CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về cây xuyên tâm liên Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata Wall. Nees, thuộc họ Ô rô (Acanthaceae) là cây thuốc được sử dụng từ rất lâu đời và phổ biến trong các nền Y học cổ truyền của các nước như Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan. Thành phần hóa học chính của cây là diterpenoid, flavonoid và polyphenol, trong đó hợp chất andrographolid là một diterpen lacton phân lập từ xuyên tâm liên đã được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học như: tác dụng kháng khuẩn, kháng virus, kháng ký sinh trùng hay tác dụng bảo vệ gan, bảo vệ tim mạch, chống đái tháo đường, tăng cường miễn dịch, chống ung thư.
Tổng quan về Andrographolid 1. Nguồn gốc và phương pháp chiết xuất Andrographolid 1. Nguồn gốc Andrographolid là thành phần diterpen lacton chính trong cây xuyên tâm liên (Andrographis paniculata Wall. Nees, thuộc họ Ô r Acanthaceae).
Hàm lượng trong toàn cây, thân và lá tương ứng vào khoảng 4,0%; 0,8 - 1,2% và 0,5 - 6,0% [3], [4]. Ngoài ra còn có hai hợp chất diterpen lacton chính khác có mặt với hàm lượng thấp hơn là 14-deoxy-11,12-dedihydroandrographolid và neoandrographolid [5]. Phương pháp chiết xuất Có nhiều nghiên cứu về chiết xuất diterpen lacton từ cây xuyên tâm liên, độ hòa tan của andrographolid trong các dung môi giảm dần theo thứ tự: methanol > ethanol > propanol > nước [6]. Hỗn hợp dicloromethan - methanol (1:1) đã được M.
Rajani và cộng sự chọn để chiết và đó là hệ dung môi có khả năng chiết khá chọn lọc andrographolid, trong khi đó ethanol là dung môi được R. Wongkittipong và cộng sự lựa chọn cũng như Trịnh Thị Điệp và cộng sự lựa chọn ethanol 95% để chiết xuất andrographolid với hiệu suất chiết là 2,96% [7]. Phương pháp chiết xuất hiện đại là chiết bằng CO2 siêu tới hạn hoặc chiết CO2 cải tiến kết hợp CO2 với dung mô hữu cơ để tăng hiệu suất chiết andrographolid từ xuyên tâm liên cũng đã được nghiên cứu áp dụng để chiết xuất. Tuy nhiên, hiệu suất chiết theo phương pháp này là rất thấp đi kèm với chi phí cao và mất an toàn [8].
Đặc tính lý hóa và sinh khả dụng 1. Đặc tính vật lý 2 Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của andrographolid - Công thức cấu tạo: andrographolid là 1 diterpen có vòng γ lacton nối với hệ thống vòng decahydronapthalen qua nối đôi C-2. - Công thức phân tử: C20H30O5, khối lượng phân tử 350,45. - Tên khoa học: (3E,4S)-3-[2-[(1R,4aS,5R,6R,8aS)-decahydro-6-hydroxy 5- 5 (hydroxymethyl)-5,8a-dimethyl-2-methylen-1 napthalenyl]thyliden]dihydro- 4- hydroxy-2(3H)-furanon.
- Hình thức: bột kết tinh trắng hoặc tinh thể hình kim không màu, không mùi, vị rất đắng. - Độ tan: tan trong aceton, methanol, cloroform, ether, tan trong ethanol, n- butanol, propanol; ít tan trong nước. - Andrographolid hấp thụ ánh sáng ở bước sóng cực đại 225 nm, nóng chảy ở 230 – 231oC [10]. - Phổ: phổ hồng ngoại của andrographolid hấp thụ ở số sóng 1727 cm-1 tương ứng với vòng α, β lacton không bão hòa và 1672 cm-1 tương ứng với liên hợp C = C [10].
- Định tính: bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng [7]. - Định lượng: tiến hành định lượng bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao, bằng phổ hấp thụ UV-VIS [7]. Sinh khả dụng Sinh khả dụng của thuốc qua đường uống thấp do andrographolid có một số đặc tính: 3 - Độ tan kém (46,2 ± 1,40 µg/ml ở 25oC [6]) và thân dầu (log P = 2,632 ± 0,135 [11]) - Dễ bị thủy phân mở vòng lacton như trong môi trường có tính acid và kiềm mạnh [13]. - Dùng qua đường tiêm truyền tĩnh mạch liều cao trong thời gian ngắn gây độc thận [12].
