Luận án tiến sĩ bào chế phytosome quercetin ứng dụng vào viên nang cứng - Trường Đại học Dược Hà Nội

Dưới đây là các meta tag cho bài viết "Nghiên cứu bào chế phytosome quercetin ứng dụng vào viên nang cứng": { "ai_description": "Nghiên cứu về phytosome

• Tác giả: Nguyễn Hồng Trang
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Thị Thu Giang
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Dược phẩm và Bào chế Thuốc
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế phytosome quercetin ứng dụng vào viên nang cứng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về phytosome quercetin và viên nang cứng

Quercetin là flavonoid tự nhiên có trong nhiều loại rau quả. Chất này có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và bảo vệ tế bào gan mạnh mẽ. Tuy nhiên, sinh khả dụng đường uống của quercetin rất thấp. Độ tan trong nước kém hạn chế hấp thu tại ruột. Phytosome là hệ thống mang hoạt chất kết hợp giữa flavonoid và phospholipid. Công nghệ này tạo phức giữa quercetin và lecithin thông qua liên kết hydro. Kết quả là độ tan và tính thấm qua màng sinh học tăng đáng kể. Nghiên cứu của Nguyễn Hồng Trang (2020) tại Trường Đại học Dược Hà Nội đã chứng minh điều này. Viên nang cứng là dạng bào chế phổ biến, dễ sản xuất và bảo quản. Việc ứng dụng phytosome quercetin vào viên nang cứng mở ra hướng phát triển mới. Chế phẩm hứa hẹn nâng cao hiệu quả điều trị cho người bệnh.

1.1. Khái niệm và tính chất lý hóa của quercetin

Quercetin có công thức hóa học C₁₅H₁₀O₇, khối lượng phân tử 302,24 g/mol. Đây là chất rắn màu vàng, ít tan trong nước nhưng tan tốt trong ethanol và DMSO. Quercetin tồn tại trong nhiều loại thực phẩm như hành tây, táo, nho đỏ. Chất này có hoạt tính sinh học đa dạng: chống oxy hóa, kháng viêm, kháng virus. Phương pháp định lượng quercetin thường dùng là HPLC kết hợp detector UV hoặc MS. Dược động học cho thấy quercetin bị chuyển hóa nhanh ở gan, dẫn đến nồng độ huyết tương thấp sau khi uống.

1.2. Công nghệ phytosome trong bào chế dược phẩm

Phytosome là phức hệ giữa flavonoid và phospholipid, chủ yếu là lecithin. Khác với liposome, phytosome tạo liên kết hóa học giữa hoạt chất và phospholipid. Cấu trúc này giúp phân tử hoạt chất nằm xen kẽ trong lớp lipid kép. Phương pháp bào chế phytosome sử dụng dung môi có hằng số điện môi thấp như acetone, methylene clorid. Phytosome có kích thước nano, tăng khả năng tan và hấp thu qua đường tiêu hóa. Ưu điểm vượt trội là tăng sinh khả dụng gấp nhiều lần so với hoạt chất tự do.

II. Vấn đề sinh khả dụng đường uống của quercetin

Sinh khả dụng đường uống của quercetin rất thấp, thường dưới 2%. Độ tan trong nước tại pH dịch vị chỉ đạt khoảng 0,029 mg/ml. Điều này hạn chế nghiêm trọng hấp thu tại ruột non. Quercetin cũng bị chuyển hóa nhanh qua pha I và pha II ở gan. Các conjugate glucuronide và sulfate có hoạt tính sinh học yếu hơn. Trên người tình nguyện, nồng độ đỉnh huyết tương (Cmax) của quercetin tự do luôn dưới 10 ng/ml. Giá trị này quá thấp để đạt hiệu quả điều trị tối ưu. Tốc độ hòa tan chậm cũng ảnh hưởng đến mức độ hấp thu. Các nghiên cứu in vitro và in vivo đều chỉ ra hạn chế này. Nhiều chiến lược đã được thử nghiệm để cải thiện sinh khả dụng. Bào chế phytosome là một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay.

2.1. Hạn chế về độ tan và tính thấm của quercetin

Độ tan của quercetin trong nước rất thấp do cấu trúc phân tử có nhiều nhóm hydroxyl. Tại pH dịch vị (1,2), độ tan chỉ đạt 0,019 mg/ml. Tại pH ruột (5,0), giá trị này tăng nhẹ nhưng vẫn không đủ. Tính thấm qua màng sinh học cũng bị giới hạn bởi khối lượng phân tử và logP cao. Quercetin khó穿越 biểu mô ruột, dẫn đến hấp thu kém. Sự kết hợp giữa độ tan thấp và chuyển hóa nhanh tạo thành rào cản kép cho sinh khả dụng.

