Khóa luận nghiên cứu bào chế và đánh giá một số đặc tính tiểu phân nano aspirin

TỔNG QUAN

Công nghệ nano

Công nghệ nano là lĩnh vực khoa học chuyên về thiết kế, phân tích và ứng dụng các cấu trúc và thiết bị ở cấp độ nguyên tử và phân tử Nó khai thác các đặc tính mới của vật chất khi ở kích thước nano, mở ra nhiều ứng dụng hữu ích trong các hệ thống khác nhau.

Công nghệ nano có ba thuộc tính cơ bản [11]:

- Các thao tác thực hiện ở mức nano

- Kích thước vật liệu ở mức nano

- Tạo ra vật liệu, thiết bị và hệ thống hữu ích mới.

Vài nét về tinh thể nano

Tinh thể nano (nanocrystal) là các tiểu phân rắn tinh khiết với kích thước trung bình dưới 1000 nm, trong đó không chứa bất cứ một vật liệu mang nào [23,

Tinh thể nano, với ít nhất một chiều nhỏ hơn 100 nm, được hình thành từ các chấm lượng tử và có thể tồn tại dưới dạng đơn tinh thể hoặc đa tinh thể tùy thuộc vào phương pháp sản xuất Chúng có thể được chế tạo thành dạng tinh thể hoặc vô định hình, mang lại nhiều đặc tính độc đáo cho tiểu phân nano.

1.2.2 Ưu điểm của tinh thể nano

1.2.2.1 Tăng độ tan Độ tan của DC thường phụ thuộc vào các yếu tố như đặc tính lý hóa của DC, môi trường hòa tan và nhiệt độ Tuy nhiên, đối với các tiểu phân DC với kích thước nhỏ hơn 1-2 àm, độ tan phụ thuộc vào KTTP Độ tan tăng lờn khi KTTP giảm xuống dưới 1000 nm [24] Điều này được giải thích theo phương trình Kelvin và Ostwald-Freundlich:

Áp suất hòa tan ρr của tiểu phân với bán kính r được xác định bởi áp suất hòa tan ρ∞ của tiểu phân lớn ban đầu, sức căng bề mặt γ, hằng số khí R, nhiệt độ tuyệt đối T, khối lượng phân tử Mr và tỷ trọng ρ của tiểu phân.

Trong trạng thái bão hòa, các phân tử hòa tan và phân tử tái kết tinh đạt trạng thái cân bằng Khi kích thước phân tử hòa tan (KTTP) giảm, áp suất hòa tan sẽ tăng, dẫn đến việc cân bằng chuyển dịch về phía hòa tan, từ đó làm tăng độ tan bão hòa.

Phương trình Ostwald-Freundlich biểu thị mối quan hệ giữa độ tan bão hòa và KTTP:

Độ tan bão hòa (Cs) liên quan đến độ tan của tiểu phân lớn (Cα), sức căng bề mặt (σ), thể tích mol (V), hằng số khí (R), nhiệt độ tuyệt đối (T), tỷ trọng tiểu phân (ρ) và bán kính tiểu phân (r).

Theo phương trình, khi giảm kích thước tiểu phân (KTTP), độ tan bão hòa của dung dịch (DC) sẽ tăng lên Tuy nhiên, điều này chỉ áp dụng cho các tiểu phân có kích thước nhỏ hơn 1-2 micromet, đặc biệt là những tiểu phân có kích thước nhỏ hơn 200 nm.

Việc bào chế hệ nano tinh thể có thể làm cho đặc tính kết tinh của tiểu phân

DC chuyển từ trạng thái kết tinh sang trạng thái vô định hình, trong đó tinh thể nano vô định hình có độ tan cao hơn so với tinh thể nano ở trạng thái kết tinh với kích thước tương đương Do đó, tinh thể nano vô định hình được xem là sự kết hợp lý tưởng để nâng cao độ tan của DC.

1.2.2.2 Cải thiện độ hòa tan

Theo phương trình hòa tan Nernst–Brunner và Levich, tốc độ hòa tan của dược chất được biểu diễn như sau:

- dM/dt là tốc độ hòa tan của dược chất,

- S là diện tích bề mặt tiểu phân,

- Cs là độ tan bão hòa của dược chất,

- C là nồng độ dược chất tại thời điểm t,

- h là bề dày lớp khuếch tán

Copyright @ School of Medicine and Pharmacy, VNU

Tốc độ hòa tan của các tinh thể nano có thể được cải thiện nhờ vào việc tăng diện tích bề mặt, giảm độ dày lớp khuếch tán và nâng cao độ tan.

1.2.2.3 Tăng khả năng kết dính vào bề mặt hoặc màng tế bào

DC nano tinh thể nổi bật hơn so với tiểu phân micromet nhờ khả năng tăng cường kết dính vào bề mặt hoặc màng tế bào Sự gia tăng kết dính này là do diện tích tiếp xúc lớn hơn của các tiểu phân kích thước nhỏ Cơ chế kết dính của nano tinh thể được giải thích qua hai lý thuyết: thuyết tĩnh điện, liên quan đến lực hút tĩnh điện giữa tiểu phân và màng nhày, và thuyết hấp thụ, liên quan đến liên kết hydro và van der Waals giữa bề mặt tiểu phân và màng nhày.

1.2.2.4 Cải thiện sinh khả dụng đường uống

Các tiểu phân nano với kích thước nhỏ và diện tích tiếp xúc lớn giúp tăng độ tan và tốc độ hòa tan, từ đó làm tăng sự hòa tan của thuốc Điều này đặc biệt quan trọng đối với những dược chất kém tan trong nước, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị của các loại thuốc như thuốc chống ung thư, thuốc chống nấm và NSAIDs.

