Khóa luận Dược sĩ: Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano Cyclosporin A - Vũ Quỳnh Trang

Khóa luận Dược sĩ nghiên cứu bào chế và tối ưu hóa công thức tiểu phân nano Cyclosporin A, ứng dụng tiềm năng trong điều trị các bệnh về nhãn khoa.

• Tác giả: Vũ Quỳnh Trang
• 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 Cyclosporin A
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Cyclosporin A và các thách thức bào chế

Cyclosporin A là thuốc ức chế miễn dịch quan trọng trong điều trị ghép tạng và các bệnh tự miễn. Tuy nhiên, hạn chế chính của Cyclosporin A là độ tan trong nước thấp, sinh khả dụng không ổn định và hiệu ứng phụ đáng kể. Những vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả điều trị và tuân thủ điều trị của bệnh nhân. Bào chế tiểu phân nano Cyclosporin A được phát triển nhằm khắc phục những hạn chế này, cải thiện khả năng hòa tan, tăng sinh khả dụng và giảm liều dùng.

1.1. Tính chất lý hóa học của Cyclosporin A

Cyclosporin A là một peptide cyclic gồm 11 axit amin với khối lượng phân tử 1202 Da. Cấu trúc phức tạp này làm cho hợp chất có độ tan rất thấp trong nước (0,04 mg/mL). Đặc tính này gây khó khăn lớn cho bào chế dạng uống hoặc tiêm. Việc chuyển hóa dư thừa qua hệ thống CYP3A4 cũng tạo ra tương tác thuốc đáng kể, ảnh hưởng đến liều lượng và hiệu quả điều trị lâu dài.

1.2. Nhu cầu phát triển công nghệ bào chế nano

Công nghệ tiểu phân nano mang lại giải pháp hiệu quả để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, cải thiện độ tan và tốc độ hòa tan của Cyclosporin A. Bào chế nano giúp tăng sinh khả dụng lên 2-3 lần so với dạng thương phẩm truyền thống, giảm thay đổi nồng độ trong máu và tăng tính ổn định về mặt dược động học.

II. Phương pháp bào chế tiểu phân nano Cyclosporin A

Có nhiều phương pháp bào chế tiểu phân nano được áp dụng cho Cyclosporin A, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Các phương pháp chính bao gồm: xây dựng hệ thống lỏng-lỏng, kỹ thuật kết tủa có điều khiển, phương pháp mài xay khô ướt, và công nghệ phun sấy. Lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào tính chất vật lý hóa học của chất hoạt động, yêu cầu về kích thước hạt, chi phí sản xuất và khả năng quy mô hóa công nghiệp.

2.1. Phương pháp mài xay khô ướt

Kỹ thuật mài xay khô-ướt là phương pháp phổ biến nhất trong bào chế nano Cyclosporin A. Quy trình bao gồm hòa tan Cyclosporin A trong dung dịch hữu cơ, sau đó mài xay với các chất giúp phân tán và ổn định hạt nano. Phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước hạt từ 100-500 nm, đạt hiệu suất bào chế cao (>90%) và có chi phí sản xuất hợp lý cho sản xuất công nghiệp.

2.2. Công nghệ phun sấy và kết tủa có điều khiển

Phun sấy là phương pháp sản xuất nhanh chóng, cho phép tạo ra tiểu phân nano với kích thước đồng đều. Kết tủa có điều khiển sử dụng chất làm mềm để kiểm soát tốc độ kết tủa và kích thước hạt. Cả hai phương pháp này yêu cầu thiết bị hiện đại, nhưng mang lại chất lượng sản phẩm ổn định, phù hợp cho nghiên cứu lâm sàng và sản xuất quy mô lớn.

III. Đặc tính và đánh giá chất lượng tiểu phân nano

Đánh giá chất lượng tiểu phân nano Cyclosporin A bao gồm nhiều thông số quan trọng. Kích thước hạt và phân bố kích thước được xác định bằng kính hiển vi điện tử và phương pháp Dynamic Light Scattering (DLS). Độ tinh khiết và tính ổn định được kiểm tra qua sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Hình thái học hạt được quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và quét (SEM). Những thông số này rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an toàn của sản phẩm.

