Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Viêm đại tràng là một bệnh lý viêm ruột mạn tính với đặc trưng tái phát từng đợt, gây tổn thương niêm mạc đại trực tràng, làm suy giảm chất lượng cuộc sống và gia tăng nguy cơ ung thư đại trực tràng. Mesalamin (acid 5-aminosalicylic hay 5-ASA) là dược chất kháng viêm được lựa chọn hàng đầu trong phác đồ điều trị viêm đại tràng mức độ nhẹ đến trung bình. Khi sử dụng các dạng thuốc thông thường qua đường uống, phần lớn mesalamin bị hấp thu tại dạ dày và đoạn đầu ruột non, sau đó chuyển hóa nhanh tại gan thành dẫn xuất không có hoạt tính (acid N-acetyl-5-aminosalicylic), dẫn đến lượng dược chất tiếp cận vị trí tổn thương tại đại tràng rất thấp và làm tăng nguy cơ tác dụng không mong muốn toàn thân.

Nhằm khắc phục nhược điểm trên, việc phát triển các hệ phân phối thuốc hướng đích tại đại tràng có ý nghĩa quan trọng. Các nghiên cứu trước đây về viên bao kiểm soát giải phóng tại đại tràng chủ yếu áp dụng kỹ thuật bao màng nhiều lớp với quy trình kỹ thuật phức tạp, trải qua nhiều công đoạn bao film liên tiếp, gây khó khăn khi triển khai nâng cấp quy mô sản xuất công nghiệp. Đồng thời, tại thời điểm thực hiện đề tài, tại Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu hoàn chỉnh nào về dạng thuốc pellet mesalamin giải phóng tại đại tràng được công bố. Xuất phát từ thực tế đó, luận án tập trung nghiên cứu công thức màng bao một lớp phối hợp biopolyme zein và các polyme kiểm soát giải phóng, xây dựng quy trình bào chế ở quy mô lớn hơn quy mô phòng thí nghiệm và đánh giá toàn diện các đặc tính in vitro cũng như in vivo.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định 02 mục tiêu cụ thể:

  1. Xây dựng được công thức và quy trình bào chế pellet mesalamin bao giải phóng tại đại tràng ở quy mô 2 kg pellet nhân / mẻ bao.
  2. Đánh giá khả năng vận chuyển và hấp thu in vivo pellet mesalamin giải phóng tại đại tràng trên chó.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Dược chất mesalamin; pellet nhân mesalamin; màng bao kiểm soát giải phóng chứa zein, Eudragit S100 và ethyl cellulose; pellet mesalamin bao giải phóng tại đại tràng; viên nang cứng chứa pellet bao giải phóng tại đại tràng (hàm lượng 125 mg); chó thí nghiệm phục vụ đánh giá in vivo.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại Bộ môn Công nghiệp Dược - Trường Đại học Dược Hà Nội và Công ty Cổ phần Dược phẩm Bình Định (Bidiphar).
  • Phạm vi quy mô và thời gian: Nghiên cứu từ quy mô phòng thí nghiệm (50 g - 240 g) đến quy mô nâng cấp 2,0 kg pellet nhân / mẻ bao; hoàn thành và nghiệm thu luận án năm 2022.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước đây

Trong phần tổng quan tài liệu, luận án đã hệ thống hóa các hướng tiếp cận chính trong bào chế thuốc giải phóng tại đại tràng:

  1. Hệ phân phối phụ thuộc pH đường tiêu hóa: Lợi dụng sự chênh lệch pH từ dạ dày (pH 1 - 2) qua ruột non (pH tăng dần đến 7,5 ± 0,5) đến đại tràng (pH 6,4 - 7,0). Các polyme nhạy cảm pH thường được sử dụng gồm cellulose acetat phtalat (CAP), hydroxypropyl methylcellulose phtalat (HPMCP), polyvinyl acetat phtalat (PVAP), shellac, hydroxypropyl methylcellulose acetat succinat (HPMCAS) và các dẫn chất polyme acrylic (Eudragit L100, Eudragit S100). Akhgari và cộng sự [16] nghiên cứu pellet indomethacin với màng bao phối hợp Eudragit S100 và Eudragit L100 (tỷ lệ 4:1) ở bề dày màng bao 20%. Nguyen và cộng sự [65] phối hợp Kollicoat MAE 100P (polyme mang điện tích âm, tan ở pH > 5,5) với zein (biopolyme protein mang điện tích dương) theo tỷ lệ 4:6 để kiểm soát giải phóng prednisolon tại đại tràng. Leopold và cộng sự [54] sử dụng polyme tan trong acid (Eudragit E) bao viên nén mini dexamethason.