Các tiểu phân nano, đặc biệt là những tiểu phân có DC gắn chất mang, có khả năng dễ dàng xâm nhập vào tế bào và hệ thống tuần hoàn, bao gồm máu, gan, tủy xương và lớp niêm mạc Chúng có thể tăng cường khả năng hấp thu thuốc qua hàng rào máu não (BBB) và kéo dài thời gian lưu thông trong máu Điều này rất quan trọng đối với các dược chất có tính sinh dược học kém, như là kém tan trong nước và khả năng thẩm thấu qua biểu mô tế bào thấp.

Nano tinh thể có khả năng cải thiện sự hấp thu của DC thông qua hai cơ chế chính Đầu tiên, dưới dạng nano tinh thể, DC có thể tăng cường độ tan và tốc độ hòa tan, tạo ra sự chênh lệch nồng độ lớn hơn giữa nhung mao ruột và máu, từ đó nâng cao quá trình khuếch tán thụ động Thứ hai, các tiểu phân nano tinh thể có khả năng bám dính vào màng nhầy của hệ thống dạ dày ruột, dẫn đến chênh lệch nồng độ cao hơn và kéo dài thời gian lưu cũng như thời gian tiếp xúc trong hệ thống này.

1.2.2.5 Phát triển dạng thuốc tác dụng tại đích

Thuốc giải phóng tại đích cần đảm bảo không bị loại quá nhanh khỏi hệ tuần hoàn, đồng thời kết hợp với mô đích một cách hiệu quả và giải phóng tại mô hoặc tế bào mục tiêu Hệ thống giải phóng thuốc nano có khả năng đáp ứng những yêu cầu này.

Các hạt nano tương hợp sinh học mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với thuốc truyền thống, bao gồm khả năng tăng cường hiệu quả điều trị, giảm thiểu độc tính, và khả năng hấp thu vào tế bào qua màng sinh học, đồng thời vượt qua hàng rào máu não để tiếp cận các tế bào mục tiêu.

Các thuốc chống ung thư thường gặp khó khăn trong ứng dụng lâm sàng do độ tan kém và độc tính cao Việc gắn thuốc vào siêu vi cầu với chất mang dễ bị phân hủy sinh học giúp giải phóng thuốc có kiểm soát, hạn chế nồng độ gây độc Sử dụng các hạt nano giải phóng tại đích cho phép thuốc tập trung vào các mô ung thư, từ đó giảm độc tính và nâng cao hiệu quả điều trị.

1.2.3 Nhược điểm của tinh thể nano

1.2.3.1 Khó khăn trong quá trình bào chế

Tổng quan về Aspirin

Hình 1.4 Công thức cấu tạo Aspirin (Acetylsalycilic acid)

- Tên khoa học: Acid -2- acethoxy benzoic

- Trọng lượng phân tử: 180,160 g/mol

- Thể chất: Tinh thể không màu, bột kết tinh rắn, màu trắng, aspirin cô đặc thường có mùi giống như giấm

- Độ tan: khó tan trong nước, dễ tan trong etanol 96%, tan trong ether và cloroform, tan trong dung dịch kiềm và carbonat kiềm

Có bốn phương pháp để định tính aspirin: đầu tiên, so sánh phổ hấp thụ hồng ngoại của chế phẩm với phổ chuẩn của acid acetylsalicylic; thứ hai, đun sôi 0,2 g chế phẩm với 4 ml dung dịch natri hydroxyd loãng trong 3 phút, sau đó để nguội và thêm 5 ml dung dịch acid sulfuric loãng, tạo thành tủa kết tinh Tủa này cần được lọc, rửa bằng nước và sấy khô.

Nhiệt độ sôi của hợp chất nằm trong khoảng từ 100 °C đến 105 °C, với điểm chảy từ 156 °C đến 161 °C Trong một ống nghiệm, trộn 0,1 g chế phẩm với 0,5 g calci hydroxyd (TT) và đun hỗn hợp Khói sinh ra sẽ tiếp xúc với miếng giấy lọc đã được tẩm 0,05 ml dung dịch nitrobenzaldehyd (TT), tạo ra màu vàng ánh lục hoặc xanh lam ánh lục Khi làm ẩm miếng giấy lọc bằng dung dịch acid hydrochloric loãng (TT), màu sẽ chuyển thành xanh lam Cuối cùng, hòa tan khoảng 20 mg tủa thu được từ phép định tính (b) trong 10 ml nước và làm nguội, dung dịch này sẽ cho phản ứng (a) của salicylat.

Hòa tan 1,0 g chế phẩm trong 10 ml ethanol 96% và thêm 50,0 ml dung dịch natri hydroxyd 0,5 N Sau khi đậy nắp bình và để yên trong 1 giờ, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch acid hydrocloric 0,5 N, sử dụng 0,2 ml dung dịch phenolphtalein làm chỉ thị Lưu ý rằng 1 ml dung dịch natri hydroxyd 0,5 N tương đương với 45,04 mg C9H8O4.

Aspirin, một dẫn chất của acid salicilic, thuộc nhóm thuốc chống viêm không steroid (NSAIDs), có tác dụng giảm đau, hạ sốt và chống viêm Ngoài ra, aspirin còn có khả năng chống kết tập tiểu cầu, và khi sử dụng liều thấp kéo dài, nó có thể giúp phòng ngừa đau tim cũng như hình thành cục máu đông gây tắc nghẽn mạch máu.

Aspirin được chỉ định để giảm các cơn đau nhẹ và vừa, đồng thời giảm sốt

Aspirin thường bị thay thế bằng paracetamol do tỷ lệ cao tác dụng phụ đến đường tiêu hóa, trong khi paracetamol được dung nạp tốt hơn Tuy nhiên, aspirin vẫn được sử dụng trong các trường hợp viêm cấp và mạn tính như viêm khớp dạng thấp, viêm khớp dạng thấp thiếu niên, viêm (thoái hóa) xương khớp và viêm đốt sống dạng thấp Nhờ vào tác dụng chống kết tập tiểu cầu, aspirin cũng đóng vai trò quan trọng trong điều trị một số bệnh lý tim mạch như đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim và dự phòng biến chứng tim mạch cho những bệnh nhân có nguy cơ cao.

