Nghiên cứu bào chế hệ phân tán rắn của rutin

Với sự phát triển mạnh của công nghệ bào chế, rất nhiều phương pháp khác nhau đã được đưa ra nhằm khắc phục nhược điểm và nâng cao tối đa hiệu quả sử dụng của rutin, có thể kể đến như: t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƢỢC

TẠ THỊ THU

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ

HỆ PHÂN TÁN RẮN CỦA RUTIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH DƢỢC HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƯỢC

TẠ THỊ THU

NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ

HỆ PHÂN TÁN RẮN CỦA RUTIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH DƯỢC HỌC

KHÓA: QH2013.Y NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN VĂN KHANH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới:

ThS Nguyễn Văn Khanh

Là người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận Đồng thời thầy cũng luôn động viên để tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện, giúp tôi hoàn thiện được khóa luận này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô bộ môn Bào chế và Công nghê dược phẩm cùng các thầy cô các bộ môn Dược lý - Dược lâm sàng, Dược cổ truyền, Hóa dược và Kiểm nghiệm thuốc đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình làm khóa luận

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong ban giám hiệu, các phòng ban và cán bộ nhân viên Khoa Y Dược - ĐHQGHN, những người đã dạy bảo tôi trong suốt 5 năm học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè những người đã động viên, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và làm khóa luận

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Sinh viên

TẠ THỊ THU

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

β-CD

CDH

cs

Beta cyclodextrin Chất diện hoạt Cộng sự

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.20

Kết quả đánh giá độ hòa tan và hiệu suất của các HPTR rutin sau 15 phút thử nghiệm

40

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

phương pháp khác nhau so sánh với rutin nguyên liệu

rutin

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về Rutin 2

1.1.1 Nguồn gốc 2

1.1.2 Phương pháp chiết suất 2

1.1.3 Tên gọi – công thức phân tử 3

1.1.4 Tính chất hóa lý 3

1.1.5 Định tính rutin 4

1.1.6 Định lượng rutin 4

1.1.7 Dược động học của rutin 5

1.1.8 Tác dụng dược lý của rutin 6

1.1.9 Một số chế phẩm có chứa rutin 7

1.2 Tổng quan về HPTR 8

1.2.1 Khái niệm 8

1.2.2 Cấu trúc hóa lý của hệ phân tán rắn 8

1.2.3 Cơ chế làm tăng độ tan của hệ phân tán rắn 9

1.2.4 Ưu nhược điểm của hệ phân tán rắn 9

1.2.5 Chất mang sử dụng trong hệ phân tán rắn 10

1.2.6 Các phương pháp chế tạo hệ phân tán rắn 11

1.2.7 Phương pháp đánh giá 13

1.3 Phun sấy 14

1.3.1 Ưu nhược điểm của quá trình phun sấy 14

1.3.2 Quá trình phun sấy 14

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phun sấy 14

1.3.4 Ứng dụng của phun sấy 16

1.4 Một số nghiên cứu về hệ phân tán rắn rutin 17

1.4.1 Nghiên cứu trong nước 17

1.4.2 Nghiên cứu ngoài nước 17

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị 18

2.1.1 Nguyên vật liệu 18

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ 18

2.1.3 Đối tượng nghiên cứu 19

2.2 Phương pháp nghiên cứu 19

2.2.1 Phương pháp bào chế hệ phân tán rắn 19

2.2.2 Phương pháp chế tạo hỗn hợp vật lý 20

2.2.3 Phương pháp đánh giá hệ phân tán rắn 21

2.2.4 Phương pháp thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa công thức 23

CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24

3.1 Nghiên cứu phương pháp bào chế hệ phân tán rắn rutin 24

3.1.1 Định lượng rutin bằng phương pháp đo quang 24

3.1.2 Khả năng hòa tan của rutin nguyên liệu 25

3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp bào chế đến một số đặc tính của hệ phân tán rắn 27

3.1.4 Lựa chọn phương pháp để bào chế hệ phân tán rắn 29

3.2 Nghiên cứu xây dựng thành phần công thức hệ phân tán rắn rutin 29

3.2.1 Khảo sát sơ bộ khi xây dựng công thức hệ phân tán rắn theo phương pháp phun sấy 293.2.2 Thiết kế thí nghiệm 373.2.3 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng 41

3.3 Đánh giá đặc tính của hệ phân tán rắn bào chế theo công thức tối ƣu 45

3.4 Bàn luận 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong nền Y học cổ truyền của nhiều nước trên thế giới như Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan… và đặc biệt Việt Nam, từ lâu, nụ hoa Hòe được coi là một vị thuốc với rất nhiều công dụng chữa bệnh khác nhau Tuy nhiên việc sử dụng cũng như hiểu biết trước đó chỉ mang tính kinh nghiệm Ngày nay, các nhà khoa học với nhiều phương pháp phân tích hiện đại đã chỉ ra rằng: rutin là thành phần hóa học chính trong nụ hoa hòe và có rất nhiều tác dụng tốt đối với cơ thể như chống oxy hóa, tăng độ bền thành mạch, chống viêm, hạ huyết áp, giảm mỡ máu [21]