  2. Hệ phân phối phụ thuộc thời gian: Dựa trên thời gian vận chuyển của dạng thuốc qua đường tiêu hóa. Cơ chế bao gồm hệ màng bao nứt vỡ (rupturable coating layer) phối hợp chất tạo khí/áp suất thẩm thấu và màng ethyl cellulose [31], hệ màng bao ăn mòn bề mặt (surface erosion), và hệ ăn mòn hàng loạt (bulk erosion). Maroni và cộng sự [61] nghiên cứu hệ viên nén insulin bao 2 lớp gồm một lớp HPMC và một lớp bao kháng dịch vị.

  3. Hệ phân phối dựa trên sự phân hủy bởi vi sinh vật đại tràng: Sử dụng các polysaccharid tự nhiên như chitosan, pectin, chondroitin sulfat, cyclodextrin, dextran, gôm guar, inulin, amylose hoặc zein-pectin (Wai-Wa Tang và cộng sự [107]).

  4. Các mô hình thử độ hòa tan in vitro cho hệ giải phóng tại đại tràng:

STT Tác giả và năm Dược chất / Dạng thuốc Thiết bị và điều kiện môi trường thử nghiệm
1 He Wei và cs (2008) [45] Pellet bao 5-fluorouracil Giỏ quay, 100 rpm: 150 ml HCl 0,1 M (2 h) → 50 ml Na3PO4 0,2 M pH 6,8 (3 h) → Dịch đại tràng chuột cống 4% có sục CO2 (19 h).
2 Vũ Bình Dương và cs (2010) [10] Viên nén bao berberin Cánh khuấy, 100 rpm: HCl pH 1,0 (2 h) → Đệm phosphat pH 7,4 (3 h) → Đệm phosphat pH 7,4 bổ sung 25% dịch đại tràng lợn, sục CO2 (15 h).
3 Vivek Ranjan Sinha (2003) [106] Viên nén bao indomethacin Giỏ quay, 75 rpm: 750 ml HCl 0,1 N pH 1,2 (2 h) → 900 ml đệm phosphat pH 6,8 (22 h).
4 Anil Chaudhary (2010) [13] Viên nén indomethacin Cánh khuấy, 50 rpm: 900 ml HCl pH 1,2 (2 h) → 900 ml đệm phosphat pH 7,4 (3 h) → 900 ml đệm phosphat pH 6,8 (19 h).
5 Yassin và cs (2010) [111] Viên nén bao 5-fluorouracil Giỏ quay, 50 - 80 rpm: 750 ml HCl pH 1,2 (2 h) → Đệm phosphat pH 7,2 (4 h) → 100 ml đệm phosphat pH 7,0 có 3% dịch đại tràng chuột (khí N2).
6 Jenita và cs (2010) [50] Viên nén bao mesalamin Giỏ quay, 100 rpm: 900 ml HCl 0,1 M (2 h) → 900 ml pH 7,4 (3 h) → 100 ml pH 6,8 có 4% dịch đại tràng chuột (21 h).
7 Siew và cs (2000) [92] Pellet bao film mesalamin Cánh khuấy, 100 rpm: HCl pH 1,2 (3 h) → Đệm phosphat pH 7,2 (3 h) → 100 ml dịch đại tràng người 10% trong đệm pH 7,2, sục CO2.
8 Patel và cs (2009) [77] Viên nén mesalamin Khuấy 100 rpm: 900 ml HCl pH 1,2 (2 h) → 900 ml đệm pH 7,4 (3 h) → 100 ml dịch đại tràng chuột (19 h).
9 Min Han và cs (2008) [43] Viên nang theophylin Giỏ quay, 100 rpm: 900 ml HCl pH 1,2 (2 h) → 900 ml đệm pH 6,8 (1 h) → 900 ml đệm pH 7,4 (2 h) → 900 ml đệm pH 6,8 chứa galactomannase 40 UI/l (13 h).
10 Kumar (2010) [53] Viên nén bao fluticason Giỏ quay, 50 rpm: HCl pH 1,2 (2 h) → Đệm pH 7,4 (3 h) → Đệm pH 6,8 chứa 0,05 UI chitosanase (19 h).