3.1. Phân tích kích thước và hình thái học hạt

Kích thước hạt nano Cyclosporin A thường nằm trong khoảng 50-500 nm tùy theo phương pháp bào chế. Chỉ số polydispersity (PDI) < 0.3 cho thấy hạt có kích thước đồng đều. Quan sát bằng TEM-SEM cho thấy hạt có hình dạng hầu như cầu, bề mặt nhẵn, không tập hợp cục bộ. Những đặc tính này giúp tăng diện tích tiếp xúc và cải thiện sinh khả dụng.

3.2. Đánh giá tính ổn định và độ tan

Tính ổn định của tiểu phân nano được đánh giá thông qua độ sát khuẩn, kiểm tra vi sinh, phân tích HPLC, và theo dõi kích thước hạt trong thời gian lưu trữ. Độ tan được xác định trong các dung dịch mô phỏng điều kiện sinh học khác nhau. Kết quả cho thấy tiểu phân nano có độ tan tăng 10-15 lần so với Cyclosporin A thô, ổn định tối thiểu 24 tháng ở điều kiện bảo quản 2-8°C.

IV. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng phát triển

Tiểu phân nano Cyclosporin A mở ra nhiều ứng dụng lâm sàng tiềm năng. Bào chế này cho phép giảm liều dùng, tăng tuân thủ điều trị và giảm tác dụng phụ so với dạng truyền thống. Nó đặc biệt hữu ích trong điều trị quốc phòng ghép tạng, bệnh mắt khô, viêm ruột non Crohn và các bệnh tự miễn khác. Triển vọng phát triển bao gồm kết hợp với các thuốc khác, tối ưu hóa công thức, và phát triển các đường dẫn mới như liệu pháp nhắm chuẩn và bào chế kéo dài.

4.1. Ứng dụng trong ghép tạng và bệnh tự miễn

Cyclosporin A nano được sử dụng rộng rãi trong phòng chống rejection sau ghép thận, gan, tim. Liều dùng có thể giảm 30-40% mà vẫn duy trì nồng độ tối ưu trong máu. Ứng dụng trong bệnh mắt khô, lupus ban đỏ hệ thống (SLE), viêm khớp dạ thấp cho thấy hiệu quả tốt hơn so với dạng thương phẩm truyền thống.

4.2. Hướng phát triển tương lai và tối ưu hóa

Nghiên cứu tương lai tập trung vào phát triển các bào chế mang thể như lipo-phân tử, nanoparticles polymer, và hệ thống nano định hướng nhằm tăng sinh khả dụng cao hơn. Kết hợp với công nghệ mRNA và miRNA mở ra khả năng ứng dụng trong liệu pháp gen. Tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí, và phát triển các dạng thuốc mới (bột hít, viên nhanh tan) là hướng phát triển chính.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về cyclosporin A 1. Nguồn gốc và công thức hóa học Cyclosporin A (CSA) là một oligopeptid vòng, gồm 11 acid amin được phân lập từ nấm Beauveria nevus và nấm Tolypocladium inflatum [6]. Công thức cấu tạo CSA Công thức phân tử: C62H111N11O12 Trọng lượng phân tử: 1202,6 Da [7] logP = 1,4 – 3,0 [7] pKa = 13,32 ± 0,7 1.

Tính chất vật lý Trạng thái tồn tại: Cyclosporin A là một chất rắn kết tinh màu trắng ở điều kiện thường [8]. CSA nhạy cảm với ánh sáng, bị oxy hóa bởi oxy không khí [8]. Tác dụng dược lý Dược lực học CSA ức chế hoạt động của phức hợp calcateurin, làm mất khả năng hoạt hóa tế bào lympho T của phức hợp này. Vì vậy, CSA thể hiện tác dụng ức chế miễn dịch khi dùng đường toàn thân [9].