Như vậy để cải thiện sinh khả dụng cần phát triển các hệ chất mang nhằm cải thiện độ tan, độ hòa tan và thời gian lưu hoạt chất trong hệ tuần hoàn như tạo phức với cyclodextrin, liposome, hệ phân tán rắn, hệ tiểu phân nano. Tác dụng sinh học 1. Tác dụng kháng vi khuẩn, virus Nhiều nghiên cứu cho thấy dịch chiết lá xuyên tâm liên và andrographolid có tác dụng kháng khuẩn do tác dụng hợp đồng của andrographolid và arabinogalactan protein [14]. Bột chiết diterpen lacton được chứng minh có khả năng kháng vi khuẩn lao chuẩn quốc tế H37RV và các chủng nhạy cảm với thuốc lao loại 1 và các chủng vi khuẩn lao đa kháng (trong đó có 19 chủng kháng cả 4 loại thuốc chống lao hàng đầu).
Andrographolid, neoandrographolid và 14-deoxy-11,12 didehydroandrographolid có tác dụng diệt virus herpes simplex 1 (HSV-1) mà không gây độc tế bào ở nồng độ 3 diệt virus [1]. Tác dụng bảo vệ gan Phần trên mặt đất của cây xuyên tâm liên và andrographolid có tác dụng bảo vệ gan ở cả in vitro và in vivo do làm giảm tổn thương gan, hồi phục các tổn thương mô bệnh học của gan, giảm hoạt độ các enzym gan trong huyết thanh [15]. Tác dụng kích thích miễn dịch và chống oxy hóa Xuyên tâm liên và andrographolid đã được chứng minh có tác dụng tăng cường miễn dịch trên các mô hình thực nghiệm khác nhau. Hỗn hợp chứa andrographolid và 14-deoxyandrographolid với 14-deoxy-11,12-didehydroandrographolid có tác dụng kích thích miễn dịch, hồi phục miễn dịch bị suy giảm do cyclophosphamid [16].
Cao chiết nước cũng gây tăng có ý nghĩa hoạt độ các enzyme catalase, superoxid dismutase và glutathion-S-transferase và làm giảm hoạt độ enzyme lactat dehydrogenase [17]. Tác dụng chống viêm Andrographolid, deoxyandrographolid, neoandrographolid và 11,12 didehydrodeoxyandrographolid dùng đường uống đều ức chế sự tăng tính thấm của mao mạch dưới da và màng bụng gây bởi xylen hoặc acid acetic và giảm dịch rỉ viêm ở bạch cầu hạt Selye xử lý với dầu bông. 11,12-didehydrodeoxyandrographolid thể hiện tác dụng chống viêm in vivo mạnh nhất [18]. Tác dụng hạ đường huyết Tác dụng hạ đường huyết Andrographolid có tác dụng hạ glucose huyết cả ở chuột bình thường và chuột bị đái tháo đường do streptozotocin [19].
Andrographolid tiêm tĩnh mạch trong ba ngày cho chuột bị đái tháo đường làm tăng mức mRNA và protein của chất vận chuyển glucose (GLUT4) ở cơ bắp chân, gợi ý rằng tác dụng hạ glucose huyết của andrographolid có thể là do cơ xương sử dụng glucose tốt hơn. Andrographolid còn có tác dụng theo cơ chế ức chế các enzym α-glucosidase và α- amylase [20]. Tác dụng đối với hệ tim mạch Các diterpen lacton của xuyên tâm liên chính là hoạt chất gây ra tác dụng này [21]. Cao chiết nước xuyên tâm liên và andrographolid có tác dụng ức chế ngưng tập tiểu cầu gây bởi thrombin [22].
Tác dụng chống ung thư Andrographolid đã được nghiên cứu trên nhiều đích tác dụng với ung thư và được chứng minh có tác dụng chống ung thư theo nhiều hướng như: ức chế quá trình apoptosis, kích thích hệ miễn dịch và ức chế tăng sinh thành mạch [23]. Cải thiện độ hòa tan bằng kỹ thuật nghiền bi 1. Khái niệm Andrographolid là một diterpen lacton, khối lượng phân tử không lớn nhưng nhiệt độ nóng chảy cao, tinh thể có độ cứng cao. Nano ADG đã được bào chế thành công từ nguyên liệu là hoạt chất tinh khiết sử dụng một số phương pháp như đồng nhất hoá tốc độ cao kết hợp với đồng nhất hóa áp suất cao [42], nghiền bi [43] hay đồng nhất hoá tốc độ cao phối hợp với nghiền bi [44], song chưa có nhiều nghiên cứu đánh giá khả năng hình thành nano tinh thể ADG sử dụng nguyên liệu là cao xuyên tâm liên.