2.2. So sánh phytosome với các hệ thống mang hoạt chất khác

III. Phương pháp bào chế và đánh giá phytosome quercetin

Nghiên cứu sử dụng hai phương pháp bào chế chính: bốc hơi dung môi và kết tủa trong dung môi. Phương pháp bốc hơi dung môi dùng acetone hoặc methanol làm dung môi. Lecithin và quercetin hòa tan rồi bốc hơi ở nhiệt độ kiểm soát. Phương pháp kết tủa sử dụng dung môi có hằng số điện môi thấp. Comple phytosome hình thành khi thêm dung dịch đệm phosphate. Tỷ lệ quercetin:lecithin được tối ưu ở mức 1:1 hoặc 1:2. Kích thước hạt phytosome đạt khoảng 100-500 nm. Đánh giá tính chất lý hóa sử dụng nhiều kỹ thuật hiện đại. DSC xác định nhiệt độ nóng chảy và tương tác nhiệt. XRD kiểm tra tính tinh thể và dạng đa hình. FTIR phát hiện liên kết hydrogen giữa quercetin và phospholipid. NMR và mass spectrometry xác nhận cấu trúc phức hệ.

3.1. Kỹ thuật bào chế phytosome theo hai phương pháp

Phương pháp bốc hơi dung môi: Quercetin và lecithin hòa tan trong acetone ở tỷ lệ mol 1:1. Dung dịch được khuấy đều rồi bốc hơi chân không ở 40°C. Phytosome thu được dưới dạng bột khô. Phương pháp kết tủa: Lecithin hòa tan trong dioxan, quercetin trong methanol. Hai dung dịch trộn rồi thêm đệm phosphate pH 7,4. Comple phytosome kết tủa ra, được lọc và sấy đông khô. Cả hai phương pháp đều cho sản phẩm có kích thước nano và độ tan cải thiện rõ rệt.

3.2. Đánh giá tính chất lý hóa và độ ổn định của phytosome

DSC cho thấy đỉnh nóng chảy của quercetin biến mất trong phổ phytosome, xác nhận tạo phức. XRD chứng minh tính tinh thể giảm đáng kể sau khi bào chế. FTIR phát hiện dịch chuyển đỉnh OH và PO, chỉ ra liên kết hydrogen mới. NMR ¹H và ³¹P xác nhận tương tác giữa flavonoid và headgroup phospholipid. Mass spectrometry cho đỉnh phân tử phù hợp với khối lượng phức hệ. Độ ổn định được đánh giá trong điều kiện nhiệt độ 40°C/75% RH. Kết quả cho thấy phytosome ổn định trong 6 tháng, không thay đổi kích thước và hàm lượng hoạt chất.

IV. Ứng dụng phytosome quercetin vào viên nang cứng

Bột phytosome quercetin được ứng dụng bào chế viên nang cứng. Quy trình bao gồm trộn đều bột phytosome với tá dược độn và trơn. Tá dược độn phổ biến là lactose, microcrystelline cellulose. Tá dược trơn gồm magnesium stearat và aerosil. Hỗn hợp bột được đóng vào vỏ nang cứng size 0 hoặc size 00. Kiểm tra chất lượng viên nang bao gồm nhiều tiêu chí. Hàm lượng hoạt chất được xác định bằng HPLC. Độ hòa tan kiểm tra theo phương pháp USP với apparatus II. Tính thấm đánh giá trên mô ruột chuột trong hệ thống Franz diffusion cell. Độ ổn định chế phẩm nghiên cứu theo hướng dẫn ICH. Kết quả cho thấy viên nang cứng chứa phytosome quercetin có độ ổn định tốt. Chế phẩm hứa hẹn ứng dụng thực tiễn trong bảo vệ tế bào gan và chống oxy hóa.

4.1. Quy trình bào chế và kiểm tra chất lượng viên nang cứng

Hỗn hợp bột được chuẩn bị bằng phương pháp trộn khô trong máy trộn V. Bột phytosome quercetin trộn với lactose monohydrate theo tỷ lệ tối ưu. Aerosil được thêm để cải thiện流动性, magnesium stearat làm tá dược trơn. Hỗn hợp đóng vào vỏ nang cứng gelatin trong suốt. Kiểm tra khối lượng viên, độ đồng đều hàm lượng, độ rã theo Dược điển Việt Nam. Kết quả đạt tiêu chuẩn, hàm lượng quercetin dao động trong khoảng ±5% quy định.

