Vũ Thị Thùy Duyên: Bào chế nano Azithromycin dùng PLGA, Chitosan và Lipid

Luận văn nghiên cứu bào chế tiểu phân nano Azithromycin ứng dụng PLGA, chitosan, lipid. Báo cáo phương pháp, kết quả và tiềm năng của hệ nano mới.

• Tác giả: Vũ Thị Thùy Duyên
• Người hướng dẫn: Ts. Trần Ngọc Bảo
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược Sĩ
• Đề tài: Nghiên Cứu Bào Chế Tiểu Phân Nano Azithromycin Sử Dụng Poly(Lactic-Co-Glycolic) Acid Kết Hợp Chitosan Và Lipid
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Công nghệ Nano Azithromycin và ứng dụng lâm sàng

Nano Azithromycin là một tiến bộ đáng kể trong ngành dược phẩm hiện đại, đặc biệt trong điều trị các bệnh nhiễm trùng nhãn khoa. Azithromycin là một kháng sinh macrolide có hiệu quả cao, nhưng bioavailability thấp khi dùng đường uống. Công nghệ bào chế tiểu phân nano giúp cải thiện đáng kể khả năng hấp thụ và hiệu quả điều trị. Hệ đưa thuốc kích thước nano (nanoparticles) có khả năng xuyên qua các rào cản sinh học, tăng nồng độ thuốc tại vị trí bệnh, giảm tác dụng phụ toàn thân. Công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong điều trị viêm kết mạc, loét giác mạc và các bệnh về mắt khác. Việc kết hợp nhiều polyme và lipid tạo nên hệ nano lai giúp tối ưu hóa tính chất vật lý, hóa học và sinh học của sản phẩm.

1.1. Đặc điểm của Azithromycin trong điều trị nhãn khoa

Azithromycin là kháng sinh macrolide có phổ kháng khuẩn rộng, phù hợp cho điều trị nhiễm trùng mắt. Thuốc có khả năng thâm nhập tốt vào các mô mắt, đạt nồng độ cao trong mô biểu mô giác mạc. Tuy nhiên, dạng thuốc thông thường gặp hạn chế về thời gian tồn tại và khả năng giải phóng. Công nghệ nano giúp kéo dài thời gian lưu trú, cải thiện khả năng thấm qua giác mạc, và giảm tần suất sử dụng từ 3-4 lần/ngày xuống còn 1-2 lần/ngày.

1.2. Vai trò của hệ đưa thuốc kích thước nano

Hệ đưa thuốc nano cung cấp bảo vệ dược chất khỏi sự phân hủy, tăng tính ổn định in vivo. Tiểu phân nano có diện tích bề mặt lớn, tăng tương tác với tế bào mắt, cải thiện uptake tế bào. Kích thước nhỏ (100-500 nm) giúp xuyên qua rào cản huyết-mắt, tích lũy tại vị trí bệnh theo hiệu ứng EPR (Enhanced Permeability and Retention). Hệ nano cũng bảo vệ thuốc khỏi phân hủy men, tăng bioavailability địa phương.

II. Bào chế Nano Azithromycin với PLGA kết hợp Chitosan

PLGA (Poly(lactic-co-glycolic) acid) là polyme sinh phân hủy được ưu tiên sử dụng trong bào chế tiểu phân nano. Copolyme này có khả năng kiểm soát tốc độ giải phóng dược chất và độ bền cao trong điều kiện in vivo. Việc kết hợp PLGA với Chitosan tạo nên một hệ nano lai mang nhiều lợi ích. Chitosan là một đa saccharid tự nhiên có tính dương điện, giúp tăng độ dính với các mô nhãn khoa, cải thiện bioavailability. Lớp phủ chitosan bảo vệ lõi PLGA, kéo dài thời gian giải phóng, và tăng tương tác tế bào. Phương pháp bào chế thường sử dụng kỹ thuật nhũ hóa-bay hơi hoặc kết tủa ionotropic. Các tham số như tỉ lệ PLGA, nồng độ chitosan, loại chất diện hoạt đều ảnh hưởng đáng kể đến kích thước tiểu phân, hiệu suất nano hóa (EE) và khả năng giải phóng.

2.1. Đặc tính của hệ nano PLGA Lipid

Hệ nano lai PLGA-Lipid kết hợp ưu điểm của cả polyme và lipid. PLGA cung cấp cấu trúc lõi bền vững, trong khi lipid tạo lớp bề ngoài lỏng động, tương tự màng tế bào. Lipid (HSPC, cholesterol, PEG-lipid) giúp giảm độ độc tính, tăng tính tương thích sinh học, cải thiện tinh thể hóa. Hệ này cho phép kiểm soát tinh xảo tốc độ giải phóng và tăng tích lũy dược chất tại mô đích.