Aspirin không chỉ được sử dụng trong điều trị và dự phòng các bệnh lý mạch não như đột quỵ, mà còn được chỉ định trong điều trị hội chứng Kawasaki nhờ tác dụng chống viêm, hạ sốt và chống huyết khối.

Không dùng aspirin cho các trường hợp sau [2]:

- Người đã có triệu chứng hen, viêm mũi, mày đay khi sử dụng aspirin hoặc các NSAIDs khác

- Có tiền sử bệnh hen

- Suy gan, suy thận, suy tim vừa và nặng

- Người mắc bệnh ưu chảy máu, giảm tiểu cầu

- Người loét dạ dày, tá tràng

- Phụ nữ mang thai trong 3 tháng cuối của thai kì

Aspirin được hấp thu nhanh chóng từ đường tiêu hóa, với một phần được thủy phân thành salicylat trong thành ruột Sau khi vào tuần hoàn, phần aspirin còn lại cũng nhanh chóng chuyển thành salicylat, nhưng trong 20 phút đầu sau khi uống, aspirin vẫn tồn tại nguyên dạng trong huyết tương Cả aspirin và salicylat đều có hoạt tính, tuy nhiên chỉ aspirin có tác dụng ức chế kết tập tiểu cầu.

Aspirin gắn với protein huyết tương từ 80 - 90% và có thể tích phân bố ở người lớn khoảng 170 ml/kg Khi nồng độ thuốc trong huyết tương tăng, hiện tượng bão hòa vị trí gắn protein huyết tương xảy ra, dẫn đến tăng thể tích phân bố Salicylat cũng có khả năng gắn với protein huyết tương và phân bố rộng rãi trong cơ thể, bao gồm cả việc đi vào sữa mẹ và vượt qua hàng rào nhau thai.

Salicylate is primarily metabolized in the liver, producing metabolites such as salicyluric acid, salicyl phenolic glucuronide, salicylic acyl glucuronide, and gentisuric acid The main metabolites, salicyluric acid and salicyl phenolic glucuronide, exhibit saturation and pharmacokinetics that follow the Michaelis-Menten equation.

Quá trình chuyển hóa salicylat tuân theo động học bậc 1, dẫn đến sự gia tăng nồng độ salicylat trong huyết tương không tuyến tính theo liều lượng, đặc biệt khi đạt trạng thái cân bằng.

Aspirin 325 mg được thải trừ theo động học bậc 1, với nửa đời của salicylat trong huyết tương khoảng 2 - 3 giờ Tuy nhiên, khi sử dụng liều cao aspirin, nửa đời có thể kéo dài từ 15 đến 30 giờ.

Salicylat được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu dưới dạng không thay đổi, với lượng thải trừ tăng theo liều dùng và phụ thuộc vào pH của nước tiểu Khoảng 30% liều dùng được thải trừ qua nước tiểu kiềm hóa, trong khi chỉ có 2% được thải trừ qua nước tiểu acid hóa.

Thải trừ qua thận bao gồm các quá trình lọc cầu thận, thải trừ tích cực và tái hấp thu thụ động tại ống thận Salicylat có khả năng được thải qua thẩm tách máu.

Nồng độ salicylat trong huyết tương ít bị ảnh hưởng bởi các thuốc khác, tuy nhiên, khi dùng đồng thời với aspirin, nồng độ của indomethacin, naproxen và fenoprofen sẽ bị giảm Tương tác giữa aspirin và warfarin làm tăng nguy cơ chảy máu, trong khi với methotrexat, thuốc hạ glucose máu sulphonylurea, phenytoin và acid valproic, aspirin có thể làm tăng nồng độ và độc tính của các thuốc này trong huyết thanh Ngoài ra, aspirin còn có tác dụng đối kháng với natri niệu do spironolacton và phong bế vận chuyển tích cực của penicilin từ dịch não - tủy vào máu, đồng thời làm giảm tác dụng của các thuốc acid uric niệu như probenecid và sulphinpyrazol.

1.3.10 Các dạng bào chế có mặt trên thị trường

- Viên nén: 325 mg, 500 mg, 650 mg

- Viên nén nhai được: 75 mg, 81 mg

- Viên nén giải phóng chậm (viên bao tan trong ruột): 81 mg, 162 mg, 165 mg, 325 mg, 500 mg, 650 mg, 975 mg

- Viên nén bao phim: 325 mg, 500 mg.

Một số nghiên cứu trong nước và quốc tế về nano aspirin, phương pháp bào chế tinh thể aspirin bằng phương pháp kết tủa

Hiện tại, chưa có báo cáo nào trong nước về nghiên cứu bào chế nano tinh thể aspirin Dưới đây là một số nghiên cứu quốc tế liên quan đến việc bào chế nano tinh thể aspirin thông qua phương pháp kết tủa.

Năm 1971, Affonso A và Naik V R đã sử dụng phương pháp kết tủa bào chế thành công tinh thể aspirin với kích thước vài micromet Aspirin (50 g) được

Để thu được dung dịch bão hòa, glycerin được hòa tan trong 1125 ml ở nhiệt độ 80 o C và chuyển vào bình thép không gỉ Sau đó, khuấy và làm mát ngay lập tức, tiếp tục thêm nước đá ở 3 o C cho đến khi nhiệt độ giảm xuống 5 o C trong khoảng 7-10 phút Bùn vi tinh thể được lọc chân không qua giấy lọc loại 44, quá trình lọc có thể được tăng tốc bằng cách thêm nước đá lạnh Sản phẩm sau đó được rửa bằng nước cất lạnh, hút lọc và sấy khô trong máy sấy tuần hoàn không khí Kết quả cho thấy vi tinh thể làm tăng khả năng hòa tan của aspirin so với nguyên liệu ban đầu.

