điển Việt Nam

EOP Bơm thẩm thấu qui ước (Elementary osmotic pump)

GPDC Giải phóng dược chất

GPKD Giải phóng kéo dài

KTTP Kích thước tiểu phân

NSX Nhà sản xuất

PDI Chỉ số đa phân tán (Polydispersity index)

PEG Polyethylen glycol

PPOP Bơm thẩm thấu kéo - đẩy (Push pull osmotic pumps)

PVP Polyvinylpyrrolidon

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy) TKHH Tinh khiết hóa học

SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy)

SOT Bơm thẩm thấu kiểu sandwich (Sandwiched osmotic tablet)

USP Dược điển Mỹ (United States Pharmacopoeia)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến GPDC của bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp……….…10

Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu và hóa chất……… 18

Bảng 2.2 Thành phần viên nhân captopril……… 22

Bảng 3.1 Phần trăm khối lượng phân bố theo kích thước……… ……29

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của loại và nồng độ đường đến KTTP tiểu phân đường… ……29

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ 2 pha đến kích thước tiểu phân đường………… ……31

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của chất ổn định đến KTTP và PDI của tiểu phân đường………33

Bảng 3.5 KTTP đường sau nghiền khô……… ……37

Bảng 3.6 KTTP đường sau nghiền ướt với aceton……… 37

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của dung môi tới KTTP và PDI của đường sau nghiền bi…… 38

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của loại chất ổn định tới KTTP và PDI sau nghiền bi……… ….39

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ CA tới KTTP và PDI đường sau nghiền bi……… 40

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ đường tới KTTP đường trong phương pháp nghiền ướt……….….41

Bảng 3.11 Ảnh hưởng tần số nghiền tới KTTP đường trong phương pháp nghiền ướt……….….42

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của kích thước bi tới KTTP đường trong phương pháp nghiền ướt……… 42

Bảng 3.13 Thành phần các mẫu nghiền ướt với khối lượng bi khác nhau……….42

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của thời gian nghiền ướt đến KTTP đường……….… 43

Bảng 3.15 Thành phần các mẫu nghiền khô kết hợp nghiền ướt với thời gian nghiền khác nhau……….… 44

Bảng 3.16 Đánh giá độ lặp lại thí nghiệm……… ……45

Bảng 3.17 Đánh giá độ ổn định kích thước manitol theo thời gian……… 47

Bảng 3.18 Độ cứng và độ mài mòn viên nhân captopril……….……… 48

Bảng 3.19 Kết quả định lượng viên nhân captopril……….…….… … 48

Bảng 3.20 Phần trăm captopril hòa tan từ viên nhân……… ……… …49

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu lỏng……… …………6 Hình 1.2 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu sandwich……… ………7 Hình 1.3 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp ……… …… 8 Hình 1.4 Sơ đồ quy trình bào chế tiểu phân nano bằng phương pháp thay đổi dung

môi……….15

Hình 3.1 Hình ảnh glucose quan sát bằng kính hiển vi quang học……….………26 Hình 3.2 Hình ảnh manitol quan sát bằng kính hiển vi quang học ……….……… 27 Hình 3.3 Hình ảnh lactose quan sát bằng kính hiển vi quang học ……… ………….27 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của loại và nồng độ đường tới KTTP và PDI

của tiểu phân đường……….……… 29

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ giữa dung dịch đường và dung môi

tới KTTP và PDI của tiểu phân đường….……….31

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chất ổn định tới KTTP và PDI của tiểu phân

pháp nghiền ướt……….……… …38

Hình 3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ chất ổn định tới KTTP và PDI trong phương pháp nghiền

Hình 3.14 Ảnh hưởng của thời gian nghiền tới KTTP và PDI đường trong phương pháp

nghiền ướt……… ……44

Hình 3.15 Ảnh hưởng của thời gian nghiền tới KTTP và PDI đường trong phương pháp kết hợp nghiền khô và nghiền ướt……….……….….45

Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn phần trăm giải phóng captopril từ viên nhân……… 48

Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn phần trăm hòa tan viên bao captopril……… 50

Hình 3.18 Hình ảnh màng bao trước khi thử hòa tan…….……… 51

Hình 3.19 Hình ảnh chụp SEM màng bao tự tạo lỗ xốp kích thước nano sau thử hòa tan……… …52

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong lĩnh vực nghiên cứu bào chế thuốc giải phóng có kiểm soát, hệ thẩm thấu được đẩy mạnh phát triển và sử dụng phổ biến bởi đây là một công nghệ đa năng, hữu ích, là cách tiếp cận đầy hứa hẹn giúp tăng hiệu quả điều trị đối với các dược chất có thời gian bán thải ngắn, cải thiện độ an toàn và ổn định nồng độ thuốc Hệ thẩm thấu dùng đường uống được giới thiệu vào những năm 1970 bởi Theeuwes và cộng sự [44] đến nay đã đạt được sự quan tâm lớn do có những ưu điểm rõ rệt và thiết thực so với các

hệ phân phối thuốc Trong số các phương pháp bào chế hệ thẩm thấu, phương pháp bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp đơn giản, ít giai đoạn, có khả năng nâng cấp, phù hợp để sản xuất trong công nghiệp, không cần sử dụng khoan laser tạo miệng giải phóng giúp giảm giá thành Với phương pháp này, màng bao vừa chứa thành phần tan được trong nước

để tạo lỗ xốp đóng vai trò là kênh giải phóng, vừa chứa thành phần không tan trong nước

để tạo màng bao liên tục Tuy nhiên việc kiểm soát kích thước lỗ xốp ít được chú ý nên có thể gây các tác dụng không mong muốn và tốc độ giải phóng không ổn định Để khắc phục được những nhược điểm đó việc ứng dụng công nghệ nano trong bào chế tá dược tạo lỗ xốp trong viên giải phóng kéo dài có màng bao tự tạo lỗ xốp là cần thiết

Trong những năm gần đây, công nghệ bào chế tiểu phân nano và ứng dụng của nó đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới, góp phần thúc đẩy mạnh mẽ quá trình nghiên cứu và phát triển để ứng dụng vào tất cả các ngành khoa học, đặc biệt là ngành công nghiệp dược phẩm Công nghệ nano ứng dụng trong bào chế dược phẩm như bào chế hệ nano mang thuốc, các hệ dẫn truyền dược chất, tá dược…

Chính vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano đường ứng dụng trong màng bao viên giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp” được thực hiện với các mục tiêu:

1 Bào chế và đánh giá được một số đặc tính của tiểu phân nano đường để sử dụng làm tá dược tạo lỗ xốp cho màng bao viên giải phóng kéo dài

2 Bước đầu xây dựng công thức của màng bao viên captopril giải phóng kéo dài

theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp kích thước nano

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về hệ thẩm thấu dùng đường uống

1.1.1 Khái niệm

Thẩm thấu đề cập đến quá trình chuyển động của các phân tử dung môi từ nơi có nồng độ chât tan thấp sang nơi có nồng độ chất tan cao hơn qua một màng bán thấm Động lực của quá trình thẩm thấu là áp suất thẩm thấu Hệ thẩm thấu là một hệ phân phối thuốc sử dụng áp suất thẩm thấu làm động lực để giải phóng dược chất, với việc sử dụng màng bán thấm để kiểm soát lượng nước đi vào từ đó kiểm soát áp suất thủy động được tạo ra bên trong và do đó kiểm soát được dược chất giải phóng [2] Quá trình giải phóng dược chất từ hệ trải qua các bước như sau:

