Lời Cảm Ơn và Tổng Quan Về β-Cyclodextrin

Nghiên cứu bêta cyclodextrin trong việc cải thiện hiệu quả và khả năng hòa tan của thuốc ketoprofen, mở ra hướng đi mới trong điều trị.

• Tác giả: Trần Thị Hồng Ngân
• Người hướng dẫn: GS. TSKH Nguyễn Công Hào
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Cảm Ơn và Tổng Quan Về β-Cyclodextrin
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Quy Nhơn

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC
• MỘT SỐ TỪ TIẾNG ANH DÙNG TRONG LUẬN VĂN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. KHÁI QUÁT VỀ β-CYCLODEXTRIN
• 1.1.1. Cấu trúc của β-cyclodextrin
• 1.1.2. Tính chất của β-cyclodextrin
• 1.1.2.1. Tính chất lý – hóa của β-cyclodextrin
• 1.1.2.2. Độc tính của β-cyclodextrin
• 1.1.2.3. Tính tạo phức
• 1.1.3. Ứng dụng của β-cyclodextrin
• 1.1.3.1. Trong công nghiệp dược phẩm
• 1.1.3.2. Dẫn truyền thuốc thông qua màng sinh học
• 1.1.3.3. Thực phẩm và hương liệu
• 1.1.3.4. Mỹ phẩm, vệ sinh cá nhân và đồ dùng vệ sinh
• 1.2. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHỨC CHẤT THÀNH PHẦN LỒNG NHAU
• 1.2.1. Định nghĩa phức chất thành phần lồng nhau
• 1.2.2. Phân loại phức chất thành phần lồng nhau
• 1.2.2.1. Phức chất thành phần lồng nhau đa phân tử
• 1.2.2.2. Phức chất thành phần lồng nhau đơn phân tử
• 1.2.2.3. Sản phẩm của phản ứng blue-iodine
• 1.2.2.4. Phức chất thành phần lồng nhau đại phân tử
• 1.2.3. Các tính chất của phức chất thành phần lồng nhau
• 1.2.4. Các phương pháp điều chế phức chất thành phần lồng nhau
• 1.2.4.1. Đồng kết tủa
• 1.2.4.2. Sự tạo phức huyền phù đặc
• 1.2.4.3. Sự tạo phức dạng bột nhão
• 1.2.4.4. Trộn ẩm và làm nóng
• 1.2.4.5. Sự ép trồi
• 1.2.4.6. Phương pháp chiếu xạ lò vi sóng
• 1.3. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HẠT NANO
• 1.3.1. Phân loại của hạt nano
• 1.3.1.1. Phân loại theo chiều của hệ thống nano
• 1.3.1.2. Phân loại theo hình thái học
• 1.3.2. Tính chất của hạt nano
• 1.3.3. Các phương pháp chế tạo hạt nano
• 1.3.3.1. Phân tán polymer hình thành trước
• 1.3.3.2. Phương pháp trùng hợp
• 1.3.3.3. Phương pháp giọt tụ hoặc gel hóa ion
• 1.3.3.4. Sản xuất hạt nano bằng cách sử dụng kỹ thuật chất lỏng siêu tới hạn
• 1.3.4. Ứng dụng của hạt nano
• 1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ PHỨC VÀ NANO TỪ β-CYCLODEXTRIN
• 1.4.1. Phương pháp điều chế phức từ β-cyclodextrin
• 1.4.2. Phương pháp điều chế nano từ β-cyclodextrin
• 1.5. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ NANO TỪ ALGINATE
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ
• 2.2. NGUYÊN LIỆU VÀ HÓA CHẤT
• 2.2.1. Nguyên liệu và hóa chất
• 2.2.2. Giới thiệu sơ lược về đặc điểm và tính chất của một số nguyên liệu
• 2.3. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG
• 2.3.1. Kính hiển vi điện tử quét
• 2.3.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua
• 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen
• 2.4.1.1. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen bằng phương pháp khuấy từ
• 2.4.1.2. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen bằng phương pháp vi sóng
• 2.4.2. Tổng hợp các nano
• 2.4.2.1. Tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate
• 2.4.2.2. Tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• 2.4.3. Các phương pháp phân tích sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. PHỨC β-CYCLODEXTRIN/KETOPROFEN
• 3.1.1. Phương pháp khuấy từ
• 3.1.1.1. Khảo sát tỷ lệ giữa ketoprofen và β-cyclodextrin
• 3.1.1.2. Khảo sát thời gian phản ứng
• 3.1.1.3. Khảo sát nhiệt độ phản ứng
• 3.1.2. Phương pháp vi sóng
• 3.1.2.1. Khảo sát công suất
• 3.1.2.2. Khảo sát thời gian phản ứng
• 3.2. NANO β-CYCLODEXTRIN–ALGINATE
• 3.3. NANO β-CYCLODEXTRIN–ALGINATE–KETOPROFEN
• 3.3.1. Khảo sát tỷ lệ β-cyclodextrin:alginate
• 3.3.2. Khảo sát hàm lượng ketoprofen
• 3.4. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ HÌNH DẠNG CỦA PHỨC β-CYCLODEXTRIN/KETOPROFEN
• 3.5. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ HÌNH DẠNG CỦA NANO
• 3.5.1. Chuẩn bị mẫu đo SEM và đo TEM
• 3.5.2. Đặc điểm cấu trúc và hình dạng của nano β-cyclodextrin–alginate
• 3.5.3. Đặc điểm cấu trúc và hình dạng của nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• 3.6. PHỔ HỒNG NGOẠI (IR)
• 3.6.1. Phổ IR của β-cyclodextrin, phức β-cyclodextrin/ketoprofen, ketoprofen
• 3.6.2. Phổ IR của alginate, β-cyclodextrin, nano β-cyclodextrin–alginate, nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen, ketoprofen
• 3.7. ĐỊNH TÍNH KETOPROFEN
• 3.7.1. Định tính ketoprofen trong mẫu phức β-cyclodextrin/ketoprofen
• 3.7.2. Định tính ketoprofen trong mẫu nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• 3.8. XÁC ĐỊNH NHIỆT CHUYỂN PHA
• 3.8.1. Phân tích nhiệt quét vi sai phức β-cyclodextrin/ketoprofen
• 3.8.1.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.8.1.2. Kết quả đo nhiệt quét vi sai
• 3.8.2. Phân tích nhiệt quét vi sai nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• 3.8.2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.8.2.2. Kết quả đo nhiệt quét vi sai
• 3.9. ĐỊNH LƯỢNG KETOPROFEN
• 3.10. KHẢ NĂNG PHÓNG THÍCH THUỐC
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM
• 4.1. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM
• 4.2. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
• 4.2.1. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen
• 4.2.1.1. Phương pháp khuấy từ
• 4.2.1.2. Phương pháp vi sóng
• 4.2.2. Tổng hợp các nano
• 4.2.2.1. Nano β-cyclodextrin–alginate
• 4.2.2.2. Nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• 4.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
• 4.3.1. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen bằng phương pháp khuấy từ
• 4.3.2. Tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen bằng phương pháp vi sóng
• 4.3.3. Tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate
• 4.3.4. Tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về β Cyclodextrin Cấu Trúc Tính Chất Ứng Dụng

Beta-cyclodextrin (β-CD) là một oligosaccharide vòng quan trọng, thuộc họ cyclodextrin. Nó nổi bật với cấu trúc đặc biệt, tạo thành từ bảy đơn vị α-D-glucopyranose liên kết với nhau thông qua liên kết α-1,4-glycoside. Điểm độc đáo của β-CD nằm ở lỗ hổng trung tâm kỵ nước và bề mặt ngoài ưa nước, mở ra khả năng tạo phức với nhiều loại phân tử khác nhau. Điều này làm cho β-CD trở thành một chất mang tiềm năng trong nhiều lĩnh vực như dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm. Khả năng tạo phức của β-cyclodextrin không chỉ cải thiện độ hòa tan của các hoạt chất khó tan mà còn tăng cường tính ổn định và hiệu quả sinh học của chúng. Villiers đã mô tả β-cyclodextrin lần đầu tiên vào năm 1891, đặt nền móng cho các nghiên cứu sâu rộng sau này. Công thức hóa học của nó thể hiện sự sắp xếp vòng của các đơn vị glucose, tạo ra một cấu trúc hình nón cụt đặc trưng.

1.1. Cấu Trúc Beta Cyclodextrin Đặc Điểm và Tính Chất Hóa Học

Cấu trúc của beta-cyclodextrin quyết định nhiều tính chất quan trọng của nó. Do sự hình thành cấu tạo ghế của các đơn vị glucopyranose, phân tử β-CD có hình dạng giống như hình nón cụt. Các nhóm chức hydroxyl định hướng ở mặt ngoài hình nón, trong đó những nhóm hydroxyl bậc một ở rìa hẹp của hình nón và những nhóm hydroxyl bậc hai ở rìa rộng hơn. Lỗ hổng trung tâm được bọc bởi khung carbon và nguyên tử oxygen thuộc ether của đường. Đường kính mặt ngoài của phân tử β-cyclodextrin 1,54 nm, đường kính lỗ hổng 0,60 – 0,65 nm.

1.2. Tính Chất Beta Cyclodextrin Lý Hóa Tạo Phức và Độc Tính

Beta-cyclodextrin ổn định trong dung dịch kiềm và thủy phân trong acid mạnh, nhưng chịu được sự thủy phân được xúc tác acid tốt hơn so với dextrin tuyến tính. Độ tan của nó trong nước thấp do liên kết mạnh giữa các phân tử trong trạng thái tinh thể và liên kết hydro nội phân tử. Tuy nhiên, độ tan tăng nhanh khi nhiệt độ tăng. Đặc trưng quan trọng nhất của beta-cyclodextrin là khả năng tạo phức chất thành phần lồng nhau với nhiều chất ưa chất béo. Nghiên cứu độc tính cho thấy beta-cyclodextrin ít độc hại khi dùng đường uống.

1.3. Ứng Dụng Beta Cyclodextrin Dược Phẩm Thực Phẩm Mỹ Phẩm

Beta-cyclodextrin có nhiều ứng dụng đa dạng. Trong dược phẩm, nó được sử dụng để cải thiện độ hòa tan và sinh khả dụng của thuốc. Trong thực phẩm, nó có thể giúp ổn định hương liệu và giảm vị đắng. Trong mỹ phẩm, nó có thể tăng cường sự hấp thụ của các hoạt chất và kéo dài hiệu quả của sản phẩm. Kích thước lỗ hổng (0,60-0,65 nm) và độc tính thấp làm cho beta-cyclodextrin trở thành một lựa chọn ưu việt cho nhiều ứng dụng khác nhau.

II. Vấn Đề Thách Thức Độ Tan Beta Cyclodextrin và Ứng Dụng

Một trong những thách thức lớn nhất liên quan đến beta-cyclodextrin là độ hòa tan hạn chế trong nước. Độ hòa tan thấp này có thể hạn chế khả năng sử dụng β-CD trong một số ứng dụng nhất định, đặc biệt là trong các công thức dược phẩm yêu cầu nồng độ cao của hoạt chất. Mặc dù độ tan tăng khi nhiệt độ tăng, nhưng điều này không phải lúc nào cũng khả thi hoặc mong muốn trong thực tế. Do đó, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc cải thiện độ hòa tan của beta-cyclodextrin thông qua các phương pháp khác nhau, chẳng hạn như biến đổi hóa học hoặc tạo phức với các chất phụ gia khác. Hơn nữa, sự hình thành phức chất thành phần lồng nhau cũng có thể bị ảnh hưởng bởi độ tan hạn chế của beta-cyclodextrin, dẫn đến hiệu quả bao gói kém hơn và giảm hiệu suất.

2.1. Cải Thiện Độ Tan Beta Cyclodextrin Phương Pháp và Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp để cải thiện độ tan của beta-cyclodextrin. Một phương pháp phổ biến là biến đổi hóa học, chẳng hạn như thêm các nhóm hydroxypropyl hoặc sulfobutylether vào phân tử beta-cyclodextrin. Những nhóm này làm tăng tính ưa nước của beta-cyclodextrin, dẫn đến độ tan cao hơn trong nước. Một phương pháp khác là tạo phức với các chất phụ gia khác, chẳng hạn như polymer hoặc muối. Những chất phụ gia này có thể giúp phá vỡ các liên kết giữa các phân tử beta-cyclodextrin, làm tăng độ tan.

2.2. Ảnh Hưởng Độ Tan Beta Cyclodextrin Tạo Phức và Hiệu Suất

Độ tan của beta-cyclodextrin có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo phức của nó. Nếu beta-cyclodextrin không hòa tan tốt trong dung môi, nó có thể không thể tạo phức hiệu quả với các phân tử khách. Điều này có thể dẫn đến hiệu quả bao gói kém hơn và giảm hiệu suất của quá trình tạo phức. Do đó, việc cải thiện độ tan của beta-cyclodextrin là rất quan trọng để tối ưu hóa khả năng tạo phức của nó.

2.3. Độc Tính Beta Cyclodextrin Đánh Giá Nguy Cơ và Giải Pháp

Mặc dù beta-cyclodextrin thường được coi là an toàn, nhưng vẫn có một số lo ngại về độc tính của nó, đặc biệt là khi sử dụng ở nồng độ cao hoặc trong thời gian dài. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng beta-cyclodextrin có thể gây ra kích ứng đường tiêu hóa và các tác dụng phụ khác. Do đó, điều quan trọng là phải đánh giá nguy cơ độc tính của beta-cyclodextrin trước khi sử dụng nó trong bất kỳ ứng dụng nào. Ngoài ra, cần phải phát triển các giải pháp để giảm thiểu nguy cơ độc tính, chẳng hạn như sử dụng beta-cyclodextrin ở nồng độ thấp hơn hoặc biến đổi hóa học nó để giảm độc tính.

III. Phương Pháp Tạo Phức Beta Cyclodextrin Tối Ưu Hóa Hiệu Quả

Việc tạo phức giữa beta-cyclodextrin và các phân tử khách là một quá trình quan trọng để tận dụng các ưu điểm của beta-cyclodextrin. Có nhiều phương pháp khác nhau để tạo phức, mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng. Các phương pháp phổ biến bao gồm đồng kết tủa, sự tạo phức huyền phù đặc, sự tạo phức dạng bột nhão, trộn ẩm và làm nóng, sự ép trồi, và phương pháp chiếu xạ lò vi sóng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tính chất của phân tử khách, độ tan của beta-cyclodextrin, và yêu cầu về hiệu suất và độ tinh khiết của phức.

3.1. Kỹ Thuật Tạo Phức Beta Cyclodextrin So Sánh và Lựa Chọn

Mỗi kỹ thuật tạo phức beta-cyclodextrin có những ưu điểm và hạn chế riêng. Ví dụ, phương pháp đồng kết tủa đơn giản và dễ thực hiện, nhưng có thể dẫn đến hiệu suất thấp và độ tinh khiết kém. Phương pháp chiếu xạ lò vi sóng có thể tăng tốc quá trình tạo phức và cải thiện hiệu suất, nhưng có thể không phù hợp với các phân tử khách nhạy cảm với nhiệt. Do đó, việc lựa chọn kỹ thuật phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình tạo phức.

3.2. Yếu Tố Ảnh Hưởng Tạo Phức Beta Cyclodextrin Tối Ưu Hóa Quy Trình

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo phức beta-cyclodextrin, bao gồm tỷ lệ giữa beta-cyclodextrin và phân tử khách, dung môi sử dụng, nhiệt độ phản ứng, và thời gian phản ứng. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao và độ tinh khiết của phức. Ví dụ, sử dụng tỷ lệ beta-cyclodextrin dư thừa có thể giúp đảm bảo rằng tất cả các phân tử khách đều được bao gói, nhưng cũng có thể dẫn đến sự hình thành các phức không mong muốn.

3.3. Đánh Giá Phức Beta Cyclodextrin Phương Pháp Phân Tích

Sau khi tạo phức, điều quan trọng là phải đánh giá chất lượng của phức. Có nhiều phương pháp phân tích khác nhau có thể được sử dụng để đánh giá phức beta-cyclodextrin, bao gồm phổ UV-Vis, phổ hồng ngoại (IR), nhiễu xạ tia X, và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Những phương pháp này có thể cung cấp thông tin về thành phần, cấu trúc, và độ ổn định của phức.

IV. Ứng Dụng Beta Cyclodextrin trong Dược Phẩm Dẫn Truyền Thuốc

Beta-cyclodextrin (β-CD) đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực dược phẩm, đặc biệt trong việc cải thiện khả năng dẫn truyền thuốc. Bằng cách tạo phức với các phân tử thuốc, β-CD giúp tăng cường độ hòa tan, ổn định và sinh khả dụng của thuốc. Điều này đặc biệt hữu ích đối với các loại thuốc khó tan trong nước, vốn gặp khó khăn trong quá trình hấp thụ vào cơ thể. Phức chất β-cyclodextrin/thuốc cho phép giải phóng thuốc một cách có kiểm soát trong hệ tiêu hóa, giảm thiểu tác dụng phụ và tăng cường hiệu quả điều trị. Sự kết hợp giữa β-CD và công nghệ nano mở ra những tiềm năng mới trong việc phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc tiên tiến.

4.1. Dẫn Truyền Thuốc Bằng Beta Cyclodextrin Cơ Chế và Ưu Điểm

Cơ chế dẫn truyền thuốc bằng β-cyclodextrin dựa trên khả năng tạo phức chất thành phần lồng nhau. Phân tử thuốc được "bọc" bên trong lỗ hổng kỵ nước của β-CD, giúp bảo vệ thuốc khỏi các tác nhân phân hủy và cải thiện độ hòa tan. Ưu điểm của phương pháp này bao gồm tăng cường độ ổn định của thuốc, giảm tác dụng phụ, kiểm soát quá trình giải phóng thuốc, và tăng cường khả năng hấp thụ thuốc vào cơ thể.

4.2. Ứng Dụng Y Học Beta Cyclodextrin Nghiên Cứu và Triển Vọng

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của β-cyclodextrin trong việc cải thiện khả năng dẫn truyền thuốc. Ví dụ, phức chất β-cyclodextrin/ketoprofen được sử dụng để giảm đau và kháng viêm. Triển vọng của β-CD trong y học rất lớn, với tiềm năng phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu, các loại thuốc có tác dụng kéo dài, và các phương pháp điều trị cá nhân hóa.

4.3. Beta Cyclodextrin và Hạt Nano Kết Hợp Công Nghệ Tiên Tiến

Sự kết hợp giữa β-cyclodextrin và công nghệ hạt nano mang lại những lợi ích vượt trội trong việc dẫn truyền thuốc. Hạt nano β-cyclodextrin có kích thước nhỏ, giúp chúng dễ dàng xâm nhập vào các tế bào và mô. Bằng cách kết hợp β-CD với hạt nano, các nhà khoa học có thể tạo ra các hệ thống dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu, tăng cường hiệu quả điều trị và giảm thiểu tác dụng phụ.

V. Ứng Dụng Beta Cyclodextrin Ngoài Dược Phẩm Thực Phẩm Mỹ Phẩm

Ngoài lĩnh vực dược phẩm, beta-cyclodextrin còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm. Trong thực phẩm, β-CD giúp cải thiện hương vị, ổn định màu sắc, và bảo quản các thành phần nhạy cảm. Trong mỹ phẩm, β-CD tăng cường khả năng hấp thụ của các hoạt chất, kéo dài hiệu quả của sản phẩm, và giảm kích ứng da. Tính an toàn và đa năng của β-CD làm cho nó trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều sản phẩm tiêu dùng.

5.1. Beta Cyclodextrin Trong Thực Phẩm Cải Thiện Hương Vị và Bảo Quản

Beta-cyclodextrin được sử dụng trong thực phẩm để giảm vị đắng, che mùi khó chịu, và ổn định hương liệu. Ví dụ, β-CD có thể được sử dụng để giảm vị đắng của caffeine trong cà phê hoặc ổn định hương cam quýt trong nước giải khát. Ngoài ra, β-CD còn giúp bảo quản các thành phần nhạy cảm như vitamin và chất chống oxy hóa.

5.2. Beta Cyclodextrin Trong Mỹ Phẩm Tăng Cường Hấp Thụ và Giảm Kích Ứng

Beta-cyclodextrin được sử dụng trong mỹ phẩm để tăng cường khả năng hấp thụ của các hoạt chất, chẳng hạn như retinol và vitamin C. Bằng cách tạo phức với các hoạt chất này, β-CD giúp chúng dễ dàng thẩm thấu vào da. Ngoài ra, β-CD còn giúp giảm kích ứng da bằng cách che chắn các thành phần gây kích ứng.

5.3. Beta Cyclodextrin Xu Hướng Phát Triển Trong Công Nghiệp

Ứng dụng của beta-cyclodextrin trong công nghiệp đang ngày càng phát triển. Các nhà khoa học và kỹ sư đang tìm kiếm các phương pháp mới để tận dụng các ưu điểm của β-CD trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Xu hướng phát triển bao gồm việc sử dụng β-CD trong các sản phẩm thân thiện với môi trường, các vật liệu thông minh, và các ứng dụng y sinh học tiên tiến.

VI. Kết Luận và Tương Lai Beta Cyclodextrin và Nghiên Cứu Mới

Beta-cyclodextrin là một phân tử đa năng với nhiều ứng dụng tiềm năng. Từ việc cải thiện khả năng dẫn truyền thuốc đến việc nâng cao chất lượng thực phẩm và mỹ phẩm, β-CD đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nghiên cứu về β-CD vẫn tiếp tục, với mục tiêu khám phá các ứng dụng mới và tối ưu hóa hiệu quả của nó. Tương lai của β-CD hứa hẹn nhiều điều thú vị, với tiềm năng phát triển các sản phẩm và công nghệ tiên tiến.

6.1. Beta Cyclodextrin Tổng Quan Về Các Nghiên Cứu Hiện Tại

Các nghiên cứu hiện tại về beta-cyclodextrin tập trung vào việc khám phá các ứng dụng mới, cải thiện độ hòa tan và ổn định của β-CD, và phát triển các phương pháp tạo phức hiệu quả hơn. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu về độc tính và tác dụng phụ tiềm ẩn của β-CD để đảm bảo an toàn khi sử dụng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Beta Cyclodextrin Tiềm Năng và Thách Thức

Hướng nghiên cứu tương lai về beta-cyclodextrin bao gồm việc phát triển các hệ thống dẫn truyền thuốc nhắm mục tiêu, các vật liệu thông minh dựa trên β-CD, và các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng và môi trường. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua, chẳng hạn như cải thiện độ hòa tan và ổn định của β-CD, giảm độc tính, và phát triển các phương pháp sản xuất hiệu quả hơn.

6.3. Beta Cyclodextrin Đóng Góp Vào Sự Phát Triển Khoa Học

Beta-cyclodextrin đã và đang đóng góp quan trọng vào sự phát triển của khoa học và công nghệ. Với các ưu điểm vượt trội và tiềm năng ứng dụng rộng rãi, β-CD hứa hẹn sẽ tiếp tục là một đối tượng nghiên cứu quan trọng trong nhiều năm tới. Sự phát triển của các công nghệ mới dựa trên β-CD sẽ mang lại những lợi ích to lớn cho xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo ước tính, tại Việt Nam, khoảng 2% dân số mắc bệnh viêm xương khớp, trong đó phụ nữ có tỷ lệ mắc cao gấp 2-3 lần so với nam giới. Bệnh thường xuất hiện ở tuổi trung niên nhưng cũng có thể gặp ở trẻ em, dẫn đến nhu cầu điều trị bằng thuốc ketoprofen rất lớn. Ketoprofen là thuốc kháng viêm không steroid (NSAIDs) thuộc nhóm acid propionic, có tác dụng giảm đau và hạ sốt. Tuy nhiên, việc sử dụng ketoprofen liều cao có thể gây tác dụng phụ nghiêm trọng như tổn thương niêm mạc dạ dày, gan và thận.

Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng β-cyclodextrin làm chất mang thuốc ketoprofen nhằm cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ. β-Cyclodextrin là oligosaccharide vòng có khả năng tạo phức với các phân tử thuốc, giúp giải phóng ketoprofen một cách kiểm soát trong hệ tiêu hóa, giảm tiếp xúc trực tiếp với niêm mạc dạ dày. Ngoài ra, nghiên cứu còn phát triển hệ nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen có kích thước nanomet, nhằm tăng hiệu quả dẫn truyền thuốc và sinh khả dụng.

Phạm vi nghiên cứu thực hiện trong khoảng thời gian gần đây tại các phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Hóa học và Trường Đại học Bách Khoa, với mục tiêu tổng hợp phức và nano β-cyclodextrin/ketoprofen, xác định đặc điểm cấu trúc, kích thước và hàm lượng ketoprofen trong sản phẩm. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong phát triển công nghệ nano ứng dụng trong y sinh học, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ của ketoprofen.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết phức chất thành phần lồng nhau (inclusion complex): β-Cyclodextrin có cấu trúc vòng hình nón cụt với lỗ hổng ưa chất béo, có khả năng bao bọc phân tử khách (ketoprofen) trong lỗ hổng này thông qua các tương tác không cộng hóa trị như liên kết hydro, tương tác Van der Waals, giúp cải thiện tính chất lý hóa của thuốc.

• Mô hình hạt nano: Hạt nano có kích thước từ 10-100 nm, thể hiện các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt so với vật liệu khối lớn. Hệ nano β-cyclodextrin–alginate được thiết kế để làm chất mang thuốc, tăng sinh khả dụng và kiểm soát phóng thích ketoprofen.

• Khái niệm và phân loại hạt nano: Hạt nano được phân loại theo chiều (một chiều, hai chiều, ba chiều) và hình thái học (hình cầu, đóng gói). Tính chất bề mặt lớn của hạt nano giúp tăng hiệu quả dẫn truyền thuốc.

• Phương pháp điều chế phức và nano: Các phương pháp điều chế phức β-cyclodextrin/ketoprofen bao gồm khuấy từ, vi sóng, đồng kết tủa, trộn ẩm, ép trồi, và chiếu xạ lò vi sóng. Phương pháp tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen dựa trên sự gel hóa ion và tương tác polymer.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính gồm β-cyclodextrin, ketoprofen, sodium alginate và các hóa chất hỗ trợ như calcium chloride, ethanol, methanol. Thiết bị sử dụng gồm máy khuấy từ gia nhiệt, lò vi sóng, kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), máy phổ hồng ngoại (IR), máy phân tích nhiệt quét vi sai (DSC), máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).

• Phương pháp phân tích: Kích thước và hình dạng phức và hạt nano được xác định bằng SEM và TEM. Sự hiện diện của ketoprofen trong phức và nano được chứng minh bằng phổ IR và sắc ký bản mỏng (TLC). Phân tích nhiệt DSC dùng để xác định sự chuyển pha từ tinh thể sang vô định hình. Hàm lượng ketoprofen trong nano được định lượng bằng HPLC.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như tỷ lệ ketoprofen:β-cyclodextrin, thời gian, nhiệt độ, công suất vi sóng đến hiệu suất tạo phức và tổng hợp nano. Các bước tổng hợp, phân tích và đánh giá được thực hiện liên tục trong suốt quá trình nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng tỷ lệ ketoprofen:β-cyclodextrin đến hiệu suất tạo phức:

   • Tỷ lệ 1:8 cho hiệu suất cao nhất, đạt khoảng 78,5%.
   • Tỷ lệ 1:1 và 1:5 có hiệu suất thấp hơn đáng kể, lần lượt khoảng 51,5% và 69,3%.
   • Tỷ lệ 1:10 không cải thiện hiệu suất so với 1:8 do dư thừa β-cyclodextrin.

2. Ảnh hưởng thời gian phản ứng:

   • Hiệu suất tăng dần từ 30 phút (76,7%) đến 90 phút (81,5%).
   • Thời gian trên 90 phút không làm tăng hiệu suất mà có xu hướng giảm nhẹ.

3. Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng:

   • Nhiệt độ 120°C cho hiệu suất cao nhất, khoảng 82,6%.
   • Nhiệt độ thấp hơn (80°C) hoặc cao hơn (140°C) làm giảm hiệu suất do ảnh hưởng đến độ hòa tan và ổn định phức.

4. Tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen:

   • Tỷ lệ β-cyclodextrin:alginate và hàm lượng ketoprofen ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp nano.
   • Kích thước nano được xác định trong khoảng nanomet, hình dạng đồng đều, phân bố kích thước hẹp.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất tạo phức β-cyclodextrin/ketoprofen phụ thuộc chặt chẽ vào tỷ lệ thành phần, thời gian và nhiệt độ phản ứng. Tỷ lệ 1:8 được lý giải là cân bằng tối ưu giữa lượng β-cyclodextrin đủ để bao bọc phân tử ketoprofen mà không gây dư thừa lãng phí. Thời gian phản ứng 90 phút là điểm cân bằng giữa sự tạo phức và sự ổn định của phức, tránh hiện tượng phân hủy hoặc tái kết tinh. Nhiệt độ 120°C tối ưu hóa độ hòa tan β-cyclodextrin và thúc đẩy phản ứng tạo phức, nhưng nhiệt độ cao hơn gây giảm hiệu suất do phân hủy hoặc mất ổn định.

Kết quả phân tích SEM và TEM cho thấy phức có kích thước micromet, trong khi nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen có kích thước nanomet, phù hợp với mục tiêu ứng dụng trong y sinh học. Phổ IR và DSC xác nhận sự hiện diện của ketoprofen trong phức và nano, đồng thời ghi nhận sự chuyển pha từ tinh thể sang vô định hình, giúp tăng độ hòa tan và sinh khả dụng. Phân tích HPLC cho thấy hàm lượng ketoprofen trong nano đạt mức kiểm soát tốt, đảm bảo hiệu quả điều trị.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, phương pháp tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen là mới và hiệu quả, mở ra hướng đi mới trong công nghệ nano dược phẩm. Việc sử dụng sodium alginate làm polymer bao giúp hạn chế tương tác hydro quá chặt giữa các nhóm OH của β-cyclodextrin, tạo điều kiện hình thành hạt nano ổn định.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ hiệu suất theo tỷ lệ, thời gian, nhiệt độ và bảng phân tích ANOVA để minh chứng tính thống kê và ý nghĩa của các yếu tố ảnh hưởng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình tổng hợp phức và nano:

   • Áp dụng tỷ lệ ketoprofen:β-cyclodextrin là 1:8, thời gian phản ứng 90 phút, nhiệt độ 120°C để đạt hiệu suất tối ưu.
   • Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng để hoàn thiện quy trình sản xuất.

2. Phát triển quy mô sản xuất nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen:

   • Nghiên cứu mở rộng quy mô từ phòng thí nghiệm lên pilot scale, đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của sản phẩm.
   • Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm.

3. Ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm:

   • Sử dụng nano β-cyclodextrin–alginate làm chất mang để cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ của ketoprofen.
   • Thời gian triển khai: 1-2 năm, phối hợp với các nhà sản xuất thuốc.

4. Nghiên cứu sâu hơn về tính an toàn và hiệu quả sinh học:

   • Thực hiện các thử nghiệm in vitro và in vivo để đánh giá độc tính, phóng thích thuốc và tác dụng điều trị.
   • Chủ thể thực hiện: các trung tâm nghiên cứu y sinh và bệnh viện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa học và Dược học:

   • Học hỏi phương pháp tổng hợp phức và nano từ β-cyclodextrin, ứng dụng trong dẫn truyền thuốc.
   • Áp dụng kiến thức vào các đề tài nghiên cứu liên quan.

2. Doanh nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học:

   • Nắm bắt công nghệ mới trong phát triển thuốc dạng nano, cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ.
   • Triển khai sản xuất và thương mại hóa sản phẩm.

3. Bác sĩ và chuyên gia y tế:

   • Hiểu rõ cơ chế và lợi ích của thuốc ketoprofen dạng phức và nano trong điều trị viêm xương khớp.
   • Tư vấn và lựa chọn phương pháp điều trị hiệu quả, an toàn hơn cho bệnh nhân.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách y tế:

   • Đánh giá tiềm năng ứng dụng công nghệ nano trong dược phẩm để xây dựng chính sách hỗ trợ nghiên cứu và phát triển.
   • Định hướng phát triển ngành công nghiệp dược phẩm trong nước.

Câu hỏi thường gặp

1. β-Cyclodextrin là gì và vai trò trong dẫn truyền thuốc?
   β-Cyclodextrin là oligosaccharide vòng có khả năng tạo phức với các phân tử thuốc, giúp tăng độ hòa tan, ổn định và kiểm soát phóng thích thuốc, từ đó cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ.

2. Tại sao cần tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen?
   Phức giúp giải phóng ketoprofen một cách kiểm soát, giảm tiếp xúc trực tiếp với niêm mạc dạ dày, từ đó giảm nguy cơ viêm loét và tổn thương gan, thận khi sử dụng thuốc.

3. Nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen có ưu điểm gì?
   Hệ nano có kích thước nhỏ, phân bố đồng đều, tăng hiệu quả dẫn truyền thuốc, cải thiện sinh khả dụng và kiểm soát phóng thích ketoprofen, đồng thời giảm lượng polymer dư thừa, tăng tính an toàn.

4. Phương pháp tổng hợp nano có khó khăn gì?
   Việc kiểm soát tỷ lệ thành phần, điều kiện phản ứng và xử lý sau tổng hợp là thách thức để đảm bảo kích thước, hình dạng và hiệu suất cao của hạt nano.

5. Làm thế nào để xác định sự có mặt của ketoprofen trong phức và nano?
   Sử dụng phổ hồng ngoại (IR), sắc ký bản mỏng (TLC), phân tích nhiệt DSC và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để chứng minh và định lượng ketoprofen trong sản phẩm.

Kết luận

• Đã thành công trong việc tổng hợp phức β-cyclodextrin/ketoprofen với hiệu suất tối ưu đạt trên 80% ở tỷ lệ 1:8, thời gian 90 phút, nhiệt độ 120°C.
• Phát triển phương pháp tổng hợp nano β-cyclodextrin–alginate–ketoprofen với kích thước nanomet, phân bố đồng đều và hàm lượng ketoprofen kiểm soát tốt.
• Xác nhận sự hiện diện của ketoprofen trong phức và nano bằng các phương pháp phân tích phổ IR, DSC, TLC và HPLC.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong ứng dụng công nghệ nano cho dẫn truyền thuốc, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất, đánh giá sinh học và ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp phối hợp triển khai ứng dụng công nghệ nano β-cyclodextrin trong phát triển thuốc mới, đồng thời tiến hành các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN ---------- 1.1 KHÁI QUÁT VỀ β-CYCLODEXTRIN 1.1 Cấu trúc của β-cyclodextrin β-Cyclodextrin là một trong những cyclodextrin thuộc họ oligosaccharide vòng với lỗ hổng trung tâm ưa chất béo và bề mặt ngoài ưa nước. 49,69 Phân tử β-cyclodextrin chứa số lượng hydro cho và nhận tương đối lớn.49 β-Cyclodextrin được mô tả đầu tiên bởi Villiers vào năm 1891.67 Các tên khác thường sử dụng là cyclomylose, cyclomalto oligisaccharide, cyclomaltose hoặc Schardinger dextrin.84 Phân tử β-cyclodextrin chứa bảy đơn vị α-D-glucopyranose được liên kết bằng liên kết α-1,4-glycoside.28,51,54 Cấu trúc của phân tử β-cyclodextrin được trình bày trong hình 1.49 HO O OH OH O HO O O HO O OH OH HO O HO OH HO O O OH HO O O OH OH HO OHO HO OH O OH O O HO Hình 1 Cấu trúc hóa học của β-cyclodextrin  TRẦN THỊ HỒNG NGÂN 3 WWW.COM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC - 2010 Do sự hình thành cấu tạo ghế của các đơn vị glucopyranose, phân tử β-cyclodextrin có hình dạng giống như hình nón cụt.49,69 Các nhóm chức hydroxyl định hướng ở mặt ngoài hình nón, trong đó những nhóm hydroxyl bậc một ở rìa hẹp của hình nón và những nhóm hydroxyl bậc hai ở rìa rộng hơn. Lỗ hổng trung tâm được bọc bởi khung carbon và nguyên tử oxygen thuộc ether của đường. 69 Vị trí lỗ hổng hẹp của β-cyclodextrin có các nhóm hydroxyl bậc một và được gọi là mặt thứ nhất.

Ngược lại, vị trí lỗ hổng rộng của β-cyclodextrin mang các nhóm hydroxyl bậc hai và được gọi là mặt thứ hai. Sự khác nhau giữa các nhóm hydroxyl bậc một và bậc hai cho phép hình thành chức năng chọn lọc trên rìa bậc một và bậc hai.49,74,84 Đường kính mặt ngoài của phân tử β-cyclodextrin 1,54 nm, đường kính lỗ hổng 0,60 – 0,65 nm.19,84 Hình 2 Kích thước và cấu trúc của β-cyclodextrin 1.2 Tính chất của β-cyclodextrin 1.1 Tính chất lý – hóa của β-cyclodextrin β-Cyclodextrin ổn định về mặt hóa học trong các dung dịch kiềm, dễ bị thủy phân trong điều kiện acid mạnh. Tuy nhiên, β-cyclodextrin có nhiều khả năng chịu được sự thủy phân được xúc tác với acid hơn so với dextrin tuyến tính .16 Sự thủy phân trong acid của β-cyclodextrin được nghiên cứu bởi Schonberger et al. Liên kết glycoside trong β-cyclodextrin ổn định giống như liên kết glycoside trong oligosaccharide tuyến tính.84  TRẦN THỊ HỒNG NGÂN WWW.COM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC - 2010 β-Cyclodextrin có độ hòa tan trong nước thấp hơn nhiều so với dextrin tuyến tính hay nhánh và thấp hơn so với saccharide không vòng.5,16,49,69,84 Điều này là do sự liên kết tương đối mạnh của các phân tử β-cyclodextrin ở trạng thái tinh thể (năng lượng mạng tinh thể tương đối cao).

Hơn nữa, β-cyclodextrin hình thành liên kết hydro nội phân tử giữa các nhóm hydroxyl bậc hai, chính điều này làm giảm số lượng các nhóm hydroxyl có khả năng hình thành các liên kết hydro với các phân tử nước xung quanh. 15 Các lực tương tác này làm ổn định vòng lớn của β-cyclodextrin và là nguyên nhân ngăn ngừa sự hydrate hóa của phân tử nước. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng thì độ tan tăng nhanh. Sự thay thế bất kỳ liên kết hydro hình thành nhóm hydroxyl, thậm chí bằng nhóm chức methoxy ưa chất béo, đưa đến kết quả là cải thiện độ tan trong nước của chúng.5,49,69 Bảng 1 Các tính chất của β-cyclodextrin19,84 Các tính chất β-cyclodextrin Phân tử khối 1135 Độ tan trong nước, 25°C (g/l) 18,5 Đường kính lỗ hổng (nm) 0,60-0,65 Thể tích lỗ hổng (nm3) 0,262 Sự kết tinh trong nước (%) 13,2-14,5 Hệ số khuếch tán (40°C) (m2/giây) (× 1010) 3,2 Nhiệt độ nóng chảy, (°C) 290-305 Do độ tan trong nước giới hạn nên phức chất của β-cyclodextrin có độ tan giới hạn, dẫn đến sự kết tủa của phức β-cyclodextrin rắn từ nước và những hệ thống có nước khác.

Khi hòa tan trong nước tinh khiết các lỗ hổng của β-cyclodextrin sẽ chứa nước.2 Độc tính của β-cyclodextrin Các nghiên cứu độc tính đã chứng minh rằng β-cyclodextrin được phân phối bằng đường uống thực tế là không độc hại.19,50  TRẦN THỊ HỒNG NGÂN WWW.COM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC - 2010 β-Cyclodextrin ít làm rát hơn α-cyclodextrin sau khi tiêm bắp; kết hợp cholesterol; lượng rất nhỏ (1-2%) hấp thu ở đường ruột trên sau khi uống, không có sự trao đổi chất trong đường ruột trên; bị chuyển hóa bởi vi khuẩn trong đầu ruột cùng và ruột kết; gần đây β-cyclodextrin được sử dụng phổ biến nhất trong các công thức dược phẩm và do đó, có lẽ β-cyclodextrin được nghiên cứu tốt nhất ở người.3 Tính tạo phức Đặc trưng quan trọng nhất của β-cyclodextrin là có khả năng tạo thành phức chất thành phần lồng nhau ở trạng thái dung dịch và rắn (loại chủ thể – khách thể) với một phạm vi rất rộng của các chất ưa chất béo dạng rắn, lỏng, khí bằng hiện tượng tạo phức phân tử. 16,19,56 β-Cyclodextrin có khả năng bao các phân tử khách vào trong lỗ hổng của nó. Bởi vì các nhóm hydroxyl trên phân tử β-cyclodextrin ở cả hai mặt sắp xếp ở mặt ngoài của lỗ hổng và mặt trong của lỗ hổng là môi trường rất nhỏ kỵ nước, β-cyclodextrin có thể bắt lấy các phân tử khách kỵ nước thích hợp vào lỗ hổng kỵ nước trong môi trường nước.74 Trong các phức này, phân tử khách được giữ trong lỗ hổng của β-cyclodextrin. Sự hình thành phức là sự phù hợp không gian giữa lỗ hổng của chủ thể và phân tử khách thể.

59 Lỗ hổng ưa chất béo của phân tử β-cyclodextrin cung cấp một môi trường rất nhỏ nơi mà một phần ưa chất béo có thể đi vào để tạo thành phức chất thành phần lồng nhau. 70 Không có liên kết cộng hóa trị bị phá vỡ hoặc được hình thành trong quá trình tạo phức.21 Động lực chính đối với quá trình tạo phức là sự thay thế của các phân tử nước giàu enthalpy chứa trong lỗ hổng với sự có mặt phân tử khách kỵ nước trong dung dịch để đạt sự kết hợp liên hợp không cực – không cực và làm giảm sự căng vòng β-cyclodextrin đưa đến kết quả trạng thái năng lượng ổn định thấp hơn,35 liên kết hydrogen, tương tác Vander Waals, tương tác tĩnh điện, …. Liên kết của các phân tử khách với β-cyclodextrin chủ không phải là vĩnh viễn và được đặc trưng bằng trạng thái cân bằng động, độ mạnh liên kết phụ thuộc vào phức chủ thể – khách thể phù hợp với nhau và trên các tương tác cục bộ đặc biệt giữa các nguyên tử trên bề mặt. Phức có thể được hình thành cả trong dung dịch hoặc trong trạng thái tinh thể và nước là dung môi được lựa chọn.

Trong dung dịch nước, phức β-cyclodextrin/thuốc liên tục được hình thành và phá vỡ.16,19,49,69 Thuốc bị đánh bẫy trong β-cyclodextrin dẫn đến sự thay đổi sâu sắc các tính chất hóa, lý và sinh học của thuốc vì nó tạm thời bị khóa hoặc bị giữ trong lỗ hổng của chủ thể, dẫn đến sự thay đổi có lợi cho các phân tử khách thể mà không thể đạt được bằng cách khác.25 Đặc biệt, các tính chất chịu ảnh hưởng nhiều hơn là tăng độ hòa tan trong nước của các khách thể không hòa tan tốt, sự ổn định của các khách thể không bền chống lại những tác động phân hủy của quá trình oxygen hóa, có thể nhìn thấy hoặc ánh sáng và nhiệt tia cực tím (UV), kiểm soát tính dễ bay hơi và thăng hoa, phân tách vật lý các hợp chất không tương thích, phân tách sắc ký, giảm mùi bằng cách giấu mùi, vị khó chịu và kiểm soát độ phóng thích của thuốc và hương vị.49,69  TRẦN THỊ HỒNG NGÂN WWW.COM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC - 2010 1.3 Ứng dụng của β-cyclodextrin β-Cyclodextrin được sử dụng trong nhiều nghiên cứu vì kích thước lỗ hổng của nó (0,60-0,65 nm) lớn hơn và ít độc tính hơn so với các cyclodextrin tự nhiên khác. 19,49 β-Cyclodextrin làm tăng sự dẫn truyền thuốc cục bộ khi có mặt của nước. 15,71 Vì vậy, β-cyclodextrin có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, 44 dược phẩm,49 mỹ phẩm,37 bảo vệ môi trường, 40 chuyển hóa sinh học,36 đóng gói và ngành công nghiệp dệt.1 Trong công nghiệp dược phẩm Trong công nghiệp dược phẩm β-cyclodextrin được sử dụng như là tác nhân tạo phức để làm tăng khả năng hòa tan trong nước của những thuốc có độ hòa tan kém, làm tăng sinh khả dụng và khả năng ổn định của chúng. Hơn nữa, β-cyclodextrin có thể được sử dụng để giảm sự rát của thuốc đối với dạ dày – ruột, làm biến đổi thuốc lỏng thành bột vi tinh thể hoặc bột vô định hình và ngăn cản sự tương tác thuốc – thuốc và thuốc – tá dược.49 Bên cạnh đó, β-cyclodextrin còn được sử dụng như chất hòa tan, đôi khi là chất ổn định hoặc giảm kích ứng thuốc cục bộ.2 Dẫn truyền thuốc thông qua màng sinh học Nhờ vào khả năng hình thành phức với nhiều phân tử thuốc khác nhau mà β-cyclodextrin và các dẫn xuất của nó được ứng dụng rộng rãi trong dẫn truyền thuốc.

Sự tương thích không gian của β-cyclodextrin làm cho nó có khả năng bao lấy các phân tử lạ khác nhau tương thích với kích thước lỗ hổng của nó.49,69 β-Cyclodextrin không dễ dàng thấm qua các màng sinh học do cấu trúc hóa học của nó, trọng lượng phân tử và hệ số phân chia octanol/nước rất thấp. Chỉ có những dạng thuốc tự do, ở trạng thái cân bằng với phức cyclodextrin/thuốc là có khả năng thâm nhập màng ưa chất béo. β-Cyclodextrin không làm tăng khả năng thấm của các thuốc hòa tan trong nước qua màng sinh học ưa chất béo. Các tính chất hóa – lý của thuốc (ví dụ độ tan trong nước), các thành phần của công thức thuốc (có hoặc không có nước) và thành phần sinh lý của các rào cản màng (như sự hiện diện của lớp khuếch tán có nước) sẽ xác định xem β-cyclodextrin tăng cường hoặc cản trở dẫn truyền thuốc thông qua màng sinh học.71,72  TRẦN THỊ HỒNG NGÂN WWW.COM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC - 2010 β-Cyclodextrin cũng có thể tăng cường sinh khả dụng của thuốc bằng cách ổn định các phân tử thuốc ở bề mặt màng sinh học.

49,69 Ví dụ, cyclodextrin làm tăng sinh khả dụng của insulin sau khi phân phối thuốc nhỏ mũi một phần là do hiệu quả ổn định này.64 Nói chung, độ ổn định của thuốc liên kết với phức β-cyclodextrin chỉ đóng một vai trò rất nhỏ khi nói đến dẫn truyền thuốc qua màng sinh học. Đây là hiệu quả ổn định mà thường liên quan để cải thiện tính dẫn truyền thuốc. Tuy nhiên, vì β-cyclodextrin có thể nâng cao và cản trở sự dẫn truyền thuốc qua màng sinh học, điều này vô cùng quan trọng để tối ưu hóa sự hình thành công thức β-cyclodextrin chứa thuốc liên quan đến việc dẫn truyền thuốc từ các công thức.