Năm 2018, Kristin M Hutchins, Alexei V Tivanski và Leonard R

MacGillivray đã công bố báo cáo về việc tổng hợp thành công nano tinh thể aspirin thông qua phương pháp kết tủa kết hợp với kỹ thuật siêu âm Cụ thể, aspirin (200 mg, 1,1 mmol) được hòa tan trong một lượng aceton tối thiểu và sau đó dung dịch này được tiêm nhanh chóng trực tiếp vào quá trình tổng hợp.

Hexan lạnh 175 ml được xử lý dưới bức xạ siêu âm cường độ thấp (máy siêu âm Branson 2510R-DTM, tần số 42 kHz, 6% ở 100 W) Sau khi để yên mẫu trong 1-2 phút, mẫu được lọc, sấy khô ở nhiệt độ phòng và phân tích bằng nhiễu xạ bột X-ray Kết quả cho thấy nano aspirin có kích thước từ 100 - 250 nm, và thí nghiệm chỉ ra rằng độ cứng của aspirin giảm đáng kể khi kích thước hạt giảm xuống mức nano.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu

Bảng 2.1 Nguyên liệu, hóa chất sử dụng trong thực nghiệm

STT Nguyên liệu, hóa chất Nguồn gốc, xuất xứ Tiêu chuẩn

2 Glycerin Trung Quốc Tinh khiết hóa học

3 Propylen glycol Trung Quốc Tinh khiết hóa học

4 Acetone Trung Quốc Tinh khiết hóa học

5 Acid hydrocloric Trung Quốc Tinh khiết hóa học

6 Nước cất, nước tinh khiết Việt Nam DĐVN V

Thiết bị, dụng cụ

- Máy khuấy từ IKA – RCT basic (Đức)

- Máy khuấy tốc độ cao IKA RW200 digital (Đức)

- Máy siêu âm Elmasonic S100H (Đức)

- Thiết bị đồng nhất hóa Homogenizer (Đức)

- Hệ thống thiết bị đo kích thước tiểu phân và thế zeta Horiba SZ100 (Nhật Bản)

- Máy quét nhiệt vi sai DSC 7000X (Nhật Bản)

- Máy đo độ ẩm MB45 (Thụy Sĩ)

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

- Thiết bị đo độ hòa tan DRS – 14 (Ấn Độ)

- Máy ly tâm biocen 22R (Tây Ban Nha)

- Cân phân tích AY 129, Shimadzu (Nhật Bản)

- Tủ lạnh, máy lọc nén

- Cốc có mỏ, đũa thủy tinh, ống đong, bình định mức

- Màng lọc cellulose acetate 0,45 àm

- Pipet, pipet bầu, pipet pasteur, micropipet.

Phương pháp nghiên cứu

- Aspirin được định lượng bằng phương pháp đo quang

 Tìm bước sóng cực đại

Cân chính xác khoảng 50 mg aspirin chuẩn, hòa tan vừa đủ trong 100 ml dung dịch HCl 0,1 N Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch trên cho vào bình định mức

100 ml, thêm HCl 0,1N tới vạch, thu được dung dịch aspirin có nồng độ chính xác khoảng 50 àg/ml (dung dịch A)

Máy quét phổ UV-2600 được sử dụng để xác định bước sóng cực đại bằng cách quét độ hấp thụ quang của dung dịch A trong dải bước sóng từ 800 nm đến 200 nm Qua hình ảnh quang phổ, chúng ta có thể xác định được bước sóng cực đại một cách chính xác.

Từ dung dịch A, pha loãng với dung dịch HCl 0,1N để tạo ra các dung dịch có nồng độ 50 µg/ml, 25 µg/ml, 20 µg/ml, 10 µg/ml và 5 µg/ml Đo độ hấp thụ quang của các mẫu, sử dụng dung dịch HCl 0,1N làm mẫu trắng tại bước sóng cực đại Xây dựng đường chuẩn và phương trình tuyến tính để thể hiện mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ aspirin nhằm phục vụ cho việc tính toán.

2.3.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của aspirin và nano aspirin

Tốc độ hòa tan của aspirin nguyên liệu và nano aspirin bào chế được xác định bằng hệ thống thiết bị thử độ hòa tan DRS – 14

Cân 0,4 g Aspirin nguyên liệu và 0,4 g bột nano aspirin, sau đó phân tán trong 900 ml môi trường hòa tan Tiến hành xác định tốc độ hòa tan bằng thiết bị đo độ hòa tan dưới các điều kiện đã được thiết lập.

+ Môi trường thử: nước tinh khiết (900 ml)

+ Thiết bị cánh khuấy, tốc độ: 100 vòng/phút + Nhiệt độ: 37 o C (± 0,5 o C)

+Thể tích lấy mẫu: 10 ml

Sau mỗi khoảng thời gian 5, 10, 15, 30 và 60 phút, tiến hành hút 10 ml dung dịch và lọc qua màng cellulose acetate 0,45 µm Để duy trì nồng độ, thêm 10 ml nước sau mỗi lần hút mẫu Tiến hành pha loãng dung dịch thử đến nồng độ phù hợp trước khi đo độ hấp thụ quang tại bước sóng cực đại.

Các công thức tính toán kết quả

- Nồng độ DC trong môi trường khuếch tán tại thời điểm t được tính theo công thức:

Ct là nồng độ DC trong mụi trường khuếch tỏn tại thời điểm t (àg/ml)

Cc là nồng độ mẫu chuẩn (àg/ml)

Dt là độ hấp thụ quang của mẫu thử (Abs)

Dc là độ hấp thụ quang của mẫu chuẩn (Abs)

- Lượng dược chất giải phóng trong môi trường khuếch tán tại thời điểm t được tính theo công thức:

Qt: Tổng lượng dược chất đó được giải phúng tại thời điểm t (àg) V: Thể tích môi trường khuếch tán (ml) v: Thể tích mỗi lần lấy mẫu thử (ml)

Ct: Nồng độ DC trong mụi trường khuếch tỏn tại thời điểm t (àg/ml)

Ci: Nồng độ DC trong MTKT tại thời điểm ngay trước đú (àg/ml)

