Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Vitamin C (acid ascorbic) là một vi chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cơ thể người, tham gia vào quá trình sinh tổng hợp collagen, khử các gốc tự do, tăng cường đáp ứng miễn dịch và phòng ngừa bệnh thiếu hụt vitamin C (bệnh Scorbut). Trong công nghệ dược phẩm, vitamin C được bào chế dưới nhiều dạng phân liều như viên nén, viên nang, viên sủi, bột pha dung dịch và dung dịch thuốc tiêm với các dải nồng độ khác nhau.

Tuy nhiên, acid ascorbic là một phân tử có thế oxy hóa - khử thấp, rất kém bền vững trong môi trường dung dịch nước. Phân tử này dễ bị thoái giáng bởi tác động của nhiệt độ, ánh sáng, độ pH, sự có mặt của các ion kim loại chuyển tiếp (đặc biệt là sắt và đồng) và đặc biệt là khí oxy hòa tan (DO - Dissolved Oxygen) có sẵn trong dung môi pha chế. Khi bị oxy hóa, vitamin C nhanh chóng chuyển hóa thành acid dehydroascorbic, sau đó mở vòng không thuận nghịch tạo thành acid 2,3-dicetogulonic và tiếp tục thoái phân thành các dẫn xuất furfural ngưng tụ gây biến đổi màu từ không màu sang vàng rồi nâu đen, đồng thời làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng hoạt chất. Do đó, việc kiểm soát nồng độ oxy hòa tan trong dung môi và lựa chọn hệ chất chống oxy hóa phù hợp là yêu cầu then chốt nhằm duy trì chất lượng của các dạng dung dịch thuốc chứa vitamin C nồng độ cao.

Xuất phát từ thực tiễn trên, khóa luận tốt nghiệp ngành Dược học của tác giả Đỗ Hưng Đông với đề tài "Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ ổn định của dung dịch thuốc chứa Vitamin C" được triển khai nhằm giải quyết các mục tiêu cụ thể:

  1. Đánh giá ảnh hưởng của một số chất chống oxy hóa đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 10%.
  2. Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 10%.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là dung dịch thuốc chứa Vitamin C nồng độ 10% (tương đương 10 g/100 ml), được điều chỉnh pH và bổ sung các chất chống oxy hóa khác nhau. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược phẩm, Khoa Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội, hoàn thành vào tháng 6 năm 2020. Nghiên cứu tập trung khảo sát thực nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm đối với 3 chất chống oxy hóa (Natri metabisulfit, Natri bisulfit, Rongalit) và 3 kỹ thuật giảm oxy hòa tan trong nước cất (đun sôi, siêu âm, sục khí Nitơ), theo dõi độ ổn định bằng phương pháp thử nghiệm lão hóa cấp tốc ở nhiệt độ 95 °C tại các mốc thời gian 0, 2, 4 và 6 giờ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung hóa dược học