4.2. Tiềm năng ứng dụng và hướng phát triển tương lai

Viên nang cứng chứa phytosome quercetin có tiềm năng thương mại hóa cao. Sản phẩm có thể ứng dụng trong bảo vệ tế bào gan khỏi tổn thương do hóa chất. Tác dụng chống oxy hóa giúp ngăn ngừa lão hóa tế bào. Hướng phát triển bao gồm thử nghiệm lâm sàng trên người bệnh. Nghiên cứu thêm về cơ chế tác dụng và tương tác thuốc. Tối ưu hóa quy trình sản xuất công nghiệp để giảm giá thành. Phytosome quercetin cũng có tiềm năng ứng dụng trong mỹ phẩm và thực phẩm chức năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Tìm kiếm và sử dụng các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học là một trong những xu hướng phát triển của ngành Dược hiện nay. Theo thống kê mới nhất ở các nước phát triển, hơn một nửa số chế phẩm lưu hành trên thị trường có nguồn gốc từ dược liệu [25]. Sự gia tăng này xuất phát từ sự nâng cao nhận thức về vai trò của hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu trong việc hỗ trợ nâng cao sức khỏe hay hỗ trợ điều trị các bệnh mạn tính, bệnh thông thường. Quercetin là một flavonoid tự nhiên được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học khác nhau như chống viêm, chống dị ứng, ngăn ngừa hình thành khối u… Đặc biệt, hoạt chất này còn được biết đến với khả năng chống oxy hóa mạnh ngay cả ở nồng độ thấp [54].

Tuy nhiên, do những đặc tính bất lợi xuất phát từ tính chất của hoạt chất này, hầu như không tan trong nước, bị chuyển hóa, thải trừ nhanh khi dùng đường uống, đã hạn chế khả năng ứng dụng quercetin trên lâm sàng [32], [47]. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã đề cập đến một số biện pháp cải thiện sinh khả dụng của quercetin dùng đường uống bao gồm hệ tiểu phân nano lipid rắn [76], hệ tiểu phân nano polyme [135]. Trong số các biện pháp trên, bào chế hoạt chất dưới dạng tạo phức hợp với phospholipid (phytosome) được xem là một hướng nghiên cứu bào chế hiện đại, có hiệu quả trong việc nâng cao sinh khả dụng đường uống của quercetin. Trong phytosome, hoạt chất sẽ liên kết với phospholipid (PL) thông thường là phosphatidyl cholin (PC) tạo thành cấu trúc tiểu phân hình cầu có tính chất lưỡng tính, qua đó vừa cải thiện độ tan của hoạt chất trong dịch ruột vừa tăng vận chuyển hoạt chất qua lớp màng lipid kép.

Mặt khác, phytosome được hấp thu theo cơ chế chủ động nhờ tế bào M ở ruột non vào tuần hoàn chung qua hệ lympho, qua đó giảm chuyển hóa bước 1 qua gan và tăng sinh khả dụng của quercetin [78]. Hoạt chất sau khi bào chế dưới dạng phytosome có thể dễ dàng ứng dụng vào các dạng viên như viên nén, viên nang. với quy trình bào chế đơn giản, không đòi hỏi công nghệ cao và thiết bị đặc biệt. Tại Việt Nam, các chế phẩm chứa hoạt chất bào chế dưới dạng phytosome mới bắt đầu được đưa vào nghiên cứu và sản xuất, nguồn nguyên liệu phytosome chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao.

Do đó, việc tiến hành nghiên 1 cứu bào chế phytosome quercetin là cần thiết, góp phần phát triển công nghệ phytosome trong bào chế thuốc. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Nghiên cứu bào chế phytosome quercetin ứng dụng vào viên nang cứng” được thực hiện với các mục tiêu chính như sau: 1. Xây dựng được công thức và quy trình bào chế phytosome quercetin. Bước đầu đánh giá tác dụng chống oxy hoá in vitro và tác dụng bảo vệ gan in vivo của phytosome quercetin.

Xây dựng được công thức và quy trình bào chế viên nang cứng chứa phytosome quercetin. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Nguồn gốc - Quercetin là một trong những flavonoid bền vững với nhiều hoạt tính sinh học khác nhau, thuộc nhóm flavonol, có màu vàng. - Quercetin có nhiều trong táo, nho, hành tây, tỏi, rượu vang đỏ.