- Tỷ lệ phần trăm DC đã giải phóng từ mẫu nghiên cứu tại thời điểm t được xác định theo công thức:

Trong đó: Xt: Phần trăm dược chất giải phóng tại thời điểm t (%), Qt: Lượng dược chất giải phóng tại thời điểm t (mg), M: Khối lượng DC có trong mẫu (mg)

2.3.3 Phương pháp bào chế nano aspirin

+ Dung dịch dược chất: Aspirin được hòa tan trong dung môi phù hợp Glycerin, PG, Aceton (dung dịch 1)

+ Dung dịch chứa dung môi đồng tan: Nước cất, làm lạnh 0 – 5 o C (dung dịch 2)

+ Phối hợp trực tiếp dung dịch 1 vào dung dịch 2: nhỏ từ từ, từng giọt

+ Khuấy trộn liên tục + Làm lạnh môi trường bằng nước đá, nhiệt độ khoảng từ 0 – 20 o C

- Hỗn hợp thu được được để yên tĩnh 1-2 phút rồi đem đo KTTP, PDI

- Thu tủa bằng phương pháp ly tâm 18000 vòng/20 phút Rửa nước cất 2 lần để loại dung môi

- Bột thu được đem sấy tĩnh ở 60 o C trong 10 giờ

2.3.4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến KTTP nano aspirin

Tiến hành bào chế nano aspirin với quy trình điều chỉnh các yếu tố khác nhau Sử dụng các thông số kích thước hạt và chỉ số phân bố để đánh giá và xác định điều kiện tối ưu cho quá trình bào chế.

 Khảo sát dung môi hòa tan dược chất

Tiến hành khảo sát với 3 dung môi: Glycerin, PG, Aceton

 Khảo sát tỷ lệ dung môi và môi trường kết tủa

Tiến hành khảo sát với tỷ lệ dung môi/ môi trường kết tủa thay đổi: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5

 Khảo sát nồng độ dược chất

Tiến hành bào chế mẫu với các nồng độ dược chất khác nhau: 12,5 mg/ml,

15 mg/ml, 17,5 mg/ml, 20 mg/ml, 25 mg/ml, 30 mg/ml

 Khảo sát thiết bị khuấy, tốc độ khuấy

Khảo sát với các tác động khác nhau: máy khuấy từ, máy đồng nhất hóa, máy khuấy tốc độ cao, máy siêu âm

 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

Qúa trình kết tủa được tiến hành trong các điều kiện:

+ Không làm lạnh: nhiệt độ trên 20 o C + Làm lạnh: Nhiệt độ kiểm soát trong khoảng 15-20 o C, 10-15 o C, 5-10 o C, 0-5 o C

2.3.5 Đánh giá một số đặc tính của tiểu phân nano aspirin

2.3.5.1 Đánh giá trạng thái của nano aspirin bào chế được

- Phương pháp: Đánh giá trạng thái của bột nano aspirin bằng phương pháp đo nhiệt quét vi sai (DSC)

Buồng mẫu được thiết kế với hai đĩa cân: một đĩa chuẩn không chứa mẫu, làm từ vật liệu chuẩn hóa thông tin nhiệt, và một đĩa chứa mẫu cần phân tích Hệ thống vi cân cho phép cân chính xác khối lượng mẫu, trong khi cảm biến nhiệt độ dưới đĩa cân giúp xác định nhiệt độ của mẫu Toàn bộ hệ thống được đặt trong buồng đốt, nơi tốc độ đốt có thể thay đổi thông qua các dòng khí thổi Dựa trên các cảm biến, dòng nhiệt thu tỏa từ mẫu được xác định như một hàm của nhiệt độ.

Trong đó: H là enthalphi ẩn nhiệt, CP là nhiệt dung của mẫu, f(T,t) là một hàm của nhiệt độ và thời gian

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ phân tích nhiệt vi sai

Trong quá trình thực hiện, các mẫu phân tích được nghiền mịn và cho vào đĩa nhôm có nắp Sau đó, tiến hành gia nhiệt liên tục để thu nhận các tín hiệu nhiệt, với điều kiện nhiệt độ quét là 30 độ.

300 o C, tốc độ gia nhiệt 10 o C/ phút Dựa vào phổ quét DSC để nhận xét, đánh giá

2.3.5.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của nano aspirin

Tiến hành tương tự như mô tả ở mục 2.3.2

- Độ ẩm của mẫu được xác định bằng máy đo hàm ẩm MB45 Theo phụ lục 9.6, DĐVN V

- Tiến hành: cân 1 g bột nano aspirin bào chế được cho vào đĩa nhôm Dàn đều Đậy nắp máy Đo và ghi kết quả

2.3.5.4 Đánh giá KTTP, phân bố KTTP (PDI), thế zeta của bột nano aspirin bào chế được

- Phân tán bột nano aspirin bào chế được trong lượng nước thích hợp

- Sau đó đem đo KTTP, PDI và thế zeta trên thiết bị Horiba SZ 100

Thông số Z-Average và chỉ số PI được sử dụng để đánh giá kích thước tiểu phân nano aspirin và độ phân bố của chúng Kích thước Z-Average (nm) càng nhỏ cho thấy kích thước nano aspirin chế tạo được càng nhỏ, trong khi chỉ số PI nhỏ hơn 0,3 cho thấy độ phân bố hẹp Nếu PI lớn hơn 0,3, điều này cho thấy có khoảng phân bố rộng Thêm vào đó, thế zeta là chỉ số quan trọng để xác định độ ổn định của hệ, với thế zeta lớn dự đoán một hệ ổn định hơn.

Phương pháp xử lý số liệu

- Sử dụng phần mềm Microsoft Office Excel 2013

- Độ lệch chuẩn tương đối: RSD = 𝑺

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Định lượng aspirin bằng phương pháp đo quang

 Xác định điểm hấp thụ cực đại

Tiến hành pha dung dịch chuẩn aspirin với nồng độ 50 µg/ml và đo độ hấp thụ quang trong khoảng bước sóng từ 200 nm đến 800 nm Kết quả thu được được trình bày trong hình 3.1.

