Tổng quan nghiên cứu

Các bệnh về gan đang gia tăng đáng kể trên toàn cầu, với khoảng 1,45 triệu người tử vong mỗi năm do viêm gan virus và hơn 300 triệu người đang sống chung với bệnh gan mạn tính. Silymarin, chiết xuất từ cây kế sữa (Silybum marianum), là một trong những lựa chọn điều trị viêm gan và xơ gan phổ biến nhờ tác dụng chống oxy hóa, bảo vệ tế bào gan và khả năng diệt virus viêm gan B, C. Tuy nhiên, sinh khả dụng đường uống của silymarin chỉ đạt khoảng 20-50% do tính kém tan trong nước và dầu, hạn chế hiệu quả điều trị.

Phức hợp silymarin-phospholipid đã được phát triển nhằm cải thiện sinh khả dụng, nhưng vẫn còn hạn chế về độ tan trong nước. Công nghệ nano, đặc biệt là hệ tiểu phân nano chitosan chứa phức hợp silymarin-phospholipid, được xem là giải pháp tiềm năng để tăng cường độ tan, sinh khả dụng và ổn định của hoạt chất.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng công thức điều chế tiểu phân nano chitosan chứa phức hợp silymarin-phospholipid bằng phương pháp tự kết tạo, khảo sát các đặc tính lý hóa của hệ tiểu phân và đánh giá tính ổn định sau khi thu hồi bằng phương pháp phun sấy. Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2020-2023, nhằm góp phần phát triển các dạng bào chế thuốc thảo dược có hiệu quả cao hơn trong điều trị bệnh gan.

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:

  • Phức hợp phyto-phospholipid: Phosphatidylcholin (PC) liên kết với silymarin tạo phức hợp có khả năng tăng sinh khả dụng nhờ cải thiện tính thấm qua màng tế bào. Phức hợp này có tính thân dầu cao, làm giảm khả năng tan trong nước.
  • Công nghệ nano và tiểu phân nano polymer: Tiểu phân nano chitosan có kích thước nhỏ (<200 nm), khả năng bám dính lên màng nhầy và vượt qua kết nối tế bào biểu mô, giúp tăng hấp thu hoạt chất. Chitosan là polymer tự nhiên, phân hủy sinh học, có tính tương thích sinh học cao.
  • Phương pháp tự kết tạo (self-assembly): Tạo tiểu phân nano dựa trên tương tác tĩnh điện giữa chitosan mang điện tích dương và phức hợp silymarin-phospholipid mang điện tích âm, kết hợp với liên kết hydro và lực Van der Waals để hình thành hệ nano ổn định.
  • Các khái niệm chính: Kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán (PDI), thế zeta, hiệu suất bắt giữ (EE), khả năng tải (DL), và tính ổn định của hệ nano sau phun sấy.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu gồm silymarin, phosphatidylcholin, chitosan, poloxamer 407, acid acetic băng, ethanol, mannitol và các dung môi chuẩn. Thiết bị phân tích gồm máy Zetasizer Nano ZS90, máy quang phổ UV-Vis, máy DSC, máy nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét FE-SEM, máy phun sấy.
  • Phương pháp phân tích: Định lượng silymarin bằng quang phổ UV-Vis với bước sóng 287 nm, đánh giá kích thước tiểu phân, PDI, thế zeta bằng máy Zetasizer, phân tích nhiệt vi sai (DSC), nhiễu xạ tia X (XRD), khảo sát hình thể bằng FE-SEM, đo thời gian tái phân tán và kích thước sau phun sấy.
  • Quy trình nghiên cứu: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính tiểu phân nano gồm tỉ lệ phosphatidylcholin:chitosan (5:1, 10:1, 20:1), nồng độ poloxamer 407 (0,25-0,5%), tốc độ khuấy (400-1000 vòng/phút), nhiệt độ (60-80 °C) và thời gian đun hồi lưu (30-120 phút). Lựa chọn công thức tối ưu dựa trên các chỉ tiêu kích thước tiểu phân < 200 nm, PDI ≤ 0,3, EE và DL cao, thế zeta dương ổn định. Tiếp đó, tiến hành phun sấy với mannitol làm giá mang ở các tỉ lệ khác nhau để đánh giá tính ổn định và khả năng tái phân tán.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Công thức tối ưu: Công thức có tỉ lệ phosphatidylcholin:chitosan 20:1, nồng độ poloxamer 407 0,5%, tốc độ khuấy 1000 vòng/phút, đun hồi lưu 30 phút ở 60 °C tạo ra tiểu phân nano với kích thước trung bình 141,7 ± 3,6 nm, PDI 0,189 ± 0,020, thế zeta +17,16 ± 1,56 mV, hiệu suất bắt giữ 86,33 ± 3,02% và khả năng tải 29,78 ± 1,04%.
  2. Ảnh hưởng các yếu tố công thức: Tăng tốc độ khuấy từ 400 lên 1000 vòng/phút làm giảm kích thước tiểu phân từ 174,4 nm xuống 142,1 nm (p < 0,05). Tỉ lệ PC:CHI tăng từ 5:1 lên 20:1 cũng giảm kích thước tiểu phân (p < 0,05). Nồng độ poloxamer 407 tăng giúp giảm PDI từ 0,252 xuống 0,183 (p < 0,05). Nhiệt độ đun hồi lưu tăng từ 60 °C lên 80 °C làm giảm hiệu suất bắt giữ và khả năng tải (p < 0,05).
  3. Đặc tính sau phun sấy: Mẫu bột phun sấy với mannitol có thời gian tái phân tán từ 67 đến 760 giây, kích thước tiểu phân sau tái phân tán từ 196 đến 334 nm, PDI từ 0,668 đến 1 tùy tỉ lệ giá mang. Hình ảnh FE-SEM cho thấy cấu trúc bột không đồng nhất, ảnh hưởng đến khả năng tái phân tán.
  4. Phân tích DSC và XRD: Phổ DSC và nhiễu xạ tia X cho thấy sự thay đổi cấu trúc tinh thể của silymarin khi tạo thành hệ nano, chứng minh sự hình thành phức hợp và phân tán tốt trong hệ tiểu phân.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp tự kết tạo với chitosan là hiệu quả để điều chế tiểu phân nano chứa phức hợp silymarin-phospholipid với kích thước nhỏ, phân bố đồng nhất và độ ổn định tĩnh điện tốt. Việc tăng tốc độ khuấy và tỉ lệ PC:CHI giúp giảm kích thước tiểu phân, phù hợp với mục tiêu tăng sinh khả dụng. Nồng độ poloxamer 407 đóng vai trò quan trọng trong việc giảm đa phân tán, tăng tính ổn định không gian của hệ nano.