Tuy nhiên, việc sử dụng rutin gặp phải một số khó khăn Một trong những khó khăn chính là do đặc tính phân tử lớn, khó tan dẫn tới sinh khả dụng theo đường uống của rutin thấp, khiến không đáp ứng được các hiệu quả lâm sàng như mong muốn Vì vậy, cho đến nay, rutin vẫn đang là đối tượng được các nhà khoa học chú trọng nghiên cứu và phát triển với mục đích làm tăng tốc độ hòa tan, tăng sinh khả dụng để sử dụng đạt hiệu quả cao nhất

Với sự phát triển mạnh của công nghệ bào chế, rất nhiều phương pháp khác nhau đã được đưa ra nhằm khắc phục nhược điểm và nâng cao tối đa hiệu quả sử dụng của rutin, có thể kể đến như: tạo phức với β-cyclodextrin, phức hợp với phospholipid, hệ phân tán rắn, hệ tiểu phân nano… Trong đó, bào chế hệ phân tán rắn được coi là một trong những phương pháp đáng được chú ý với nhiều ưu điểm nổi trội như phương pháp bào chế đơn giản, cải thiện tốt độ tan, tốc độ hòa tan, làm tăng tính thấm qua màng sinh học của dược chất ít tan, làm tăng sinh khả dụng….[41] Vì vậy, với mong muốn cải thiện độ hòa tan của rutin chúng tôi tiến hành ―Nghiên cứu bào chế hệ phân tán rắn rutin‖ với mục tiêu:

1 Bào chế và đánh giá được một số đặc tính của hệ phân tán rắn rutin

2 Tối ưu hóa được công thức và một số thông số của quá trình bào chế hệ phân tán rắn rutin

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1.1 Nguồn gốc

Rutin là một flavonoid thuộc nhóm flavon được phân lập đầu tiên vào năm

1842 từ cây Cửu lý hương (Ruta graveolen) bởi Veyss [10] Đến năm 1904 Schnidt

mới xác định rõ công thức hóa học của rutin [5] Đến năm 1962, rutin đã được tổng hợp toàn phần

Rutin được tìm thấy trong rất nhiều cây thuộc các họ thực vật khác nhau với hàm lượng khác nhau Một số cây có hàm lượng rutin lớn như: Tam giác mạch

(Fagopyrum esculentum Moench) trong hoa có khoảng 4%, và thân cây 6,83%, Dâu tằm (Morus alba L.) trong lá có khoảng 6%, Cà chua (Lycopersicon esculentum

Miller) trong lá có khoảng 2,4% [22] Đặc biệt, tại Việt Nam, trong nụ hoa hòe

(Sophora japónica L) hàm lượng rutin định lượng được rất cao lên tới 20%

1.1.2 Phương pháp chiết suất

Phương pháp chiết xuất rutin chủ yếu dựa trên tính tan khác nhau của rutin trong các dung môi khác nhau Một số phương pháp chiết xuất thường dùng như:

- Chiết bằng nước sôi: phương pháp này dựa vào độ tan khác nhau của rutin trong nước sôi và nước lạnh, có thể chiết bằng áp suất thường hoặc

áp suất cao Dùng nước sôi để chiết rutin trong hoa hòe, dịch chiết để nguội sẽ có tủa rutin, lọc lấy tủa thu được rutin

- Chiết bằng kiềm loãng: dựa vào cấu trúc nhóm chức –OH phenol tự do ở

vị trí thứ 3’, 4’ tạo muối dễ tan trong môi trường kiềm Dùng nước kiềm

để chiết rutin, sau đó acid hóa lại dịch chiết để rutin kết tủa, lọc lấy tủa thu được rutin.Có thể chiết bằng kiềm nóng hoặc kiềm nguội và các loại kiềm khác nhau và nồng độ khác nhau

- Chiết bằng cồn: phương pháp này dựa trên độ tan khác nhau của rutin vào cồn sôi và cồn lạnh Dùng cồn sôi để chiết rutin, dịch chiết đem cô đặc sau đó để nguội rutin sẽ kết tủa, lọc lấy tủa thu rutin Thường dùng ethanol là chủ yếu [2]

1.1.3 Tên gọi – công thức phân tử

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của rutin

2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-3-trihydroxy-6-methyloxan-2-yl)oxy}methyl)oxan-2-yl)oxy}-4H-chromen-4-

- Rutin khan màu nâu, có tính hút tẩm

- Tính tan

+ Tan trong methanol và trong các dung dịch kiềm

+ Hơi tan trong ethanol

- Phổ của rutin có max = 362,5nm và 258 nm, ở λ= 362,5 thì có E1%1cm = 325 (ethanol)

1.1.5 Định tính Rutin

 Phương pháp A: So sánh phổ hồng ngoại với phổ chuẩn [4]

Phổ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hồng ngoại của rutin chuẩn

 Phương pháp B: Đo quang [4]

- Hòa tan 50.0 mg chế phẩm trong methnol và pha loãng thành 250.0 ml với cùng dung môi, lọc nếu cần Pha loãng 5,0 ml dung dịch này thành 50.0 ml bằng methanol Đo phổ hấp thụ tử ngoại trong khoảng từ 210 nm đến 450 nm, dung dịch phải cho hai cực đại hấp thụ ở 257 nm và 358 nm

Độ hấp thu riêng ở bước sóng cực đại 358 nm phải từ 305 đến 330, tính theo chế phẩm khan

