Khóa luận tốt nghiệp Y tế: Lê thị huyên nghiên cứu bào chế và đánh giá hệ

Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ của Lê Thị Huyên về nghiên cứu bào chế và đánh giá hệ micell curcumin, ứng dụng trong dược học hiện đại.

• Tác giả: Lê Thị Huyên
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Hải Yến
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế và đánh giá hệ micell curcumin
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Curcumin và Ứng dụng trong Dược phẩm

Curcumin là một hợp chất polyphenol thiên nhiên được chiết xuất từ nghệ (Curcuma longa), được biết đến rộng rãi với các tính chất dược lý vô cùng quý báu. Nghiên cứu của Lê Thị Huyên tại Trường Đại học Dược Hà Nội đã khẳng định rằng curcumin có các đặc tính chống oxy hóa, chống viêm và chống ung thư đáng kể. Tuy nhiên, tính hòa tan kém trong nước và độ ổn định thấp dưới các điều kiện khác nhau đã hạn chế ứng dụng lâm sàng của nó. Khóa luận tốt nghiệp này tập trung vào việc cải thiện độ sinh khả dụng của curcumin thông qua công nghệ hệ micell tiên tiến.

1.1. Tính chất lý hóa của Curcumin

Curcumin có công thức hóa học C₂₁H₂₀O₆ với cấu trúc difenylhexanedione. Chất này tồn tại ở dạng hỗ biến keton-enol trong dung dịch, cho phép nó có thể điều chỉnh độ pH khác nhau. Độ ổn định của curcumin bị ảnh hưởng mạnh bởi pH, nhiệt độ, ánh sáng và dung môi hòa tan. Nghiên cứu chỉ ra rằng ở pH trung tính, curcumin rất dễ bị phân hủy, đặc biệt khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

1.2. Dược động học và các Chế phẩm trên Thị trường

Dược động học của curcumin thô thường không lý tưởng do hòa tan kém và hấp thụ đường ruột thấp. Các chế phẩm nano curcumin hiện nay trên thị trường sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để tăng sinh khả dụng. Hệ micell curcumin được coi là một phương pháp hứa hẹn vì nó có thể cải thiện đáng kể độ hòa tan và tốc độ hấp thụ.

II. Đại cương về Hệ Micell và Phương pháp Bào chế

Hệ micell là những cấu trúc nanoparticles có kích thước từ 10-100 nm, được hình thành từ các chất diện hoạt hay polymer dưới những điều kiện đặc định. Trong nghiên cứu của Lê Thị Huyên, hệ micell curcumin được bào chế nhằm tăng cường độ hòa tan và độ ổn định của curcumin. Nồng độ micell tới hạn (CMC) là một tham số quan trọng quyết định khả năng hình thành micell của các chất mang. Khóa luận này sử dụng hai phương pháp bào chế micell: phương pháp tiêm dung môi và phương pháp hòa tan trực tiếp để so sánh hiệu quả.

2.1. Cơ chế Hình thành và Ưu điểm của Micell

Micell được hình thành thông qua sự tự ráp của các phân tử chất diện hoạt hoặc polymer tại nồng độ micell tới hạn (CMC). Các ưu điểm chính bao gồm: tăng độ hòa tan của dược chất không tan trong nước, cải thiện sinh khả dụng, bảo vệ dược chất khỏi phân hủy, và giảm các tác dụng phụ không mong muốn. Micell curcumin đặc biệt có thể bảo vệ curcumin khỏi các tác động của pH, ánh sáng và enzymatic degradation.

2.2. Phương pháp Bào chế và Đánh giá

Nghiên cứu của Lê Thị Huyên sử dụng chất diện hoạt Tween 80 kết hợp với HSPC (phosphatidylcholin đậu nành hydrogen hóa) làm chất mang. Phương pháp tiêm dung môi thực hiện bằng cách hòa tan curcumin trong dung môi hữu cơ, sau đó tiêm từ từ vào nước. Phương pháp hòa tan trực tiếp hòa tan toàn bộ thành phần trong nước. Đánh giá bao gồm: kích thước tiểu phân (KTTP), chỉ số phân bố kích thước hạt (PDI), hình thái, độ ổn định và hiệu suất nạp.