  • Đặc tính lý hóa của hoạt chất: Acid ascorbic ($C_6H_8O_6$, phân tử lượng 176,14 g/mol; tên khoa học: $\gamma$-lacton của acid 2,3-dehydro-L-gulonic) có nhiệt độ nóng chảy 190 – 192 °C, góc quay cực của dung dịch 10% từ +20,5° đến +21,5°. Phân tử chứa nhóm chức lacton, nhóm hydroxyl và nhóm endiol. Nhóm endiol vừa tạo tính acid (mặc dù không chứa nhóm carboxyl –COOH) vừa mang lại tính khử mạnh. Dung dịch vitamin C hấp thụ bức xạ tử ngoại với bước sóng cực đại $\lambda_{max} = 243\text{ nm}$ trong dung dịch HCl 0,01 N và $\lambda_{max} = 265\text{ nm}$ trong nước. Vùng pH mà dung dịch vitamin C đạt độ ổn định hóa học cao nhất là từ 5,0 đến 6,5.
  • Cơ chế phân hủy oxy hóa: Quá trình thoái giáng xảy ra qua hai giai đoạn chính. Giai đoạn một là sự oxy hóa thuận nghịch tạo thành acid dehydroascorbic thông qua các gốc trung gian ascorbyl. Giai đoạn hai là sự thủy phân và oxy hóa không thuận nghịch của acid dehydroascorbic tạo thành acid 2,3-dicetogulonic; chất này tiếp tục bị khử carboxyl hóa và mất nước tạo thành furfurol, sau đó trùng hợp tạo thành các hợp chất polymer có màu nâu đen.
  • Lý thuyết về khí hòa tan và chất chống oxy hóa: Theo định luật Henry, độ tan của khí oxy trong dung dịch nước tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của oxy trên bề mặt chất lỏng và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Khi bảo quản ở điều kiện thường, oxy hòa tan trong nước cất đóng vai trò là tạp chất oxy hóa trực tiếp. Các chất chống oxy hóa nhóm muối sulfit hoạt động theo cơ chế khử oxy hoặc thế oxy hóa thấp hơn dược chất, sinh ra khí $SO_2$ để phản ứng với oxy hòa tan tạo thành $SO_3$ ($SO_2 + O_2 \rightarrow SO_3$). Muối metabisulfit có hiệu lực chống oxy hóa tối ưu trong môi trường pH acid; muối bisulfit thích hợp cho môi trường pH trung tính; trong khi Rongalit (natri formaldehyd sulfoxylat) phát huy tác dụng ở môi trường kiềm (pH 9 – 11).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Thiết kế công thức và bào chế: Xây dựng công thức dung dịch Vitamin C 10% gồm 10 g Acid ascorbic, 0,1 g chất chống oxy hóa (Natri metabisulfit hoặc Natri bisulfit hoặc Rongalit), 2,24 g NaOH để trung hòa và đưa dung dịch về khoảng pH ổn định (5,0 – 6,5), nước cất vừa đủ 100 ml.
  • Phương pháp giảm nồng độ oxy hòa tan (DO):
    1. Sục khí $N_2$: Sục trực tiếp khí Nitơ vào bình nút mài chứa 300 ml nước cất theo các mốc thời gian 5, 10, 15, 20, 25, 30 phút.
    2. Siêu âm: Đặt bình chứa 300 ml nước cất vào bể siêu âm Elmasonic S100 ở nhiệt độ phòng trong các khoảng thời gian tương ứng từ 5 đến 30 phút.
    3. Đun sôi: Đun sôi 300 ml nước cất trong bình nút mài từ 5 đến 30 phút, sau đó đậy kín nắp và làm nguội về nhiệt độ phòng.
  • Phương pháp đo nồng độ oxy hòa tan: Sử dụng máy đo oxy hòa tan ORION Star A213 với đầu đo điện cực màng chọn lọc khuếch tán oxy.
  • Phương pháp đánh giá sự thay đổi màu sắc: Đo độ hấp thụ quang của dung dịch pha loãng (nồng độ 50 mg/ml) tại bước sóng 420 nm bằng máy quang phổ UV-Vis theo quy định của Dược điển Việt Nam V kết hợp quan sát cảm quan.
  • Phương pháp định lượng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC):
    • Cột sắc ký: Agilent bằng thép không gỉ ($25\text{ cm} \times 4,6\text{ mm}$), chất nhồi pha tĩnh aminopropylsilylsilica gel ($5\ \mu\text{m}$).
    • Pha động: Hỗn hợp Nước cất – Acetonitril tỷ lệ 25 : 75 (v/v).
    • Detector quang phổ tử ngoại (UV) đặt tại bước sóng 254 nm.
    • Tốc độ dòng: 1,0 ml/phút; thể tích vòng tiêm mẫu: 20 $\mu$l.
  • Phương pháp thử nghiệm độ ổn định: Áp dụng phương pháp thử nghiệm lão hóa cấp tốc; các mẫu dung dịch thuốc sau đóng lọ kín được bảo quản trong tủ sấy Memmert UN110 ở nhiệt độ khắc nghiệt 95 °C, lấy mẫu phân tích tại các thời điểm 0 giờ, 2 giờ, 4 giờ và 6 giờ.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

Chương này tổng kết cơ sở lý luận về cấu trúc phân tử, lý tính, hóa tính, vai trò sinh học của acid ascorbic trong cơ thể và các bệnh lý liên quan đến thiếu hụt vitamin C. Tác giả tổng thuật các dạng thuốc hiện có trên thị trường (viên giải phóng kéo dài, viên sủi, bột, dung dịch tiêm 100 mg/ml, 250 mg/ml, 500 mg/ml và dạng muối Ester-C ít kích ứng dạ dày).

Chương I phân tích chi tiết các kỹ thuật phân tích định lượng vitamin C gồm: phương pháp hóa học (chuẩn độ iod, chuẩn độ bằng 2,6-diclorophenol-indophenol, chuẩn độ oxy hóa khử bằng amoni ceri IV sulfat) và phương pháp hóa lý (đo quang vùng tử ngoại ở 243 nm hoặc 265,5 nm, sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC). Phân tích toàn diện 6 yếu tố tác động đến độ ổn định dung dịch: ánh sáng, nhiệt độ (phương trình Arrhenius), độ pH (tối ưu từ 5,0 đến 6,5), ion kim loại chuyển tiếp ($Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$ xúc tác phản ứng chuỗi gốc tự do), dung môi và các chất chống oxy hóa.