11 Samar A Afifi và cs (2015) [86] Viên nén indomethacin Giỏ quay, 50 rpm: 900 ml HCl 0,1 N (2 h) → 900 ml đệm phosphat pH 6,8 (10 h).
  1. Phương pháp định lượng mesalamin trong dịch sinh học:
STT Tác giả Phương pháp xử lý và phân tích Thông số thẩm định chính
1 Juan Qin và cs [51] Kết tủa protein bằng methanol; LC-MS/MS Shimadzu; Cột Waters Spherisorb C6 (150 x 4,6 mm, 5 µm); Chuẩn nội: Diazepam Tuyến tính: 50 - 30000 ng/ml; LLOQ: 50 ng/ml
2 Kanchanamala Kanala và cs [52] Chiết lỏng - lỏng; Agilent API 4200; Cột C18; Chuẩn nội: N-acetyl mesalamin D3 Tuyến tính: 2 - 1500 ng/ml (MES); LLOQ: 2 ng/ml
3 Alex Yu và cs [18] Kết tủa protein bằng acetonitril; Shimadzu API 5500; Cột C18; Chuẩn nội: 4-ASA Tuyến tính: 5 ng/ml - 2 µg/ml; LLOQ: 5 ng/ml
4 Gu GZ và cs [40] Kết tủa protein bằng methanol; API-3000 LC-MS/MS; Cột XBP Phenyl; Chuẩn nội: Dimenhydrinat Tuyến tính: 10 - 1000 ng/ml (MES); LOQ: 10 ng/ml
5 Pastorini E và cs [76] Kết tủa protein bằng methanol; HPLC detector huỳnh quang; Cột Synergi Hydro-RP; Chuẩn nội: 4-ASA Tuyến tính: 50 - 4000 ng/ml; LOQ: 50 ng/ml
6 Nobilis M và cs [72] Kết tủa protein bằng HClO4; HPLC-MS; Cột LiChroCART; Chuẩn nội: N-acetyl-4-ASA Tuyến tính: 43,3 - 4966,7 ng/ml; LOQ: 43,3 ng/ml
  1. Đánh giá in vivo hệ giải phóng tại đại tràng: Othman và cộng sự (2020) [57] sử dụng kỹ thuật chụp X-quang với chất cản quang BaSO4 để theo dõi sự di chuyển của viên nén 5-FU. Amandeep Singh và cộng sự (2021) [20] đánh giá dược động học pellet mesalamin bao CAP trên chuột Wistar (Tmax của pellet bao đạt 5,91 ± 0,77 giờ so với pellet nhân là 0,82 ± 0,19 giờ; Cmax tương ứng 1,06 ± 0,37 mg/ml so với 3,15 ± 0,98 mg/ml). Parmar và cộng sự (2018) [27] nghiên cứu trên thỏ; Foppoli và cộng sự (2019) [11] phân tích mesalamin và chất chuyển hóa trong huyết tương và nước tiểu người bằng HPLC.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Luận án tập trung giải quyết các hạn chế của kỹ thuật bao nhiều lớp phức tạp bằng cách phát triển hệ màng bao một lớp phối hợp zein, Eudragit S100 và ethyl cellulose (EC). Hệ màng này kết hợp cơ chế kháng dịch vị dạ dày, cơ chế tan theo pH ruột non và cơ chế duy trì tính toàn vẹn cơ học của màng để bảo đảm thời gian tiềm tàng (Tlag) trước khi thuốc đến đại tràng. Đồng thời, luận án giải quyết khoảng trống về quy trình công nghệ khi nâng cấp quy mô lên 2,0 kg pellet nhân/mẻ bao và kiểm chứng thực tế sự di chuyển cũng như hấp thu của thuốc trên mô hình động vật (chó thí nghiệm).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm cốt lõi