Quan sát bản mỏng trong vòng 10 phút Vết chính trên sắc ký đồ thu được dung dịch thử tương ứng về vị trí, màu sắc và kích thước với vết chính trên sắc ký đồ thu được của dung dịch đối chiếu

 Phương pháp D: [4]

- Hòa tan 10 mg chế phẩm trong 5 ml ethanol 96% (Thuốc thử) Thêm 1 g kẽm (Thuốc thử) và 2l dung dịch acid hydrochloric 25% (Thuốc thử), sẽ xuất hiện màu đỏ

1.1.6 Định lƣợng Rutin

- Nguyên tắc: Chiết xuất rutin bằng cồn sau đó thủy phân rutin bằng dung

tính ra hàm lượng rutin

 Phương pháp đo màu [9]

- Nguyên tắc: Dựa vào màu khi cho Rutin chuẩn và mẫu thử cùng tác dụng

của mẫu thử và Rutin chuẩn đã biết nồng độ, từ đó suy ra nồng độ của Rutin trong mẫu thử

C: là nồng độ của chất cần đo l: là chiều dày của lớp dung dịch (cm) A: Độ hấp thụ của dung dịch đo ở bước sóng cực đại : Hệ số hấp thụ của dung dịch 1% (kl/tt), chiều dày của dung dịch là 1cm khi đo ở bước sóng cực đại

325 Trên cơ sở đó xây dựng đường tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc của

độ hấp thụ vào nồng độ Rutin Đo độ hấp thụ của mẫu thử, đối chiếu với đường chuẩn tính được hàm lượng Rutin trong mẫu thử

 Phương pháp đo iod

 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao [6]

1.1.7 Dƣợc động học của rutin

Dược động học của rutin hiện nay vẫn đang được nghiên cứu Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sau khi hấp thu qua đường tiêu hóa, rutin được chuyển hóa thành quercetin Quercetin và dạng liên hợp của nó được chuyển qua gan và thực hiên vòng chuyển hóa đầu tiên Sản phẩm chuyển hóa có thể bao gồm isorhanetin, kaempferol và tamarixetin Quercetin từ gan có thể phân bố khắp nơi trong cơ thể và được vận chuyển bởi albumin huyết tương [45]

1.1.8 Tác dụng dƣợc lý của rutin

Rutin là một chất chống oxy hóa phenolic với khả năng lấy đi các gốc tự do

superoxid và tạo phức chelat với các ion kim loại Hoạt tính oxy hóa của rutin là do

phần aglycol – Quercetin là sản phẩm chuyển hóa của rutin trong quá trình tiêu hóa Thông thường, rutin được sử dụng như một thuốc chống viêm, kháng khuẩn, chống

dị ứng ….Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu hiện nay cho thấy rutin còn có hiệu quả trong việc điều trị các bệnh mãn tính như tiểu đường, ung thư, cao huyết áp, và tăng cholesterol nhờ vào khả năng chống oxy hóa của nó …

Rutin làm giảm lượng Glucose bằng cách làm tăng tiết insulin.Đồng thời làm tăng chuyển hóa glucose ở tế bào gan, tăng sự hấp thu glucose trong cơ và mô mỡ,

do đó ngăn ngừa sự tăng đường huyết

Đồng thời rutin có khả năng chống lại streptozotocin (STZ), bảo vệ các tế bào β tuyến tụy bằng cách giảm stress oxy hóa

Rutin còn có tác dụng điều trị biến chứng đục thủy tinh thể trong đái tháo đường bằng cách là loại bỏ các gốc tự do, chống lại sự thoái hóa các tế bào thần kinh Ngoài ra, rutin cũng có lợi trong việc điều trị sự suy giảm tinh trùng, tổn thương tinh hoàn do tiểu đường gây ra [11, 31]

chống ung thư Nhiều cơ chế đã được xác định bao gồm khả năng bất hoạt các chất gây ung thư, chống sự lan truyền, ức chế sự hình thành hạch, chống oxy hóa, khả năng bắt giữ các tế bào …hoặc là kết hợp các cơ chế trên

Trong một nghiên cứu invivo, Alonso-Castro, Domínguez và

García-Carrancá (2013) đã quan sát thấy rằng rutin thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với dòng tế bào ung thư đại tràng (SW480) tuy nhiên không gây độc đối với các tế bào bình thường Nasiri và cộng sự (2016) cũng đã chứng minh được rằng việc sử dụng rutin với 5-FU và / hoặc oxaliplatin hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng riêng lẻ các thuốc trên để điều trị tế bào ung thư đại tràng Trong một nghiên cứu khác, Chen và cộng sự (2013) đã nghiên cứu tác dụng chống ung thư biểu mô của rutin

Họ phát hiện ra rằng rutin ức chế đáng kể sự tăng trưởng của các tế bào LAN-5 và khả năng hóa ứng động

Những kết quả này cho thấy rutin có thể phát triển trở thành một tiền chất mới trong các liệu pháp điều trị ung thư [21]

