Nghiên cứu bào chế in situ gel moxifloxacin - Khóa luận Dược sĩ Phạm Huy Hà

Khóa luận Dược sĩ nghiên cứu bào chế in situ gel moxifloxacin cho khoang miệng. Tìm hiểu về tá dược, độ nhớt và khả năng giải phóng dược chất.

• Tác giả: Phạm Huy Hà
• Người hướng dẫn: TS. Dương Thị Hồng Ánh
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế in situ gel moxifloxacin dùng cho khoang miệng
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Moxifloxacin và ứng dụng trong khoang miệng

Moxifloxacin hydroclorid là một kháng sinh fluoroquinolone thế hệ thứ tư, có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ với phổ rộng. Dược chất này được ứng dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh nhiễm trùng khoang miệng như viêm nha chu, viêm nướu, viêm tủy và các bệnh lý răng khác. Moxifloxacin hoạt động bằng cách ức chế DNA gyrase và topoisomerase IV, ngăn chặn sự tái bản DNA của vi khuẩn. Tính chất lý hóa học của moxifloxacin cho phép hòa tan tốt trong nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bào chế các dạng bào chế tiên tiến. Khác với các dạng thuốc thông thường, việc sử dụng in situ gel moxifloxacin giúp tăng cường hiệu quả điều trị bằng cách duy trì nồng độ dược chất cao tại chỗ, giảm tần suất dùng thuốc và nâng cao tuân thủ điều trị của bệnh nhân.

1.1. Tính chất và cơ chế kháng khuẩn của moxifloxacin

Moxifloxacin có cấu trúc phân tử đặc biệt với nhóm fluorine và nhóm methoxy, giúp tăng cường hoạt tính kháng khuẩn. Cơ chế hoạt động chính là ức chế các enzyme topoisomerase, dẫn đến gãy đôi sợi DNA và gây chết khuẩn. Dược chất này hiệu quả chống lại cả vi khuẩn gram dương và gram âm, đặc biệt là các tác nhân gây bệnh nha chu. Khả năng thâm nhập cao vào các mô mềm khoang miệng giúp đạt nồng độ hiệu quả trong thời gian dài.

1.2. Tác dụng và cơ chế ức chế các tác nhân gây bệnh miệng

Hoạt động kháng khuẩn của moxifloxacin nhắm vào các loài vi khuẩn gây viêm nha chu như Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia và Aggregatibacter actinomycetemcomitans. Tác dụng kháng khuẩn thấu tứ phương với lượng dùng tương đối thấp giúp giảm tác dụng phụ. Ngoài ra, moxifloxacin còn có khả năng giảm viêm và điều hòa miễn dịch, hỗ trợ quá trình lành vết thương tại khoang miệng.

II. In situ gel dùng cho khoang miệng Khái niệm và ưu điểm

In situ gel là một dạng bào chế tiên tiến có khả năng tự chuyển từ trạng thái dung dịch sang gel tại vị trí sử dụng. Đây là một giải pháp hứa hẹn trong điều trị bệnh lý khoang miệng, đặc biệt là viêm nha chu vì nó cho phép giải phóng dược chất từ từ và duy trì nồng độ terapo trong thời gian dài. Ưu điểm chính của in situ gel bao gồm: tăng thời gian tiếp xúc dược chất với mô mục tiêu, giảm tần suất dùng thuốc, cải thiện tuân thủ điều trị, giảm tác dụng phụ toàn thân, và tăng cường hiệu quả sinh học của dược chất. Các tá dược như poloxamer 407, chitosan, và sodium alginate được sử dụng để tạo thành cấu trúc gel thích hợp. Nhược điểm bao gồm sự phức tạp trong bào chế, kiểm soát chất lượng, và chi phí sản xuất.