Tại mắt, khả năng ức chế tế bào lympho T, điều hòa miễn dịch là cơ chế chính giúp CSA cải thiện triệu chứng bệnh khô mắt. Ngoài ra, dược chất (DC) này cũng ngăn cản quá trình chết theo chương trình của tế bào, giảm thiểu sự thay đổi tính thấm bề mặt giác mạc. Những tác dụng này có ý nghĩa rất lớn trong điều trị khô mắt [10]. Dược động học CSA nhỏ mắt tích tụ trên mặt nhãn cầu và giác mạc, đạt được nồng độ (~0,236 μg/g) đủ để điều hòa miễn dịch.

Rất ít thuốc thấm qua giác mạc vào nội mô. CSA không được chuyển hóa trong mắt thỏ, chó và không dễ bị chuyển hóa trong mắt người [11]. Nồng độ CSA trong tuần hoàn sau khi nhỏ mắt rất thấp, không thể phát hiện được. Có thể loại bỏ những lo ngại về độc tính toàn thân khi dùng đường dùng tại chỗ [11].

Chỉ định CSA là chất ức chế miễn dịch mạnh được dùng đường toàn thân trong các trường hợp như: dự phòng thải ghép nội tạng, điều trị viêm khớp dạng thấp [6]. Các dạng CSA dùng tại mắt được bào chế với nồng độ rất thấp và được dùng để điều trị khô mắt, tăng sản xuất nước mắt ở những người bệnh bị viêm giác mạc, viêm kết mạc, khô mắt [6],[12]. Liều lượng và cách dùng CSA đường toàn thân: liều lượng cần điều chỉnh theo cân nặng, tình trạng lâm sàng và nồng độ thuốc trong máu. Uống vào cùng một thời điểm mỗi ngày, có thể kèm hoặc không kèm thức ăn.

CSA nhỏ mắt: phụ thuộc vào từng chế phẩm của từng nhà sản xuất khác nhau: Restasis ® (Cyclosporine Ophthalmic Emulsion) 0,05% – Hoa Kỳ [13]: Liều dùng: nhỏ 1 giọt vào mỗi mắt, 2 lần mỗi ngày, cách nhau khoảng 12 giờ. Hướng dẫn sử dụng: Trước khi sử dụng, lắc nhẹ lọ thuốc để tạo thành nhũ tương đồng nhất. Sau khi mở, sử dụng ngay và loại bỏ lọ sau mỗi lần dùng. Ikervis® (Cyclosporine Eye Drops) 1 mg/ml – Vương quốc Anh [14]: Liều dùng: Nhỏ 1 giọt vào mỗi mắt, 1 lần mỗi ngày, vào buổi tối.

3 Hướng dẫn sử dụng: Trước khi sử dụng, lắc nhẹ lọ thuốc để đảm bảo nhũ tương đồng nhất. Cequa® (Cyclosporine Eye Drops) 0,09% (Sun Pharma, Ấn Độ) Liều dùng: nhỏ 1 giọt vào mỗi mắt, 2 lần mỗi ngày, cách nhau khoảng 12 giờ. Hướng dẫn sử dụng: Không chạm đầu ống thuốc vào mắt hoặc bất kỳ bề mặt nào để tránh nhiễm khuẩn. Vứt bỏ ống thuốc ngay sau khi sử dụng, ngay cả khi còn dung dịch bên trong [15].

Tác dụng không mong muốn của đường dùng nhãn khoa Không thấy độc tính ở mắt hoặc toàn thân khi nhỏ mắt lâu dài CSA ở nồng độ lên tới 0,4%, dùng 6 lần mỗi ngày trong 6 tháng ở thỏ và 1 năm ở chó [11]. Tác dụng phụ thường gặp nhất liên quan đến việc sử dụng thuốc CSA nhỏ mắt là cảm giác ngứa, bỏng rát ở mắt [11]. Không có tác dụng phụ nghiêm trọng liên quan đến thuốc được ghi nhận [11]. Một số chế phẩm chứa CSA dùng trong nhãn khoa trên thị trường Bảng 1.