Các nghiên cứu gần đây cho thấy rutin có thể giúp ngăn ngừa cục máu đông,

do đó có thể được sử dụng để điều trị bệnh nhân có nguy cơ bị các cơn đau tim và

đột quỵ

Rutin có thể dùng để điều trị các bệnh viêm thông qua sự ức chế của protein HMGB1, được tiết ra bởi các tế bào miễn dịch, có tác dụng như 1 cytokin trung

gian làm giảm viêm

Rutin có khả năng phòng và chữa bệnh viêm kết ruột với cơ chế có thể giải thích là do rutin làm tăng nồng độ glutathion liên kết, làm giảm các chuỗi oxy hóa

gây viêm

Ngoài ra, ruitn còn được sử dụng làm thuốc chữa dị ứng, thuốc chữa trị và chống thấp khớp, ngoài ra còn dùng trong trường hợp da bị tổn thương, chóng liền sẹo [8, 20, 24]

1.1.9 Một số chế phẩm có chứa Rutin

Rutin được bào chế dưới các dạng thuốc khác nhau dạng viên hay dạng hòa tan trong nước dùng đường uống

hơp vincamin và rutin), viên bao đường: Rutin C (phối hợp Rutin và vitamin

 Dạng hòa tan trong nước: rutin thường được chuyển thành dạng muối hoặc chất dẫn dễ tan trong nước như morpholylethylrutosid, rutosid, natripropylsulionat

Rutin có thể được bào chế ở dạng đơn chất hoặc phối hợp với các hoạt chất khác nhằm đáp ứng các mục tiêu điều trị khác nhau:

Powder…

(Hungari) Được chỉ định trong điều trị bệnh trĩ, các trường hợp có tổn thương mao mạch, rồi loạn tính thấm mao mạch nhất là xuất huyết dưới da, võng mạc, xuất huyết có liên quan đến xơ vữa động mạch và tăng huyết áp

mạch, chống co thắt các sợi cơ trơn của tiểu động mạch và tăng cường sức

định hình, hoặc các hạt tinh thể [41]

1.2.2 Cấu trúc hóa lý của hệ phân tán rắn

Dựa vào tương tác giữa dược chất với chất mang, có thể chia HPTR thành 6 cấu trúc:

1.2.3 Cơ chế làm tăng độ tan của hệ phân tán rắn

Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, HPTR giúp làm tăng sinh khả dụng cho dược chất ít tan bằng cách làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan Cơ chế giúp HPTR tăng độ tan bao gồm:

- Giảm kích thước tiểu phân dược chất, có thể đạt tới mức độ phân tử Dược chất được phân tán ở mức độ cực kì mịn, thậm chí ở mức độ phân tử nếu hệ

có cấu trúc dung dịch rắn Sự giảm kích thước tiểu phân trong HPTR ưu việt hơn so với bột siêu mịn, do không có sự kết tụ của tiểu phân mịn với nhau dưới tác động của lực Val der Waals do có mặt chất mang bao quanh các tiểu phân dược chất, tạo ra diện tích bề mặt hòa tan lớn hơn sau khi chất mang được hòa tan

- Thay đổi và tăng tính thấm của dược chất khi HPTR có mặt của chất diện hoạt

- Tăng độ xốp, tăng khả năng thấm ướt

- Thay đổi trạng thái dược chất, chuyển từ dạng tinh thể thành dạng vô định hình làm tăng độ tan, do không cần cung cấp năng lượng lớn để phá vỡ mạng tinh thể [39]

1.2.4 Ƣu nhƣợc điểm của hệ phân tán rắn

a) Ưu điểm

- Ưu điểm nổi trội của HPTR đó là làm tăng sinh khả dụng cho nhiều dược chất kém tan nhờ vào các cơ chế làm tăng độ hòa tan như giảm kích thước

tiểu phân, tăng tính thấm, chuyển trạng thái dược chất thành vô định hình

- Sự bao quanh của chất mang xung quanh dược chất giúp ổn định dược chất hơn

b) Nhược điểm

Mặc dù có rất nhiều ưu điểm, nhưng HPTR cũng gặp phải một số vấn đề:

- Độ ổn định là nhược điểm chính của HPTR.Sự tái kết tinh từ dạng vô định hình trong quá trình bảo quản dẫn tới làm giảm độ tan và tốc độ hòa tan

- Các tính chất hóa lý của hệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Với phương pháp đun chảy các yếu tố ảnh hưởng có thể là nhiệt độ đun nóng, thời gian đun nóng, phương pháp làm lạnh , còn đối với phương pháp dung môi thì là tỉ lệ dược chất /dung môi, loại dung môi, kĩ thuật loại bỏ dung môi

- Mối tương quan giữa in vivo và in vitro thấp

- Sự tái kết tủa của dược chất do hiện tượng quá bão hòa khi hòa tan [41]

1.2.5 Chất mang sử dụng trong hệ phân tán rắn

a) Yêu cầu đối với chất mang

độ nóng chảy tương đối thấp, không bị phân hủy ở nhiệt độ cao, bền vững về mặt nhiệt động học, dễ tan trong dung môi hữu cơ, dễ loại dung môi ngay cả khi dung dịch có độ nhớt cao

 Polyethylen glycol (PEG)

Polyethylen glycol (PEG) là các polyme của ethylen oxid, với khối lượng phân tử khác nhau Để sản xuất HPTR, PEG thường được sử dụng với những tính chất chung sau:

- Khối lượng phân tử thường được sử dụng nhiều nhất là PEG 4000 – 6000

- Tan tốt trong nước và nhiều dung môi hữu cơ

nóng chảy) [42]