  • Dược chất Mesalamin: Acid 5-amino-2-hydroxybenzoic (C7H7NO3; M = 153,13; pKa = 3,6 và 13,9; nhiệt độ nóng chảy 280 °C). Độ tan trong nước ở 20 °C là 1 mg/ml và ở 37 °C là 1,41 mg/ml. Dược chất dễ bị oxy hóa và quang hóa, phân hủy nhanh trong dung dịch kiềm có mặt tác nhân oxy hóa, bền hơn trong môi trường acid mạnh. Về dược động học, mesalamin có thời gian bán thải huyết tương ngắn (khoảng 40 phút), thể tích phân bố khoảng 18 lít, tỷ lệ liên kết protein huyết tương 40 - 50%, bị acetyl hóa chủ yếu tại niêm mạc ruột và gan thành acid N-acetyl-5-aminosalicylic (t1/2 khoảng 70 phút).
  • Đặc điểm giải phẫu và sinh lý đại tràng: Chiều dài đại tràng khoảng 100 cm, thể tích dịch tự do thấp (khoảng 200 ml), nhu động gồm co bóp phân đoạn và các đợt co bóp khối. pH tăng từ dạ dày (1 - 2) đến hỗng tràng, hồi tràng (đạt đỉnh 7,5 ± 0,5), sau đó giảm nhẹ tại manh tràng và đại tràng lên (6,4 ± 0,6) trước khi tăng lên ở đại tràng xuống (7,0 ± 0,7). Hệ vi sinh vật đại tràng đạt mật độ khoảng 1000 CFU/ml với hơn 400 loài vi khuẩn.
  • Biopolyme Zein: Là một protein thực vật tách chiết từ gluten ngô, gồm 4 phân đoạn α-zein (19 - 22 kDa, chiếm 75 - 80%), β-zein (14 kDa, 10 - 15%), γ-zein (16 và 27 kDa, 10 - 15%) và δ-zein (10 kDa). Zein có tính chất lưỡng cực, không tan trong nước và aceton, tan trong dung dịch cồn (ethanol-nước) và môi trường kiềm, có khả năng tạo màng bao sinh học kỵ nước.
  • Kỹ thuật đùn - tạo cầu và bao tầng sôi: Pellet là các tiểu phân hình cầu hoặc gần cầu đường kính 0,25 - 1,5 mm. Quá trình tạo pellet nhân bao gồm các giai đoạn: trộn bột khô, nhào ẩm tạo khối dẻo, đùn tạo sợi hình trụ, vo tạo cầu bằng đĩa ma sát và sấy khô. Sau đó, pellet được bao film kiểm soát giải phóng bằng thiết bị bao tầng sôi đáy (Wurster).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp nghiên cứu tiền công thức:
    • Đánh giá độ ổn định của mesalamin dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng UV, pH và các tác nhân oxy hóa.
    • Đánh giá tương tác giữa mesalamin và các tá dược (Avicel PH, lactose, PVP K30, DST, Eudragit S100, zein, ethyl cellulose...).
    • Thử nghiệm các tác nhân chống oxy hóa: dinatri edetat, natri metabisulfit, vitamin C.
  • Phương pháp bào chế:
    • Bào chế pellet nhân chứa 500 mg mesalamin bằng phương pháp đùn - tạo cầu: khảo sát tỷ lệ tá dược tạo cầu (Avicel PH101), tá dược siêu rã (natri starch glycolat - DST), tá dược dính (PVP K30) và lượng nước nhào ẩm.
    • Bào chế pellet bao bằng thiết bị bao tầng sôi: khảo sát thành phần dịch bao gồm zein, Eudragit S100, ethyl cellulose, chất hóa dẻo triethyl citrat (TEC), dung môi ethanol - nước; khảo sát nhiệt độ bao film (30 °C và 60 °C) và bề dày màng bao (tỷ lệ tăng khối lượng viên bao).