- Nước từ môi trường ngoài thấm qua màng bao vào viên

- Nước hòa tan dược chất và tá dược tạo áp suất thẩm thấu lớn bên trong khoang màng bao

- Dung dịch dược chất được đẩy ra môi trường bên ngoài miệng giải phóng đến khi đạt được sự cân bằng áp suất ngoài và trong viên [2], [36]

Trong hệ thẩm thấu, áp suất thẩm thấu tạo ra do hút chất lỏng từ môi trường bên ngoài vào dạng bào chế để điều chỉnh phân phối thuốc từ hệ thẩm thấu Hệ phân phối thuốc theo cơ chế thẩm thấu được thiết kế thích hợp không bị tác động bởi các yếu tố sinh lý khác nhau, mà chỉ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố dược học Các yếu tố dược học như thành phần viên nhân, kích thước miệng giải phóng và đặc điểm màng bao đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh giải phóng thuốc từ hệ thẩm thấu [15], [42], [35], [39] Ưu điểm của hệ thẩm thấu so với hệ cốt hay hệ bình chứa là sự GPDC không phụ thuộc vào pH dạ dày và điều kiện thủy động của cơ thể Hệ thẩm thấu được áp dụng rất nhiều đối với các dược chất dễ tan [36]

Khoảng 75 năm sau khi phát hiện ra nguyên lý thẩm thấu, việc thiết kế các hệ phân phối thuốc đã rõ ràng Bơm thẩm thấu được mô tả đầu tiên vào năm 1955 được thiết kế bởi các nhà khoa học người Úc, Rose và Nelson để phân phối thuốc dùng cho động vật Sau đó, vào năm 1975, Theeuwes đã bào chế bơm thẩm thấu quy ước và đề xuất lý thuyết cơ bản mô tả hoạt động của bơm [42], [11], [44], [14], [18]

Tá dược thẩm thấu: có vai trò chủ yếu tạo ra áp suất thẩm thấu bên trong hệ để kéo nước vào hòa tan dược chất, bao gồm các muối vô cơ và các carbohydrat Thông thường sử dụng kết hợp các tác nhân thẩm thấu để tăng hiệu quả tạo ra áp suất bên trong

hệ [19], [27], [28] Tá dược thẩm thấu tạo ra một gradient áp suất thẩm thấu rất cao bên trong hệ và làm tăng tốc độ giải phóng thuốc [10]

- Tá dược trương nở: sử dụng phối hợp với tá dược thẩm thấu để đạt được động học giải phóng mong muốn Trong hệ thẩm thấu 2 lớp thì tá dược trương nở thường được thêm vào lớp đẩy để duy trì áp suất trong viên đảm bảo quá trình giải phóng theo động học bậc 0 Tá dược trương nở thường có bản chất là các polyme có khả năng hút nước trương nở như tinh bột biến tính, cellulose vi tinh thể, carbopol, HPMC, NaCMC… [46], [48], [12], [7]

- Tá dược tạo kênh: có khả năng kéo nước vào hệ thống lỗ xốp của hệ Tá dược tạo kênh có thể trương nở hoặc không trương nở tự nhiên, có khả năng chịu được sự thấm hút tự nhiên của nước

- Tá dược trơn: sử dụng để tăng độ trơn chảy cho hạt và chống dính trong quá trình dập viên, thường sử dụng magnesi stearat, Aerosil, Talc… [3]

 Màng bao

- Màng bán thấm có vai trò quan trọng đối với hệ thẩm thấu, chỉ cho nước thấm qua một chiều và không cho dược chất và các thành phần khác đi qua màng, do đó cách

ly một cách hiệu quả quá trình hòa tan khỏi tác động của môi trường bên ngoài Tốc độ

giải phóng in vivo của hệ vì thế không phụ thuộc vào vị trí của nó trong đường tiêu hóa

Màng bán thấm nên trơ và luôn nguyên vẹn về kích thước để duy trì áp lực thẩm thấu hằng định trong quá trình giải phóng Các polyme thường được sử dụng để tạo màng bán thấm là các este cellulose như cellulose acetat, cellulose acetat butyrat, cellulose triacetat và ethyl cellulose [16], trong đó thông dụng nhất là cellulose acetat do có tính thấm nước tương đối cao và có thể điều chỉnh một cách dễ dàng bằng cách thay đổi mức

độ acetyl hóa [19], [27]

- Tá dược tạo lỗ xốp: trong môi trường hòa tan, hệ thống vi lỗ xốp được tạo ra trên

bề mặt màng bao cho phép dược chất và các thành phần khác đi qua Các chất tạo lỗ có thể là vô cơ hoặc hữu cơ, chất rắn hay chất lỏng (bao gồm cả chất bán rắn và chất lỏng nhớt) Một số tá dược tạo lỗ xốp hay được sử dụng như natri clorid, natri bromid, kali clorid, kali sulfat, kali phosphat, muối kiềm thổ như calci clorid, calci nitrat, cacbohydrat như sucrose, manitol, fructose, mannose, lactose, sorbitol, các diol hay polyol như polyhyric alcol, polyvinyl, pyrrolidon cũng được sử dụng [12], [27], [28], [38]

- Dung môi bao: vai trò dung môi bao là để hòa tan hoặc phân tán polyme và các tá dược khác Dung môi thích hợp để sử dụng làm dung môi bao màng bán thấm thường

là các dung môi hữu cơ Dung môi này phải không gây ảnh hưởng tới viên nhân, màng bao và các nguyên liệu khác Các loại dung môi thường sử dụng là methylen clorid, aceton, methanol, ethanol, isopropyl alcol, butyl alcol, ethyl acetat, cyclohexan… hay hỗn hợp dung môi có thể được sử dụng như hỗn hợp aceton - nước (90:10), aceton - ethanol (80:20), methylen - methanol (79:21), methylen clorid - methanol - nước (75:22:3) [10], [12], [19], [47], [8]

- Chất hóa dẻo: được thêm vào công thức màng bao để tạo độ dẻo dai cho màng, tránh hiện tượng nứt vỡ màng bao do dung môi bay hơi gây tăng sức căng bề mặt, điều chỉnh tính chất vật lý và cải thiện đặc tính tạo màng của polymer, có vai trò quan trọng trong hình thành màng bao và duy trì cấu trúc Độ nhớt của chất hóa dẻo rất quan trọng, nó làm thay đổi độ nhớt của polyme, tính thấm màng bao, độ dính, độ tan, độ bền của màng bao Do đó, việc lựa chọn chất hóa dẻo phải căn cứ vào tính chất của nguyên liệu

và tính chất của chất hóa dẻo cũng như tỷ lệ dùng Tỷ lệ chất hóa dẻo có thể thay đổi từ

1 - 50 % so với các chất rắn trong công thức bao Một số chất hóa dẻo hay được dùng trong bao màng bán thấm: các loại polyethylen glycol, ethylen glycol monoacetat và

diacetat cho màng độ thấm thấp, triethyl acetat, diethyl tartarat hoặc diacetin cho màng

Bơm thẩm thấu quy ước (Elementary osmotic pumps - EOP)

Bơm thẩm thấu đơn thành phần (Single composition osmotic pumps - SCOP)

Bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp (Controlled porosity osmotic pumps - CPOP)

Bơm thẩm thấu tự nhũ hóa (Self emulsified osmotic pumps - SEOP)

- Viên nhân nhiều lớp:

Bơm thẩm thấu kéo - đẩy (Push - pull osmotic pump - PPOP)

Hệ thẩm thấu lỏng (L-OROS)

Bơm thẩm thấu tới đích đại tràng (OROS-CT)

Bơm thẩm thấu dính - đẩy (Push - stick osmotic pump - PSOP)

Bơm thẩm thấu dạng sandwich (Sandwiched osmotic tablets - SOTS)

Ngoài ra còn có thêm bơm thẩm thấu trương nở (Swellable elementary osmotic pump - SEOP), hệ thẩm thấu đồng nhất (Monolithic osmotic system - MOS) và hiện nay có thêm dạng viên nang thẩm thấu (Capsule-base osmotic pumps) [15]

 Bơm thẩm thấu quy ước (Elementary osmotic pump – EOP)

Bào chế viên nhân bằng phương pháp dập thẳng, bao màng cellulose acetat và khoan miệng giải phóng trên bề mặt viên bao Sự giải phóng dược chất được kiểm soát bởi lượng môi trường qua màng bán thấm và dược chất qua miệng Lượng môi trường qua màng bán thấm được tính toán theo công thức

)

h

k A dt

Trong đó: dV/dt: Tỷ lệ lượng dung môi qua màng bán thấm

k: Khả năng bán thấm của màng A: Diện tích bề mặt màng h: Độ dày màng

ΔΠ, Δp: Chênh lệch áp suất thẩm thấu và áp suất thủy động trong và ngoài màng

 Bơm thẩm thấu kéo - đẩy (PPOP - Push pull osmotic pumps)

Cấu tạo của PPOP gồm 2 lớp: lớp dược chất (chứa dược chất, polyme, tá dược thẩm thấu và các tá dược khác của viên nén), lớp đẩy (chứa polyme, tá dược thẩm thấu, chất màu và các tá dược khác) [12], [27], [22], [23] Bơm thẩu thấu kéo đẩy là một dạng bơm thẩm thấu cơ bản được điều chỉnh để duy trì giải phóng theo động học bậc 0 tốt hơn [12] PPOP sử dụng được cho cả các dược chất ít tan và dễ tan

Quá trình GPDC từ hệ trải qua 3 bước sau [23], [27], [32], [22]:

- Nước từ môi trường ngoài thấm qua màng bao vào cả 2 lớp dược chất và lớp đẩy

- Nước đi vào lớp dược chất hòa tan dược chất Đồng thời nước vào lớp đẩy làm trương nở các polyme ở lớp đẩy

- Polyme ở lớp đẩy trương nở đẩy lớp dược chất bên trên làm cho dược chất đẩy ra môi trường ngoài qua miệng giải phóng

 Hệ thẩm thấu lỏng (L – OROS)

Loại bơm thẩm thấu cải tiến sử dụng để kiểm soát giải phóng dược chất dưới dạng lỏng, hoặc bào chế dưới dạng lỏng Dược chất có thể là chất lỏng thân dầu hoặc bào chế dưới dạng dung dịch dầu, có thể thêm các chất nhũ hóa để bào chế dưới dạng

tự nhũ hóa Về mặt cấu tạo loại bơm này có thể là L-OROS Hardcap hoặc L-OROS Softcap [28], [43]

Hình 1.1 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu lỏng

Sau khi nước từ môi trường bên ngoài qua màng bán thẩm vào trong hệ sẽ hòa tan các chất tan trong lớp thẩm thấu tạo ra áp suất thẩm thấu trong viên đẩy dược chất lỏng ra ngoài qua miệng giải phóng dược chất [43]

 Bơm thẩm thấu tới đích đại tràng (OROS-CT)

Được sử dụng để bào chế các thuốc sử dụng ngày 1 - 2 lần với mục đích đưa thuốc tới giải phóng tại đích là đại tràng OROS - CT có thể là viên thẩm thấu đơn hoặc được bao gồm bởi 5 - 6 viên thẩm thấu kéo - đẩy được đóng vào trong một nang gelatin cứng hoặc cũng có thể được bào chế dưới dạng viên nén

Khi uống vào dạ dày nhờ một lớp bao tan trong ruột nên viên không bị ảnh hưởng bởi dịch dạ dày Khi tới ruột non lớp màng bao bên ngoài bị hòa tan, nước từ môi trường bên ngoài thấm qua màng bán thấm vào viên và viên bắt đầu giải phóng theo cơ chế kéo

- đẩy [28], [43]

 Bơm thẩu thấu kiểu sandwich (SOT – Sandwiched osmotic tables)

SOT có 2 lớp dược chất nằm ở 2 bên còn lớp đẩy polyme nằm ở giữa Dược chất được giải phóng qua 2 miệng giải phóng ở 2 lớp thuốc Khi nước đi vào tới lớp đẩy ở giữa có chứa các thành phần trương nở tạo áp suất thẩm thấu đẩy thuốc ra 2 phía qua 2 lỗ nằm trên 2 mặt đối diện của viên nén, GPDC ra ngoài Với cấu tạo như vậy SOT phù hợp với những dược chất dễ gây kích ứng tại chỗ trên niêm mạc dạ dày [43]

Hình 1.2 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu sandwich

1.2 Tổng quan về bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp

1.2.1 Cấu tạo và cơ chế

Bơm thấu thấu tự tạo lỗ xốp (CPOP) có cấu tạo tương tự như bơm thẩm thấu quy ước EOP như viên nhân được bào chế bằng phương pháp dập thẳng, bao màng cellulose acetat, điểm khác nhau duy nhất là ở bơm thẩm thấu quy ước trên bề mặt viên bao được khoan miệng giải phòng còn bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp không phải khoan miệng giải phóng, do đó việc kiểm soát giải phóng được thực hiện qua hệ thống kênh khuếch tán trên màng bao [23], [10] Trong công thức màng bao của CPOP có các thành phần tan trong môi trường hòa tan và tạo ra hệ thống vi lỗ xốp như các mao quản Các vi lỗ xốp này cho cả nước và dung dịch hòa tan đi qua [12]

Quá trình giải phóng dược chất từ hệ trải qua các bước: sau khi tiếp xúc với nước tá dược tạo lỗ xốp ở màng bao hòa tan trong nước và tạo ra hệ thống vi lỗ xốp Nước qua màng bán thấm và vi lỗ xốp vào trong viên nhân và hòa tan dược chất, sau đó dược chất giải phóng ra bên ngoài qua các vi lỗ xốp này [19], [10], [28], [37] Quá trình giải phóng dược chất chủ yếu theo cơ chế thẩm thấu, cơ chế khuếch tán thụ động đóng vai trò nhỏ [12]

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ giải phóng dược chất của hệ thẩm thấu tự tạo lỗ xốp như màng bao (tính chất bán thấm của màng, các tá dược dùng trong màng bao đặc biệt là các chất hóa dẻo, bề dày màng bao…), độ tan của dược chất và đặc biệt

là những chất tạo lỗ Chất tạo lỗ là những thành phần tan được trong nước, đóng vai trò quan trọng tạo kênh để giải phóng thuốc Các chất tạo lỗ xốp điển hình thường được sử

Hình 1.3 Cấu tạo của hệ bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp

dụng như natri clorid, natri bromua, kali clorid, canxi clorid, canxi nitrat, một số loại đường như manitol, lactose, glucose, fructose… Đặc biệt, đặc điểm và lượng chất tạo lỗ xốp thêm vào màng bao có ảnh hưởng tới kích thước, mật độ, số lượng lỗ cũng như thời gian tạo được lỗ xốp trên màng bán thấm, từ đó ảnh hưởng tới tốc độ và thời gian giải phóng dược chất Mật độ lỗ tỉ lệ thuận với thời gian giải phóng dược chất.