- Có khả năng cải thiện tính thấm ướt cho dược chất [26]

Một số dược chất sử dụng PEG làm chất mang trong HPTR như : ketoprofen [30], oxazepam [23], nifedipin [36]

- Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) cao

- Có thể cải thiện khả năng thấm ướt cho dược chất

Một số dược chất sử dụng PVP làm chất mang trong HPTR như: ketoprofen [46], andrographolid [13]

 Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)

HPMC là hỗn hợp ete của cellulose, trong đó 16,5-30% các nhóm hydroxyl được methyl hóa và 4-32% là dẫn xuất với các nhóm hydroxypropyl Các HPMC hầu hết đều hòa tan được trong nước, hỗn hợp ethanol với dichloromethane và methanol với dichloromethan [44]

Đặc trưng quan trọng nhất của β-CD là có khả năng tạo thành phức chất lồng làm tăng độ tan cho dược chất ít tan Không có liên kết cộng hóa trị hay liên kết mới nào được hình thành trong quá trình tạo phức [29]

Cho tới nay, có nhiều nghiên cứu sử dụng β-CD là chất mang để bào chế HPTR cải thiện độ tan và độ hòa tan của một số dược chất ít tan như: sylimarin [18], domperidon [37]…

1.2.6 Các phương pháp chế tạo hệ phân tán rắn

Có rất nhiều phương pháp để bào chế HPTR, một số những phương pháp phổ biến thường được sử dụng bao gồm:

a) Phương pháp đun chảy

Phương pháp tạo HPTR cơ bản nhất lần đầu tiên được Sekiguchi và Obi sử dụng là đun chảy

 Cách tiến hành:

- Dược chất và chất mang cùng được đun nóng chảy tại cùng một nhiệt độ

- Sau đó làm lạnh đột ngột để tạo hệ chất rắn (có thể làm lạnh bằng nhiều cách khác nhau như bằng nước đá [17], ngâm trong nito lỏng [47], hoặc phun hỗn hợp nóng chảy vào một môi trường có nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy của chất mang [12]

- Phân chia tới kích thước xác định

- Dễ dàng thực hiện, không đòi hỏi kĩ thuật cao

- Không yêu cầu dung môi

- Dược chất có thể bị phân hủy hoặc bay hơi

- Có thể xảy ra sự tách pha khi làm lạnh

Do còn nhiều hạn chế, phương pháp đun chảy đã được cải tiến thành đùn nóng chảy với việc dược chất được phân tán vào chất mang nhờ 1 máy đùn Ưu điểm chính của đùn nóng chảy là dược chất dễ dàng phân tán vào chất mang hơn

và hỗn hợp dược chất, chất mang chỉ phải chịu đựng nhiệt độ cao trong khoảng

1 phút [32]

b) Phương pháp dung môi

Việc khám phá ra phương pháp dung môi đã giúp giải quyết nhiều vấn đề

cho phương pháp đun chảy

+ Tránh được sự phân hủy hoặc bay hơi của dược chất do nhiệt độ cao

+ Phạm vi áp dụng cho dược chất và chất mang rộng

+ Tùy thuộc vào tính tan của chất mang và dược chất mà lựa chọn dung môi sao cho phù hợp, cũng có thể phối hợp dung môi với nhau Các dung môi thưởng được sử dụng là ethanol, chloroform, dicloromethan hoặc hỗn hợp loại dung môi này

c) Phương pháp nghiền

Phương pháp: Nghiền hỗn hợp dược chất và chất mang với một lượng tối thiểu chất lỏng thích hợp trong một thời gian dài bằng chày cối hoặc máy nghiền để thu được khối nhão Làm khô khối bột nhão, nghiền và rây thu được hạt có kích thước thích hợp

Áp dụng: Khi không thể đun chảy hay không chọn được dung môi để hòa tan dược chất và chất mang

1.2.7 Phương pháp đánh giá

Có nhiều phương pháp đánh giá HPTR [7, 14]:

- Phương pháp phân tích nhiệt: phân tích nhiệt vi sai và kính hiển vi bàn soi nóng

- Đo nhiệt hòa tan hoặc nhiệt nóng chảy để tính sự thay đổi entropy

- DSC: xác định dược chất ở trạng thái tinh thể hay vô định hình và xác định cấu trúc HPTR là dung dịch rắn hay hệ phân tán, không phát hiện được dạng tinh thể dưới 2%

- Phổ nhiễu xạ tia X: xác định dược chất ở trạng thái tinh thể hay vô định hình, không phát hiện được tinh thể dược chất dưới 5 - 10 %

- Phổ hồng ngoại: xác định liên kết hay tương tác giữa dược chất và tá dược trong HPTR

- Tốc độ GPDC: không chứng minh được sự hình thành nên được HPTR nhưng chỉ ra mối quan hệ chặt chẽ về trạng thái phân bố dược chất Độ hòa tan dược chất trong HPTR tăng phụ thuộc vào trạng thái vật lý, sự phân bố

chế, tương tác giữa dược chất và tá dược cũng như đặc tính của chất mang Tốc độ GPDC của HPTR được so sánh với dược chất ban đầu để chứng minh HPTR có làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan của dược chất hay không?