  • Phương pháp thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa: Sử dụng phần mềm MODDE 12, thiết kế tối ưu hóa công thức màng bao với các biến đầu vào (tỷ lệ các polyme, tỷ lệ tăng khối lượng bao) và các biến đầu ra là thời gian giải phóng 10% dược chất ($T_{10}$ hay $T_{lag}$) và thời gian giải phóng 80% dược chất ($T_{80}$). Phân tích phương sai (ANOVA) và xây dựng phương trình hồi quy.
  • Phương pháp phân tích và thẩm định:
    • Phương pháp đo quang phổ UV-VIS: Định lượng phần trăm mesalamin giải phóng trong các môi trường hòa tan (pH 1,2; pH 6,8 và pH 7,4).
    • Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Định lượng hàm lượng mesalamin theo tiêu chuẩn Dược điển Mỹ USP 41 (pha động natri 1-octan sulfonat trong nước điều chỉnh pH 2,15 bằng acid phosphoric, detector UV 230 nm).
    • Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-MS/MS): Định lượng mesalamin trong huyết tương chó, sử dụng chuẩn nội Diazepam (IS), phương pháp xử lý mẫu kết tủa protein bằng methanol, thẩm định đầy đủ về độ chọn lọc, độ tuyến tính, LLOQ, độ đúng, độ chính xác, tỷ lệ thu hồi, hiệu ứng nền mẫu và độ ổn định.
  • Phương pháp đánh giá in vitro: Thử độ hòa tan qua các môi trường liên tiếp mô phỏng đường tiêu hóa: 2 giờ đầu trong dung dịch HCl 0,1 N (pH 1,2), các giờ tiếp theo trong môi trường đệm phosphat pH 6,8 và pH 7,4.
  • Phương pháp đánh giá in vivo trên chó:
    • Đánh giá sự di chuyển của pellet bằng kỹ thuật chụp X-quang: Bổ sung chất cản quang bari sulfat (BaSO4) vào nhân pellet, cho chó uống và chụp X-quang tại các mốc thời gian (2 h 20 min, 4 h, 7 h, 9 h, 11 h 30 min) ở cả tư thế nằm ngửa và nằm nghiêng.
    • Đánh giá dược động học và hấp thu: Cho chó uống viên nang chứa pellet nhân và pellet bao giải phóng tại đại tràng (chứa khoảng 500 mg mesalamin), lấy mẫu máu tĩnh mạch theo thời gian, định lượng nồng độ mesalamin bằng LC-MS/MS, tính toán các thông số dược động học ($C_{max}$, $T_{max}$, $AUC$).
    • Dự đoán hấp thu và mô phỏng dược động học sinh lý (PBPK) bằng phần mềm GastroPlus™.
  • Phương pháp theo dõi độ ổn định: Bảo quản mẫu ở điều kiện dài hạn (30 °C ± 2 °C / 75% RH ± 5% RH) và điều kiện lão hóa cấp tốc (40 °C ± 2 °C / 75% RH ± 5% RH). Dự đoán tuổi thọ bằng phương pháp ngoại suy trên phần mềm Minitab 17.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về mesalamin, giải phẫu sinh lý đường tiêu hóa người và động vật liên quan đến sự phân phối thuốc tại đại tràng, các hệ thống giải phóng thuốc đặc hiệu tại đại tràng (phụ thuộc pH, thời gian, vi sinh vật), các mô hình thử hòa tan in vitro và đánh giá in vivo (hình ảnh học, dược động học), cũng như kỹ thuật bào chế pellet bằng phương pháp đùn - tạo cầu và bao tầng sôi.