Có thể tóm tắt các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng giải phóng dược chất của viên bao giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp như sau:

Bảng 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến GPDC của bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp Yếu tố ảnh hưởng đến GKDP Thông số thường dùng

Tỷ lệ chất hóa dẻo 0 % đến 50 % của polyme tạo màng

Tỷ lệ chất diện hoạt 0 % đến 40 % của polyme tạo màng

Tỷ lệ chất tạo lỗ 0,1 % đến 60 % của tổng khối lượng chất rắn

- Dễ duy trì tốc độ giải phóng dược chất theo động học bậc 0

- Sự giải phóng diễn ra trên toàn bộ bề mặt của màng, hạn chế hiện tượng khóa lỗ dẫn đến ngừng giải phóng hoặc phá hủy hệ vận chuyển

- Có thể dự đoán gần chính xác tỷ lệ giải phóng dược chất và chương trình hóa thông qua việc điều chỉnh các yếu tố kiểm soát giải phóng

- Phương pháp bào chế đơn giản, ít giai đoạn, có khả năng nâng cấp, phù hợp để sản xuất trong công nghiệp, không cần sử dụng khoan laser tạo miệng giải phóng giúp giảm giá thành

- Khi sử dụng đường uống, việc giải phóng dược chất không phụ thuộc vào pH dạ dày, điều kiện thủy động, nhu động ruột, ít chịu ảnh hưởng nhất bởi tác động của thức

ăn trong đường tiêu hóa

- Có sự tương quan lớn giữa kết quả nghiên cứu in vivo và in vitro

 Nhược điểm

Hệ thẩm thấu tự tạo lỗ xốp nhìn chung có ít nhược điểm hơn so với những hệ giải phóng kiểm soát khác Một trong những nhược điểm lớn nhất của hệ này là khó kiểm soát được sự đồng nhất của các lỗ xốp trên bề mặt màng bao, tốc độ và mức độ giải phóng dược chất khó kiểm soát hơn so với khoan laser

1.2.2 Các nghiên cứu về bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp

Trong các hệ vận chuyển thuốc, hệ kiểm soát giải phóng bằng đường uống bao gồm hệ cốt, hệ bình chứa, hệ thẩm thấu được coi là quan trọng nhất bởi những ưu điểm

so với hệ vận chuyển thuốc khác như ít bị ảnh hưởng bởi thức ăn, pH, các yếu tố sinh lý… [41], [33], [34] Bơm thẩm thấu có vai trò quan trọng trong vận chuyển thuốc đối với các thuốc có thời gian bán hủy ngắn và cần sử dung nhiều lần trong 24 giờ [21] Hệ bơm thẩm thấu qui ước bao gồm nhân thẩm thấu được bao bọc bởi một màng bán thấm

là màng cellulose acetate có các lỗ xốp màng được tạo bởi khoan laser hoặc các thiết bị

cơ học (mechanical drills) [33], [17] Bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp (CPOP) là một trong những hình thức của hệ thẩm thấu, lỗ xốp được tạo ra bởi sự kết hợp các thành phần tan trong nước ở trên màng Như vậy không cần thiết bị hiện đại để tạo lỗ xốp trên màng bán thấm Một ưu điểm khác của hệ CPOP so với EOP là sự giải phóng diễn ra trên toàn

bộ bề mặt của màng giảm khả năng khóa các lỗ dẫn đến ngừng giải phóng hoặc phá hủy

hệ vận chuyển Khi viên thuốc được tiếp xúc với pha nước, thành phần thân nước sẽ hòa tan tạo ra lỗ xốp trên màng bán thấm để giải phóng thuốc Cellulose acetat và cellulose acetat butyrate là hai polyme thường được sử dụng trong CPOP để tạo màng bán thấm [20] Dung môi thường dùng để hòa tan polyme có độ phân cực thấp như aceton hoặc phối hợp các dung môi không phân cực

Tại Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu liên quan tới hệ giải phóng thuốc theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp, tuy nhiên các nghiên cứu dừng lại ở khảo sát các vi lỗ xốp, chưa có nghiên cứu khảo sát sâu về kích thước lỗ xốp này Nguyễn Văn Hà và

cộng sự đã tiến hành nghiên cứu xây dựng công thức viên nén venlafaxin 75 mg giải phóng kéo dài dạng bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp [4] Nghiên cứu này đã bào chế viên venlafaxin giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp với chất tạo lỗ

là PVP K30 Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ thành phần tá dược trương nở, tá dược tạo áp suất thẩm thấu và tác nhân tạo lỗ đều có ảnh hưởng tới tốc độ giải phóng dược chất của viên nghiên cứu Khi tăng tỷ lệ chất tạo lỗ xốp trong màng thì mật độ các vi lỗ trong màng tăng lên, làm giảm thời gian tiềm tàng, tăng sự thấm hút của môi trường vào sâu bên trong viên, làm tăng tốc độ giải phóng dược chất từ viên [4] Tuy nhiên nghiên cứu chưa tập trung sâu vào nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước lỗ xốp này tới tốc độ giải phóng dược chất

Với viên giải phóng kéo dài theo cơ chế màng bao thẩm thấu tự tạo lỗ xốp (CPOP), việc tìm được một dung môi thích hợp là vô cùng khó khăn Một nhóm các nhà khoa học đến từ Ấn Độ đã tiến hành nghiên cứu và khắc phục các vấn đề liên quan tới viên giải phóng theo cơ chế bơm thẩm thấu có kiểm soát bằng cách sử dụng các lỗ nano giúp kiểm soát giải phóng Leila Azharshekoufeh Bahari và công sự (2017) đã nghiên cứu bào chế được màng bao thẩm thấu tạo lỗ xốp có kích thước nano cho dược chất tan 4-amino pyridine [9] Trong nghiên cứu này, tá dược tạo lỗ là sucrose và manitol có kích thước nano Các tiểu phân đường này được bào chế bằng phương pháp nghiền bi Hiệu suất được đánh giá theo các thông số D 12h (phần trăm dược chất giải phóng sau 12 giờ), Devzero (phần trăm trung bình độ lệch của việc giải phóng thuốc từ động lực bậc 0), T-lag (thời gian tiềm tàng) Kết quả đưa ra rằng lượng HPMC E15LV và lỗ xốp trong màng bán thấm ảnh hưởng rất lớn đến tính toàn vẹn của màng bán thấm Kết quả thu được từ kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự hình thành các lỗ nano trong màng tế bào

mà việc giải phóng thuốc diễn ra thông qua các lỗ nano này [9]

Năm 2010, tạp chí AAPS PharmSciTech cũng công bố công trình nghiên cứu

“Phát triển và tối ưu hóa hệ bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp kích thước micro/ nano” của nhóm tác giả Siracha Tuntikulwattana, Ampol Mitrevej, Teerakiat Kerdcharoen,

Desmond B Williams và Nuttanan Sinchaipanidl [45] Nghiên cứu tiến hành đối với viên nén giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp kích thước micro/ nano được bao bằng cellulose acetate có chứa polyvinylpyrolidone (PVP) đóng vai trò

là chất tạo lỗ Dược chất sử dùng để đánh giá trong nghiên cứu này là propranolol hydrochloride Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành thiết kế một nghiên cứu để tối ưu hóa công thức của màng bao đồng thời tiến hành đánh giá ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp (PVP K30 và PVP K90) Khả năng giải phóng dược chất được phân tích bằng phần mềm thống kê (MINITAB 14) Tiến hành chụp màng bao bằng kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi lực nguyên tử cho thấy có các lỗ xốp được hình thành bởi PVP hòa tan Sự giải phóng thuốc phụ thuộc vào khối lượng phân tử và nồng độ của PVP [45] Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng giải phóng dược chất propranolol hydrochloride có thể đạt tới 12 giờ Việc kiểm soát giải phóng trong 24 giờ cũng hoàn toàn có thể thực hiện với màng chứa cả PVP K30 và PVP K90 với độ dày màng thích hợp [45]

Nghiên cứu “Bào chế và đánh giá viên glipiizide giải phóng theo cơ chế bơm thẩm thấu” năm 2012 được đăng trên tạp chí International research journal of pharmacy

đã xây dựng và đánh giá hệ giải phóng thuốc có kiểm soát theo cơ chế thẩm thấu của glipizide [24] Glipizide là một loại thuốc uống thuốc hạ đường huyết thuộc BCS nhóm

II với thời gian bán thải tương đối ngắn, khoảng 2-4 giờ Mục tiêu chính của nghiên cứu này là đạt được giải phóng bậc 0 không cho glipizide, qua đó giảm tần suất dùng thuốc

và do đó tăng sự hài lòng của bệnh nhân Polyme tạo màng được sử dụng là cellulose acetat PEG 400 được sử dụng làm chất hóa dẻo Kali clorid được sử dụng làm chất tạo lỗ xốp Acetone và methanol được sử dụng làm dung môi và mannitol-fructose, mannitol-sucrose, lactose-sucrose được sử dụng kết hợp làm tác nhân thẩm thấu Nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi nồng độ của chất tạo lỗ tới độ giải phóng và ảnh hưởng của các chất thẩm thấu khác nhau đến tốc độ giải phóng [24]

1.3 Kỹ thuật bào chế tiểu phân nano và phương pháp đánh giá

1.3.1 Giới thiệu

Công nghệ nano trong Dược phẩm (Pharmaceutical Nanotechology) hình thành trên cơ sở áp dụng thành tựu của công nghệ nano nói chung vào lĩnh vực nghiên cứu chế tạo các tiểu phân nano dược phẩm, các hệ mang thuốc nano hoặc các thiết bị nano dùng chẩn đoán và điều trị bệnh [6]

Công nghệ nano là khoa học liên ngành, ngay sau khi ra đời đã phát triển nhanh chóng, tạo ra nhiều sản phẩm trên thị trường nhằm phục vụ đời sống con người Từ năm 2001-2005 ở Mỹ đã có trên 100 bằng phát mình được cấp cho công nghệ nano dược [6] Năm 2006 doanh số về công nghệ nano toàn cầu đã đạt 50 tỉ USD Hiện nay các nước phát triển như Mỹ, Nhật bản, Cộng đồng châu Âu… đều đang đầu tư những dự án lớn cho công nghệ nano với tầm nhìn lâu dài

Công nghệ nano ra đời được ngành Dược đón nhận như một công cụ cơ bản để nghiên cứu và phát triển các hệ đưa thuốc mới, nhằm khắc phục những hạn chế của các dược chất và dạng thuốc truyền thống Vai trò của hệ đưa thuốc nano được khai thác theo hai hướng chính: cải thiện sinh khả dụng cho các dược chất ít tan, khó thấm, không bền và định hướng dược chât tới đích tác dụng [6]

1.3.2 Phương pháp bào chế

Tiểu phân nano được chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp top-down và phương pháp bottom-up Phương pháp top-down là phương pháp tạo tiểu phân có kích

thước nano từ các hạt có kích thước lớn hơn, phương pháp bottom-up là phương pháp hình thành tiểu phân nano từ các phân tử hoặc ion

 Phương pháp Top-down

Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến nguyên liệu thô ban đầu

thành các tiểu phân có kích thước nano Phương pháp nghiền sử dụng lực phân chia là lực va chạm, nén ép, mài mòn và lực ma sát do tương tác giữa tiểu phân với thành buồng nghiền, giữa các bi với nhau và giữa tiểu phân-tiểu phân [26], [25], [31]

Thiết bị và quy trình: thường hay sử dụng nhất là thiết bị nghiền bi Trong phương

pháp này, nguyên liệu ban đầu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi được làm từ các vật liệu rất cứng và đặt trong một cái cối và được rung lắc với tốc độ và thời gian thích hợp Dưới tác động của lực va chạm với các viên bi, các tiểu phân vị vỡ thành những tiểu phân có kích thước nhỏ hơn, sản phẩm thu được lấy ra và đem phân đoạn kích thước tiểu phân nếu cần Kết quả thu được là các tiểu phân có kích thước nano Phương pháp này có nhiều ưu điểm như thiết bị rẻ tiền, thông dụng, tuy nhiên rất khó trong việc giảm tới kích thước tiểu phân mong muốn

Có hai phương pháp nghiền thường được sử dụng phổ biến nhất là nghiền khô và nghiền ướt Ở phương pháp nghiền khô, sự giảm KTTP trong quá trình nghiền do ma sát, sự cọ mòn, sự va chạm và đứt gãy của tương tác tiểu phân-tiểu phân hoặc tiểu phân với thiết bị [25] Phương pháp nghiền ướt là quá trình giảm KTTP trong đó tiểu phân rắn được phân tán vào môi trường lỏng [25]

Phương pháp nghiền để bào chế tiểu phân nano có những ưu điểm như đơn giản, áp dụng được cho cả các chất có độ tan thấp hoặc không tan Tuy nhiên, phương pháp này cũng tồn tại những nhược điểm như chi phí thiết bị đắt tiền, dễ nhiễm vi sinh vật, tạp từ thiết bị mài mòn và hạn chế về kích thước buồng nghiền [13] Với phương pháp nghiền khô, thời gian nghiền kéo dài (có thể tới hàng ngày), năng lượng đầu vào cao gây nóng thiết bị và ảnh hưởng đến độ ổn định của nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt, các viên bi có thể bị mài mòn do va chạm với thành buồng nghiền tạo ra tạp [1] Phương pháp nghiền ướt được sử dụng nhiều hơn nghiền khô để tránh tác động của nhiệt và rút ngắn thời gian nghiền, đồng thời cũng trực tiếp tạo ra dạng bào chế [1]

 Phương pháp Bottom-up

Nguyên lý: tiểu phân nano được hình thành từ các phân tử hoặc ion Phương pháp

bottom-up được sử dụng rất phổ biến vì tính linh hoạt và chất lượng của sản phẩm cuối cùng Phần lớn các tiểu phân nano sử dụng hiện nay được bào chế từ phương pháp này Phương pháp bottom up được sử dụng phổ biến là thay đổi dung môi Với phương pháp này, nguyên liệu dùng bào chế tiểu phân nano được hòa tan trong dung môi thích hợp Dung dịch này sau đó được nhỏ hoặc trộn lẫn với dung môi đồng tan với nó và không hòa tan được các tiểu phân, qua đó dẫn đến sự kết tủa các tiểu phân nano Dung môi có thể được loại đi bằng nhiều cách như nâng nhiệt độ khi phối hợp hoặc bay hơi trong chân không

Hình 1.4 Sơ đồ quy trình bào chế tiểu phân nano bằng phương pháp

thay đổi dung môi

Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: đơn giản, thiết bị không quá phức tạp, có thể triển khai quy mô lớn, thu được kết tủa mịn, kết tủa tạo thành có thể ở dạng vô định hình, lượng chất diện hoạt sử dụng thấp hơn so với một số phương pháp khác, không cần thông qua bước nhũ hóa tốn nhiều năng lượng, chi phí thấp, hiệu quả, không nhiễm tạp, tránh sử dụng năng lượng cao, không biến đổi tính chất Tuy nhiên khó lựa chọn dung môi, khó kiểm soát KTTP, khó triển khai sản xuất lớn và chất dễ bị kết tụ trở lại

1.3.3 Tính chất và một số chỉ tiêu đánh giá hệ tiểu phân nano

Hệ tiểu phân nano là hệ siêu vi tiểu phân, mắt thường không nhìn thấy được Trong khi đó, các tính chất và đặc điểm của tiểu phân lại gắn chặt chẽ với sự phân bố

và tác dụng trong cơ thể Vì vậy, kiểm soát và đánh giá được tính chất của hệ tiểu phân trong quá trình bào chế, sử dụng hệ tiểu phân nano là hết sức quan trọng

 Hình thái và cấu trúc tiểu phân

Đây là thông số quan trọng ảnh hưởng đến đặc tính và tác dụng của hệ như hình dáng, hình thái bề mặt, phân bố không gian Hình thái bên ngoài của tiểu phân nano được quan sát bằng các kính hiển vi điện tử như:

Kính hiển vi điện tử quét (SEM: Scanning electron microscopy) quét bề mặt mẫu bằng một chùm tia điện tử hội tụ cao trong chân không, thu thập thông tin (tín hiệu) từ mẫu phát ra, tái tạo thành một hình ảnh lớn hơn của bề mặt mẫu và hiển thị lên màn hình Đây là một phương pháp để quan sát trực tiếp các tiểu phân nano, chụp được ảnh tiểu phân kích thước từ 10 nm, phóng đại từ 10-300.000 lần, cung cấp thông tin về phân

bố không gian, hình ảnh bề mặt tiểu phân

Hiển vi điện tử truyền qua (TEM: Transmission electron microscopy) là thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn hình huỳnh quang, trên phim quang học hay ghi nhận bằng các máy chụp kĩ thuật số TEM cho hình ảnh rõ hơn so với SEM về hình thái, cấu trúc,

số lượng và hướng của tiểu phân, có thể xác định được vị trí tiểu phân

 Kích thước tiểu phân và phân bố kích thước tiểu phân

Kích thước và phân bố kích thước tiểu phân là những thông số quan trọng trong đánh giá và kiểm nghiệm độ ổn định của hệ nano Phân bố kích thước tiểu phân được kiểm tra theo thời gian đánh giá độ ổn định của mẫu Sự thay đổi đường kính, hình dạng tiểu phân, số đỉnh và các thông số của biểu đồ phân bố có thể là nguyên nhân dẫn tới sự không ổn định của hệ

Kích thước tiểu phân có thể đo trực tiếp bằng một số thiết bị đo như Mastersizer 3000E, Zetasizer Nano ZS90 Malvern Nguyên tắc của thiết bị này dựa trên mức độ tán xạ ánh sáng khác nhau khi chiếu chùm tia laze vào các tiểu phân có kích thước khác nhau Dựa vào mức độ tán xạ của chùm tia sau khi va chạm vào tiểu phân ta có thể tính được KTTP theo thuyết Mie Nồng độ đếm tiểu phân khoảng 150-250 kcps Xác định kích thước tiểu phân trung bình và chỉ số đa phân tán PDI (polydiversity index): PDI từ 0,1 đến 0,25 được coi là phân bố hẹp, trên 0,5 là phân bố rộng

Yêu cầu hệ có phân bố kích thước tiểu phân càng hẹp càng tốt Trên thực tế, đây

là tiêu chí rất khó đạt được, nhất là sự đồng nhất về phân bố kích thước giữa các lô mẻ

 Đo độ tích điện/ thế zeta

Mục đích đo thế zeta để xác định sự tích điện bề mặt tiểu phân nhằm tối ưu hóa thông số công thức và dự đoán độ ổn định của hệ Thế zeta được xác định gián tiếp thông

qua linh độ điện di của tiểu phân nano khi đặt trong điện trường Tiểu phân phân tán thường tích điện ở bề mặt do sự hiện diện của các nhóm ion hoặc sự hấp phụ ion từ môi trường phân tán, điều này tạo ra lực đẩy giúp tiểu phân bền hơn Lực đẩy này thể hiện bởi thế năng zeta Tốc độ di chuyển của tiểu phân được xác định thông qua việc tử so sánh sự sai khác về pha giữa ánh sáng tán xạ và ánh sáng từ nguồn laze nhờ ứng dụng định luật Doppler

Đối với những hệ tiểu phân nano có thế zeta từ -10 đến +10 mV được xem là trung tính.Với những hệ tiểu phân nano có thế zeta lớn hơn +30 mV hay nhỏ hơn -30mV thì được xem như các cation mạnh và anion mạnh tương ứng Do hầu hết các màng tế bào có điện tích âm nên thế zeta có thể ảnh hướng tới xu hướng thấm của tiểu phân nano qua màng Với thế zeta dương thì khả năng biểu thị độc tính nhiều hơn do có thể gây phá vỡ thành tế bào

 Xác định tính chất hệ tiểu phân nano

Quang phổ hồng ngoại cung cấp thông tin về cấu trúc nguyên tử ở trạng thái rắn khi nghiên cứu sự chuyển động của các phân tử Nguyên tắc chung đo phổ hồng ngoại như sau: khi chiếu một chùm tia đơn sắc có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại qua mẫu phân tích, một phần năng lượng bị hấp thụ làm giảm cường độ tia tới Sự hấp thụ này tuân theo định luật Lambert-Beer Bằng cách so sánh phổ hồng ngoại của dược chất tinh khiết, tá dược và hệ tiểu phân nano dạng đông khô, có thể xác định đươc sự tương tác giữa dược chất và tá dược trong hệ tiểu phân nano

1.3.4 Các nghiên cứu về màng bao thẩm thấu tự tạo lỗ xốp có kích thước

nano

Tuntikulwattana và công sự (2010) đã phát triển và tối ưu hóa hệ bơm thẩm thấu

tự tạo lỗ xốp với lỗ xốp có kích thước micro và nano [45] Trong nghiên cứu này, propranolol hydrochloride được sử dụng làm dược chất mẫu để đánh giá khả năng kiểm soát giải phóng của màng bao cellulose acetat với tá dược tạo lỗ là polyvinylpyrolidone Nghiên cứu đã tiến hành tối ưu hóa công thức theo USP 31, khảo sát màng trước và sau khi hòa tan cũng như khảo sát tỷ lệ của chất tạo lỗ trên màng, đồng thời so sánh sự khác biệt giữa hai tá dược tạo lỗ là PVP K30 và PVP K90 [45] Tốc độ giải phóng dược chất được sử dụng phần mềm thống kê minitab 14 để phân tích và đánh giá Màng bao

