Khóa luận: Xây dựng công thức chế phẩm đông khô nano albumin-paclitaxel

Khóa luận Dược sĩ nghiên cứu xây dựng công thức chế phẩm đông khô chứa tiểu phân nano phức hợp albumin-paclitaxel, dạng bào chế tiên tiến.

• Tác giả: Nguyễn Thị Mai Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Quốc Ánh
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Xây dựng công thức chế phẩm đông khô pha hỗn dịch chứa tiểu phân nano phức hợp albumin-paclitaxel
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công thức chế phẩm đông khô nano albumin paclitaxel

Công thức chế phẩm đông khô nano albumin-paclitaxel là một dạng bào chế tiên tiến kết hợp công nghệ nano hóa với kỹ thuật đông khô để cải thiện hiệu quả điều trị ung thư. Paclitaxel là một dược chất chống ung thư mạnh nhưng có độ hòa tan kém, dẫn đến khó khăn trong phân phối và tác dụng phụ nặng. Bằng cách sử dụng albumin huyết thanh làm vật liệu đóng gói, các tiểu phân nano paclitaxel được tạo ra với kích thước cực nhỏ, cho phép dược chất xâm nhập tốt hơn vào tế bào ung thư. Công thức đông khô giúp ổn định hệ tiểu phân nano, kéo dài thời gian bảo quản và dễ dàng tái hòa tan trước sử dụng lâm sàng.

1.1. Đặc điểm của paclitaxel và vấn đề hiện tại

Paclitaxel là alkaloid từ cây thích có tác dụng ức chế sự phân chia tế bào thông qua tác động trên các microtubule. Tuy nhiên, paclitaxel gặp vấn đề về độ hòa tan thấp, chỉ hòa tan được trong các dung môi hữu cơ độc hại như Cremophor EL. Điều này gây ra các phản ứng phụ nặng bao gồm phản ứng dị ứng, viêm tĩnh mạch và suy giảm khả năng miễn dịch. Các công thức nano albumin-paclitaxel như Abraxane đã chứng minh hiệu quả hơn, nhưng vẫn cần cải tiến về độ ổn định và chi phí sản xuất.

1.2. Ưu điểm của công thức đông khô

Kỹ thuật đông khô loại bỏ nước bằng cách 승화tiến hành ở nhiệt độ thấp, giữ nguyên cấu trúc tiểu phân nano. Chế phẩm đông khô có độ ổn định cao hơn so với dạng lỏng, kéo dài thời gian bảo quản mà không cần lạnh sâu. Sản phẩm cuối cùng là một bánh mảnh nhẹ dễ vận chuyển, khi sử dụng chỉ cần tái hòa tan trong nước tinh khiết, thuận tiện cho ứng dụng lâm sàng.

II. Quy trình bào chế chế phẩm đông khô nano albumin paclitaxel

Quy trình bào chế chế phẩm đông khô nano albumin-paclitaxel bao gồm nhiều bước quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đầu tiên, paclitaxel được hòa tan trong ethanol rồi pha chậm vào dung dịch albumin huyết thanh để tạo thành hỗn dịch nano qua quá trình chịu xạ tự phát. Hỗn dịch này được bộ lọc và nồng đặc để loại bỏ ethanol dư thừa. Tiếp theo, các tá dược tạo khung như trehalose hoặc mannitol được thêm vào để bảo vệ tiểu phân trong quá trình đông lạnh và sấy chân không. Cuối cùng, sản phẩm được đóng vào lọ vô trùng, niêm phong dưới khí xám để ngăn oxy hóa.

2.1. Giai đoạn chuẩn bị hỗn dịch nano paclitaxel

Trong giai đoạn này, paclitaxel được hòa tan trong ethanol ở nồng độ nhất định, sau đó được nhỏ từng giọt vào dung dịch albumin huyết thanh pH 7.4 dưới điều kiện khuấy từ liên tục. Phản ứng này gây ra sự tập hợp tự phát của các phân tử paclitaxel xung quanh albumin, tạo thành hệ tiểu phân nano với kích thước cực nhỏ (khoảng 100-150 nm). Hiệu suất nano hóa (EE) được đo bằng sắc ký lỏng để đánh giá lượng paclitaxel được bao gói.

2.2. Quá trình đông khô và ổn định hóa

Sau khi chuẩn bị hỗn dịch nano, các tá dược tạo khung được thêm vào với nồng độ tối ưu. Hỗn dịch được đông ở -80°C trong 24 giờ, sau đó đưa vào thiết bị sấy chân không để loại bỏ nước qua quá trình thăng hoa. Nhiệt độ đông lạnh ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định và hình thái của sản phẩm cuối cùng. Trehalose là tá dược được lựa chọn tối ưu vì khả năng giữ nguyên cấu trúc nano trong quá trình đông khô.

III. Đánh giá chất lượng và độ ổn định của chế phẩm

Để đảm bảo chất lượng chế phẩm đông khô nano albumin-paclitaxel, cần tiến hành đánh giá toàn diện bằng các phương pháp phân tích hiện đại. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được sử dụng để định lượng paclitaxel chính xác với độ phục hồi cao. Kích thước tiểu phân trung bình (KTTP) được đo bằng phân tích kích thước hạt động để đảm bảo các tiểu phân vẫn ở kích thước nano sau quá trình đông khô. Hiệu suất bao gói (EE) và tải dược (DL) được tính toán để xác định lượng dược chất có trong chế phẩm. Độ ổn định lâu dài được theo dõi tại nhiệt độ phòng hoặc điều kiện gia tốc theo tiêu chuẩn ICH.

3.1. Phương pháp phân tích kích thước và hình thái

Kích thước tiểu phân nano được xác định bằng phân tích kích thước hạt động (DLS) hoặc kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). DLS cung cấp kích thước trung bình và chỉ số đa phân tán (PDI), phản ánh độ đồng nhất của hệ tiểu phân. TEM cho phép quan sát hình thái các tiểu phân ở độ phóng đại cao, xác nhận các tiểu phân là hình cầu với bề mặt nhẵn. Các chế phẩm đông khô được tái hòa tan trong nước tinh khiết trước khi đo để mô phỏng điều kiện sử dụng lâm sàng.

3.2. Đánh giá độ ổn định theo thời gian

Độ ổn định của chế phẩm được theo dõi tại nhiệt độ phòng (25°C) hoặc nhiệt độ gia tốc (40°C) theo các khoảng thời gian nhất định trong 36 tháng. Tại mỗi thời điểm, paclitaxel được định lượng bằng HPLC để xác định tỷ lệ giảm nồng độ. Kích thước tiểu phân được đo lại để phát hiện bất kỳ sự tập hợp hoặc phân hủy nào. Các sản phẩm phân hủy được định danh bằng sắc ký kết hợp khối phổ để đảm bảo an toàn sản phẩm.

IV. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng phát triển

Công thức chế phẩm đông khô nano albumin-paclitaxel mở ra các triển vọng mới trong điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) và các loại ung thư khác. Nhờ kích thước nano, tiểu phân có khả năng thâm nhập tốt hơn vào khối u thông qua hiệu ứng EPR (Enhanced Permeability and Retention). Sự sử dụng albumin làm vật liệu đóng gói giảm các tác dụng phụ liên quan đến Cremophor EL, cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Dạng đông khô cho phép bảo quản lâu hơn và vận chuyển dễ dàng, đặc biệt có ý nghĩa cho các nước đang phát triển. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào tối ưu hóa công thức, phối hợp với các dược chất khác, và phát triển các dạng bào chế mới.

4.1. Lợi ích lâm sàng và so sánh với các dạng bào chế khác

Nano albumin-paclitaxel đã chứng minh hiệu quả cao hơn so với paclitaxel hòa tan trong Cremophor EL ở các thử nghiệm lâm sàng. Bệnh nhân sử dụng công thức nano có tỷ lệ đáp ứng cao hơn, thời gian sống thêm kéo dài hơn, và tác dụng phụ ít hơn đặc biệt là phản ứng dị ứng. Sự không cần dùng tá dược độc hại như Cremophor EL làm giảm gánh nặng bệnh cho bệnh nhân. Dạng đông khô mang lại tiện ích bảo quản và vận chuyển, cho phép quản lý khoa học bệnh viện hiệu quả hơn.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Các hướng nghiên cứu tương lai bao gồm tối ưu hóa tỉ lệ albumin/paclitaxel để tăng tải dược mà vẫn duy trì kích thước nano. Kết hợp với các dược chất khác như oxaliplatin hoặc dihydroartemisinin để tạo chế phẩm phối hợp với hoạt tính chống ung thư tăng cường. Phát triển các dạng bào chế mới như chế phẩm nhú tương nano hoặc liposomes nano để cải thiện thêm hiệu quả. Các nghiên cứu dược động học trên động vật thực nghiệm và con người sẽ cung cấp dữ liệu lâm sàng cho đăng ký thuốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu. Theo số liệu thống kê năm 2022, thế giới ghi nhận khoảng 20 triệu ca mắc mới và 9,7 triệu ca tử vong do ung thư, trong đó ung thư vú và ung thư phổi là những loại ung thư có số ca mắc và tỷ lệ tử vong cao nhất [1]. Paclitaxel là một thuốc hóa trị có nguồn gốc tự nhiên có hiệu quả cao trong điều trị nhiều loại ung thư, đặc biệt là ung thư vú, buồng trứng và phổi [2]. Tuy nhiên, do đặc tính kém tan trong nước, paclitaxel thường được bào chế dưới dạng dung dịch tiêm có chứa dung môi hữu cơ như Cremophor EL, gây ra nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng như phản ứng quá mẫn, độc tính trên thận và thần kinh [3], [4].

Để khắc phục các hạn chế này, các hệ dẫn thuốc dựa trên công nghệ nano đã được nghiên cứu và ứng dụng, trong đó chế phẩm hỗn dịch nano tiêm truyền chứa phức hợp albumin-paclitaxel với tên biệt dược là Abraxane® được xem là một bước tiến đáng kể trong cải thiện độ tan, khả năng phân bố mô và hiệu quả điều trị. Dạng bào chế hỗn dịch nano thường gặp phải các vấn đề về độ ổn định trong quá trình bảo quản, như sự kết tụ/sát nhập tiểu phân, thay đổi kích thước/ phân bố kích thước tiểu phân, làm ảnh hưởng đến chất lượng, tính an toàn và hiệu quả điều trị của chế phẩm. Để tăng độ ổn định của hỗn dịch, đông khô chế phẩm được coi là một giải pháp hữu hiệu, giúp chuyển đổi hỗn dịch lỏng thành dạng đông khô dễ bảo quản và tăng độ ổn định của chế phẩm. Chế phẩm đông khô được hoàn nguyên thành hỗn dịch bằng dung môi thích hợp trước khi sử dụng.

Thành phần tá dược tạo khung và thông số quy trình đông khô là các yếu tố trọng yếu có thể ảnh hưởng đến chất lượng của chế phẩm đông khô. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, đề tài “Xây dựng công thức chế phẩm đông khô pha hỗn dịch chứa tiểu phân nano phức hợp albumin-paclitaxel” đã thực hiện với các mục tiêu sau: - Khảo sát được ảnh hưởng của một số tá dược tạo khung và nhiệt độ đông lạnh đến quá trình đông khô hỗn dịch nano. - Đánh giá được một số đặc tính lý hóa trọng yếu và lựa chọn được công thức bào chế của chế phẩm đông khô. Tổng quan về dược chất 1.

Công thức hóa học và tính chất hóa lý Hình 1. Công thức cấu tạo của paclitaxel Công thức phân tử: C47H51NO14. Khối lượng phân tử: 853,91 g/mol. Tên khoa học: 4,10β-Bis(acetyloxy)-13α-[[(2R,3S)-3-benzamido-2-hydroxy-3 phenylpropanoyl] oxy]-I,7β-dihydroxy-9-oxo-5β,20-epoxytax-1l-en-2α-yl benzoat.

Tính chất lý hóa: Cảm quan: Bột màu trắng hoặc gần như trắng, dạng tinh thể [3], [5]. Độ tan: Thực tế không tan trong nước (< 1 μg/mL), tan trong methanol (MeOH), ethanol, dicloromethan và dễ tan trong methyl clorid [5], acetonitril [6], [7]. Độ bền: PTX bị phân hủy nhanh chóng trong các dung dịch MeOH chứa kiềm yếu và trong các dung dịch MeOH có tính acid mạnh [6]. Góc quay cực: Dung dịch 10 mg/mL trong MeOH có góc quay cực ở 20 ºC từ - 49,0º đến -55,0º ở dạng khan [5].

Dược động học Nồng độ thuốc trong huyết tương tỷ lệ thuận với liều được truyền vào tĩnh mạch và giảm theo mô hình 2 pha. Sau khi vào cơ thể, paclitaxel (PTX) phân bố rộng vào các mô và dịch, có thể bị ảnh hưởng bởi liều và thời gian truyền. Tỷ lệ gắn với protein là 89 % đến 98 %. Thuốc không dễ qua hàng rào máu-não nhưng đã được chứng minh là có phân bố vào dịch cổ trướng.

Hiện nay chưa rõ thuốc có phân bố vào sữa mẹ hay không. Khi sử dụng cùng liều, dạng thuốc PTX gắn với albumin phân bố vào tế bào ung thư cao hơn so với dạng thuốc thông thường. Thuốc được chuyển hóa mạnh ở gan bởi các enzym cytochrom P450 2C8 và 3A4. PTX và các chất chuyển hóa của nó chủ yếu được 2 thải trừ qua phân, một phần nhỏ thải trừ qua nước tiểu.

Khi truyền tĩnh mạch 6-24 giờ PTX dạng thông thường ở bệnh nhân người lớn, nồng độ thuốc trong huyết thanh giảm theo 2 pha với nửa đời thải trừ của pha phân bố là 0,34 giờ và nửa đời thải trừ trung bình của pha thải trừ là 5,8 giờ. Nồng độ thuốc trong huyết tương khi sử dụng dạng PTX gắn với albumin cũng giảm theo 2 pha với nửa đời thải trừ chung là khoảng 27 giờ [8]. Độ ổn định Dung dịch paclitaxel (PTX) ở pH từ 4-8 có thể ổn định trong 72 giờ. Tuy nhiên ở pH 11, PTX nhanh chóng bị phân hủy với sự xuất hiện của nhiều sản phẩm phân hủy trong 1,5 giờ và quá trình phân hủy gần như hoàn toàn trong 72 giờ [3].

Ở nhiệt độ 2–8 ºC, dung dịch PTX nồng độ 0,3 mg/mL pha trong dung dịch natri clorid 0,9 %, khi được bảo quản trong bao bì polyolefin, polyethylene tỷ trọng thấp hoặc lọ thủy tinh, có độ ổn định kéo dài từ 13 đến 16 ngày. Với nồng độ cao hơn (1,2 mg/mL), độ ổn định dao động từ 9 đến 12 ngày trong cùng các loại bao bì. Tương tự, dung dịch PTX 0,3 mg/mL pha trong glucose 5 % ổn định từ 13 đến 20 ngày, trong khi dung dịch PTX 1,2 mg/mL trong glucose 5 % có độ ổn định từ 10 đến 12 ngày. Ở 25 ºC, cả hai nồng độ PTX (0,3 mg/mL và 1,2 mg/mL) đều ổn định trong 3 ngày đối với tất cả các tổ hợp bao bì và dung môi pha loãng, ngoại trừ trường hợp đựng trong lọ thủy tinh.

Trong trường hợp này, dung dịch PTX pha bằng glucose 5 % có thể ổn định đến 7 ngày ở cả hai nồng độ, và dung dịch PTX 1,2 mg/mL pha bằng natri clorid 0,9 % có thể ổn định đến 5 ngày [9]. Tác dụng dược lý và cơ chế tác dụng Paclitaxel, hoạt chất có trong vỏ cây thông đỏ Taxus brevifolia, là một thuốc chống ung thư được chỉ định điều trị trong các trường hợp như: ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư phổi không tế bào nhỏ, ung thư Kaposi liên quan đến AIDS, ung thư biểu mô tụy (chỉ dạng PTX kết hợp với albumin) [8]. PTX gắn vào tiểu đơn vị ß-tubulin ở mặt trong của các vi ống và ức chế quá trình giải trùng hợp vi ống. Việc ức chế quá trình giải trùng hợp vi ống làm tích tụ các khối vi ống và các cấu trúc bất thường tạo ra từ các vi ống ở pha nguyên phân của chu kỳ tế bào dẫn đến ức chế giai đoạn này của quá trình phân bào và làm tế bào chết theo chương trình [7], [8].

Tác dụng không mong muốn Hầu hết người bệnh dùng paclitaxel đều bị rụng tóc. Gần 90 % bệnh nhân bị suy tủy, khi liều càng cao, tần suất tiêm truyền càng lớn và thời gian tiêm truyền càng dài thì nguy cơ càng cao. Tuy nhiên bệnh nhân nhanh chóng phục hồi khi dừng thuốc. Ngoài khi sử dụng thuốc có thể gặp phải các tác dụng không mong muốn khác trên toàn thân và các cơ quan khác nhau [8].

3 Các tác dụng phụ thường gặp bao gồm: suy nhược, sốt, ớn lạnh, viêm niêm mạc, phù, loạn nhịp tim, tăng huyết áp, khó thở, ho, thiếu máu, giảm bạch cầu, giảm tiểu cầu, rối loạn thần kinh (mất ngủ, lo âu, chóng mặt, rối loạn cảm giác), rối loạn tiêu hóa (buồn nôn, chán ăn, táo bón, tiêu chảy), phản ứng da, rụng tóc và rối loạn thị giác [8]. Các tác dụng phụ ít gặp bao gồm: viêm mũi dị ứng, khô miệng, đau tai, sưng mặt, yếu cơ, phát triển khối u thứ phát, tăng hoặc giảm đường huyết, giảm albumin huyết, tắc mạch, tụt huyết áp, rối loạn phản xạ và gan to. Một số trường hợp ghi nhận cảm giác lạnh ở các chi, ù tai, run và rối loạn bài tiết mồ hôi [8]. Các tác dụng phụ hiếm gặp nhưng nghiêm trọng có thể kể đến như: blốc nhĩ-thất, ngừng tim, suy tim sung huyết, rối loạn chức năng thất trái và các phản ứng nghiêm trọng ở da , bao gồm tổn thương do tia xạ [8].

Các dạng bào chế của paclitaxel 1. Paclitaxel hòa tan trong Cremophor EL và ethanol Taxol® là chế phẩm PTX tiêm truyền đầu tiên được bào chế dưới dạng dung dịch, trong đó dược chất được hòa tan trong hỗn hợp Cremophor EL và ethanol theo tỉ lệ 1:1.Trước khi tiêm truyền qua đường tĩnh mạch, sau đó được pha loãng từ 5 đến 20 lần với dung dịch muối sinh lý hoặc dung dịch dextrose 5 % [3]. Dù được chứng minh là có hiệu quả trong điều trị, tuy nhiên công thức CrEL-PTX cho thấy những nhược điểm gây ra bởi tá dược Cremophor EL: - Gây ra tác dụng không mong muốn nghiêm trọng, bao gồm: phản ứng quá mẫn, độc trên thận và thần kinh. Ngoài ra, Cremophor EL có thể gây thay đổi các tính chất sinh học của lipoprotein, đặc biệt là lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) [3].

- Đặc tính dược động học phi tuyến tính: độ thanh thải phụ thuộc nồng độ thuốc và liều ở trạng thái ổn định trong máu không tỷ lệ với liều dùng và thời gian truyền [10]. Điều này dẫn đến nồng độ dược chất trong máu không tỷ lệ thuận với thời gian truyền thuốc gây khó khăn trong việc hiệu chỉnh liều [11]. - Độ ổn định kém: paclitaxel sau khi pha loãng để sử dụng qua đường tĩnh mạch được khuyến cáo có nồng độ trong khoảng 0,3–1,2 mg/mL (tương ứng 0,35–14 mM), trong khi hoạt chất này gần như không tan trong nước ( 0,3-0,5 μg/mL) [12]. Do đó, một phần dược chất có xu hướng kết tủa dần khỏi môi trường nước làm cho dung dịch này chỉ ổn định trong thời gian ngắn (khoảng 12–24 giờ).

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả điều trị, thuốc nên được sử dụng ngay sau khi pha loãng nhằm hạn chế tối đa sự kết tủa [3]. Những nhược điểm của công thức PTX-Cremophor El/Ethanol cho thấy sự cần thiết trong việc phát triển các hệ phân phối thay thế an toàn hơn. Các hệ này không chỉ 4 nhằm cải thiện độ hòa tan của PTX mà còn hướng tới việc kiểm soát phóng thích thuốc và tăng cường khả năng hướng đích đến mô u, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ toàn thân. Chính vì vậy, xu hướng nghiên cứu hiện nay tập trung mạnh vào việc xây dựng các hệ mang thuốc không chứa Cremophor EL, đặc biệt là các hệ nano sử dụng albumin hoặc các vật liệu sinh học khác có tính tương thích sinh học cao.

Nano paclitaxel và một số nghiên cứu liên quan 1.