Tuy nhiên, việc sử dụng mannitol làm giá mang trong phun sấy chưa tối ưu, dẫn đến bột phun sấy có thời gian tái phân tán kéo dài và kích thước tiểu phân tăng sau tái phân tán, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng. So với các nghiên cứu trước đây, hệ tiểu phân nano này có hiệu suất bắt giữ và khả năng tải cao hơn, đồng thời kích thước tiểu phân nhỏ hơn, hứa hẹn cải thiện sinh khả dụng đường uống.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ kích thước tiểu phân và PDI theo các điều kiện công thức, bảng so sánh hiệu suất bắt giữ và khả năng tải giữa các công thức, hình ảnh FE-SEM minh họa cấu trúc bột phun sấy và đồ thị DSC, XRD thể hiện sự thay đổi cấu trúc tinh thể.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa công thức giá mang cho phun sấy: Thay thế hoặc phối hợp mannitol với các chất mang khác như lactose hoặc trehalose để cải thiện tính chất bột phun sấy, giảm thời gian tái phân tán và duy trì kích thước tiểu phân nano. Thời gian thực hiện 6-12 tháng, do phòng thí nghiệm dược phẩm đảm nhận.
  2. Nghiên cứu mở rộng về sinh khả dụng in vivo: Thực hiện các thử nghiệm dược động học trên mô hình động vật để đánh giá hiệu quả hấp thu và tác dụng bảo vệ gan của hệ tiểu phân nano so với dạng phức hợp thô. Thời gian 12-18 tháng, phối hợp với các trung tâm nghiên cứu lâm sàng.
  3. Phát triển quy trình sản xuất quy mô lớn: Nghiên cứu điều kiện sản xuất công nghiệp, kiểm soát chất lượng và ổn định sản phẩm trong quá trình sản xuất hàng loạt. Thời gian 12 tháng, phối hợp với doanh nghiệp dược phẩm.
  4. Khảo sát các dạng bào chế khác: Nghiên cứu ứng dụng hệ tiểu phân nano trong các dạng bào chế khác như viên nang mềm, gel bôi ngoài da để mở rộng phạm vi ứng dụng điều trị. Thời gian 6-9 tháng, do các nhóm nghiên cứu phát triển sản phẩm đảm nhận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành dược học, công nghệ dược: Nghiên cứu cung cấp kiến thức về công nghệ nano, phương pháp tự kết tạo và ứng dụng trong bào chế thuốc thảo dược.
  2. Doanh nghiệp dược phẩm và công ty sản xuất thuốc: Tham khảo để phát triển các sản phẩm thuốc có sinh khả dụng cao, đặc biệt các chế phẩm chứa hoạt chất từ thiên nhiên.
  3. Bác sĩ và chuyên gia y tế trong lĩnh vực gan mật: Hiểu rõ về các dạng bào chế mới giúp cải thiện hiệu quả điều trị bệnh gan, từ đó tư vấn và lựa chọn thuốc phù hợp.
  4. Cơ quan quản lý và kiểm định chất lượng thuốc: Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá chất lượng, an toàn và hiệu quả của các sản phẩm nano chứa phức hợp silymarin-phospholipid.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tiểu phân nano chitosan có ưu điểm gì trong bào chế thuốc?
    Tiểu phân nano chitosan có kích thước nhỏ giúp tăng khả năng thấm qua màng sinh học, bám dính tốt trên màng nhầy, tăng hấp thu hoạt chất và có tính tương thích sinh học cao, an toàn cho người sử dụng.