Chương 2: Nguyên liệu, trang thiết bị, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết về nguyên liệu, hóa chất đạt tiêu chuẩn dược dụng hoặc phân tích; các trang thiết bị bào chế chuyên dụng (máy đùn trục vít, máy vo tạo cầu, máy bao tầng sôi) và thiết bị phân tích (hệ thống UV-VIS, HPLC, LC-MS/MS, máy chụp X-quang, kính hiển vi điện tử quét SEM). Chương này thiết lập chi tiết các quy trình thực nghiệm: nghiên cứu tiền công thức, quy trình bào chế pellet nhân và pellet bao, thiết kế tối ưu hóa bằng MODDE 12, thẩm định các phương pháp phân tích theo hướng dẫn ICH, thiết kế nghiên cứu in vivo trên chó và quy trình mô phỏng bằng phần mềm GastroPlus™.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm thu được trong luận án:

  • Thẩm định phương pháp định lượng: Phương pháp UV-VIS tại các pH 1,2; 6,8 và 7,4 đạt độ tuyến tính và độ lặp lại cao. Phương pháp HPLC định lượng hàm lượng đáp ứng tiêu chuẩn USP 41. Phương pháp LC-MS/MS định lượng mesalamin trong huyết tương chó sử dụng chuẩn nội diazepam đạt khoảng tuyến tính 50 - 30000 ng/ml, giới hạn LLOQ đạt 50 ng/ml, độ đúng và độ chính xác trong ngày và khác ngày đều nằm trong giới hạn cho phép (< 15%), tỷ lệ thu hồi ổn định và không bị ảnh hưởng bởi nền mẫu hay nhiễm chéo.
  • Nghiên cứu tiền công thức: Mesalamin phân hủy nhanh trong nước nóng 100 °C, dưới bức xạ UV và trong dung dịch kiềm có tác nhân oxy hóa. Việc bổ sung các chất chống oxy hóa (đặc biệt là natri metabisulfit hoặc dinatri edetat) làm giảm tốc độ phân hủy. Kết quả đánh giá tương tác chỉ ra mesalamin tương thích vật lý và hóa học với các tá dược nghiên cứu (Avicel PH101, lactose, DST, PVP K30, zein, Eudragit S100, ethyl cellulose).
  • Xây dựng công thức pellet nhân và pellet bao:
    • Pellet nhân đạt độ cầu và độ bền cơ học thích hợp khi phối hợp Avicel PH101, lactose, tá dược siêu rã DST và chất dính PVP K30 với tỷ lệ nước nhào ẩm xác định.
    • Nghiên cứu màng bao: Màng bao chỉ chứa biopolyme zein không đủ khả năng cản trở giải phóng trong môi trường acid pH 1,2 (giải phóng khoảng 30% sau 3 giờ). Khi phối hợp zein với Eudragit S100 và ethyl cellulose (EC), khả năng kiểm soát giải phóng được cải thiện rõ rệt. Nhiệt độ bao film 60 °C cho màng bao đồng nhất, nhẵn bóng và liên tục hơn so với nhiệt độ 30 °C khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM).
  • Tối ưu hóa công thức màng bao bằng phần mềm MODDE 12:
    • Thiết kế thí nghiệm khảo sát biến đầu vào gồm tỷ lệ các polyme (zein, Eudragit S100, EC) và tỷ lệ tăng khối lượng viên bao.
    • Phân tích ANOVA khẳng định mô hình hồi quy có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$).
    • Xác định không gian thiết kế tối ưu đáp ứng mục tiêu: $T_{10} \ge 5\text{ giờ}$ (thuốc không giải phóng đáng kể tại dạ dày và ruột non) và $T_{80} \le 10\text{ giờ}$ (giải phóng hoàn toàn tại đại tràng). Kết quả thực nghiệm của công thức tối ưu tương thích chặt chẽ với giá trị dự đoán từ mô hình toán học.
  • Nâng cấp quy trình lên quy mô 2,0 kg pellet nhân / mẻ bao:
    • Quy trình sản xuất được nâng cấp thành công trên thiết bị bao tầng sôi với các thông số vận hành trọng yếu: nhiệt độ khí vào, tốc độ phun dịch, áp suất khí phun và lưu lượng khí tầng sôi.
    • Kiểm soát quy trình qua 3 lô sản xuất liên tiếp cho thấy chất lượng sản phẩm có tính lặp lại cao về hàm lượng dược chất, độ đồng đều khối lượng và đồ thị hòa tan in vitro.
  • Tiêu chuẩn cơ sở và độ ổn định:
    • Xây dựng dự thảo tiêu chuẩn cơ sở cho pellet nhân, pellet bao và viên nang cứng chứa pellet giải phóng tại đại tràng (125 mg).
    • Theo dõi độ ổn định dài hạn (12 tháng) và cấp tốc (6 tháng) cho thấy các chỉ tiêu cảm quan, hàm lượng và độ hòa tan đều đạt yêu cầu. Phần mềm Minitab 17 ngoại suy tuổi thọ dự đoán của chế phẩm đạt trên 24 tháng ở điều kiện bảo quản thực tế.
  • Đánh giá in vivo trên chó:
    • Hình ảnh X-quang: Cho thấy pellet cản quang di chuyển qua dạ dày (sau 2 h 20 min), qua ruột non (sau 4 h) và đến manh tràng/đại tràng sau 7 - 9 giờ; cấu trúc pellet bắt đầu phân rã và giải phóng tại đại tràng từ thời điểm sau 7 giờ, biến mất hoàn toàn sau 11 h 30 min.
    • Dược động học: So sánh với pellet nhân thông thường ($T_{max}$ đạt sớm, $C_{max}$ cao do hấp thu ồ ạt ở ruột non), pellet bao giải phóng tại đại tràng có thời gian tiềm tàng kéo dài, $T_{max}$ đạt muộn (sau 6 - 8 giờ), nồng độ đỉnh trong máu thấp hơn, nồng độ thuốc duy trì tại ruột già cao.
    • Mô phỏng GastroPlus™: Dữ liệu PBPK mô phỏng cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa tỷ lệ hấp thu dự đoán và nồng độ thuốc thực tế trong huyết tương chó.