Trong các nguồn thực vật này, quercetin thường tồn tại ở dạng liên kết với đường (glycosid) ít khi gặp dưới dạng tự do (aglycon) [98]. - Ở nước ta và một số nước châu Á khác, quercetin được thu nhận chủ yếu từ rutin trong nụ hoa khô của cây hòe (Sophora japonica L.) bằng phương pháp thủy phân [4]. Ngoài ra, hoạt chất này cũng được tách chiết từ một số dược liệu khác như củ hành tím (Allium cepa L.), cây diếp cá (Houttuynia cordata Thunb. - Quercetin sử dụng trong các nghiên cứu thường ở dạng quercetin dihydrat [17], [100], [138].

Công thức hóa học Hình 1. Cấu trúc hóa học của quercetin [124] - Tên IUPAC: 2-(3,4-Dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-4H-1-benzopyran-4- one. - Công thức phân tử: C15H10O7. - Khối lượng mol phân tử: 302,23 đvC [124].

- Xét trên phương diện hóa học, quercetin có cấu tạo khung kiểu C 6 - C3 - C6 hay nói cách khác là khung cơ bản gồm 2 vòng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3 carbon. Một phân tử quercetin có 5 nhóm hydroxyl (ở các vị trí 3, 3’, 4’, 5 và 7) do đó quercetin là một trong những hoạt chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh nhất trong nhóm flavonoid [114]. Phần lớn flavonoid là các dẫn chất có gốc phenyl vì vậy về bản chất quercetin là polyphenol có tính acid yếu. Tính chất lý hóa  Đặc tính lý học: - Cảm quan: Tinh thể hình kim màu vàng nhạt.

Bình thường tồn tại ở dạng o dihydrat, trở nên khan ở 95 - 97 C. o - Nhiệt độ nóng chảy: 316,5 C [73]. - Trong bảng phân loại sinh dược học bào chế (BCS), quercetin thuộc phân -4 nhóm II vì hoạt chất có tính thấm tốt với hệ số thấm là (7,30 ± 1,95) x 10 cm/s o nhưng ít tan [79]. Ở nhiệt độ 25 C, độ tan của quercetin trong môi trường nước khoảng 1 µg/ml; trong dịch dạ dày nhân tạo là 5,5 µg/ml, trong dịch ruột nhân tạo là 28,9 µg/ml; trong ethanol khoảng 2 mg/ml và trong DMSO là 30 mg/ml [18].

Độ o tan của quercetin phụ thuộc vào nhiệt độ và pH. Khi nhiệt độ tăng từ 25 C đến o 140 C, độ tan trong nước của quercetin tăng từ 0,00163 mg/ml lên 1,49 mg/ml [121]. Sự gia tăng độ tan quercetin cũng nhận thấy khi pH thay đổi từ 1,2 - 7,4 [69]. - Hệ số phân bố là 1,82 ± 0,32 trong môi trường n-octan/nước [106].

3 - Khối lượng riêng (g/cm ): 1,799 [55]. - Một đặc điểm quan trọng của quercetin là có khả năng hấp thụ tia tử ngoại do hiệu ứng liên hợp tạo ra bởi 2 vòng benzen. Theo USP 41, hoạt chất có cực đại hấp thụ tại bước sóng 255 nm và 371 nm trong methanol [124].  Đặc tính hóa học: - Quercetin có tính acid yếu.

Hằng số phân ly pKa 1 = 7,17 (phenol); pKa2 = 8,26 (phenol); pKa3 = 10,13 (phenol); pKa4 = 12,30 (phenol); pKa5 = 13,11 (phenol) [50]. - Phản ứng của nhóm hydroxyl (-OH) [2]: + Phản ứng oxy hóa: Dưới tác dụng của các chất oxy hóa (bạc nitrat, các gốc tự do,…) hay enzym polyphenoloxydase, quercetin sẽ bị oxy hóa thành các gốc. Các gốc này có thể dimer hóa hay phản ứng oxy hóa với các gốc tự do khác tạo thành liên kết mới C - C, C - O hoặc O - O. - Phản ứng của vòng thơm: Phản ứng thế dễ hơn benzen; phản ứng diazo và azo hóa được sử dụng để phát hiện quercetin trên sắc ký đồ.

Thuốc thử thường là những amin thơm [2]. - Phản ứng của nhóm carbonyl [2]: + Phản ứng Shinoda (hay cyanidin): Đây là phản ứng khử, có sự tham gia của kim loại như sắt, kẽm, magnesi trong môi trường HCl. Phản ứng này đặc trưng cho các flavonoid có nhóm carbonyl ở vị trí C4 và có nối đôi giữa C2 = C3 điển hình là flavonol (quercetin). 4 + Phản ứng tạo phức với kim loại: Khả năng tạo chelat với kim loại nặng là một trong những tính chất quan trọng, liên quan đến hoạt tính sinh học của quercetin.

Do có nhóm chức carbonyl ở vị trí C4 và hydroxy ở vị trí C3 - C5 nên quercetin dễ tạo phức với kim loại (hình 1. Độ ổn định - Độ ổn định của các flavonoid phụ thuộc vào cấu trúc hóa học. Thông thường, hợp chất nào có số nhóm -OH phenol càng nhiều thì càng kém ổn định. Tuy nhiên, cấu trúc của quercetin có hơn một vòng benzen, do đó độ ổn định của hoạt chất không phụ thuộc hoàn toàn vào số nhóm -OH phenol.

- Tại pH kiềm, quercetin kém ổn định. Sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy này là 2,4,6-trihydroxymandelat và 2,4,6-trihydroxyphenylglyoxylat [39]. - Quercetin dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Số phân tử nước cũng có ảnh hưởng đến sự nhạy cảm của quercetin với nhiệt độ, trong đó quercetin dihydrat thể hiện tính ổn định nhất [30].

Các phương pháp định lượng quercetin Dược điển Mỹ USP 41 [124] sử dụng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao để định lượng quercetin. Pha động là hỗn hợp methanol, nước và acid phosphoric với tỷ lệ 100:100:1. Điều kiện sắc ký: Cột C18 (4,6 x 250 mm; đường kính hạt 5,0 µm); tốc độ dòng 1 ml/phút; thể tích tiêm mẫu 20 µl và detector UV với bước sóng 370 nm. Mẫu thử và mẫu chuẩn được pha trong hỗn hợp methanol - nước.

Dựa vào đáp ứng pic của mẫu thử và mẫu chuẩn để xác định lại hàm lượng quercetin trong nguyên liệu. Một số nghiên cứu trong nước lựa chọn pha động là hỗn hợp methanol - acetonitril - đệm phosphat 0,01 M pH 3 tỷ lệ 30:60:10. Điều kiện sắc ký có một số sự thay đổi so với USP 41: Thể tích tiêm 10 µl; tốc độ dòng 0,6 ml/phút [10]. Ưu điểm của phương pháp HPLC là có độ nhạy cao, khoảng tuyến tính rộng với độ lặp lại tốt.

Ngoài ra, quá trình định lượng có thể tiến hành trên nhiều mẫu trong thời gian ngắn và các mẫu có thể ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, quy trình chuẩn bị mẫu, chạy sắc ký phức tạp và sử dụng nhiều dung môi hữu cơ. Vì vậy, trong một số trường hợp không yêu cầu phương pháp định lượng có độ chính xác quá cao như trong phép thử độ hòa tan, có thể sử dụng phương pháp đo phổ tử ngoại để định lượng quercetin ở bước sóng 370 nm [69], bước sóng 374 nm [73]. Tác dụng dược lý - Tác dụng chống oxy hóa: Các gốc tự do có thể được tạo ra từ các hợp chất có tính oxy hóa mạnh mang gốc kim loại (Fe) hay các hợp chất hữu cơ chứa các gốc như nitrit (NO), carboxyl (O C=O), carbonyl ( C=O)…, dưới tác dụng của các tác 5 nhân gây oxy hóa như oxy phân tử (O2), tia cực tím (UV), phóng xạ, các chất xúc tác (enzym).

Các chất mang gốc tự do sinh ra nhiều là nguyên nhân gây tăng sự lão hóa, đột biến, bất thường sinh tế bào (ung thư) và các tác hại cho hoạt động sinh lý (như sinh hóa máu, rối loạn tiêu hóa, gan thận…). Quercetin là hoạt chất có khả năng chống lại các quá trình oxy hóa có hại, hoạt tính này có thể được giải thích dựa vào đặc điểm cấu trúc phân tử [54], [114]: + Trong phân tử quercetin, các nhóm hydroxyl liên kết trực tiếp với vòng thơm có khả năng nhường hydro giúp hoạt chất có thể tham gia vào các phản ứng. oxy hóa khử, bắt giữ các gốc tự do (ví dụ: gốc peroxyl ROO ). ROO + ArOH → ROOH + ArO .