2.2. Cơ chế hình thành lớp phủ Chitosan

Lớp phủ Chitosan hình thành qua tương tác tĩnh điện giữa nhóm amino dương của Chitosan với bề mặt âm tính của lõi nano. Cơ chế này được gọi là kết tủa ionotropic. Nồng độ Chitosan ảnh hưởng đến độ dày lớp phủ và tính chất bề mặt. Nồng độ tối ưu giúp tạo lớp phủ đều, cải thiện ổn định colloidal, tăng khả năng dính với mô nhãn khoa thông qua tương tác với các thụ cảm dương tính.

III. Phương pháp bào chế và các yếu tố ảnh hưởng

Bào chế nano Azithromycin sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, phổ biến nhất là kỹ thuật nhũ hóa dung môi-bay hơi (emulsion-solvent evaporation). Phương pháp này bao gồm: (1) tạo nhũ tương chứa PLGA và AZT; (2) bay hơi dung môi để hình thành tiểu phân; (3) thoát lạnh lạnh; (4) phủ Chitosan. Các yếu tố ảnh hưởng chính bao gồm: tỉ lệ PLGA (ảnh hưởng đến cấu trúc, tốc độ giải phóng), loại và tỉ lệ lipid (ảnh hưởng đến kích thước, EE), loại chất diện hoạt (Polysorbate 80, DMPC), nồng độ Chitosan (ảnh hưởng đến tính chất bề mặt), pH dung dịch (ảnh hưởng đến tương tác tĩnh điện). Tối ưu hóa các tham số này đạt được tiểu phân với kích thước 100-300 nm, EE > 80%, phân bố kích thước hẹp (PDI < 0,3), và khả năng giải phóng chậm trong 24-48 giờ.

3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ PLGA và loại lipid

Tỉ lệ PLGA (thường 50:50 hoặc 75:25) ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phân hủy và giải phóng dược chất. PLGA 50:50 phân hủy nhanh hơn, thích hợp cho giải phóng giai đoạn; PLGA 75:25 phân hủy chậm hơn. Lipid (HSPC, soy lecithin) tăng kích thước tiểu phân, cải thiện EE. Tỉ lệ PLGA:Lipid tối ưu thường là 70:30 hoặc 80:20, đạt cân bằng giữa ổn định, kích thước, và khả năng giải phóng.

3.2. Tối ưu hóa nồng độ Chitosan và chất diện hoạt

Chitosan với phân tử lượng 50-100 kDa được ưa thích trong bào chế nano nhãn khoa. Nồng độ tối ưu (0,1-0,5 mg/mL) tạo lớp phủ đều, tăng ổn định colloidal, cải thiện độ dính với mô. Chất diện hoạt (Polysorbate 80, Lecithin) đóng vai trò quan trọng trong ổn định nhũ tương, giảm căng bề mặt. Tỉ lệ chất diện hoạt 1-3% (w/v) giúp đạt tiểu phân nhỏ, phân bố hẹp (PDI < 0,3).

IV. Đánh giá chất lượng và khả năng ứng dụng lâm sàng

Các tiểu phân nano Azithromycin được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu chất lượng để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Kích thước tiểu phân (KTTP) được xác định bằng Dynamic Light Scattering (DLS), thường trong khoảng 150-250 nm. Hiệu suất nano hóa (EE) - tỷ lệ AZT được gói trong tiểu phân - thường đạt 75-90% bằng phương pháp HPLC. Phổ hồng ngoại FT-IR xác định tương tác lý hóa giữa PLGA, Chitosan, Lipid và AZT, đảm bảo không có phản ứng hóa học không mong muốn. Khả năng giải phóng in vitro qua màng thẩm tích (dialysis) cho thấy kinetik Higuchi, giải phóng chậm trong 24-48 giờ. Khả năng thấm ex vivo qua giác mạc lợi ngành cho kết quả khả quan, với hệ nano PLGA-Lipid-Chitosan cho thấy hiệu quả thấm cao gấp 2-3 lần so với thuốc thô. Các nghiên cứu về độc tính tế bào (MTT assay), khả năng kháng khuẩn (MIC), và ổn định bảo quản đều cho kết quả tích cực, hứa hẹn ứng dụng lâm sàng trong điều trị bệnh nhãn khoa.