Hình 3.1 Phổ quét độ hấp thụ quang của mẫu chuẩn dung dịch aspirin nồng độ

50 àg/ml với bước súng từ 800 nm đến 200 nm

Nhận xét: Dựa vào hình ảnh quang phổ hấp thụ của aspirin, lựa chọn bước sóng cực đại là λ max= 277 nm để tiến hành định lượng aspirin

Tiến hành pha các mẫu thử với các nồng độ 50 µg/ml, 25 µg/ml, 20 µg/ml, 10 µg/ml và 5 µg/ml Các mẫu thử sau đó được đo quang ở bước sóng 277 nm, với kết quả được thể hiện trong bảng 3.1 và hình 3.2.

Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang của aspirin theo nồng độ tại bước sóng 277 nm

Nồng độ (àg/ml) 50 25 20 10 5 Độ hấp thụ quang (Abs) 0,725 0,425 0,351 0,222 0,169

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ aspirin

Nhận xét: Hệ số tương quan R 2 = 0,9992 (> 0,995), cho thấy trong khoảng nồng độ

Mật độ quang và nồng độ aspirin có sự tương quan tuyến tính chặt chẽ, với giá trị từ 5 – 50 àg/ml Đường chuẩn được xây dựng cho phân tích định lượng aspirin có độ tuyến tính cao, đảm bảo tính chính xác trong kết quả.

Phương trình đường chuẩn: y = 0,0125 x + 0,1041 Trong đú: y là mật độ quang (Abs), x là nồng độ aspirin (àg/ml).

Bào chế tiểu phân nano aspirin bằng phương pháp kết tủa dung môi

3.2.1 Khảo sát dung môi hòa tan dược chất Đối với việc bào chế tiểu phân nano bằng phương pháp kết tủa thì lựa chọn dung môi hòa tan dược chất là rất quan trọng Dung môi được lựa chọn phải hòa tan tốt dược chất, dễ loại bỏ, an toàn và kinh tế Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát khả năng hòa tan của aspirin trong 3 dung môi: glycerin, propylen glycol, aceton

Các thí nghiệm được thực hiện bằng cách hòa tan 0,5 g aspirin trong 20 ml dung môi và sau đó phối hợp dung dịch này vào 60 ml nước lạnh (0 – 5 o C) với tốc độ khuấy 1400 rpm Hỗn hợp được để yên trong 1-2 phút trước khi đo kích thước tiểu phân (KTTP) Dựa trên khả năng hòa tan, thông số KTTP và PDI, dung môi phù hợp nhất đã được lựa chọn, với kết quả được trình bày trong bảng 3.2 và hình 3.3.

Bảng 3.2 KTTP, PDI nano aspirin khi sử dụng các dung môi

Dung môi Điều kiện hòa tan

PG 80 o C 956,5 ± 33,41 0,213 ± 0,084 Aceton Nhiệt độ thường 526,3 ± 30,15 0,197 ± 0,101

Hình 3.3 Kích thước và PDI của nano aspirin bào chế được khi sử dụng các dung môi khác nhau

Kết quả từ bảng 3.2 và hình 3.3 cho thấy aspirin tan tốt trong glycerin và acetone, nhưng tan kém hơn trong PG Mặc dù acetone hòa tan aspirin hiệu quả ở nhiệt độ thường, nhưng tính chất dễ bay hơi và mùi khó chịu của nó gây ra vấn đề trong quá trình thí nghiệm Do đó, glycerin được lựa chọn làm dung môi an toàn và hiệu quả để hòa tan aspirin, giúp bào chế tiểu phân nano có kích thước nhỏ cho các thực nghiệm tiếp theo.

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa dung môi hòa tan và môi trường kết tủa đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu aspirin với nồng độ 25 mg/ml Tiến hành khảo sát với các điều kiện tỷ lệ Glycerin/ nước là: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5

- Cân 0,5 g aspirin hòa tan trong 20 ml glycerin (dung dịch 1)

- Đong nước cất lạnh (0 - 5 o C) vào cốc có mỏ với thể tích thay đổi, lần lượt là: 20 ml, 40 ml, 60 ml, 80 ml, 100 ml

- Nhỏ từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2 Khuấy từ ở tốc độ 1400 rpm

- Sau khi phối hợp xong 2 dung dịch, tiếp tục khuấy từ thêm 5 phút

- Hỗn hợp thu được để yên tĩnh 1- 2 phút rồi đem đo KTTP

Dựa vào KTTP và PDI, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ glycerin/nước đến kích thước của nano aspirin Kết quả được trình bày trong bảng 3.3 và hình 3.4.

Bảng 3.3 KTTP và PDI của nano aspirin bào chế với tỷ lệ glycerin/nước thay đổi

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ glycerin/nước đến KTTP nano aspirin

Dựa vào kết quả từ bảng 3.3 và hình 3.4, tỷ lệ glycerin/nước là 1:3 cho thấy kích thước hạt nano aspirin (KTTP) và chỉ số phân tán (PDI) đạt giá trị nhỏ nhất, với PDI dưới 0,3, điều này chứng tỏ mẫu nano được bào chế có khoảng phân bố hẹp.

Kết luận: Sử dụng tỷ lệ glycerin : nước = 1:3 để tiến hành cho các thực nghiệm sau

3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ dược chất đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu aspirin tại các nồng độ khác nhau: 12,5 mg/ml, 15 mg/ml, 17,5 mg/ml, 20 mg/ml, 25 mg/ml, 30 mg/ml Kích thước tiểu phân bào chế được thể hiện ở bảng 3.4 và hình 3.5

Bảng 3.4 KTTP, PDI của các mẫu bào chế với các nồng độ aspirin khác nhau

Nồng độ aspirin (mg/ml)

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ aspirin đến KTTP, PDI nano aspirin bào chế

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mẫu aspirin được bào chế ở nồng độ 25 mg/ml có kích thước tiểu phân đồng đều và nhỏ nhất Vì vậy, nồng độ 25 mg/ml sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.