- Dược chất trong HPTR thường ở dạng vô định hình

- Kỹ thuật phun sấy trong thực tế dễ thương mại hóa, mở rộng, sản xuất liên tục, có thể thu hồi dung môi làm tăng hiệu quả về chi phí [41]

b) Nhược điểm

- Hiệu suất phụ thuộc vào quy mô sản xuất Năng suất thấp có thể là do sự mất sản phẩm do bị giữ lại trong buồng phun hoặc các hạt nhỏ (< 2µm) thường bị

cuốn theo khí thải thoát ra ngoài

- Khả năng sản xuất các hạt với kích thước nanomet bị giới hạn [35]

1.3.2 Quá trình phun sấy

Quá trình phun sấy cơ bản bao gồm 3 giai đoạn cơ bản :

- Giai đoạn 1: phân tán dung dịch lỏng thành các tiểu phân dưới áp lực của súng phun

- Giai đoạn 2: phun dung dịch thành tiểu phân đồng thời với một dòng khí nóng, tiểu phân tiếp xúc với khí nóng và có sự bốc hơi dung môi

- Giai đoạn 3: tách tiểu phân rắn từ dòng khí và tập trung các hạt này trong các buồng chứa

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phun sấy

Các thông số của quá trình ảnh hưởng tới phun sấy bao gồm [34]:

a) N ng độ c a dung d ch phun sấy

- Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi của dung dịch nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình phun sấy

- Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình

b) Tốc độ bơm dung d ch

Tốc độ phun ảnh hưởng tới:

- Kích thước giọt và sự phân tán tiểu phân

- Nhiệt độ đầu ra Khi tốc độ phun tăng thì nhiệt độ đầu ra giảm

c) Nhiệt độ khí đầu vào và đầu ra

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun.Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ của tác nhân sấy

- Nhiệt độ thường được điều chỉnh trên điểm sôi của dung dịch phun, nếu nhiệt độ quá cao có thể ảnh hưởng tới dược chất

- Nhiệt độ ảnh hưởng tới trạng thái kết tinh hoặc vô định hình của HPTR Thông thường, nhiệt độ cao sẽ giúp tăng Tg của hợp chất, giảm sự tái kết tinh

d) Tốc độ thổi khí, loại khí thổi

- Loại khí thổi có thể ảnh hưởng tới tính chất lý hóa của sản phẩm cuối cùng,

- Tốc độ thổi khí có thể ảnh hưởng tới kích thước của tiểu phân dược chất

e) Loại súng phun

Quá trình phân tán chất lỏng thành các tiểu phân sử dụng các dạng năng lượng như li tâm, áp lực, điện, cơ học phụ thuộc vào từng loại súng phun và tốc độ của súng phun ảnh hưởng trực tiếp tới kích thước hạt

Các loại súng phun:

- Súng phun li tâm: Chất lỏng được cấp vào gần trục của đĩa, đĩa quay với tốc độ rất cao ( 5000 – 25000 vòng/ phút) Dưới tác động của lực li tâm, chất lỏng bị văng ra với vận tốc rất lớn, kết hợp với sự ma sát của luồng khí sấy, chất lỏng được phân chia thành tiểu phân với kích thước rất nhỏ

- Súng phun động năng: Quá trình phân tán được tạo ra do tương tác giữa chất lỏng với khí nén có tốc độ cao ở đầu súng phun Khí nén đòi hỏi phải có áp lực lớn từ 200 – 300 kPa Kích thước hạt phụ thuộc tỉ lệ giữa dòng khí nén và dịch phun

- Súng phun áp lực: Dung dịch đầu vào được nén bởi một máy bơm và đẩy qua vòi phun với tốc độ cao và phân chia thành các hạt nhỏ như yêu cầu Kích thước tiểu phân tạo thành tỉ lệ thuận với tốc độ cấp dịch và tỉ lệ nghịch với áp suất nén

1.3.4 Ứng dụng của phun sấy

Tạo hạt có kích thước đồng đều, hình cầu, tỉ trọng thấp và chịu nén tốt Do

đó sử dụng bào chế các tá dược dập thẳng [16]

Tạo ra các tiểu phân hình cầu trơn chảy chịu nén tốt dùng dập thẳng, cấu trúc hạt xốp nên làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan của dược chất, làm tăng tỷ lệ và tính

ổn định của dạng vô định hình do kết hợp với các chất mang ổn định [16]

Phun sấy kiểm soát được kích thước và tỷ trọng của tiểu phân có thể đạt được do điều chỉnh các thông số như thành phần công thức, tốc độ cấp dịch, loại súng phun, kích thước buồng sấy… Ngoài ra nó còn làm chuyển từ dạng kết tinh thành dạng vô định hình do đó cải thiện độ tan của một số dược chất [16]

Phương pháp bào chế liposom truyền thống gồm hai giai đoạn: thứ nhất là các lipid được hòa tan trong dung môi hữu cơ dễ bay hơi Dung môi sẽ bay hơi trong điều kiện nhất định đảm bảo không xảy ra hiện tượng tách pha trong dung dịch (bước sấy thứ nhất) Thứ hai là lipid dạng sấy khô được hydrat hóa trong dung dịch nước có chứa dược chất và hỗn hợp này được sấy khô (bước sấy thứ hai) Phun sấy là một trong những phương pháp có khả năng hoàn thiện một hoặc cả hai bước sấy [16]