cellulose acetat sau khi hòa tan được đem đi chụp SEM để quan sát bề mặt Kết quả cho thấy có các lỗ trên bề mặt màng bao polymer được hình thành bởi PVP Tốc độ giải phóng dược chất phụ thuộc vào loại tá dược tạo lỗ PVP cũng như tỷ lệ của nó trên màng Sử dụng tá dược tạo lỗ là PVP K30 với độ dày màng bao polymer thích hợp có khả năng giải phóng kiểm soát lên đến 12 giờ và hoàn toàn có thể kiểm soát lên đến 24 giờ khi sử dụng phối hợp cả hai tá dược PVP K30 và PVP K90 với độ dày màng bao thích hợp Cấu tạo của hệ giải phóng kéo dài này bao gồm viên nhân chứa dược chất được bao bởi màng bán thấm có bản chất là polymer và trên màng này có chứa các tá dược tạo lỗ Khi

hệ thẩm thấu thuốc này tiếp xúc với môi trường nước, do sự chênh lệch áp suât thẩm thấu mà nước sẽ thấm vào trong viên và dược chất sẽ được giải phóng thông qua các lỗ xốp trên màng Quá trình giải phóng thuốc này được nghiên cứu chứng minh là chỉ phụ thuộc vào bản chất và tỷ lệ các tá dược tạo lỗ mà không phụ thuộc vào pH hay mức độ khuấy Do vậy có thể nhận thấy nhiều ưu điểm của hệ giải phóng kéo dài theo cơ chế thẩm thấu so với các hệ giải phóng kéo dài khác là quá trình giải phóng thuốc không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như pH hay sinh lý, do đó tốc độ giải phóng thuốc hoàn toàn có thể dự đoán và lập trình sẵn, qua đó có thể duy trì được nồng độ điều trị của các thuốc cần duy trì giải phóng, giúp tăng được việc tuân thủ điều trị [45]

Một nghiên cứu khác cũng tập trung vào các tá dược tạo lỗ trong hệ thẩm thấu tự tạo lỗ xốp của Bahari và cộng sự năm 2017 Nghiên cứu sử dụng dược chất tan 4-amino pyridine [9] Trong nghiên cứu này, tá dược tạo lỗ là sucrose và manitol có kích thước nano Các tiểu phân đường này được bào chế bằng phương pháp nghiền bi Hiệu suất được đánh giá theo các thông số D 12h (phần trăm dược chất giải phóng sau 12 giờ), Devzero (phần trăm trung bình độ lệch của việc giải phóng thuốc từ động lực bậc 0), T-lag (thời gian tiềm tàng) Kết quả đưa ra rằng lượng HPMC E15LV và lỗ xốp trong màng bán thấm ảnh hưởng rất lớn đến tính toàn vẹn của màng bán thấm Kết quả thu được từ kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự hình thành các lỗ nano trong màng tế bào

mà việc giải phóng thuốc diễn ra thông qua các lỗ nano này [9]

Chương 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu, thiết bị

2.1.1 Nguyên vật liệu

Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu và hóa chất

2 Cellulose acetat (Opadry CA) Mỹ (Colorcon) NSX

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ

Thiết bị sử dụng trong bào chế

- Máy nghiền bi Retsch MM200 (Đức)

- Máy bao viên mini Caleva (Anh)

- Cân kĩ thuật Sartorius TE 3102S (Đức)

- Máy khuấy từ IKA RH Basic 1 (Đức)

- Bộ rây các cỡ

- Bể siêu âm Wise Clean Wisd (Đức)

- Tủ sấy Daihan (Hàn Quốc)

Thiết bị sử dụng để đánh giá

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

- Máy thử hòa tan Vankel Varian VK 7010 (Mỹ)

- Máy đo độ mài mòn Erweka (Đức)

- Máy đo độ cứng Pharmatest PTB (Đức)

- Kính hiển vi điện từ FESEM Hitachi S-4800 (Nhật Bản)

- Cân phân tích Sartorius BP 1215

- Bình định mức, pipet các loại

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Bào chế và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính của tiểu phân nano đường sử dụng làm tá dược tạo lỗ xốp

- Bào chế màng bao tự tạo lỗ xốp kích thước nano

- Bào chế và đánh giá viên captopril 100 mg giải phóng kéo dài theo cơ chế bơm thẩm thấu tự tạo lỗ xốp có kích thước nano

2.3 Phương pháp bào chế

2.3.1 Phương pháp bào chế tiểu phân nano đường

Tiểu phân nano đường được nghiên cứu bào chế theo 2 phương pháp gồm phương pháp kết tủa do thay đổi dung môi và phương pháp nghiền bi Cụ thể như sau:

 Phương pháp kết tủa do thay đổi dung môi

+ Hoà tan từng loại đường (manitol/ lactose/ glucose) vào nước cất được dung dịch A, nồng độ đường thay đổi tùy khảo sát

+ Hòa tan chất diện hoạt trong dung môi aceton, nồng độ theo khảo sát được dung dịch

B

+ Phối hợp từ từ dung dịch A vào dung dịch B, kết hợp khuấy từ

 Phương pháp nghiền bi: sử dụng hai phương pháp nghiền bi là phương pháp nghiền khô và phương pháp nghiền ướt:

+ Phương pháp nghiền khô: trong buồng nghiền bi inox, kích thước bi 20 mm, thêm một lượng đường thích hợp, nghiền với tần số và thời gian thay đổi tùy khảo sát

+ Phương pháp nghiền ướt: trong buồng nghiền bi zirconi oxyd, kích thước bi 0,8 mm hoặc 0,65 mm, thêm một lượng đường và dung môi thích hợp, nghiền với tần số và thời gian thay đổi tùy khảo sát

2.3.2 Phương pháp bào chế viên nhân

Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn captopril như một dược chất điển hình

để đánh giá khả năng kiểm soát giải phóng của màng bao Trên cơ sở tham khảo các đề tài nghiên cứu về captopril [5], lựa chọn công thức viên nhân có thành phần như sau:

Bảng 2.2 Thành phần viên nhân captopril Thành phần Hàm lượng 1 viên (mg) Vai trò

thẩm thấu

Quy trình bào chế:

- Nghiền mịn và rây qua rây 250 các thành phần captopril, Avicel, lactose, acid citric, natri clorid

- Talc, Aerosil được rây qua rây 180

- Cân các thành phần theo công thức

- Trộn đồng lượng các thành phần captopril, lactose và Disolcel, acid citric

- Tạo khối ẩm: chuẩn bị dung dịch tá dược dính PVP K30 được hòa tan trong dung môi isopropanol, phối tá dược dính vào hỗn hợp bột kép trên, trộn đều tạo khối ẩm

- Xát khối ẩm qua rây 1000

- Sấy cốm ở nhiệt độ 40-50 oC khoảng 15 phút, sau đó sửa hạt qua rây 800

- Hạt đã sửa tiếp tục được sấy khô ở nhiệt độ 40-50 oC đến độ ẩm 3-4 %, sau đó trộn với Talc và Aerosil

- Dập viên với khối lượng 525 mg, sử dụng chày tròn, lõm, đường kính 10 mm, độ cứng 8-10 kp

2.3.3 Phương pháp bao viên

Thành phần màng bao:

Công thức màng bao viên thẩm thấu bao gồm các thành phần:

Cellulose acetat (CA)

Tá dược tạo lỗ xốp

Dung môi bao: aceton

- Chuẩn bị dịch bao: Phân tán polyme là CA vào aceton, kết hợp siêu âm cho tới khi

CA tan hoàn toàn Hệ tiểu phân nano đường thích hợp nhất để làm tá dược tạo lỗ được phối hợp với dung dịch CA để được thu được dịch bao Nồng độ, thể tích dung dịch CA

và thể tích hỗn dịch nano đường được điều chỉnh để thu được kích thước tiểu phân thích hợp

- Bao viên: Viên nhân được bao trên máy bao phim Mini Caleva quy mô 10 viên một

mẻ, thông số bao như sau:

Tiến hành bao viên như các thông số ở trên, khi viên đạt độ dày màng bao mong muốn thì ngừng phun dịch, tiến hành sấy viên khoảng 15 phút ở nhiệt độ bao, sau đó để viên ổn định trong 24 giờ ở điều kiện thường trước khi tiến hành đánh giá giải phóng dược chất của viên

2.4 Phương pháp đánh giá

2.4.1 Phương pháp đánh giá đặc tính tiểu phân nano

Kích thước tiểu phân trung bình và khoảng phân bố kích thước tiểu phân:

Hỗn dịch nano chứa tiểu phân nano được tiến hành xác định KTTP và PDI bằng thiết bị đo Zetasizer ZS90 Nguyên tắc của thiết bị này dựa trên mức độ tán xạ ánh sáng khác nhau khi chiếu chùm tia laze vào các tiểu phân có kích thước khác nhau Dựa vào mức độ tán xạ của chùm tia sau khi va chạm vào tiểu phân ta có thể tính được kích thước tiểu phân theo thuyết Mie

Hỗn dịch nano chứa tiểu phân nano được phân tán trong dung môi hữu cơ đến nồng độ đếm tiểu phân khoảng 150-250 kcps

2.4.2 Phương pháp định lượng captopril

Phương pháp đo quang, cụ thể như sau:

 Mẫu chuẩn: Cân chính xác khoảng 100 mg captopril vào bình định mức 100 ml, thêm khoảng 60 ml dung dịch HCl 0,1 N, siêu âm tan hoàn toàn, bổ sung thêm dung dịch HCl 0,1 N vừa đủ 100 ml Từ dung dịch chuẩn gốc tiến hành pha các dung dịch chuẩn có nồng độ từ 5, 10, 15, 20, 25, 30 µg/ml

 Tiến hành đo mật độ quang (D) các dung dịch trên ở bước sóng 212 nm

 Xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm, vẽ đồ thị biểu thị sự tương quan giữa mật độ quang và nồng độ dược chất

2.4.3 Thử độ hòa tan

Tiến hành trên thiết bị cánh khuấy, cụ thể như sau:

 Thiết bị: Máy thử hòa tan Vankel – Varian VK 7010

 Điều kiện thử độ hòa tan của viên [5]:

+ Nhiệt độ môi trường thử: 37 ± 0,5°C

+ Tốc độ quay: 50 vòng/ phút

+ Môi trường thử hòa tan: 900 ml HCl 0,1 N

+ Lấy mẫu sau những khoảng thời gian nhất định, mỗi lần hút 10 ml và bổ sung 10 ml

môi trường hòa tan, lọc và pha loãng đến nồng độ thích hợp và đo quang tại bước sóng

λ = 212 nm với mẫu trắng là dung dịch HCl 0,1N

Trong đó: M hàm lượng dược chất trong 1 viên (mg)

2.4.4 Phương pháp đánh giá các đặc tính viên nhân

- Độ đồng đều khối lượng:

Lấy 20 viên, cân khối lượng của từng viên và so sánh với khối lượng trung bình của 20 viên

Độ lệch cho phép theo quy định của Dược điển Việt Nam V: phần trăm chênh lệch là ± 7.5%

- Hàm lượng trung bình viên:

Cân khối lượng 10 viên nhân bất kỳ, tính khối lượng trung bình viên Nghiền mịn

10 viên, cân chính xác một lượng bột viên tương ứng với 100 mg captopril vào bình nón

100 ml Thêm 50 ml dung dịch HCl 0,1 N, siêu âm 30 phút cho dược chất tan hoàn toàn

và bổ sung HCl 0,1 N tới vừa đủ 100 ml, lọc qua giấy lọc, bỏ 10 ml dịch lọc đầu Lấy chính xác 10 ml dịch lọc vào bình định mức 100 ml, bổ sung dung môi tới vạch Tiến hành đo quang ở bước sóng 212 nm, môi trường HCl 0,1 N Dựa vào đường chuẩn để tính hàm lượng dược chất

- Độ mài mòn:

Tiến hành trên máy đo độ mài mòn PHARMATEST PTF E Cân chính xác khối lượng 20 viên nhân (m1 gam) cho vào máy quay 100 vòng Sau đó lấy viên ra, làm sạch bụi và cân lại (m2 gam) Độ mài mòn, độ bở được tính theo công thức:

X (%) = 𝑚2−𝑚1

𝑚1 × 100 (%)

Độ mài mòn yêu cầu không quá 1%

- Độ cứng:

+ Thiết bị: Máy đo độ cứng ERWERA TBH200

+ Tiến hành: Đặt từng viên dọc theo đường kính của viên, máy sẽ tác động một lực qua đường kính của viên đến khi vỡ, ghi lại lực vỡ viên Đo lực vỡ viên của 10 viên được dập tại các thời điểm khác nhau trong cùng một mẻ, rồi tính giá trị trung bình

2.4.5 Phương pháp đánh giá các đặc tính viên bao

- Độ dày màng bao: Xác định bởi phần trăm khối lượng tăng lên, cụ thể như sau:

Cân khối lượng 10 viên trước (m1) và sau (m2) khi bao

% khối lượng tăng lên = 𝑚2−𝑚1

𝑚1 × 100 (%)

- Hình thái bề mặt màng bao

Tráng dịch bao thành một màng phim mỏng Ngâm chế màng mỏng vào nước hoặc trong khoảng thời gian 30 phút để thành phần tá dược tạo lỗ xốp tan hết, sau đó vớt màng, đem sấy chân không ở nhiệt độ thấp, đánh giá hình dạng và kích thước tiểu phân qua kính hiển vi điện tử quét SEM Mẫu được gắn trên một giá đo phủ một lớp mỏng platinum để tránh tích tụ điện, sau đó được đưa vào buồng chân không và tiến hành đo tại thế gia tốc 2 kV Nguyên tắc của kính hiển vi điện tử quét là chùm điện tử quét trên toàn bộ bề mặt của mẫu được thu lại bởi các đầu dò để biến đổi thành những tín hiệu phân ánh bề mặt và thành phàn của mẫu đưa ra màn hình quan sát Do cách tạo ảnh nên các ảnh SEM có đặc điểm của ảnh ba chiều

Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano đường

Hiện nay, có hai phương pháp chính để bào chế các tiểu phân nano là phương pháp Bottom-up (đi từ phân tử nhỏ kết tủa thành tiểu phân nano lớn hơn) và phương pháp Top-down (đi từ tiểu phân lớp nghiền mịn thành tiểu phân nano) Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành đồng thời cả hai phương pháp trên Các mẫu đường sử dụng khảo sát trong nghiên cứu bao gồm manitol, lactose và glucose Các mẫu đường này được tiến hành quan sát dưới kính hiển vi quang học để đánh giá sơ bộ về hình thái và kích thước trước khi tiến hành bào chế bằng 2 phương pháp thay đổi dung môi và nghiền

bi

Hình 3.1 Hình ảnh glucose quan sát bằng kính hiển vi quang học

Hình 3.2 Hình ảnh manitol quan sát bằng kính hiển vi quang học

Hình 3.3 Hình ảnh lactose quan sát bằng kính hiển vi quang học