2.1. Cơ chế hình thành in situ gel và các tá dược chính

In situ gel hình thành thông qua cơ chế nhạy cảm nhiệt độ hoặc thay đổi pH. Poloxamer 407 là tá dược thông dụng nhất, có cấu trúc copolymer gồp khối PPO và PEO. Khi nhiệt độ tăng, tương tác hydrophobic giữa các khối PPO tăng, dẫn đến sự sắp xếp của các phân tử poloxamer thành cấu trúc micelle, cuối cùng hình thành gel. Các tá dược khác như chitosan và gellan gum cũng được phối hợp để cải thiện độ dính sinh học và các tính chất lưu biến.

2.2. Ứng dụng lưu biến học trong đánh giá in situ gel

Lưu biến học đóng vai trò quan trọng trong phát triển in situ gel. Các phép đo chế độ trượt liên tục giúp xác định độ nhớt và tính chảy của gel ở các vận tốc trượt khác nhau. Chế độ đo dao động cho phép đánh giá tính chất đàn hồi (G') và nhớt (G''), giúp hiểu rõ cấu trúc và sự ổn định của gel. Thực hiện quét tần số và quét biên độ giúp xác định vùng đàn hồi-nhớt tuyến tính (LVR), cơ sở để thiết lập điều kiện đo phù hợp.

III. Quá trình bào chế in situ gel moxifloxacin

Quá trình bào chế in situ gel moxifloxacin bao gồm nhiều bước phức tạp để đạt được chất lượng tối ưu. Đầu tiên, phương pháp định lượng moxifloxacin hydroclorid được khảo sát thông qua phổ hấp thụ UV-Vis, xác định bước sóng hấp thụ tối đa và xây dựng đường chuẩn. Sau đó, các bào chế in situ gel trắng (không chứa dược chất) được chuẩn bị với tỷ lệ poloxamer khác nhau để xác định công thức tối ưu. Phối hợp các polyme kết dính sinh học được khảo sát để cải thiện đặc tính lâm sàng. Cuối cùng, moxifloxacin được thêm vào để tạo thành in situ gel chứa dược chất (MIG). Toàn bộ quá trình được kiểm soát chặt chẽ bằng các phép đo lưu biến học để đảm bảo công thức tối ưu.

3.1. Lựa chọn tỷ lệ tá dược và ảnh hưởng đến tính chất gel

Tỷ lệ poloxamer 407 là yếu tố quan trọng quyết định nhiệt độ tạo gel và độ nhớt của in situ gel. Tăng nồng độ poloxamer dẫn đến giảm nhiệt độ tạo gel nhưng tăng độ nhớt. Các bào chế trắng được đánh giá chi tiết về lưu biến học, xác định vùng LVR (vùng đàn hồi-nhớt tuyến tính) để thiết lập điều kiện đo. Phối hợp các polyme phụ như sodium alginate hoặc chitosan giúp tăng độ dính sinh học và ổn định cấu trúc gel.

3.2. Đánh giá các tính chất lưu biến và sinh học của MIG

In situ gel moxifloxacin (MIG) được đánh giá chi tiết về độ nhớt, tính lưu biến (yield stress, thixotropicity) thông qua các phép đo chế độ trượt liên tục. Khả năng giải phóng dược chất in vitro được đo bằng phương pháp khuếch tán qua màng, xác định hồ sơ giải phóng theo thời gian. Chỉ số kết dính sinh học được xác định bằng Texture Analyzer để đánh giá khả năng dính trên mô mục tiêu, đảm bảo MIG tồn tại lâu tại vị trí tác dụng.

