Khóa luận: Bào chế vi nang berberin bằng phương pháp tách pha đông tụ

Khóa luận nghiên cứu bào chế vi nang berberin bằng phương pháp tách pha đông tụ, trình bày chi tiết quy trình, công thức và đánh giá chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Đạt
• Người hướng dẫn: PGS. TS Đàm Thanh Xuân
• Trường học: Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Bào chế Vi nang Berberin bằng phương pháp tách pha đông tụ
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và ý nghĩa của bào chế vi nang berberin

Bào chế vi nang berberin là một phương pháp tiên tiến trong công nghiệp dược phẩm nhằm cải thiện hiệu quả và an toàn của berberin trong điều trị. Berberin là một hợp chất alkaloid tự nhiên có nguồn gốc từ các cây thuốc, được biết đến với các tính chất dược lý mạnh mẽ, đặc biệt là khả năng hỗ trợ điều chỉnh lipid máu và kiểm soát đường huyết. Tuy nhiên, berberin sở hữu độ hòa tan thấp và tính ổn định kém khi tiếp xúc với môi trường tiêu hóa. Việc bào chế berberin thành vi nang giúp bảo vệ dược chất khỏi các yếu tố bất lợi trong dạ dày, cho phép giải phóng chủ yếu tại đại tràng - nơi hấp thụ tối ưu. Phương pháp này không chỉ nâng cao sinh khả dụng mà còn giảm tác dụng phụ, tăng tính tuân thủ của bệnh nhân.

1.1. Định nghĩa vi nang và các đặc điểm cơ bản

Vi nang là những hạt nhỏ có kích thước từ 1-1000 μm, trong đó chứa nhân dược chất được bao phủ bởi vỏ cao phân子. Các đặc điểm chính bao gồm: kích thước nhỏ giúp tăng diện tích tiếp xúc, vỏ bao có khả năng điều kiện pH-phụ thuộc, bảo vệ dược chất trong môi trường acid dạ dày. Cấu trúc này cho phép giải phóng nhắm mục tiêu tại đại tràng, nơi pH cao hơn 6.0, kích hoạt sự tan của vỏ bao.

1.2. Ý nghĩa lâm sàng của việc sử dụng vi nang berberin

Sử dụng vi nang berberin hướng giải phóng đại tràng mang lại nhiều lợi ích lâm sàng: cải thiện hấp thu dược chất, giảm kích ứng dạ dày, hạn chế các tác dụng phụ đường ruột. Với bệnh nhân đái tháo đường typ 2 (T2MD) và rối loạn mỡ máu, vi nang berberin giúp duy trì nồng độ dược chất ổn định, tăng hiệu quả điều trị và cải thiện chất lượng sống.

II. Phương pháp tách pha đông tụ trong bào chế vi nang berberin

Phương pháp tách pha đông tụ là kỹ thuật tiên tiến để tạo ra nhân vi nang berberin có chất lượng cao. Phương pháp này dựa trên nguyên lý phân tách sự kết tụ của các phân tử dược chất từ pha lỏng thành các hạt rắn nhỏ. Quá trình bắt đầu bằng cách tạo một nhũ tương chứa berberin clorid và các polymer thích hợp như acid alginic hoặc ethylcellulose. Khi thêm cation kim loại (thường là Ca²⁺ hoặc Ba²⁺) vào hệ thống, xảy ra phản ứng trao đổi ion tạo thành một lớp vỏ cứng xung quanh giọt nhỏ chứa dược chất. Phương pháp này mang lại hiệu suất cao, kích thước hạt đồng đều, và hàm lượng dược chất cao. Ưu điểm nổi bật là chi phí thấp, không sử dụng môi trường hữu cơ độc hại, phù hợp với tiêu chuẩn GMP.

2.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp tách pha đông tụ

Phương pháp tách pha đông tụ hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi ion giữa polymer axidic và cation hai hoặc ba giá. Khi berberin clorid được hòa tan trong dung dịch polymer (thường là acid alginic hoặc carboxymethylcellulose), việc thêm dung dịch cation (Ca²⁺) tạo ra một film gelatinous bao quanh mỗi giọt. Quá trình này diễn ra nhanh, cho phép kiểm soát kích thước bằng cách điều chỉnh áp suất tạo nhũ tương, nồng độ polymer và tốc độ thêm cation.