1.4 Một số nghiên cứu về hệ phân tán rắn rutin

1.4.1 Nghiên cứu trong nước

Phùng Đức Truyền và cs đã tiến hành nghiên cứu bào chế hệ phân tán rắn Hydroxybutyl β-Cyclodextrin làm tăng độ tan của rutin Hệ phân tán rắn rutin được bào chế bằng các phương pháp là trộn khô, nghiền ướt và đồng dung môi Kết quả nghiên cứu cho thấy Hydroxybutyl β-Cyclodextrin có khả năng tạo phức theo tỷ lệ 1:1, khả năng tạo phức được chứng minh bằng đo nhiệt lượng vi sai DSC, phổ IR và NMR Độ tan của rutin trong HPTR cao hơn độ tan của rutin nguyên liệu 5,05 lần [10]

1.4.2 Nghiên cứu ngoài nước

V Koval’skii và cs đã tiến hành bào chế HPTR rutin bằng phương pháp dung môi với hai chất mang là PVP K17 (tỉ lệ là PVP/rutin là 5:1 và 10:1) và PEG 1500 (tỉ lệ PEG/rutin là 4:1) , dung môi là ethanol Hệ phân tán rắn được đánh giá các tiêu chí về độ hòa tan, phổ hồng ngoại và nhiễu xạ tia X Kết quả thu được cho thấy HPTR cái thiện đáng kể độ tan của rutin, cao nhất là HPTR với chất mang là PVP K17 (tỷ lệ 5:1) Sau 10 phút, lượng rutin giải phóng nhiều hơn 52 lần so với rutin nguyên liệu Rutin tồn tại dưới dạng vô định hình trong HPTR Như vậy, HPTR sử dụng PVP K17 cải thiện được độ tan của dược chất kém tan trong nước [25]

W F Li (2009) đã tiến hành bào chế hệ phân tán rắn rutin với các phương pháp dung môi, phương pháp đun chảy và phối hợp dung môi – đun chảy Chất mang sử dụng là PEG 6000, PVP, Poloxame 188, HPMC, β-Cyclodextrin với tỷ lệ rutin/ chất mang là 1:9 Dung môi sử dụng là ethanol Nhiệt độ hòa tan rutin và chất

phân tích nhiệt vi sai DSC Kết quả thu được PEG 6000 là chất mang tối ưu giúp hệ phân tán rắn rutin cải thiện độ tan cũng như mức độ hòa tan của rutin [28]

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị

2.1.1 Nguyên vật liệu

Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu

2.1.2 Thiết bị và dụng cụ

 Thiết bị

- Cân sấy hàm ẩm XM 60-HR (Precisa)

- Bếp đun cách thủy Jencons PLS (Anh)

- Máy đo quang UV-2600 Shimadzu (Nhật Bản)

- Máy ly tâm EBA 21 (Đức)

- Máy đo độ hòa tan Pharmatest PT-DT 70 (Đức)

- Hệ thống cất quay Rovapor R- 210, Buchi (Đức)

- Tủ sấy Binder (Đức)

- Máy khuấy từ gia nhiệt C-MAG IKAMAG HS-7 (Đức)

- Máy phun sấy Shanghai YC – 015 (Trung Quốc)

- Máy đo phổ hồng ngoại FTIR-600 (Mỹ)

- Máy đo phổ nhiễu xạ tia X D8 Advance, Brucker (Đức)

- Máy phân tích nhiệt quét vi sai Mettle Toledo AB 204S (Thụy Sĩ)

 Dụng cụ

- Cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, ống nghiệm, bình định mức, rây

- Pipet, pipet bầu, micro pipet

- Màng lọc, bình định mức, bể điều nhiệt

2.1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Hệ phân tán rắn Rutin

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp bào chế hệ phân tán rắn

Có rất nhiều phương pháp để bào chế HPTR chứa rutin Mỗi một phương pháp lại áp dụng riêng với các chất mang và kỹ thuật khác nhau Để chọn lựa ra phương pháp nào là phù hợp bào chế HPTR rutin cần khảo sát các HPTR với các phương pháp bào chế khác nhau, tuy nhiên trong phần khảo sát phương pháp bào chế HPTR này một số yếu tố sau được cố định:

- Tỷ lệ chất mang và rutin là 5:1

- Dung môi (nếu sử dụng) là ethanol 96%

- Chất mang là các polyme PEG 4000, PEG 6000, β-CD, PVP K30, HPMC E6, HPMC E15 hoặc hỗn hợp chất mang các polyme trên và được sử dụng theo các phương pháp thích hợp như sau:

a) Phương pháp đun chảy

Phương pháp này được áp dụng với chất mang là PEG 4000, PEG 6000

Cách tiến hành:

- Cân dược chất và chất mang theo các tỷ lệ 5:1

- Đun chảy PEG 4000, PEG 6000 trên bếp cách thủy đến khi thu được dung dịch trong suốt

- Cho từ từ rutin vào chất mang đã đun chảy, khuấy đều

- Làm lạnh nhanh bằng nước đá đồng thời khuấy liên tục tới khi hỗn hợp đông rắn lại