Chương 4: Bàn luận

Chương 4 phân tích cơ chế giải phóng dược chất từ hệ màng bao đa thành phần zein - Eudragit S100 - EC: zein đóng vai trò cốt màng kỵ nước, Eudragit S100 hòa tan khi gặp pH kiềm nhẹ ở ruột non tạo các vi lỗ xốp, ethyl cellulose kiểm soát tốc độ khuếch tán và độ bền cơ học của màng để duy trì thời gian trễ $T_{lag}$. Chương này cũng biện luận tính khả thi của quy trình nâng cấp quy mô 2,0 kg, tính phù hợp của mô hình động vật (chó) trong đánh giá dược động học và hình ảnh học của dạng thuốc giải phóng tại đại tràng, cùng các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của viên nang trong quá trình bảo quản.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Làm sáng tỏ quy luật tương tác và cơ chế kiểm soát giải phóng dược chất khi phối hợp biopolyme zein với polyme tan phụ thuộc pH (Eudragit S100) và polyme không tan (ethyl cellulose) trong cùng một lớp màng bao duy nhất, thay thế cho các cấu trúc bao nhiều lớp phức tạp trước đây.
  2. Ứng dụng thành công phần mềm MODDE 12 để thiết kế và tối ưu hóa công thức màng bao giải phóng tại đại tràng dựa trên các thông số động học hòa tan ($T_{10}$ và $T_{80}$).
  3. Thiết lập mối tương quan in vitro - in vivo (IVIVC) và ứng dụng mô hình dược động học sinh lý (PBPK) qua phần mềm GastroPlus™ để mô phỏng sự vận chuyển và hấp thu của mesalamin từ hệ pellet bao trong đường tiêu hóa chó.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ bào chế pellet mesalamin giải phóng tại đại tràng ở quy mô nâng cấp 2,0 kg pellet nhân / mẻ bao trên thiết bị đùn - tạo cầu và thiết bị bao tầng sôi, chứng minh tính ổn định và lặp lại qua các lô sản xuất thực nghiệm.
  2. Xây dựng và thẩm định đầy đủ phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) định lượng mesalamin trong huyết tương chó sử dụng chuẩn nội diazepam, đạt các tiêu chuẩn quốc tế về phân tích dịch sinh học.
  3. Xây dựng hoàn chỉnh dự thảo Tiêu chuẩn cơ sở cho pellet nhân, pellet bao và viên nang cứng mesalamin giải phóng tại đại tràng 125 mg, cung cấp dữ liệu độ ổn định thực tế và dự đoán tuổi thọ sản phẩm bằng phần mềm Minitab 17.

Kiến nghị và đề xuất

  • Đề xuất tiếp tục hoàn thiện hồ sơ chất lượng và quy trình công nghệ để tiến tới nâng cấp sản xuất ở quy mô công nghiệp lớn hơn tại nhà máy đạt tiêu chuẩn GMP.
  • Đề xuất thực hiện các thử nghiệm đánh giá sinh khả dụng và thử nghiệm lâm sàng trên người tình nguyện khỏe mạnh và bệnh nhân viêm đại tràng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Do điều kiện thực nghiệm, các đánh giá in vivo (hình ảnh học X-quang và thông số dược động học) mới chỉ được thực hiện trên động vật thí nghiệm (chó), chưa tiến hành trực tiếp trên cơ thể người. Mặc dù đường tiêu hóa của chó có nhiều điểm tương đồng với người, sự khác biệt về chiều dài, hệ vi sinh vật và pH cục bộ vẫn có thể tạo ra độ lệch nhất định đối với dược động học lâm sàng.
  • Quy mô nghiên cứu dừng lại ở mức 2,0 kg pellet nhân / mẻ bao (quy mô pilot nhỏ phòng thí nghiệm nâng cấp), chưa triển khai ở quy mô sản xuất công nghiệp hàng loạt.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Triển khai nghiên cứu đánh giá sinh khả dụng, tương đương sinh học và thử nghiệm lâm sàng trên người tình nguyện.
  • Khảo sát ảnh hưởng của các tình trạng bệnh lý đại tràng (như viêm loét làm thay đổi pH dịch ruột và thời gian lưu chuyển) đến động học giải phóng của pellet.
  • Nghiên cứu dập viên nén từ pellet bao giải phóng tại đại tràng hoặc đóng gói vào các dạng phân liều khác nhằm đa dạng hóa dạng thuốc thương mại.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ Dược phẩm & Bào chế thuốc: Luận án cung cấp tài liệu chi tiết về phương pháp ứng dụng biopolyme zein phối hợp với các polyme tổng hợp trong thiết kế màng bao kiểm soát giải phóng; phương pháp thiết kế thí nghiệm tối ưu hóa DoE bằng MODDE 12; và kỹ thuật mô phỏng dược động học sinh lý bằng phần mềm GastroPlus™.
  • Đối với các chuyên gia phân tích và kiểm nghiệm dược phẩm: Quy trình thẩm định LC-MS/MS định lượng mesalamin trong dịch sinh học (sử dụng diazepam làm chuẩn nội) và quy trình định lượng HPLC theo USP 41 là tài liệu tham khảo thực nghiệm chuẩn xác.
  • Đối với các nhà sản xuất dược phẩm và kỹ sư công nghệ: Toàn bộ thông số vận hành thiết bị bao tầng sôi đáy (Wurster) ở quy mô 2,0 kg/mẻ và bảng đánh giá nguy cơ, điểm kiểm soát trọng yếu (Critical Process Parameters - CPPs) cung cấp cơ sở kỹ thuật trực tiếp cho việc phát triển thuốc Generic hướng đích giải phóng tại đại tràng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao mesalamin cần được bào chế dưới dạng pellet giải phóng tại đại tràng thay vì viên nén giải phóng quy ước?