3.2.4 Ảnh hưởng của thiết bị khuấy đến KTTP nano aspirin

Để bào chế mẫu nano aspirin, hòa tan 0,5g aspirin trong 20ml glycerin, sau đó kết hợp dung dịch này vào 60ml nước lạnh ở nhiệt độ 5 - 10 độ C Trong quá trình kết tinh, cần thực hiện các tác động nhất định.

- Khuấy từ (Máy khuấy từ IKA –RCT basic, v = 1400 rpm)

- Đồng nhất hóa ( máy đồng nhất hóa Homogenizer, v = 2700 rpm)

Máy khuấy tốc độ cao IKA RW200 digital với tốc độ 1400 rpm đã được sử dụng để thu thập sản phẩm Sau khi để yên tĩnh trong 1-3 phút, các mẫu được đo kích thước tiểu phân (KTTP) Kết quả đo được trình bày trong bảng 3.5 và hình 3.6.

Bảng 3.5 KTTP, PDI nano aspirin khi bào chế với các thiết bị khác nhau

Thiết bị khuấy KTTP (nm) PDI

Máy khuấy tốc độ cao

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn KTTP, PDI của các mẫu nano aspirin bào chế với các thiết bị khác nhau

Kết quả từ bảng 3.5 và hình 3.6 chỉ ra rằng việc sử dụng máy đồng nhất hóa trong quá trình phối hợp dung môi vào môi trường kết tủa cho KTTP aspirin đạt hiệu quả tối ưu nhất Vì vậy, máy đồng nhất hóa sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.

3.2.5 Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến KTTP nano aspirin

Bài viết này trình bày quá trình bào chế nano aspirin bằng phương pháp kết tủa kết hợp đồng nhất hóa tốc độ cao, trong đó tốc độ đồng nhất hóa được thay đổi để khảo sát ảnh hưởng của nó đến kích thước tiểu phân của mẫu bào chế Kết quả của nghiên cứu được thể hiện trong bảng 3.6 và hình 3.7 dưới đây.

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến KTTP nano aspirin

Tốc độ đồng nhất hóa (rpm)

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ đồng nhất hóa đến

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng với tốc độ đồng nhất hóa 2700 rpm, mẫu bào chế nano aspirin đạt kích thước tiểu phân nhỏ nhất Vì vậy, tốc độ đồng nhất hóa tối ưu để bào chế nano aspirin là 2700 rpm.

2700 vòng/phút, sử dụng tốc độ này cho các thí nghiệm sau

3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau kết tủa đến KTTP nano aspirin bào chế mẫu nano aspirin theo phương pháp trên, sử dụng máy đồng nhất hóa ở tốc độ 2700 rpm, khảo sát với các khoảng thời gian đồng nhất hóa sau khi phối hợp dung môi: 0 phút, 5 phút, 7 phút, 10 phút Kết quả được thể hiện trong bảng 3.7 và hình 3.8

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau quá trình kết tinh đến

Thời gian đồng nhất hóa sau kết tinh ( phút)

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đồng nhất hóa sau kết tinh đến

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc kéo dài thời gian đồng nhất hóa sau quá trình kết tinh không ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân nano (KTTP) Sự gia tăng KTTP của nano aspirin khi thời gian đồng nhất hóa được kéo dài có thể là do hiện tượng kết tập của các tiểu phân nano.

Vậy nên, trong các thực nghiệm sau, tiến hành kết hợp đồng nhất hóa tốc độ

2700 rpm trong quá trình phối hợp dung dịch dược chất vào môi trường kết tủa, sau khi phối hợp xong mẫu được để yên tĩnh, đem đo KTTP

3.2.7 Ảnh hưởng của tác động siêu âm đến KTTP nano aspirin

Đánh giá một số đặc tính tiểu phân nano aspirin

3.3.1 Phân tích nhiệt vi sai DSC

Phân tích nhiệt vi sai của nguyên liệu và mẫu nano aspirin thu được kết quả sau:

Hình 3.11 Phổ phân tích nhiệt vi sai của nguyên liệu

Hình 3.12 Phổ phân tích nhiệt vi sai của mẫu nano aspirin

Kết quả từ hình 3.12 và hình 3.13 cho thấy điểm chảy của aspirin nguyên liệu là 127,3 o C, trong khi điểm chảy của nano aspirin được bào chế là 124,9 o C Sự giảm điểm chảy của nano aspirin so với nguyên liệu là không đáng kể, điều này chứng tỏ quá trình bào chế không làm thay đổi trạng thái kết tinh của aspirin.

3.3.2 Đánh giá tốc độ hòa tan của tiểu phân nano aspirin

Cân 0,4 g Aspirin nguyên liệu và 0,4 g bột nano aspirin, sau đó phân tán trong 900 ml môi trường hòa tan Tiến hành xác định tốc độ hòa tan bằng thiết bị đo độ hòa tan theo các điều kiện đã nêu ở mục 2.3.2.

Sau các khoảng thời gian 5, 10, 15, 30 và 60 phút, tiến hành hút 10 ml dịch và lọc qua màng cellulose acetate 0,45 µm Sau mỗi lần hút mẫu thử, thêm 10 ml nước vào dịch Tiến hành pha loãng dịch thử hai lần trước khi đo độ hấp thụ quang ở bước sóng cực đại.

Dựa vào độ hấp thụ quang và phương trình tuyến tính y = 0,0125x + 0,0141, cùng với các công thức đã trình bày ở mục 2.3.2, có thể tính toán phần trăm dược chất được giải phóng sau các khoảng thời gian khác nhau.