2.2. Các bước thực hiện tách pha đông tụ và điều kiện tối ưu

Quá trình bao gồm các bước: (1) Chuẩn bị nhũ tương berberin-polymer trong nước hoặc dung dịch glucose; (2) Nhỏ giọt nhũ tương vào dung dịch cation (CaCl₂ hoặc BaCl₂); (3) Khuấy nhẹ để hình thành vỏ bao; (4) Rửa và sấy vi nang. Các điều kiện tối ưu: nồng độ polymer 1-2%, nồng độ berberin 5-10%, nồng độ CaCl₂ 1-2%, nhiệt độ 20-25°C, giúp đạt hiệu suất cao nhất 85-95%.

III. Đánh giá chất lượng vi nang berberin bào chế

Đánh giá chất lượng vi nang berberin là bước quan trọng đảm bảo hiệu quả và an toàn của sản phẩm. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: kích thước và phân bố kích thước (sử dụng kính hiển vi quang học hoặc phân tích ảnh), hàm lượng berberin clorid (HPLC - sắc ký lỏng hiệu năng cao), độ hòa tan trong các môi trường pH khác nhau (mô phỏng dạ dày và đại tràng), khả năng giải phóng theo thời gian. Ngoài ra, cần kiểm tra độ ẩm, mật độ biểu kiến, tính đồng phục của vỏ bao bằng quang phổ hồng ngoại (IR). Các tiêu chuẩn định tính berberin clorid sử dụng các phản ứng đặc trưng, còn định lượng áp dụng phương pháp HPLC với độ chính xác cao.

3.1. Phương pháp đánh giá hình thức và kích thước vi nang

Hình thức vi nang được quan sát dưới kính hiển vi quang học ở vật kính 40x, ghi lại những đặc điểm như độ tròn, bề mặt nhẵn, không có vết nứt. Kích thước vi nang đo bằng cách chụp ảnh và phân tích hình ảnh, xác định đường kính trung bình và hệ số biến thiên. Các vi nang tiêu chuẩn có đường kính 800-1200 μm, đồng đều giúp dễ sử dụng trong công thức dứt khoát.

3.2. Đánh giá hàm lượng và khả năng giải phóng dược chất

Hàm lượng berberin clorid được xác định bằng HPLC theo tiêu chuẩn: nghiền vi nang, hòa tan berberin bằng dung dịch acid hoặc nước, lọc và tiêm vào hệ thống HPLC. Khả năng giải phóng đánh giá trong các buffe pH 1.2 (mô phỏng dạ dày trong 2 giờ) và pH 6.8 (đại tràng), chỉ thấy giải phóng tối thiểu trong dạ dày, giải phóng ≥80% trong đại tràng sau 4-8 giờ.

IV. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng của vi nang berberin

Vi nang berberin hướng giải phóng đại tràng mở ra nhiều triển vọng trong điều trị các bệnh chuyển hóa. Berberin có tác dụng lipidemia - giảm LDL cholesterol và triglycerid huyết tương, đồng thời tăng HDL cholesterol, giúp ngăn chặn atherosclerosis. Trong đái tháo đường typ 2, berberin hoạt động tương tự metformin bằng cách kích hoạt AMPK và cải thiện nhạy cảm insulin. Vi nang có độ an toàn tốt, tác dụng phụ đường ruột giảm nhờ giải phóng tại đại tràng. Ngoài ra, hoạt tính kháng khuẩn của berberin có thể giúp điều chỉnh microbiota ruột, tăng lợi khuẩn. Trong tương lai, sẽ có thêm các công thức kết hợp berberin với các dược chất khác, phát triển các hệ thống giải phóng thông minh sử dụng công nghệ nano, tạo điều kiện cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn theo tiêu chuẩn GMP quốc tế.

4.1. Các ứng dụng lâm sàng chính của vi nang berberin

Vi nang berberin chủ yếu ứng dụng trong: (1) Điều trị rối loạn lipid máu và dự phòng bệnh tim mạch; (2) Hỗ trợ kiểm soát đường huyết ở bệnh nhân T2MD khi kết hợp với chế độ ăn và tập thể dục; (3) Cải thiện chức năng gan do steatosis hepatitis; (4) Kháng viêm - hỗ trợ điều trị viêm ruột mãn tính. Các thử nghiệm lâm sàng cho thấy tuân thủ cao khi sử dụng vi nang nhờ giảm tác dụng phụ.