Khi sử dụng viên uống quy ước, khoảng 70 ± 10% mesalamin bị hấp thu ngay tại dạ dày và đoạn đầu ruột non, sau đó bị chuyển hóa mạnh tại gan thành acid N-acetyl-5-aminosalicylic không có hoạt tính. Chỉ một lượng nhỏ dược chất đến được đại tràng, làm giảm hiệu quả chống viêm cục bộ và tăng nguy cơ tác dụng phụ toàn thân. Dạng pellet giải phóng tại đại tràng giúp duy trì cấu trúc nguyên vẹn khi qua đường tiêu hóa trên, chỉ giải phóng khi đến manh tràng/đại tràng, tối ưu hóa nồng độ thuốc tại ổ viêm.

2. Biopolyme zein có đặc tính gì và tại sao không thể dùng một mình để tạo màng bao giải phóng tại đại tràng?

Zein là protein từ gluten ngô, có tính chất lưỡng cực, không tan trong nước nhưng tan trong cồn và kiềm. Khi thử nghiệm màng bao chỉ chứa zein đơn độc, khả năng cản trở dược chất trong môi trường acid dịch vị rất kém (khoảng 30% mesalamin bị giải phóng sau 3 giờ ở pH 1,2). Do đó, zein bắt buộc phải phối hợp với polyme tan phụ thuộc pH (Eudragit S100) và polyme không tan (ethyl cellulose) để tạo hệ màng có khả năng kháng acid dạ dày và kiểm soát thời gian tiềm tàng $T_{lag}$.

3. Phần mềm nào được sử dụng để tối ưu hóa công thức màng bao pellet và các biến đầu ra là gì?

Luận án sử dụng phần mềm MODDE 12 để thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa công thức màng bao. Hai biến đầu ra quan trọng được lựa chọn để đánh giá là:

  • $T_{10}$: Thời gian giải phóng 10% dược chất (thời gian tiềm tàng $T_{lag}$, yêu cầu $\ge 5\text{ giờ}$).
  • $T_{80}$: Thời gian giải phóng 80% dược chất (yêu cầu $\le 10\text{ giờ}$).

4. Quy trình định lượng mesalamin trong huyết tương chó bằng LC-MS/MS sử dụng chất chuẩn nội nào và có thông số thẩm định ra sao?

Phương pháp LC-MS/MS sử dụng chất chuẩn nội là Diazepam (IS), phương pháp chiết kết tủa protein bằng methanol. Kết quả thẩm định phương pháp đạt khoảng tuyến tính 50 - 30000 ng/ml, giới hạn định lượng dưới (LLOQ) đạt 50 ng/ml, độ đúng và độ chính xác trong ngày và khác ngày đều đạt yêu cầu (sai số < 15%), tỷ lệ thu hồi ổn định và không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nền mẫu.

5. Kết quả chụp X-quang in vivo trên chó đã chứng minh điều gì về sự dịch chuyển của pellet?

Hình ảnh X-quang ghi nhận pellet chứa chất cản quang BaSO4 di chuyển qua dạ dày sau 2 giờ 20 phút, qua ruột non sau 4 giờ và tập trung tại đại tràng sau 7 - 9 giờ. Pellet bắt đầu rã và giải phóng dược chất chủ yếu tại đại tràng, sau đó mờ dần và biến mất hoàn toàn sau 11 giờ 30 phút, phù hợp với kết quả thử độ hòa tan in vitro và dữ liệu nồng độ thuốc trong huyết tương.

Kết luận

Luận án đã nghiên cứu thành công công thức và quy trình bào chế pellet mesalamin giải phóng tại đại tràng với lớp màng bao một lớp phối hợp zein, Eudragit S100 và ethyl cellulose. Công trình đã tối ưu hóa các thông số hòa tan ($T_{10}$, $T_{80}$) bằng phần mềm MODDE 12, nâng cấp thành công quy trình bào chế ở quy mô 2,0 kg pellet nhân / mẻ bao trên thiết bị bao tầng sôi và xây dựng dự thảo tiêu chuẩn cơ sở cho viên nang 125 mg. Kết quả đánh giá in vivo trên chó bằng phương pháp chụp X-quang và phân tích dược động học qua LC-MS/MS đã chứng minh dạng bào chế đưa được dược chất đến giải phóng đặc hiệu tại đại tràng, tạo cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho việc phát triển các thuốc hướng đích đường tiêu hóa tại Việt Nam.