Một số chế phẩm CSA nhỏ mắt trên thị trường [7] Nồng độ Tên chế dược Dạng Chỉ định Nhà sản xuất phẩm chất bào chế (mg/ml) Nhũ Khô mắt (Viêm giác mạc do Restasis 0,5 tương ức chế bài tiết nước mắt) Allergan Khô mắt (Viêm giác mạc Santen Nhũ nặng, không đáp ứng với Pharmaceutic Ikervis 1,0 tương nước mắt nhân tạo) al Co. Santen Papilock Dung 1,0 Viêm giác mạc mùa xuân Pharmaceutic mini dịch al Co. Ltd Modusik – Dung Viêm giác mạc với sự suy Laboratorios A Ofteno 1,0 dịch giảm chức năng tuyến lệ Sophia Nhũ Viêm giác mạc với sự suy Bausch & Lacrinmune 0,5 tương giảm chức năng tuyến lệ Lomb, Inc. Dung Viêm mắt liên quan đến Teajoon Pharm TJ Cyporin 0,5 dịch viêm giác mạc Co.

Dung Viêm mắt liên quan đến Aristopharma, Cyporin 0,5 dịch viêm giác mạc Ltd. Ibn Sina Dung Viêm mắt liên quan đến Cyclorin 0,5 Pharmaceutical dịch viêm giác mạc Industry Ltd. Công nghệ nano trong ngành dược ứng dụng trong nhãn khoa 1. Định nghĩa về nano Công nghệ nano là ngành khoa học thực hiện việc nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu có kích thước cực nhỏ (10 nm đến 1000 nm) dựa vào tính chất khác biệt của vật liệu khi ở kích thước này có thể ứng dụng cho tất cả các lĩnh vực khác nhau như vật lý, hóa học, sinh học, y học …[16].

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 [16]. Sơ lược về sinh khả dụng và một số yếu tố ảnh hưởng trong nhãn khoa Sinh khả dụng của thuốc nhỏ mắt Sinh khả dụng (SKD) của một thuốc nói chung được định nghĩa là đại lượng chỉ tốc độ và mức độ mà một hoạt chất hoặc dạng hoạt chất được hấp thu vào tuần hoàn máu ở dạng còn hoạt tính hoặc đến được nơi tác dụng (mô đích) của hoạt chất đó [17]. Sinh khả dụng của thuốc nhỏ mắt là vấn đề đã được quan tâm trong nhiều năm. Do ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau, SKD của các thuốc nhỏ mắt thường rất thấp và khó có thể cải thiện.

Nhiều pp khác nhau đã được phát triển để đánh giá cũng như cải thiện SKD thuốc nhãn khoa [18]. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh khả dụng của thuốc nhỏ mắt Các đặc điểm sinh lý của mắt: Cấu trúc và tính toàn vẹn của giác mạc: Giác mạc mắt bao gồm ba lớp chính: lớp biểu mô, lớp nền và lớp nội mạc [19]. Biểu mô và nội mô của giác mạc có hàm lượng chất béo cao, hạn chế tính thấm của các hợp chất phân cực, hòa tan trong nước. Bên cạnh đó, lớp nền ưa nước, được tạo thành từ 70 – 80% nước, là một rào cản đối với các DC thân dầu, ít phân cực [20].

Ngoài ra, các bệnh lý làm xuất hiện các triệu chứng như: viêm, loét, bỏng rát ở mắt có thể ảnh hưởng đến “tính toàn vẹn” của biểu mô giác mạc. Hậu quả là làm giảm khả năng bảo vệ, chống lại vi sinh vật của mắt và làm tăng tỉ lệ, số lượng thuốc thấm qua được khi nhỏ tại chỗ. Đặc biệt với các loại thuốc hòa tan trong nước, chẳng hạn như các kháng sinh [21]. Liên kết thuốc – protein: Khi thuốc tiếp xúc với bề mặt giác mạc, DC có khả năng liên kết với các protein 5 trong nước mắt tạo thành phức hợp thuốc – protein.