4.2. Triển vọng phát triển công nghệ và sản xuất trong tương lai

Tương lai của bào chế vi nang berberin hướng tới: (1) Phát triển công nghệ nano để tạo siêu vi nang kích thước <100 nm tăng sinh khả dụng; (2) Công thức kết hợp berberin với các hoạt chất khác; (3) Sử dụng công nghệ AI để tối ưu hóa công thức; (4) Phát triển sản xuất quy mô công nghiệp đạt tiêu chuẩn GMP, ICH quốc tế; (5) Khám phá chỉ định mới dựa trên nghiên cứu phóng xạ về vị trí và thời gian giải phóng chính xác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Giải phóng thuốc tại đại tràng đang là trọng tâm của nhiều nghiên cứu trong những năm gần đây do khả năng điều trị được các bệnh liên quan đến đại tràng và giảm thiểu tác dụng phụ toàn thân. Một số bệnh liên quan đến đại tràng như: Bệnh Crohn, viêm loét đại tràng, hội chứng ruột kích thích. Việc cung cấp thuốc đến đại tràng yêu cầu thuốc không được hấp thu ở đường tiêu hóa trên và thuốc giải phóng tối đa tại đại tràng [44]. Đáp ứng yêu cầu này một số dạng bào chế mới ra đời: Dạng thuốc giải phóng tại đích, hệ phụ thuộc vào thời gian [17], [20]; hệ phụ thuộc vào pH; hệ phân phối dựa trên việc sử dụng vi khuẩn [12], [20]… Berberin clorid là một muối amoni bậc 4 của berberin tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật.

Berberin được sử dụng trong hoạt động kháng khuẩn với nhiều loại vi sinh vật bao gồm: Vi khuẩn, nấm, chlamydia và giun sán; điều trị các bệnh về da và mắt [16], [25]. Berberin đã được sử dụng điều trị tiêu chảy, viêm dạ dày ruột trong nhiều thế kỷ ở trong y học cổ truyền phương Đông. Hiện nay Berberin đã được chứng minh có tác dụng trong điều trị viêm loét đại tràng trên cả động vật thí nghiệm và trên người [26]. Hiện nay phương pháp tạo vi nang hướng giải phóng tại đại tràng đang thu hút rất nhiều nhà bào chế, bởi khắc phục được sự rò rỉ dược chất ra môi trường đường tiêu hóa trên và đưa thuốc nhiều nhất đến đại tràng.

Tuy nhiên, các nghiên cứu về vi nang hướng giải phóng tại đại tràng hiện tại rất hạn chế tại Việt Nam. Vì vậy, tiến hành thực hiện đề tài: “ Bào chế vi nang berberin bằng phƣơng pháp tách pha đông tụ” với các mục tiêu sau: 1. Xây dựng công thức và phương pháp bào chế vi nang berberin. Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của vi nang berberin.

1 Chƣơng I: TỔNG QUAN 1. Berberin clorid Berberin - một isoquinolin alcaloid thiên nhiên từ lâu đã được biết đến với tác dụng kháng khuẩn, đặc biệt rất hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hóa. Trong tự nhiên, ở Việt Nam, berberin có mặt trong một số loài thực vật như Vàng đắng (Coscinium fenestratum (Gaertn.), hoàng liên chân gà (Coptis chinensis Franch.) và hoàng liên gai (Berberis wallichia DC) [1], [4]. Hiện nay, berberin được sản xuất chủ yếu bằng con đường chiết xuất từ thân và rễ cây Vàng đắng với hàm lượng 1,5- 3% [4].

Công thức hóa học - Dạng dược dụng được quy định trong Dược điển Việt Nam V là muối berberin clorid dihydrat, ngoài ra còn sử dụng berberin sulfat [1]. - Công thức cấu tạo: Hình 1. Công thức cấu tạo của berberin clorid - Tên khoa học: 5,6-dihydro-9,10-dimethoxy-1,3-dioxa-6a-azoniaindeno (5,6- a) anthracen clorid dihydrat - Công thức phân tử: C20H18NO4Cl. Khối lượng phân tử = 407,9 đvC [1].

Tính chất Tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị đắng. Tan trong nước nóng, khó tan trong ethanol, khó tan trong cloroform, không tan trong ether. Độ tan trong nước phụ thuộc vào pH, độ tan cao nhất khi pH ~ 7 [1]. Tác dụng dƣợc lý  Sử dụng trong điều trị hiện nay Điều trị tiêu chảy Berberin đã được sử dụng như một loại thuốc dùng cho điều trị tiêu chảy và đã cho thấy hiệu quả tốt trong điều trị.