IV. Ứng dụng lâm sàng và triển vọng của in situ gel moxifloxacin

In situ gel moxifloxacin mở ra những triển vọng mới trong điều trị bệnh nha chu và các nhiễm trùng khoang miệng. Dạng bào chế này cho phép giải phóng dược chất từ từ tại chỗ, duy trì nồng độ kháng khuẩn hiệu quả trong thời gian kéo dài (24-72 giờ trở lên), giảm tần suất dùng thuốc từ 3-4 lần/ngày xuống còn 1-2 lần/ngày. Điều này cải thiện tuân thủ điều trị của bệnh nhân, đặc biệt ở những nhóm bệnh nhân khó quản lý. Giảm sự hấp thụ toàn thân giúp hạn chế tác dụng phụ như rối loạn tiêu hóa và phản ứng phòng vệ. Ngoài ra, việc duy trì nồng độ dược chất cao tại bộ vị giúp ngăn chặn kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh nha chu. Với những ưu điểm này, in situ gel moxifloxacin có tiềm năng trở thành một tùy chọn điều trị quan trọng cho các bệnh lý nhiễm trùng khoang miệng.

4.1. Ứng dụng điều trị viêm nha chu và các bệnh miệng khác

Viêm nha chu là một trong những bệnh phổ biến nhất cần được điều trị kháng sinh tại chỗ. In situ gel moxifloxacin có khả năng thâm nhập sâu vào túi nha chu và vùng subgingival, nơi các vi khuẩn gây bệnh sinh sống. Nồng độ dược chất ở vùng túi nha chu có thể đạt 10-100 lần cao hơn so với điều trị toàn thân. Dạng bào chế này cũng có thể ứng dụng trong điều trị viêm nướu, viêm nha chu do implant, và các tình trạng nhiễm trùng khoang miệng khác, mang lại hiệu quả cao hơn so với các dạng bào chế truyền thống.

4.2. Triển vọng phát triển và những thách thức tương lai

Mặc dù in situ gel moxifloxacin có nhiều ưu điểm, vẫn còn những thách thức cần giải quyết: công thức sao chép được trong sản xuất công nghiệp, kiểm soát chất lượng chặt chẽ, chi phí sản xuất, và quy định pháp lý. Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào cải thiện tính sinh học khả dụng, phát triển công thức phối hợp với các kháng sinh khác, và đánh giá hiệu quả lâm sàng dài hạn. Với sự phát triển công nghệ bào chế và những hiểu biết sâu hơn về cơ chế tác dụng, in situ gel moxifloxacin sẽ là một bước tiến quan trọng trong điều trị các bệnh lý khoang miệng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Moxifloxacin là kháng sinh thuộc nhóm fluoroquinolon thế hệ thứ 4, có tác dụng trên nhóm vi khuẩn Gram âm và kỵ khí. Dược chất này có phổ tác dụng rộng, sử dụng đường dùng toàn thân hoặc tại chỗ ở mắt để điều trị các nhiễm trùng do vi khuẩn nhạy cảm gây ra do có khả năng ức chế những enzym cần thiết cho sự sao chép, phiên mã và sửa chữa ADN của vi khuẩn. Moxifloxacin đã được chứng minh tác dụng trên nhóm vi khuẩn khu trú ở khoang miệng gây ra bệnh nha chu. Để điều trị một số bệnh tại khoang miệng, các dạng bào chế thường được sử dụng là dung dịch súc miệng, gel, miếng dán.

Những dạng bào chế này có nhược điểm khó lấp đầy túi nha chu, gây khó chịu cho người sử dụng, khả năng lưu giữ kém, sinh khả dụng không cao. In situ gel là dạng bào chế dùng cho khoang miệng có thể chất lỏng ở điều kiện bảo quản, chuyển thể thành gel khi đưa vào túi nha chu dưới tác động của các điều kiện sinh lý tại chỗ. Dạng bào chế này được hướng đến với tiềm năng ứng dụng cao giúp khắc phục các nhược điểm trên nhờ khả năng dễ dàng được đưa vào và lấp đầy túi nha chu, cảm giác dễ chịu cho người dùng và khả năng lưu giữ tốt. Xuất phát từ những vấn đề trên, với mục đích tạo ra chế phẩm moxifloxacin điều trị bệnh hiệu quả, đề tài “Nghiên cứu bào chế in situ gel moxifloxacin dùng cho khoang miệng” được thực hiện với hai mục tiêu: 1.