Do có khối lượng phân tử lớn, các phức hợp này không thấm qua được bề mặt giác mạc và sẽ bị rửa trôi bởi nước mắt thông qua hiện tượng chớp mắt. Ở điều kiện sinh lý bình thường, nồng độ protein nước mắt nằm trong khoảng 0,6 – 2%. Khi mắt bị viêm, nồng độ này tăng lên, dẫn đến lượng DC liên kết với protein cũng tăng theo. Điều này khiến cho sinh khả dụng của thuốc giảm đi đáng kể.

Do đó, việc nghiên cứu bào chế thuốc nhỏ mắt phù hợp trở nên khó khăn hơn [21]. Chuyển hóa thuốc tại mắt: Cũng như các dịch sinh học khác, nước mắt có chứa nhiều loại enzym khác nhau. Enzym chuyển hóa thuốc trong mắt thường ở nồng độ rất thấp so với gan, tuy nhiên vẫn có thể đóng vai trò nhất định với một số thuốc như cloramphenicol hay pilocarpine. Các enzym chủ yếu tồn tại ở biểu mô giác mạc và thể mi – hai vùng có hoạt tính chuyển hóa mạnh nhất ở phần trước nhãn cầu [22].

Vì vậy, ngay khi tiếp xúc với nước mắt, thuốc có khả năng bị chuyển hóa một phần nào đó trước khi xảy ra quá trình hấp thu làm giảm SKD [21]. Hiện tượng tiết và chảy nước mắt: Ở điều kiện sinh lý bình thường, thể tích nước tối đa mà mắt có thể chứa được là 7 – 10 μL [22]. Lượng nước dư thừa sẽ bị loại bỏ thông qua sự phối hợp 2 phản xạ sinh lý: chớp mắt và tiết nước mắt. Một giọt thuốc nhỏ mắt thường có thể tích là 25 – 50 μL, gấp khoảng 5 lần thể tích chứa tối đa của mắt.

Như vậy, sau khi được sử dụng, thuốc nhỏ mắt không những bị pha loãng bởi nước mắt mà đa số chúng còn bị rửa trôi, không thể hiện được tác dụng làm giảm SKD [21]. Với cùng một nồng độ DC, thể tích giọt thuốc nhỏ càng lớn, lượng thuốc mất đi sẽ càng nhiều do gia tăng sự chớp mắt và tiết nước mắt [23]. Chính vì vậy, có thể cải thiện SKD của thuốc nhỏ mắt bằng cách tăng nồng độ DC và giảm thể tích giọt nhỏ [21]. Tính chất của dược chất: Độ tan và tính thân dầu Giác mạc là hàng rào bảo vệ chứa cả thành phần thân nước và thành phần kỵ nước.

Vì vậy, DC muốn thấm qua được cần có hệ số cân bằng dầu – nước phù hợp. Các DC phân cực, độ tan trong nước lớn khó thấm qua, tương tự với các DC thân dầu [21]. Khối lượng phân tử Những DC có khối lượng phân tử lớn hơn 500 Da thường khó thấm qua giác mạc xuống các tổ chức bên trong hơn do cấu trúc cồng kềnh. Tuy nhiên, khối lượng phân tử DC 6 không phải là một nhân tố chính quyết định SKD của dạng thuốc [21].

Dạng dược dụng của dược chất Thay đổi dạng dược dụng của một chất, ví dụ như chuyển một base tự do thành muối của nó hoặc một dẫn xuất este, có thể làm thay đổi độ tan và tính thấm của nó. Từ đó, làm ảnh hưởng đến sinh khả dụng của thuốc. SKD có thể tăng hoặc giảm tùy từng trường hợp.