Berberin clorid có hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng chống lại Staphylococus epidermis, E.  Các ứng dụng trị liệu tiềm năng Hiệu quả trị đái tháo đường Berberin được nghiên cứu trong điều trị đái tháo đường typ 2 (T2DM) [27]. Mức đường huyết lúc đói và sau bữa ăn và nồng độ triglyceride huyết tương (TG) đã giảm lần lượt là 36%, 44% và 21% thấp hơn so với metformin [44]. Hiệu quả hạ lipid máu Các kết quả nghiên cứu in vitro của Doggrell SA.

và các cộng sự năm 2006 cho thấy berberin hạ lipid máu theo nhiều cơ chế khác nhau. Berberin hoạt hóa AMPK, tăng sự biểu hiện của receptor lipoprotein tỉ trọng thấp (LDLR) từ đó tăng tái hấp thu LDL. Ngoài ra berberin còn ức chế tổng hợp và bài tiết triglyceride (TG), cholesterol [21]. Hiệu quả chống ung thư Berberin có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư tuyến tiền liệt (liều 10 mg/kg trong 16 ngày) [19] và nhiều ung thư khác.

Các hiệu quả khác Bên cạnh các tác dụng trên, berberin còn có khả năng chống viêm, chống oxy hóa, chống loạn nhịp, tăng sức co bóp tim, giảm sức cản ngoại vi và huyết áp, điều trị loét dạ dày, bảo vệ niêm mạc dạ dày khỏi ethanol, bảo vệ chức năng gan, thận [45]. Đặc tính dƣợc động học Berberin được đưa vào cơ thể qua đường uống là thích hợp nhất đặc biệt là điều trị các bệnh mãn tính. Sinh khả dụng đường uống của thuốc phụ thuộc vào tỷ lệ và mức độ hòa tan của thuốc trong dịch tiêu hóa và tính thẩm thấu của nó. Quá trình hấp thu thuốc xảy ra chủ yếu ở vùng ruột non.

Ngoài ra, có những nghiên cứu trên động vật chỉ ra rằng berberin được chuyển hóa qua gan và bài tiết qua mật [47]. Một vài chế phẩm trên thị trƣờng Các chế phẩm chứa berberin trên thị trường hiện nay thường được bào chế ở các dạng như viên nén, viên nang, viên nén bao phim, … Bảng 1.1: Một số chế phẩm chứa berberin trên thị trường hiện nay. Tên biệt dƣợc Dạng bào chế/hàm lƣợng Nơi sản xuất Berberin 50mg Viên nén/ 50mg Công ty cổ phần Dược 3/2 Asterasick Viên nang/ 100mg Công ty cổ phần Traphaco Berberine Viên nang/ 500mg Công ty Orbivit, Mỹ Ultra Berberine Viên nang/ 200mg Gluten Free Society, Mỹ Berberin Viên nén bao phim/ 25mg Công ty TNHH sản xuất thương mại dược phẩm IMC. Mộc hoa trắng Viên nén bao phim/5mg Công ty cổ phần dược và thiết bị y tế Hà Tĩnh 1.

Thuốc giải phóng tại đại tràng 1. Đặc điểm của đại tràng liên quan tới thiết kế hệ đƣa thuốc 1. Giải phẫu Đại tràng người dài khoảng 125cm, ngắn và rộng hơn ruột non. Đại tràng được chia thành đại tràng lên, đại tràng ngang, đại tràng xuống, đại tràng xích ma.

Thời gian đưa thuốc qua đại tràng khoảng 15-72 giờ [28]. Môi trƣờng đại tràng Thể tích dịch đại tràng Thể tích dịch đại tràng trung bình chỉ 13ml do đại tràng có khả năng hấp thu nước lớn. Thể tích giảm làm dịch đại tràng đặc nhớt hơn nhiều so với đoạn trên của ống tiêu hóa gây khó khăn cho quá trình giải phóng và hấp thu những dược chất có độ tan kém. pH Ở người, giá trị pH đường tiêu hóa rất biến động: pH từ dạ dày (1-2) có thể tăng lên đến 7,5 ở ruột non, lên đến pH 7-8 ở hồi tràng xa và cuối cùng giảm xuống 6-6,5 ở đại tràng lên.

Tại đại tràng, pH tăng từ đại tràng lên là 6,4±0,6: ở đại tràng ngang là 6,6 ±0,8 và ở đại tràng xuống là 7,0±0,7. Đây là cơ sở thiết kế các dạng thuốc bao tan ở ruột bằng màng bao có độ tan ở pH thích hợp nhưng cũng gây khó khăn cho việc đưa thuốc tới đại tràng từ các hệ này khi sử dụng polymer nhạy cảm pH [32]. Vi khuẩn Các vi khuẩn cư trú trong đường tiêu hóa của con người tạo thành hệ vi sinh vật phong phú và đa dạng, đặc biệt là ở đại tràng với số lượng 1011-1012 CFU bao gồm chủ yếu là các vi khuẩn kị khí như: enterobacteria, enbacteria và enterococci. Các vi khuẩn này sinh ra enzym để lên men các cơ chất không hoặc ít bị phân hủy ở ruột non như carbohydrad (tinh bột): di và trisaccharid (raffinosre, stachyose và lactulose); và polysaccarid (pectin, guar gôm, inulin,.

Từ những đặc điểm này, người ta ứng dụng tạo ra các hệ tiền thuốc và hệ sử dụng polysaccarid để kiểm soát giải phóng nhằm đưa thuốc tới đại tràng. Lợi ích và hạn chế của thuốc giải phóng tại đại tràng Thuốc giải phóng đặc hiệu tại đại tràng có đặc điểm không bị hấp thu lần đầu ở đường tiêu hóa trên nên sẽ tăng nồng độ thuốc ở đại tràng cũng như làm giảm các tác dụng bất lợi của thuốc (NSAID.) để điều trị các bệnh lý tại đại tràng như viêm loét đại tràng, bệnh Crohn, ung thư đại tràng. Đại tràng cũng được cho là một vị trí thích hợp để hấp thu các thuốc có bản chất là các peptide và protein hơn so với đường tiêu hóa trên từ đó có thể ứng dụng để bào chế ra các thuốc giải phóng tại đại tràng sử dụng các chất này. 5 Ngoài ra, thời gian lưu tại đại tràng khá dài, có thể lên đến 5 ngày và niêm mạc đại tràng rất thuận lợi cho sự hấp thu của nhiều loại thuốc, do đó trở thành nơi lý tưởng cho việc phân phối thuốc, lợi dụng để điều trị các bệnh mạn tính như đau thắt ngực, hen suyễn, viêm khớp dạng thấp… [12], [38].

Tuy nhiên, để thuốc tiếp cận được đến đại tràng gặp nhiều khó khăn. Một viên thuốc dạng uống phải đi qua toàn bộ đường tiêu hóa trên để đến tới vị trí tại đích với đặc điểm sinh lý học vô cùng phức tạp: về sự biến thiên pH, thể tích chất lỏng và thời gian vận chuyển cũng biến đổi nhiều. Việc giải phóng thuốc đòi hỏi thuốc phải được hòa tan khi đến đại tràng, nhưng lượng dịch trong đại tràng ít hơn và nhớt hơn ở trên đường tiêu hóa trên, pH trung tính có thể là các yếu tố gây hạn chế tỷ lệ hấp thu của những thuốc ít hoặc không hòa tan. Ngoài ra, sự tương tác không đặc hiệu của thuốc với các chất trong đại tràng như dư lượng thức ăn, chất tiết đường ruột, chất nhầy, chất phân có thể có những ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng hoạt động của thuốc [38].

Các phƣơng pháp đƣa thuốc tới đại tràng Để cải thiện những khó khăn khi đưa thuốc tới đại tràng người ta đã nghiên cứu và tìm ra cách khắc phục bằng cách đưa ra các phương pháp khác nhau để đưa thuốc tới đại tràng. Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc pH Hệ giải phóng thuốc phụ thuộc pH nhằm giải phóng thuốc đặc hiệu tại đại tràng lợi dụng sự biến thiên pH ở đường tiêu hóa. Một ví dụ cho dạng này là hệ CODES [37]: viên nhân chứa dược chất độn với lactose được bao bởi lớp Eudragid E (tan trong acid) sau đó bao thêm một lớp HPMC và ngoài cùng là một lớp polymer kháng dịch vị. Hai lớp ngoài cùng sẽ bảo vệ thuốc ở dạ dày và ruột non, làm chậm quá trình thấm nước.

Khi đến đại tràng, lactose thoát ra ngoài bị hệ vi sinh vật tại đây lên men sinh ra acid hữu cơ tạo vi môi trường hòa tan Eudragid E để giải phóng dược chất.