  2. Phức hợp silymarin-phospholipid giúp cải thiện sinh khả dụng như thế nào?
    Phospholipid giúp tạo phức hợp với silymarin, tăng tính thân dầu, hỗ trợ hoạt chất vượt qua màng tế bào ruột, từ đó tăng hấp thu và sinh khả dụng đường uống lên gấp 4-9 lần so với dạng silymarin thô.

  3. Phương pháp tự kết tạo nano có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
    Phương pháp tự kết tạo đơn giản, chi phí thấp, thời gian thực hiện ngắn, hiệu suất bắt giữ cao và tạo ra hệ nano ổn định với kích thước đồng đều, phù hợp cho các hoạt chất khó tạo dạng nano.

  4. Tại sao mannitol chưa phù hợp làm giá mang trong phun sấy?
    Mannitol làm bột phun sấy có thời gian tái phân tán kéo dài và kích thước tiểu phân tăng sau tái phân tán, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng. Cần nghiên cứu thêm các chất mang khác để cải thiện tính chất bột.

  5. Kích thước tiểu phân nano ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả thuốc?
    Kích thước nhỏ (<200 nm) giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, cải thiện độ tan và hấp thu hoạt chất, đồng thời dễ dàng vượt qua màng sinh học, tăng sinh khả dụng và hiệu quả điều trị.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công công thức điều chế tiểu phân nano chitosan chứa phức hợp silymarin-phospholipid bằng phương pháp tự kết tạo với kích thước trung bình 141,7 nm, PDI 0,189, thế zeta +17,16 mV, hiệu suất bắt giữ 86,33% và khả năng tải 29,78%.
  • Các yếu tố công thức như tỉ lệ phosphatidylcholin:chitosan, nồng độ poloxamer 407, tốc độ khuấy, nhiệt độ và thời gian đun hồi lưu ảnh hưởng rõ rệt đến đặc tính tiểu phân.
  • Phun sấy với mannitol làm giá mang chưa đạt yêu cầu về tính ổn định và khả năng tái phân tán của bột nano.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển các dạng bào chế nano cải thiện sinh khả dụng cho hoạt chất từ thiên nhiên trong điều trị bệnh gan.
  • Đề xuất tiếp tục tối ưu công thức giá mang, nghiên cứu sinh khả dụng in vivo và phát triển quy trình sản xuất công nghiệp.

Triển khai nghiên cứu tối ưu giá mang phun sấy và thử nghiệm dược động học để hoàn thiện sản phẩm ứng dụng thực tế.