Xây dựng được công thức in situ gel moxifloxacin dùng cho khoang miệng. Đánh giá được một số đặc tính của in situ gel đã bào chế. Tổng quan về moxifloxacin hydroclorid 1. Công thức - Công thức cấu tạo: Hình 1.

Công thức cấu tạo moxifloxacin hydroclorid - Công thức phân tử: C21H24FN3O4. - Khối lượng phân tử: 437,9 g/mol [21]. - Tên khoa học: 1-Cyclopropyl-6-fluoro-8-methoxy-7-[(4aS,7aS)-octahydro-6H- pyrrolo[3,4-b]pyridin-6-yl]-4-oxo-1,4-dihydroquinoline-3-carboxylic acid hydrochloride [21]. Tính chất lý hóa học - Tính chất vật lí: • Moxifloxacin hydroclorid có dạng bột hút ẩm nhẹ hoặc tinh thể, màu vàng hoặc vàng nhạt.

• Hơi tan trong nước, khó tan trong ethanol 96%, thực tế không tan trong aceton [21]. Độ tan của moxifloxacin hydroclorid trong một số dung môi được thể hiện trong bảng 1. • Hấp thụ tia UV, cực đại hấp thụ trong dung môi nước tại bước sóng 288 nm [11]. Phổ UV thay đổi chút ít trong các dung môi khác nhau [2].

Tính chất này ứng dụng trong định lượng [21]. - Tính chất hóa học: • Phản ứng tạo tủa: do có tính base nên moxifloxacin cho phản ứng tạo tủa với các thuốc thử chung của alcaloid. 2 • Phản ứng tạo phức: moxifloxacin có khả năng tạo phức chelat với các kim loại hóa trị cao như Fe2+, Cu2+. • Phản ứng este hóa: este hóa chức carboxylic tạo este làm tiền thuốc.

• Moxifloxacin bền với nhiệt và ánh sáng và ít bị thủy phân trong dung dịch. Độ tan của moxifloxacin hydroclorid ở 20°C và 30°C Dung môi Độ tan moxifloxacin hydroclorid (mg/mL) Ở 20°C Ở 30°C Nước 19,6 22,1 Ethanol 1,75 2,26 2-propanol 0,571 0,821 Aceton 0,115 0,157 1. Cơ chế kháng khuẩn, phổ tác dụng Moxifloxacin là kháng sinh tổng hợp thuộc nhóm fluoroquinolon thế hệ thứ 4, có phổ kháng khuẩn rộng. Dạng muối hydroclorid được bào chế thành thuốc viên nén bao phim, thuốc tiêm truyền và dùng tại chỗ dưới dạng thuốc nhỏ mắt 0,5% để điều trị viêm kết mạc nhiễm khuẩn [1].

- Cơ chế kháng khuẩn: ức chế topoisomerase II và/hoặc topoisomerase IV. Topoisomerase là những enzym cần thiết cho sự sao chép, phiên mã và sửa chữa ADN vi khuẩn [1]. - Phổ tác dụng: moxifloxacin có tác dụng diệt khuẩn với cả vi khuẩn Gram dương, Gram âm và vi khuẩn kỵ khí [1], [19]. Tác dụng, tác dụng không mong muốn, thận trọng  Tác dụng Moxifloxacin dùng với đường dùng toàn thân điều trị các nhiễm khuẩn hô hấp, nhiễm khuẩn da và tổ chức dưới da do các vi khuẩn nhạy cảm [1]: - Điều trị nhiễm khuẩn xoang cấp do Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis.

- Đợt cấp của viêm phế quản mạn tính gây ra bởi Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, H. parainfluenzae, Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus, Moraxella catarrhalis. 3 - Viêm phổi mắc phải tại cộng đồng nhẹ và vừa do Streptococcus pneumoniae, H. influenzae, Chlamydia pneumoniae, Mycoplasma pneumoniae hoặc Moraxella catarrhalis.

- Nhiễm khuẩn da và tổ chức dưới da do Staphylococcus aureus và Streptococcus pyogenes. Moxifloxacin cũng được dùng tại chỗ dưới dạng thuốc nhỏ mắt 0,5% để điều trị viêm kết mạc nhiễm khuẩn hay dùng tại chỗ điều trị bệnh nha chu. Nghiên cứu lâm sàng do Thomas F. Flemmig và các cộng sự thực hiện cho thấy gel moxifloxacin 0,4% sử dụng kết hợp với phương pháp cạo cao răng - xử lý mặt gốc răng có tác dụng làm giảm độ sâu thăm dò tốt hơn so với cạo cao răng - xử lý mặt gốc răng đơn thuần ở bệnh nhân viêm nha chu mạn tính với độ sâu thăm dò túi nha chu từ 5,4 mm trở lên do nồng độ moxifloxacin tại túi nha có thể gấp 100 lần so với đường dùng toàn thân [1], [8], [16].

 Tác dụng không mong muốn Một số tác dụng không mong muốn thường gặp [1]: - Tiêu hoá: Nôn, ỉa chảy, giảm amylase. - Thần kinh: Chóng mặt. - Gan: Giảm/tăng bilirubin. - Thận: Tăng albumin huyết thanh.

 Thận trọng trong sử dụng - Độ an toàn và hiệu quả sử dụng toàn thân chưa được xác định đối với trẻ em dưới 18 tuổi. - Thận trọng khi sử dụng với một số thuốc khác có thể gây ra khoảng QT kéo dài; thận trọng sử dụng ở người bệnh có bệnh lý thần kinh trung ương; nguy cơ viêm gân và/hoặc đứt gân ở một số đối tượng. - Không sử dụng moxifloxacin khi đang mang thai và cho con bú. Trong những trường hợp cần thiết, thì cần ngừng cho con bú trong thời gian dùng thuốc [1].

In situ gel dùng cho khoang miệng 1. Bệnh tại khoang miệng Khoang miệng là nơi cư trú của khoảng từ vài chục đến vài trăm loại vi sinh vật khác nhau. Hệ vi sinh vật nay không thể bị loại bỏ hoàn toàn và là nguyên nhân của 4 nhiều bệnh ở khoang miệng, có thể kể đến như sâu răng, nhiễm nấm candida, bệnh nha chu. Bệnh nha chu là một bệnh nhiễm trùng phổ biến ở nhiều lứa tuổi.

Bệnh là kết quả của sự mất cân bằng giữa yếu tố gây bệnh (các vi sinh vật gây bệnh nha chu) và yếu tố bảo vệ (tại chỗ và toàn thân), gây ra viêm nướu, tụt nướu và phá hủy dần các mô nha chu (nướu, xương ổ răng, dây chằng nha chu, xê-măng). Sự tiến triển của bệnh liên quan đến sự xâm nhập của vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn kỵ khí, gram âm, bao gồm Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia (trước đây là T. forsythensis), và Treponema denticola [3]. Các vi khuẩn tạo ra mảng bám trên các mô nha chu, phát triển trên đó và gây ra hiện tượng viêm nướu, phá hủy các mô nha chu, hình thành túi nha chu [23].