5 Kỹ thuật nghiền bi là quá trình tác động một lực cơ học từ các viên bi, bóng được chế tạo từ các vật liệu bền chắc như thép không gỉ hoặc sứ để phá vỡ các tiểu phân thô thành các tiểu phân mịn hơn và được coi là phương pháp tiếp cận từ trên xuống (top – down) hàng đầu trong sản xuất hạt mịn [35, 36], với mức năng lượng thấp hơn nhiều so với kỹ thuật đồng nhất [37]. Nghiền bi làm giảm kích thước và thay đổi sự phân bố kích thước tiểu phân. Các tính chất này có thể được đo bằng kỹ thuật tán xạ ánh sáng như quang phổ photon hay nhiễu xạ laser. Kích thước nhỏ, diện tích bề mặt tiếp xúc tăng.
Theo phương trình Noyes – Whitney, diện tích bề mặt tiếp xúc tăng làm tăng tốc độ hòa tan của dược chất. Đồng thời, theo phương trình Kelvin và Ostwald Mitch Freundlich kích thước tiểu phân giảm làm tăng độ hòa tan bão hòa của dược chất [36]. Ngoài kích thước, nghiền bi cũng làm thay đổi độ nhám bề mặt và hình dạng của các tiểu phân. Các yếu tố hình dạng hạt có liên quan chặt chẽ đến khả năng hòa tan, độ hòa tan và sinh khả dụng của dược chất [36].
Khi nguyên liệu được nghiền càng mịn, thì hiệu suất quá trình càng giảm [35], khi việc giảm kích thước hạt đã đạt tới ngưỡng tới hạn, việc tiếp tục chuyển năng lượng cơ học từ máy nghiền sang tiểu phân có thể gây ra sự vô định hình của thuốc [33]. Các lực tác động làm giảm kích thước tiểu phân Các loại lực tác động để nghiền mịn khác nhau khi tốc độ quay của thùng khác nhau: Tại tốc độ thấp, các bi lăn trên nhau và mài mòn sẽ là cơ chế chính làm giảm kích thước tiểu phân. Khi tốc độ quay cao hơn, các viên bi sẽ bị đổ rơi xuống khi bị đưa lên vị trí tới hạn, khi đó lực va chạm do bị rơi tự do, trở thành một cơ chế nữa để làm gãy vỡ tiểu phân. Tại tốc độ quá cao, các viên bi sẽ bị lực ly tâm ép vào thành, vì thế không có quá trình va đập hay mài mòn xảy ra, và hiệu suất quá trình sẽ giảm nhanh chóng [35].
Thiết bị nghiền bi Thiết bị nghiền bi là loại thiết bị được sử dụng để nghiền mịn, nó có một số ưu điểm như: Nghiền được bột rất mịn. Là thiết bị nghiền kín nên có thể sử dụng để nghiền cả khô và ướt, nghiền trong môi trường khí trơ. Có thể duy trì được trạng thái vô khuẩn của nguyên liệu. Tuy nhiên thiết bị này có nhược điểm là thời gian nghiền kéo dài và vì thế dễ làm tăng tạp trong nguyên liệu [35], gây nóng thiết bị và dược chất, đồng thời trong quá trình nghiền, các viên bi có thể bị mài mòn do va chạm với buồng nghiền khiến dược chất có thể bị lẫn tạp [38].
Thiết bị nghiền bi có cấu tạo gồm một thùng chứa hình trụ quay, một nửa được nạp các viên bi có kích thước khác nhau (bi nhỏ có hiệu suất nghiền cao do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn ) được chế tạo 6 từ kim loại hoặc sứ [35]. Tốc độ quay của buồng bằng 50 – 80 % tốc độ tới hạn (tốc độ tới hạn được định nghĩa là tốc độ mà tại đó các viên bi ngừng chảy do lực ly tâm) [36]. Nghiền khô Kỹ thuật nghiền khô là kỹ thuật mà vật liệu cần làm nhỏ kích thước được nghiền ở thể khô [35], thường chỉ gồm dược chất và bi.