- Để ổn định 24 giờ, làm khô trong bình hút ẩm

- Nghiền nhỏ hệ phân tán rắn thu được, rây qua rây 355 Bảo quản HPTR trong lọ thủy tinh kín, đặt trong bình hút ẩm

b) Phương pháp dung môi

Phương pháp dung môi sử dụng chất mang là PVP K30, β-CD, HPMC E6, HPMC E15, Tween 80, Poloxame 188, natri lauryl sulfat với hai cách loại bỏ dung môi khác nhau là cô quay dưới áp suất chân không và phun sấy

Cách tiến hành:

- Cân dược chất và chất mang theo các tỷ lệ 5: 1

- Hòa tan chất mang vào một lượng ethanol 96% thích hợp (với tỷ lệ 2g dược chất và 300 ml dung môi)

tới khi rutin tan hết

- Loại dung môi theo hai cách:

+ Cách một: cô quay dưới áp suất chân không với các thông số như sau:

C Tốc độ quay: 100 vòng/ phút Thời gian: 30 phút

+ Cách hai: sấy phun trên máy với các thông số như sau:

c) Phương pháp xác đ nh hiệu suất phun sấy

Hiệu suất phun sấy được tính theo công thức: H=(m1/m2) x 100 (%)

Trong đó: m1: khối lượng HPTR rutin thu được (g)

m2: khối lượng chất tan có trong dịch phun sấy (g)

2.2.2 Phương pháp chế tạo hỗn hợp vật lý

Chế tạo hỗn hợp bột gồm Rutin và các tá dược PVP K30, PEG 4000, β-CD, HPMC E6 hoặc hỗn hợp chất mang các polyme trên với các tỷ lệ: chất mang/ rutin

Nghiền nhỏ chất mang thành bột mịn, sau đó rây qua rây 180 Cân các thành phần theo công thức Trộn dược chất và chất mang thành hỗn hợp bột kép theo nguyên tắc trộn đồng lượng Rây lại qua rây 500 cho đều Để ổn định trong bình hút

ẩm 24 giờ và bảo quản trong lọ thủy tinh kín, đặt trong bình hút ẩm

2.2.3 Phương pháp đánh giá hệ phân tán rắn

a) Hình thức: đánh giá bằng cảm quan

b) Đánh giá tương tác dược chất – tá dược

Sử dụng đĩa nhôm chứa mẫu 40µl, đục thủng nắp, khối lượng mẫu khoảng từ 3 – 7

khí nitrogen với lưu lượng 50 ml/phút

Lấy khoảng 5 -10 mg mẫu đã làm khô, trộn đều và nghiền mịn với KBr, khi được hỗn hợp đồng nhất đem dập thành viên mỏng Tiến hành quét phổ với viên nén thu được

c) Đánh giá mức độ kết tinh bằng phổ nhiễu xạ tia X

Cấu trúc hóa lý của HPTR được xác định bằng phương pháp phổ nhiễu xạ tia X Nguyên tắc: Khi chùm tia X đập vào mặt tinh thể cấu tạo từ nguyên tử hay ion thì mạng tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt Phần kết tinh tạo ra các đỉnh nhiễu xạ nhọn và hẹp, phần vô định hình lại cho một đỉnh rất rộng Tỷ lệ giữa các cường độ có thể được sử dụng để tính toán số lượng tinh thể trong hệ

Tiến hành: Mẫu cần phân tích được nghiền mịn và đưa vào thiết bị nhận tia

X với các điều kiện cụ thể: Quét mẫu từ góc 5º-50º với tốc độ quay góc θ = 1º/phút,

dung dịch A ở dải bước sóng từ 800-200 nm Từ đó xác định được bước sóng hấp thụ cực đại của rutin dựa vào hình ảnh quang phổ

 Dựng đường chuẩn

+ Mẫu chuẩn: Từ dung dịch A ở trên, pha loãng với methanol thành các dung dịch

có nồng độ lần lượt là 5 mg/L; 10 mg/L; 12,5 mg/L; 15 mg/L; 20 mg/L Đo độ hấp thu quang của các mẫu với mẫu trắng là methanol ở cực đại Xây dựng đường chuẩn và phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ rutin để tính toán

+ Mẫu trắng: dung dịch methanol

+ Mẫu thử: mẫu thử đem lọc qua màng cellulose acetat 0.45 μm, đem pha loãng bằng methanol ở tỷ lệ nhất định để được nồng độ dung dịch thử trong khoảng 5 đến 20 mg/L Đo độ hấp thụ quang của mẫu thử ở bước sóng cực đại

e) Đánh giá mức độ và tốc độ hòa tan c a rutin trong hệ phân tán rắn

Mức độ và tốc độ hòa tan của rutin nguyên liệu và rutin từ HPTR được xác định bằng phép thử độ hòa tan theo DĐVN IV, thiết bị cánh khuấy với thông số sau:

bột HPTR tương ứng với 0,6 g rutin

Cách tiến hành:

Cho các mẫu thử vào cốc có chứa môi trường hòa tan, cho máy hoạt động Sau các khoảng thời gian 5, 10, 15, 30, 60 phút hút mẫu đem định lượng một lần Mỗi lần hút 10 ml dung dịch thử sau đó bổ sung ngay 10 ml nước cất vào cốc thử độ hòa tan; dung dịch thử hòa tan vừa hút ra được lọc qua màng cellulose acetat 0,45

µm rồi đem định lượng phương pháp đo quang (như phần 2.2.3.c)

Hàm lượng rutin đã hòa tan ở lần thứ n được tính theo công thức như sau: