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

• 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN HỒNG TRANG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ PHYTOSOME QUERCETIN ỨNG DỤNG VÀO VIÊN NANG CỨNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN HỒNG TRANG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ PHYTOSOME QUERCETIN ỨNG DỤNG VÀO VIÊN NANG CỨNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 62720 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Vũ Thị Thu Giang GS. Phạm Thị Minh Huệ HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tác giả NCS. Nguyễn Hồng Trang LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này, tôi luôn được sự quan tâm, hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học cùng với sự động viên của bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: GS. Phạm Thị Minh Huệ PGS. Vũ Thị Thu Giang Những người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, hết lòng giúp đỡ và trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện luận án này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên, các anh chị học viên, các bạn sinh viên của Bộ môn Bào chế, Trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi có thể hoàn thành luận án này. Trân trọng cảm ơn PGS. Đỗ Thị Thảo, ThS. Đỗ Thị Phương cùng các kiểm nghiệm viên của Viện Công Nghệ Sinh Học, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam. Lời cảm ơn tiếp theo, tôi xin gửi tới toàn thể các thầy, cô giáo, bạn bè đông nghiệp, các anh chị kỹ thuật viên của Bộ môn Bào chế - Công nghiệp Dược thuộc Khoa Dược, Trường Đại học Y Dược – Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường cùng các chuyên viên phòng Đào tạo Sau Đại học đã quan tâm và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Dược Hà Nội. Lời cảm ơn cuối cùng tôi muốn dành tặng tới những người thân trong gia đình và bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ để tôi có thể yên tâm học tập, nghiên cứu. Hà Nội, ngày tháng năm NCS. Nguyễn Hồng Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. Công thức hóa học. Các phương pháp định lượng quercetin. Dược động học. Một số biện pháp cải thiện sinh khả dụng đường uống của quercetin. Tổng quan về phytosome. Thành phần cấu tạo. Phân biệt phytosome với liposome. Ưu, nhược điểm của phytosome. Kỹ thuật bào chế phytosome. Phương pháp đánh giá một số đặc tính lý hóa của phytosome. Một số nghiên cứu về phytosome ở Việt Nam. Ứng dụng phytosome trong lĩnh vực dược phẩm. Một số mô hình đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào gan. 28 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu. Thiết bị nghiên cứu. Động vật thí nghiệm. Địa điểm thực hiện nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Phương pháp bào chế phytosome quercetin. Phương pháp bào chế viên nang cứng chứa phytosome quercetin. Phương pháp đánh giá một số đặc tính lý hóa của quercetin và phytosome quercetin. Phương pháp đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của viên nang cứng chứa phytosome quercetin. Nghiên cứu độ ổn định của bột phytosome quercetin và viên nang chứa phytosome quercetin. Phương pháp đánh giá tác dụng chống oxy hóa in vitro của phytosome quercetin. Phương pháp đánh giá tác dụng bảo vệ gan in vivo. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu. 54 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Xây dựng/thẩm định một số phƣơng pháp đánh giá. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ UV-Vis. Phương pháp xác định tỷ lệ hoạt chất được phytosome hóa. Xây dựng công thức và quy trình bào chế phytosome quercetin. Nghiên cứu bào chế phytosome quercetin. Nghiên cứu nâng quy mô bào chế phytosome quercetin lên 500 g/mẻ và dự kiến tiêu chuẩn chất lượng. Theo dõi độ ổn định của phytosome quercetin. Đánh giá tác dụng chống oxy hóa in vitro của phytosome quercetin thông qua khả năng trung hòa gốc tự do của DPPH. Đánh giá tác dụng bảo vệ gan trên mô hình chuột bị gây độc bằng carbon tetraclorid. Nghiên cứu bào chế viên nang cứng chứa phytosome quercetin. Xây dựng công thức bào chế. Dự kiến tiêu chuẩn cơ sở của viên nang cứng chứa phytosome quercetin. Đánh giá tác dụng bảo vệ gan in vivo của viên nang cứng chứa phytosome quercetin . Theo dõi độ ổn định của viên nang chứa phytosome quercetin . Theo dõi hàm lượng . 121 CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN . Về xây dựng công thức và quy trình bào chế phytosome quercetin . Về phương pháp bào chế . Về công thức bào chế . Về thông số kỹ thuật trong quá trình bào chế . Về nâng cấp quy mô bào chế . Về phương pháp đánh giá một số đặc tính của phytosome quercetin . Về theo dõi độ ổn định của bột phytosome quercetin . Về đánh giá tác dụng chống oxy hóa in vitro của phytosome quercetin . Về đánh giá tác dụng bảo vệ gan in vivo của phytosome quercetin . Về bào chế viên nang cứng chứa phytosome quercetin . Về công thức bào chế . Về phương pháp bào chế . Về tiêu chuẩn chất lượng của viên nang chứa phytosome quercetin . Về đánh giá tác dụng bảo vệ gan in vivo của viên nang cứng chứa phytosome quercetin . Về theo dõi độ ổn định . Đóng góp mới của luận án . 149 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Nội dung 1 ALT Alanin amino transferase 2 AST Aspartate amino transferase Biopharmaceutics classification system (Hệ thống phân loại 3 BCS sinh dược học bào chế) 4 CCl4 Carbon tetraclorid Carbon-13 nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt 13 5 C - NMR 13 nhân đồng vị C) 6 DĐVN Dược điển Việt Nam 7 DLS Dynamic light scattering (Phương pháp tán xạ ánh sáng động) 8 DMSO Dimethyl sulfoxyd 9 DPPH 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl Differential scanning calorimetry (Kỹ thuật phân tích nhiệt quét 10 DSC vi sai) 11 EE Entrapment efficiency (Tỷ lệ hoạt chất được phytosome hóa) 12 ESI Electrospray ionization (Kỹ thuật ion hóa phun điện) U. Food and Drug Administration (Cơ quan quản lý thực 13 US - FDA phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ) Fourier - transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến 14 FTIR đổi Fourier) 15 HCl Acid hydrocloric Hydro - 1 nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt 1 16 H - NMR 1 nhân đồng vị H) High performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng hiệu 17 HPLC năng cao) 18 HPMC Hydroxy propyl methyl celulose Hydrogenated soy phosphatidyl cholin (Phosphatidyl cholin 19 HSPC đậu nành được hydrogen hóa) STT Ký hiệu Nội dung International union of pure and applied chemistry (Hiệp hội 20 IUPAC quốc tế về hóa học thuần túy và ứng dụng) 21 KCl Kali clorid 22 KTTP Kích thước tiểu phân 23 Log P Partition coefficient (Hệ số phân bố dầu - nước) 24 MDA Malondialdehyd 25 MS Mass spectrometry (Phổ khối) 26 NaCMC Natri carboxy methyl celulose 27 NMR Nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) 28 PC Phosphatidyl cholin 29 PDI Polydispersity index (Chỉ số đa phân tán) 30 PL Phospholipid 31 v/ph Vòng/phút 32 RSD Relative standard deviation (Độ lệch chuẩn tương đối) 33 SD Standard deviation (Độ lệch chuẩn) 34 SEM Scanning electron microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) 35 SKD Sinh khả dụng 36 SPC Soy phosphatidyl cholin (Phosphatidyl cholin đậu nành) 37 SSG Sodium starch glycolate (Tinh bột natri glycolat) 38 STT Số thứ tự 39 t1/2 Thời gian bán thải 40 TBA Acid thiobarbituric 41 TCA Acid tricloacetic Transmission electron microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền 42 TEM qua) 43 USP United States Pharmacopeia (Dược điển Mỹ) 44 UV-VIS Ultraviolet - visible spectroscopy (Phổ tử ngoại - khả kiến) 45 WHO World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) 46 XRD X - ray powder diffraction (Nhiễu xạ tia X trạng thái rắn) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Phân biệt phytosome và liposome. Một số chế phẩm viên nang chứa phytosome quercetin lưu hành trên thị trường. Ảnh hưởng của CCl4 lên một số thông số phản ánh chức năng gan. Danh mục nguyên liệu, hóa chất sử dụng. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu. Thành phần viên nang cứng chứa phytosome quercetin. Tương quan giữa chỉ số nén và khả năng trơn chảy theo USP 41. Thành phần hỗn dịch quercetin và hỗn dịch phytosome quercetin. Kết quả khảo sát tính thích hợp của hệ thống sắc ký. Kết quả khảo sát độ chính xác của phương pháp. Kết quả khảo sát độ đúng của hệ thống sắc ký. Phổ UV-Vis của quercetin và phytosome quercetin. Kết quả khảo sát tính thích hợp của hệ thống. Kết quả khảo sát độ chính xác của phương pháp. Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp UV-Vis định lượng quercetin . Độ hấp thụ quang của mẫu chứa phytosome quercetin và mẫu placebo . Độ tan của quercetin dạng tự do, dạng phytosome trong cloroform và ethyl acetat. Kết quả đánh giá tỷ lệ hoạt chất quercetin phytosome hóa khi sử dụng các dung môi khác nhau theo thời gian. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến nồng độ quercetin trong ethyl acetat . Các thông số MS của mẫu phân tích. Tỷ lệ hoạt chất phytosome hóa và độ tan trong nước của phytosome quercetin tại các thời gian phản ứng khác nhau. Kết quả khảo sát độ lặp lại của phương pháp xác định tỷ lệ hoạt chất phytosome hóa. Các thông số kỹ thuật trong quá trình bào chế phytosome quercetin. Một số đặc tính của hỗn dịch phytosome quercetin bào chế theo các phương pháp khác nhau. Một số đặc tính của hỗn dịch phytosome quercetin bào chế theo phương pháp kết tủa trong môi trường nước. Một số đặc tính của phytosome quercetin khi tiến hành hydrat hóa từ màng film và hydrat hóa từ bột phytosome . Đặc tính của phytosome quercetin bào chế với các loại phospholipid khác nhau. Độ ổn định của phytosome quercetin bào chế với các loại phospholipid khác nhau. Đặc tính của phytosome quercetin bào chế với tỷ lệ quercetin : HSPC (mol:mol) khác nhau . Đặc tính của phytosome quercetin bào chế với các tỷ lệ quercetin : HSPC : cholesterol khác nhau . Độ ổn định của hỗn dịch phytosome quercetin bào chế với các tỷ lệ quercetin : HSPC : cholesterol khác nhau .