III. Phương pháp Nghiên cứu và Xác định Chất lượng

Khóa luận tốt nghiệp của Lê Thị Huyên áp dụng các phương pháp phân tích tiên tiến để đánh giá chất lượng hệ micell curcumin. Định lượng curcumin được thực hiện bằng phương pháp quang phổ UV-Vis ở bước sóng 430 nm với độ chính xác cao. Xác định nồng độ micell tới hạn (CMC) được thực hiện bằng phương pháp đo độ căng bề mặt. Đánh giá độ ổn định bao gồm theo dõi sự thay đổi của kích thước hạt, hình thái và nồng độ curcumin trong các điều kiện bảo quản khác nhau (4°C, 25°C, 37°C) qua các khoảng thời gian khác nhau.

3.1. Phương pháp Định lượng bằng Quang phổ UV Vis

Phương pháp quang phổ UV-Vis là một kỹ thuật phân tích nhanh chóng, chính xác và không tốn kém để định lượng curcumin. Trong nghiên cứu này, curcumin thể hiện hấp thụ mạnh ở bước sóng 430 nm. Phương pháp được xây dựng với độ chính xác cao và độ lặp lại tốt. Nồng độ curcumin được xác định thông qua đường chuẩn được chuẩn bị với các nồng độ curcumin khác nhau trong khoảng nồng độ tuyến tính phù hợp.

3.2. Các Phương pháp Đánh giá Đặc tính Micell

Để đánh giá toàn diện hệ micell curcumin, nghiên cứu sử dụng phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) để xác định chuyển pha, phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) để xác định các tương tác phân tử. Kích thước tiểu phân (KTTP) và chỉ số phân bố kích thước hạt (PDI) được xác định bằng kỹ thuật phân tán quang động lực (DLS). Hình thái micell được quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để khảo sát cấu trúc chi tiết.

IV. Kết quả Nghiên cứu và Ý nghĩa Lâm sàng

Nghiên cứu của Lê Thị Huyên đã đạt được những kết quả đáng chú ý trong việc xây dựng hệ micell curcumin hiệu quả. Các công thức tối ưu cho thấy kích thước tiểu phân trong khoảng 50-100 nm với chỉ số phân bố PDI thấp (< 0.3), cho thấy độ phân tán tốt. Hiệu suất nạp dược chất (%EE) đạt trên 80%, cho thấy khả năng gói dựa vào curcumin vào micell rất tốt. Độ ổn định của hệ micell curcumin đã được cải thiện đáng kể so với curcumin thô, đặc biệt ở các điều kiện pH khác nhau và dưới tác động của ánh sáng. Những phát hiện này mở ra triển vọng ứng dụng hệ micell curcumin trong các chế phẩm dược học hiện đại.

4.1. Ảnh hưởng của Công thức đến Đặc tính Micell

Nghiên cứu cho thấy loại chất mang, tỷ lệ các chất mang, và nồng độ curcumin đều có ảnh hưởng quan trọng đến kích thước hạt và độ ổn định của hệ micell. Sử dụng Tween 80 kết hợp với HSPC với tỷ lệ 2:1 cho kết quả tối ưu với kích thước hạt nhỏ và phân bố đồng đều. Nồng độ dược chất tăng lên có thể dẫn đến tăng kích thước hạt, vì vậy cần có sự cân bằng giữa nồng độ và đặc tính vật lý.

4.2. Ý nghĩa và Ứng dụng Lâm sàng

Hệ micell curcumin được phát triển bởi Lê Thị Huyên có tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư, bệnh viêm và các bệnh liên quan stress oxy hóa. Tăng độ sinh khả dụng của curcumin thông qua công nghệ micell có thể giảm liều dùng và tác dụng phụ, nâng cao hiệu quả điều trị. Khóa luận này đóng góp quan trọng vào phát triển công nghệ dược học nano tại Việt Nam, mở đường cho các nghiên cứu lâm sàng tiếp theo và commercialization của chế phẩm mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Curcumin (Cur) hay còn gọi là diferuloylmethan - một hợp chất polyphenol tự nhiên được tìm thấy chủ yếu trong phần thân rễ của cây nghệ [9]. Curcumin được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn, được dùng và hỗ trợ điều trị các bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp, ung thư. Mặc dù có hoạt tính sinh học đa dạng nhưng hiệu quả của chúng bị hạn chế bởi độ tan trong nước thấp, dễ bị phân hủy bởi ánh sáng, độ ổn định kém, nhanh chóng bị chuyển hóa trong cơ thể khi sử dụng đường uống nên sinh khả dụng không cao và ứng dụng trong lâm sàng còn hạn chế [9], [23]. Để khắc phục các vấn đề trên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kĩ thuật bào chế curcumin dưới dạng liposome, vi nhũ tương, micell,…nhằm mục đích tăng sinh khả dụng cũng như hoạt tính sinh học của curcumin.

Micell được hình thành bởi các phân tử lưỡng tính có một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước. Một micell điển hình trong dung dịch nước bao gồm tập hợp các "đầu" ưa nước tiếp xúc với môi trường xung quanh, các “đuôi” kỵ nước hướng vào trong tạo lõi ở trung tâm micell [36]. Hình dạng và kích thước của micell phụ thuộc vào bản chất của chất lưỡng tính và các điều kiện của dung dịch như nồng độ, nhiệt độ, pH và cường độ ion. Micell được biết đến như một hệ mang thuốc với nhiều ưu điểm như tăng độ tan dược chất kém tan, bảo vệ dược chất tránh tác động của môi trường, tăng tính thấm của dược chất qua màng sinh học.

Với những ưu điểm trên, micell được xem là hệ mang thuốc tiềm năng để bao gói và vận chuyển curcumin. Tuy nhiên, hiện nay trong nước chưa có đề tài nghiên cứu nào được công bố về micell curcumin. Do đó đề tài “Nghiên cứu bào chế và đánh giá hệ micell curcumin” được tiến hành nhằm mục đích: 1. Xây dựng được công thức bào chế hệ micell curcumin.

Đánh giá được một số đặc tính của hệ micell curcumin. Đại cương về curcumin 1. Công thức hóa học - Công thức cấu tạo của curcumin (hình 1. Công thức cấu tạo của curcumin - Tên khoa học: (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxyl-3-methoxylphenyl)hepta-1,6-dien- 3,5-dion.

- Công thức phân tử: C21H20O6. - Khối lượng phân tử: 368,38 đvC [10]. - Tên khác: Diferuloylmethan, curcumin I. Tính chất lý hóa và độ ổn định 1.

Tính chất vật lý - Dạng thù hình: curcumin tồn tại dưới dạng bột vô định hình hoặc tinh thể hình kim màu vàng cam. - Nhiệt độ nóng chảy: 183°C [10]. - Độ tan: + Curcumin không tan trong nước ở pH acid và trung tính, tan trong kiềm tạo dung dịch màu đỏ nâu [17]. + Curcumin tan tốt trong các dung môi hữu cơ như: ethanol, methanol, aceton, dimethyl sulfoxid dicloromethan, cloroform, ethyl acetat [24].

+ Curcumin ít tan trong n-hexan, cyclohexan [24], không tan trong ether. Tính chất hóa học - Tính chất nhóm β-ceton + Hiện tượng hỗ biến: trong dung dịch, curcumin và các dẫn chất của nó tồn tại dạng β-ceton cân bằng với dạng enol được ổn định bằng liên kết hydro nội phân tử [33]. Dạng hỗ biến ceton – enol của curcumin trong dung dịch Trong dung dịch nước ở pH acid hoặc trung tính, curcumin tồn tại chủ yếu ở dạng β-ceton trong khi đó ở pH>8, dạng enol chiếm chủ yếu [33]. + Phản ứng tạo phức: curcumin với cấu trúc β-diceton trong môi trường acid hay trung tính ở dưới dạng hỗ biến ceton–enol đối xứng và ổn định, làm cho curcumin có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại khác: Mn2+, AL3+, Cu2+, ZN2+,…[15], [33].

+ Phản ứng imin hóa: do có nhóm diceton trong phân tử, curcumin dễ phản ứng với các amin (R-NH2) như hydroxylamin (R = -OH), hoặc phenylhydrazin (R = C6H5- NH-) tạo thành các dẫn chất imin tương ứng. + Phản ứng cộng hydro: cucumin có chứa các hydrocarbon chưa no, do đó có khả năng tham gia phản ứng cộng một, hai hoặc ba phân tử H2 tạo thành các dẫn xuất dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin [6]. - Tính chất nhóm OH-phenol Các cặp electron chưa liên kết của oxy nhóm hydroxyl liên hợp mạnh với vòng benzen làm cho nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động hơn. Chính điều này khiến cho curcumin có tính acid và khả năng phản ứng với các gốc tự do.

Độ ổn định - Ảnh hưởng của pH [35]: Dung dịch curcumin ổn định ở pH trung tính và pH acid, bị phân hủy nhanh trong môi trường kiềm. Ở các điều kiện khác nhau sự phân hủy của cucurmin dưới tác dụng của pH là khác nhau (bảng 1. Các sản phẩm thoái hóa chính của curcumin trong môi trường kiềm bao gồm: vaniliin, acid ferulic, feruloymethan. Ảnh hưởng của pH đến độ ổn định của curcumin ở 37ºC pH Đệm Nồng độ đệm (M) 𝑻𝟏/𝟐 (phút) 3,0 Citrat-phosphat 0,100 118,63 5,0 Citrat-phosphat 0,100 199,08 6,0 Phosphat 0,100 195,69 6,5 Phosphat 0,100 153,02 6,8 Phosphat 0,100 39,75 7,2 Phosphat 0,100 9,4 7,2 Phosphat 0,500 9,54 7,2 Phosphat 0,025 9,47 8,0 Phosphat 0,100 1,05 10,0 Carbonat 0,100 14,05 - Ảnh hưởng của ánh sáng [37] Curcumin dễ bị thoái hóa và biến đổi trong cả điều kiện ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo, ngay cả khi không có mặt của tia UV hay oxy.

Tùy từng điều kiện, các sản phẩm thoái hóa là khác nhau. Các sản phẩm thoái hóa chính được thể hiện trong hình sau: Hình 1. Các sản phẩm phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng Độ ổn định quang hóa của curcumin phụ thuộc rất nhiều vào loại dung môi hòa tan cũng như nồng độ curcumin. Các phản ứng phân hủy curcumin trong dung dịch dưới tác động của ánh sáng tuân theo động học bậc nhất (400-750nm).

Ảnh hưởng của dung môi hòa tan và nồng độ curcumin đến độ ổn định của curcumin dưới tác động của ánh sáng Dung môi Nồng độ curcumin (M) 𝑻𝟏/𝟐 (𝒉) 2×10-4 92,7 Methanol 4×10-5 50,2 8×10-6 24,1 2×10-4 15,1 Ethyl acetat 4×10-5 5,1 8×10-6 3,7 2×10-4 2,7 Cloroform 4×10-5 2,4 8×10-6 2,1 2×10-4 6,3 Acetonitril 4×10-5 1,3 8×10-6 1,6 Thời gian bán thải của curcumin phụ thuộc vào nồng độ curcumin. Khi nồng độ curcumin càng giảm, thời gian bán thải giảm và ngược lại. Dựa vào bảng 1.2 ta thấy trong các dung môi đã được khảo sát, methanol được đánh giá là dung môi ổn định nhất để hòa tan curcumin. Tác dụng dược lý Curcumin lần đầu tiên được biết đến với hoạt tính kháng khuẩn năm 1949 [31].

Kể từ đó, curcumin đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học như: chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn,. - Tác dụng chống viêm Curcumin có khả năng ức chế NF-κB – một chất trung gian trong phản ứng viêm do đó curcumin có vai trò làm giảm quá trình viêm [14]. NF-κB nằm trong tế bào chất ở dạng không hoạt động và liên kết với IκBα. Sau khi kích hoạt, IκBα bị phosphoryl hóa bởi IκB kinase và NF-κB tự do được giải phóng và sau đó được chuyển vào nhân để kích hoạt phiên mã các gen đáp ứng.

Ngoài ra, curcumin cũng điều hòa giảm các cytokin gây viêm như TNF, IL-1, IL-6, IL-8, interferon [11]. Nhiều nghiên cứu in vitro trên người và động vật đã chứng minh tác dụng chống viêm của curcumin. Với những cơ chế trên, curcumin được ứng dụng sử dụng rộng rãi trong việc hỗ trợ điều trị trên các bệnh tiểu đường, tim mạch, ung thư và các bệnh tự miễn,… 5 - Tác dụng chống oxy hóa Curcumin là một polyphenol - chất chống oxy hóa mạnh bởi khả năng trung hòa các gốc tự do như anion superoxid (O 2 -·), hydroperoxid (OH ), gốc NO, ức chế quá trình peroxy hóa lipid [3]. Ngoài ra, curcumin thúc đẩy hoạt động của nhiều enzym chống oxy hóa như catalase, superoxide dismutase (SOD), glutathioneperoxidase (GPx) và hem oxygenase-1 (OH-1),… của cơ thể [25].

- Tác dụng phòng và điều trị ung thư Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng các yếu tố phiên mã như NF-κB (STAT3), các enzym gây viêm bao gồm metallicoproteinase-9 (MMP-9) và cyclooxygenase-2 (COX-2), các cytokin gây viêm như interleukin (IL) -1, -6, -8 và yếu tố hoại tử khối u alpha (TNF-α) là các chất trung gian quan trọng dẫn đến tăng sinh tế bào ung thư gây viêm, di căn, xâm lấn [18]. Với khả năng ức chế cũng như điều hòa các tác nhân trên, curcumin được biết đến như một chất có tác dụng kìm hãm tế bào ung thư ở cả ba giai đoạn khởi phát, tiến triển và giai đoạn cuối [28]. Ngoài ra, curcumin còn có tác dụng kháng khuẩn. Curcumin ức chế sự phát triển của các loại vi khuẩn khác nhau như Streptococci, Staphylococci, Lactobacillus ,… và ngăn ngừa các chủng Helicobacter pylori trong ống nghiệm [41].

Tác dụng ức chế của curcumin đối với đặc tính gây ung thư của Streptococcus mutans được quan sát thấy ở nồng độ 0,5 đến 4 mg/ml. Bên cạnh đó curcumin còn hoạt động như một chất kháng nấm, tác dụng trên Aspergillus flavus, A.parasiticus, Fusarium moniliforme, Penicillium Digitatum [41]. Dược động học Hsieh CY và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu dược động học curcumin trên những bệnh nhân có nguy cơ ung thư cao với liều 4-8 g/ngày [16]. Kết quả cho thấy, ở liều 8 g/ngày không gây ra bất kì tác dụng phụ nào.

Nồng độ curcumin trong huyết thanh đạt đỉnh sau 1-2h uống và giảm dần sau đó. Nồng độ curcumin tối đa trong huyết thanh phát hiện được ở liều 4 g/ngày và 8 g/ngày lần lượt là 0,5±0,1 µM; 1,44±1,87 µM. Ở liều thấp hơn, không phát hiện được curcumin trong huyết thanh. Các thử nghiệm khác cũng cho kết quả tương tự, không tìm thấy curcumin trong huyết thanh với liều thấp.

Điều đó chứng tỏ, curcumin dùng đường uống có khả năng dung nạp tương đối tốt tuy nhiên sinh khả dụng rất thấp khoảng dưới 1% [39]. 6 Bên cạnh việc hấp thu kém, curcumin bị chuyển hóa nhanh chóng trong cơ thể. Chuyển hóa pha I, curcumin bị biến đổi thành tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin. Sau đó ở chuyển hóa pha II, chúng liên hợp với glucoronic, sulfate tại vị trí phenolic tạo thành curcumin-glucuronide, dihydro-C-glucuronide, tetrahydrocurcumin-glucuronide, và curcumin-sulfate [22], [34].

Việc curcumin bị chuyển hóa nhanh trong cơ thể cũng khiến cho nồng độ curcumin trong huyết thanh rất thấp dù liều dùng có thể lên tới 12 g/ngày. Hầu hết curcumin và các sản phẩm chuyển hóa của chúng được thải trừ qua phân [22], phần nhỏ qua thận. Một số chế phẩm trên thị trường. Nano curcumin được bào chế dưới nhiều dạng khác nhau như: viên nang cứng, viên nang mềm, viên sủi,….

Một số chế phẩm hiện nay trên thị trường được trình bày trong bảng 1.