Bảng 3.10 So sánh phần trăm hòa tan của nguyên liệu và mẫu nano aspirin bào chế sau các khoảng thời gian khác nhau

% hòa tan của nguyên liệu

% hòa tan của mẫu nano bào chế

Hình 3.13 Tốc độ hòa tan của aspirin nguyên liệu và nano aspirin bào chế được

Aspirin được bào chế dưới dạng nano tinh thể cho thấy tốc độ hòa tan cải thiện đáng kể so với dạng nguyên liệu ban đầu Cụ thể, tốc độ hòa tan của nano aspirin tăng gấp 2-3 lần so với aspirin thông thường.

3.3.3 Độ ẩm Độ ẩm của mẫu nano aspirin bào chế được xác định theo phương pháp ghi ở mục 2.3.5.3 thu được kết quả độ ẩm trung bình là 2,09% Độ ẩm này đạt yêu cầu và cho phép mẫu bột bảo quản được trong thời gian lâu dài ở các điều kiện khác nhau

3.3.4 KTTP, DPI và thế zeta của mẫu bột nano aspirin bào chế được

Kết quả đo KTTP, PDI, thế zeta của mẫu bột nano aspirin sau bào chế được thể hiện trong bảng 3.11

Bảng 3.11 KTTP, PDI và thế zeta của bột nano aspirin bào chế (n=4)

KTTP (nm) PDI Thế zeta (mV)

Kết quả bảng 3.11 cho thấy bột nano aspirin sau khi bào chế có kích thước nhỏ, khoảng phân bố hẹp và độ ổn định cao

Bàn luận

3.4.1 Về phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, phương pháp kết tủa dung môi được lựa chọn để chế tạo nano tinh thể aspirin nhờ vào những ưu điểm vượt trội như tính đơn giản và dễ thực hiện Phương pháp này có khả năng triển khai quy mô lớn mà không cần thiết bị phức tạp, cho phép tạo ra tiểu phân nano trong thời gian ngắn và dễ dàng đạt được kích thước mong muốn.

Số lượng nguyên liệu và hóa chất trong nghiên cứu là ít, dễ dàng mua sắm, an toàn và tiết kiệm Các thiết bị và dụng cụ sử dụng cũng rất phổ biến và thông dụng.

3.4.2 Về kết quả đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến KTTP nano aspirin

Lựa chọn glycerin làm dung môi hòa tan aspirin là một quyết định hợp lý nhờ vào các ưu điểm như tính an toàn, khả năng hòa tan tốt các dược chất, dễ dàng loại bỏ qua các phương pháp lọc và rửa bằng nước cất, cùng với tính kinh tế cao.

Nghiên cứu trước đây của Affonso A và Naik V R (1971) cũng đã sử dụng glycerin để hòa tan dược chất và bào chế thành công vi tinh thể aspirin

Tỷ lệ glycerin và nước là 1:3 là tối ưu để bào chế nano aspirin với kích thước tiểu phân và chỉ số phân tán (PDI) nhỏ nhất Nếu tỷ lệ glycerin/nước quá cao, các tiểu phân nano sẽ phân tán không đều và dễ bị kết tụ, trong khi tỷ lệ quá thấp sẽ dẫn đến lượng dược chất không đủ để phân tán đồng đều, làm tăng PDI và mở rộng khoảng phân bố của các tiểu phân nano.

Nồng độ aspirin trong quá trình bào chế nano cần được điều chỉnh ở mức hợp lý, không quá cao cũng không quá thấp Qua khảo sát thực nghiệm, nồng độ tối ưu được xác định là 25 mg/ml.

Thiết bị khuấy đóng vai trò quan trọng trong bào chế nano tinh thể Việc kết hợp các phương pháp bào chế hiện đại đã được chứng minh là giải pháp hiệu quả trong nhiều nghiên cứu trước đây Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã lựa chọn máy đồng nhất hóa với tốc độ phù hợp nhất để bào chế nano aspirin.

Thời gian đồng nhất hóa sau khi thay đổi dung môi đã được nghiên cứu, và kết quả cho thấy việc tăng thời gian đồng nhất hóa sau quá trình kết tinh không ảnh hưởng đến kích thước tiểu phân nano.

Copyright @ Trường Y Dược, ĐHQGHN cho biết rằng aspirin có thể dẫn đến hiện tượng các tiểu phân nano kết tụ lại, làm tăng kích thước của chúng, đặc biệt trong môi trường kiểm soát ở nhiệt độ thấp.

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình kết tinh, với nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ thấp làm tăng tốc độ kết tinh và tạo ra các tinh thể nhỏ hơn Kết quả thực nghiệm trong nghiên cứu này cũng xác nhận điều này trong khoảng khảo sát đã được thực hiện.

Khi nhiệt độ giảm xuống từ 5 đến 20 độ C, kích thước tiểu phân nano aspirin giảm Tuy nhiên, khi nhiệt độ hạ dưới 5 độ C, kích thước tiểu phân lại tăng lên Điều này có thể được giải thích bởi quá trình kết tinh diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ thấp, dẫn đến việc các tinh thể nano aspirin bị kết tụ lại và gia tăng kích thước.

3.4.3 Về đặc tính của tiểu phân nano aspirin bào chế được

Nano aspirin được bào chế với kích thước hạt nhỏ, khoảng phân bố hẹp và độ ổn định cao Mẫu nano aspirin nhỏ nhất có kích thước 203,6 nm, PDI 0,282 và thế zeta là -40,4 mV So với nghiên cứu của Kristin M Hutchins, Alexei V Tivanski và Leonard R MacGillivray (2018), kích thước hạt của mẫu nano aspirin trong nghiên cứu này lớn hơn một chút Sự khác biệt này có thể do kỹ thuật bào chế khác nhau, bao gồm các dung môi, môi trường kết tủa, thiết bị sử dụng và điều kiện kiểm soát.

- Nano aspirin bào chế được ở trạng thái tinh thể

Tốc độ hòa tan trong nước của nano aspirin được cải thiện gấp 2 – 3 lần so với nguyên liệu gốc, cho thấy ứng dụng công nghệ nano trong việc bào chế nano tinh thể aspirin là có ý nghĩa và mang lại lợi ích đáng kể.

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	1,46 MB