4.1. Đánh giá kích thước EE và tính chất vật lý

Kích thước tiểu phân tối ưu (150-300 nm) đạt được qua tối ưu hóa điều kiện bào chế. Phân bố kích thước (PDI) < 0,3 cho thấy tiểu phân đồng nhất. Hiệu suất nano hóa (EE) > 80% xác nhận khả năng gói AZT hiệu quả. Hình thái (Transmission Electron Microscopy - TEM) cho thấy tiểu phân hình cầu, mịn. Điện thế zeta dương (20-35 mV) do Chitosan, giúp ổn định điện tĩnh và tương tác tế bào.

4.2. Khả năng giải phóng và thấm qua mô nhãn khoa

Giải phóng in vitro theo mô hình Higuchi cho thấy giai đoạn nhanh (2 giờ đầu) rồi chậm dần. Phủ Chitosan kéo dài thời gian giải phóng từ 12 giờ (PLGA thuần) lên 36-48 giờ (PLGA-Lipid-Chitosan). Khả năng thấm ex vivo qua giác mạc lợi từ 30-50% (4 giờ) cho hệ nano, cao hơn đáng kể so với dung dịch AZT (5-10%). Điều này cho thấy hệ nano cải thiện đáng kể tính sinh khả dụng và tích lũy dược chất tại mô bệnh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Nhiễm trùng mắt là nhóm bệnh lý phổ biến có thể ảnh hưởng đến nhiều cấu trúc khác nhau của nhãn cầu và có thể do vi khuẩn, virus, nấm hoặc ký sinh trùng gây ra, với biểu hiện lâm sàng và mức độ nghiêm trọng rất đa dạng. Trong đó viêm kết mạc là một trong những tình trạng nhiễm trùng mắt phổ biến nhất [1]. Không thể tự khỏi như viêm kết mạc do virus, viêm kết mạc do vi khuẩn cần có can thiệp kháng sinh [2]. Azithromycin (AZT) đã được chứng minh có hiệu quả đối với các vi khuẩn thường gặp trong nhiễm trùng mắt như Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae và Chlamydia trachomatis, là các tác nhân gây viêm kết mạc, viêm giác mạc và nhiễm trùng mi mắt.

AZT đường uống được ghi nhận có hiệu quả trong điều trị viêm kết mạc do vi khuẩn. Tuy nhiên, trong thực hành lâm sàng, việc sử dụng AZT dạng thuốc nhỏ mắt để điều trị nhiễm trùng mắt mang lại nhiều lợi ích và tránh được các tác dụng không mong muốn của đường dùng toàn thân [3]. Thách thức lớn trong bào chế thuốc nhỏ mắt chứa AZT là độ tan thấp của AZT cùng với các rào cản sinh lý như sự tiết nước mắt liên tục, thời gian lưu giữ ngắn trên bề mặt nhãn cầu, khả năng hấp thu cũng như tính thấm hạn chế của biểu mô giác mạc [3]. Ngoài ra, thời gian lưu ngắn dẫn đến cần dùng thuốc nhiều lần trong ngày, có thể gây bất tiện và giảm tuân thủ điều trị ở bệnh nhân.

Do đó, yêu cầu có một hệ đưa thuốc trên mắt có khả năng tăng hòa tan AZT, lưu giữ lâu, cải thiện tính thấm và giải phóng có kiểm soát là rất cần thiết. Khi bào chế dưới dạng tiểu phân nano, bề mặt tiếp xúc của AZT với môi trường hòa tan tăng làm tăng tốc độ hòa tan và độ tan dẫn đến tăng hiệu quả điều trị. Nhiều nghiên cứu đã được công bố, chỉ ra hệ nano hybrid có khả năng kiểm soát giải phóng trong khi chitosan có những đặc tính về tăng tính thấm và khả năng lưu giữ trên nhãn cầu [3], [4], [5], [6]. Kết hợp hai ưu điểm nổi trội này tạo ra một hệ dẫn thuốc có tiềm năng hứa hẹn trong điều trị tại chỗ các bệnh lý nhiễm trùng ở mắt.

Chính vì những lý do nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài “ Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano azithromycin sử dụng poly(lactic-co-glycolic) acid kết hợp chitosan và lipid” với 2 mục tiêu: 1. Xây dựng được công thức bào chế hệ tiểu phân nano chứa azithromycin. Đánh giá một số đặc tính lý hóa, khả năng giải phóng thuốc và tính thấm exvivo trên giác mạc. Công nghệ nano trong ngành dược 1.

Phân loại các tiểu phân nano dựa vào tá dược sử dụng Các dược phẩm nano được định nghĩa là các phức hợp có kích thước nano, đơn giản như là các tiểu phân nano, nhũ tương nano, phức hợp polyme, hoặc phức tạp hơn như các hệ đa thành phần kích thước nano có chứa thuốc, protein hoặc gen, các phối tử hướng đích và các tín hiệu để có thể phát hiện trên thử nghiệm in vitro hoặc in vivo. Dựa vào tá dược sử dụng, hệ mang thuốc nano có thể được phân loại thành nano polyme, nano lipid, và hệ nano lai (hybrid nano, bao gồm polyme-lipid hoặc lipid-polyme) [7]. Vai trò của hệ đưa thuốc kích thước nano • Vận chuyển thuốc Tiểu phân nano có thể ứng dụng trong vận chuyển thuốc nhằm: Tăng khả năng định hướng và phân phối thuốc đến đúng vị trí cần điều trị; đảm bảo độ an toàn và tương thích sinh học cao; phục vụ công tác nghiên cứu các loại thuốc mới có độ an toàn cao; giảm độc tính nhưng đồng thời vẫn duy trì hiệu quả điều trị [7], [8], [9]. • Điều trị tại đích Các nhóm thuốc thường được ưu tiên trong nghiên cứu để tăng cường tác dụng điều trị tại đích bao gồm: điều trị ung thư, điểu trị tiểu đường, điều trị HIV-AIDS, thuốc vào hàng rào máu não, thuốc cần lưu giữ trên niêm mạc mắt, da, đại tràng,.

• Gen trị liệu Trong số các vector chuyển gen không sử dụng virus, tiểu phân nano (nanoparticles – NP) được xem là một nền tảng lý tưởng nhờ khả năng tích hợp nhiều đặc tính mong muốn trong một hệ thống phân phối duy nhất: kích thước nằm trong phạm vi nanomet, khả năng phân phối gen một cách có chọn lọc đến mô hoặc tế bào đích; duy trì hiệu quả biểu hiện gen tại vị trí mục tiêu; đồng thời nâng cao độ ổn định của tác nhân điều trị chống lại sự phân hủy bởi các enzym [10]. Sự kết hợp polyme và lipid trong cấu trúc nano 1. Đặc điểm hệ nano polyme PLGA a) Đặc điểm cấu trúc Nano polyme là các hệ mang thuốc sử dụng polyme làm giá mang dược chất, có cấu trúc dạng siêu vi nang hay siêu vi cầu. Siêu vi nang có cấu trúc lõi–vỏ đặc trưng, trong đó dược chất được bao chứa trong một khoang lõi riêng biệt và được bao bọc bởi lớp vỏ polyme.

Ngược lại, siêu vi cầu là cấu trúc hệ cốt, trong đó dược chất được phân tán đồng đều trong toàn bộ cấu trúc polyme. Trong các cấu trúc trên, dược chất có thể được phân bố theo nhiều cách khác nhau, bao gồm: phân tán hoặc bao bọc trong ma trận polyme, hấp phụ hoặc liên kết hóa học trên bề mặt hạt [7]. 2 b) Ưu nhược điểm của PLGA với vai trò giá mang dược chất Bảng 1. Một số nghiên cứu sử dụng PLGA làm chất mang trong bào chế tiểu phân nano.

Chất mang Thuốc/ Hoạt Ứng dụng TLTK chất sinh học PLGA Azithromycin Khắc phục tình trạng kháng thuốc do cơ [11] chế bơm tống thuốc của vi khuẩn PLGA Gentamicin Điều trị nhiễm khuẩn các chủng Brucella [12] nội bào PLGA, PCL Ciprofloxacin Kháng viêm, tái tạo mô tại chỗ và thúc đẩy [13] quá trình lành vết thương • Ưu điểm (i) Được FDA và Cơ quan Y khoa Châu Âu chấp thuận. PLGA được FDA và EMA công nhận là vật liệu phân hủy sinh học an toàn và được phê duyệt sử dụng trong các chế phẩm thuốc và thiết bị y tế [14]. (ii) Tính toàn vẹn cấu trúc Tính toàn vẹn cấu trúc của nano PLGA phản ánh khả năng duy trì kích thước, hình thái và tính chất vật lý – hóa học ổn định của hệ tiểu phân trong suốt quá trình bảo quản và sử dụng. Đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả phân phối thuốc và độ bền của hệ mang [15].

(iii) Khả năng phân hủy sinh học và tính tương thích sinh học. Một trong những ưu điểm nổi bật của PLGA là khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn trong cơ thể. Quá trình phân hủy này diễn ra thông qua cơ chế thủy phân không enzyme, làm đứt gãy các liên kết este để tạo thành acid lactic và acid glycolic – những chất chuyển hóa nội sinh. Các sản phẩm này sau đó tham gia vào chu trình Krebs và được đào thải khỏi cơ thể dưới dạng khí carbonic (CO₂) và nước (H₂O), mà không để lại sản phẩm phụ độc hại [16].

Nhờ vào thành phần cấu tạo gồm acid lactic và acid glycolic, PLGA ít gây phản ứng bất lợi trong cơ thể, khiến PLGA có lợi thế về đặc tính tương thích sinh học và không gây độc tế bào [17], [18]. 3 Mohammadi và cộng sự đã sử dụng PLGA làm chất mang AZT, tạo ra hệ tiểu phân nano có đặc tính giải phóng hai pha: pha đầu với tốc độ giải phóng nhanh trong vòng 4 giờ đầu, tiếp theo là pha giải phóng kéo dài và ổn định trong suốt 24 giờ tiếp theo [20]. Trong một nghiên cứu khác, hệ nano AZT- PLGA cũng cho thấy khả năng kéo dài thời gian giải phóng đáng kể so với dạng hỗn dịch AZT tự do [11]. (v) Khả năng thay đổi đặc tính bề mặt Biến tính bề mặt hạt nano PLGA là một chiến lược quan trọng nhằm cải thiện hiệu quả dẫn thuốc và tương tác sinh học của hệ mang thuốc.

Một số phương pháp biến tính bề mặt PLGA phổ biến bao gồm: - Phủ lớp polyme tích điện: Phủ các lớp polyme mang điện tích như chitosan (CS) hoặc PEG lên bề mặt hạt nano PLGA có thể cải thiện tính ổn định, giảm hiện tượng kết tụ và tăng cường khả năng xuyên qua màng tế bào [21], [22]. - Gắn kết phân tử sinh học: Việc gắn các phân tử sinh học như peptide, kháng thể hoặc aptamer lên bề mặt hạt nano PLGA giúp tăng cường khả năng nhắm đích và tương tác với tế bào mục tiêu [23]. • Nhược điểm: Bản chất tích điện âm PLGA NPs không dễ dàng bám dính vào một số màng nhầy tích điện âm trong cơ thể do bản chất tích điện âm của chính chúng. Nhược điểm này làm giảm khả năng lưu giữ tại vị trí hấp thu, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả phân phối dược chất.

Do đó, việc cải biến bề mặt hạt nano là cần thiết để tăng tương tác với màng nhầy; một ví dụ điển hình là phủ chitosan – một polyme mang điện tích dương – nhằm đảo ngược điện tích bề mặt, tăng cường khả năng bám dính và hấp thu qua niêm mạc [24]. Đặc điểm hệ nano lipid a) Đặc điểm cấu trúc Nano lipid là hệ mang thuốc sử dụng lipid làm giá mang dược chất, có cấu trúc dạng siêu vi nang hay siêu vi cầu. Nano lipid gồm các loại khác nhau: nano lipid (solid lipid nanoparticles – SLN); hệ mang lipid cấu trúc nano (nanostructured lipid carriers – NLC); hệ liên hợp dược chất và lipid. Sự khác biệt chính giữa SLN với NLC nằm ở thành phần lipid lỏng được thêm vào trong cấu trúc của NLC.

NLC được xem như thế hệ thứ 2 của SLN bởi sự có mặt của lipid lỏng giúp cải thiện tỉ lệ nano hóa dược chất do phần lớn các dược chất có khả năng hòa tan trong lipid lỏng cao hơn trong dạng rắn [7]. b) Ưu, nhược điểm của lipid với vai trò giá mang dược chất • Ưu điểm (i) Tăng tải thuốc kém tan/ nước Đặc tính hòa tan tốt các dược chất kém tan góp phần cải thiện sinh khả dụng của các dược chất này qua nhiều đường dùng khác nhau như đường uống, dùng ngoài da, 4 tiêm và nhãn khoa [25].2 tóm tắt những nghiên cứu gần đây sử dụng chất mang lipid giúp cải thiện sinh khả dụng các dược chất kém tan. Những nghiên cứu gần đây sử dụng chất mang lipid giúp cải thiện sinh khả dụng các dược chất kém tan.