Đặc trưng của bệnh là sự mất bám dính của biểu mô, xương ổ răng bị tiêu hủy và hình thành túi nha chu [23]. Răng bình thường (trái) và răng bị viêm nha chu (phải) (A) Xương ổ răng; (B) Dây chằng nha chu; (C) Xê-măng; (D) Men răng; (E) Khe răng-nướu; (F) Túi nha chu Tiêu chuẩn vàng trong điều trị viêm nha chu là phá vỡ cơ học các túi nha chu bằng cách cạo cao răng - xử lý mặt gốc răng [12]. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế như không thể tiếp cận các túi sâu hay không thể loại bỏ các mầm bệnh. Để khắc phục những hạn chế này, việc sử dụng các kháng sinh toàn thân hoặc tại chỗ được đề xuất và đã được chứng minh là có hiệu quả, trong đó thuốc được đưa trực tiếp vào túi nha chu cung cấp nồng độ thuốc tại chỗ cao [10], [16].

In situ gel dùng cho khoang miệng In situ gel là công thức polyme ở dạng sol trước khi đưa vào cơ thể, chuyển thành thể gel dưới tác động của điều kiện sinh lý nhờ các tác nhân như thay đổi pH, nhiệt độ, ion hay tia UV [14]. In situ gel dùng cho khoang miệng là dạng bảo chế thể lỏng ở điều kiện bảo quản, chuyển thể thành gel khi đưa vào túi nha chu dưới tác động của các điều kiện sinh lý tại chỗ [23]. Ưu, nhược điểm của in situ gel dùng cho khoang miệng In situ gel có các ưu, nhược điểm sau: - Ưu điểm [4], [23]: • Ở điều kiện bảo quản, tồn tại dưới dạng sol, dễ bơm vào túi nha chu và lan ra toàn bộ túi. • Sau khi bơm vào túi nha chu sẽ biến thành thể gel với độ nhớt cao nên giảm sự pha loãng bởi dịch, kéo dài thời gian tồn tại.

• Tăng nồng độ thuốc tại túi nha chu. • Sử dụng liều thấp, giảm tác dụng toàn thân. • Giảm tần suất sử dụng thuốc. • Dễ sử dụng hơn, cảm giác thoải mái hơn các dạng sợi, film, miếng dán, vi cầu.

- Nhược điểm [23]: • Gel hình thành phụ thuộc đặc điểm sinh lý cá thể. • Điều kiện bảo quản khó khăn hơn (ví dụ bảo quản lạnh, tránh ánh sáng). • Dễ gặp vấn đề về độ ổn định. Một số tá dược tạo in situ gel Trong phân loại in situ gel theo tác nhân hình thành, in situ gel nhạy cảm nhiệt được nghiên cứu nhiều nhất [23].

Độ tan của các polyme trong hệ thay đổi theo nhiệt độ được coi là cơ chế chính giúp chuyển thể sol - gel. Các in situ gel kết dính trên niêm mạc thường có nhiệt độ tạo gel từ 25-37°C [23]. Một số polyme thường dùng trong in situ gel nhạy cảm nhiệt độ: 6 Poloxamer được giới thiệu từ cuối những năm 1950 và được ứng dụng nhiều trong bào chế [6], [17]. Nhóm polyme này là các chất diện hoạt không ion hóa, tan trong nước.

Cấu trúc ba chuỗi gồm hai chuỗi poly ethylenoxid (EO) thân nước ở hai đầu phân tử, và một chuỗi poly propylenoxid (PO) kỵ nước ở giữa tạo thành công thức dạng EOx-POy- EOz [6]. Tùy thuộc vào tỷ lệ và sự phân bố của chuỗi thân thân nước và chuỗi kỵ nước, các poloxamer với phân tử khối khác nhau có các đặc tính tạo gel khác nhau [18]. Do khả năng kết dính sinh học yếu, poloxamer thường được phối hợp với chất kết dính sinh học [18]. Poloxamer 407 được sử dụng phổ biến nhất trong bào chế, tan ở nhiệt độ thấp, không độc, phân hủy sinh học.

Ở nhiệt độ thấp, các phân tử poloxamer 407 tồn tại độc lập trong dung dịch ở dạng các chuỗi polyme thẳng. Khi tăng nhiệt độ, các phân tử tập hợp lại với nhau tạo thành micell.