Phần tổng quan nghiên cứu phân tích các công trình tiền đề trong nước của Nguyễn Thị Hậu (2009) về ảnh hưởng của $O_2$, $CO_2$ và dung môi sục khí $N_2$ lên thuốc tiêm vitamin C; nghiên cứu của Dương Thị Ánh Hồng (2010) về tá dược kiềm và triethanolamin 0,5%; cùng các công trình quốc tế của G. Samaniego (1986), John F. Kennedy (1992) và Mehmet Özkan (2004) về động học phân hủy của acid ascorbic dưới tác động của oxy và $H_2O_2$.

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương II mô tả xuất xứ và tiêu chuẩn kiểm nghiệm của các nguyên phụ liệu: Acid ascorbic (Nhật Bản, TCNSX), chất chuẩn acid ascorbic (Viện Kiểm nghiệm thuốc Trung ương, SKS: 0100031, DĐVN), Natri metabisulfit, Natri bisulfit, Rongalit, NaOH (Trung Quốc, TCNSX), Acetonitril (Merck - Đức, tiêu chuẩn EP), Nước cất 2 lần (Việt Nam, DĐVN V), khí Nitơ (Việt Nam, TCNSX).

Mô tả danh mục thiết bị chính gồm: Cân phân tích Sartorius, máy đo pH sensION+ PH3, máy đo DO ORION Star A213, máy cất nước Aquatron A4000D, máy siêu âm Elmasonic S100, tủ sấy Memmert UN110. Thiết lập công thức dung dịch vitamin C 10% (bảng 2.2) với sơ đồ quy trình pha chế chi tiết. Thiết lập quy trình thẩm định phương pháp định lượng HPLC bao gồm tính thích hợp hệ thống (n=6), tính đặc hiệu (chạy mẫu trắng, mẫu tá dược placebo, mẫu chuẩn, mẫu thử) và khảo sát khoảng tuyến tính ở nồng độ từ 20 đến 200 $\mu$g/ml. Trình bày chi tiết quy trình xử lý dung môi và quy trình thử nghiệm độ ổn định ở 95 °C.

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Chương III trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm và bàn luận cơ chế qua 4 phần chính:

1. Xây dựng phương pháp định lượng Vitamin C bằng HPLC

Hệ thống sắc ký đạt độ thích hợp cao: tiêm lặp lại 6 lần dung dịch chuẩn acid ascorbic 100 $\mu$g/ml cho diện tích pic trung bình 1101,47 mAU với độ lệch chuẩn tương đối RSD = 1,38% (đạt yêu cầu $\le 2%$), thời gian lưu trung bình 2,1028 phút với RSD = 0,33% (đạt yêu cầu $\le 1%$).

Khảo sát tính đặc hiệu xác nhận dịch mẫu trắng và mẫu placebo không xuất hiện pic tại thời gian lưu của acid ascorbic (khoảng 2,094 – 2,101 phút). Khảo sát độ tuyến tính trong khoảng nồng độ 20 – 200 $\mu$g/ml thu được phương trình hồi quy tuyến tính $y = 11,385x$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9986$, chứng minh phương pháp có độ tin cậy để định lượng các mẫu nghiên cứu.

2. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của chất chống oxy hóa

Khảo sát 3 mẫu công thức chứa chất chống oxy hóa khác nhau ở nồng độ 0,1%: Mẫu 1 (Natri metabisulfit), Mẫu 2 (Natri bisulfit), Mẫu 3 (Rongalit) trong điều kiện lão hóa 95 °C.

Mẫu thử / Chỉ tiêu Thời điểm Mẫu 1 (Natri metabisulfit) Mẫu 2 (Natri bisulfit) Mẫu 3 (Rongalit)
Cảm quan màu sắc 0 giờ Trong suốt, không màu Trong suốt, không màu Trong suốt, không màu
2 giờ Trong suốt, không màu Trong suốt, không màu Trong suốt, không màu
4 giờ Trong, hơi ngả vàng Trong, hơi ngả vàng Trong, ngả vàng đậm
6 giờ Trong, ngả vàng rõ Trong, ngả vàng đậm Trong, ngả vàng rất đậm
Độ hấp thụ (420 nm) 0 giờ $0,014 \pm 0,0007$ $0,018 \pm 0,0006$ $0,015 \pm 0,0005$
2 giờ $0,019 \pm 0,0007$ $0,026 \pm 0,0005$ $0,034 \pm 0,0004$
4 giờ $0,032 \pm 0,0006$ $0,057 \pm 0,0003$ $0,074 \pm 0,0002$
6 giờ $0,056 \pm 0,0007$ $0,104 \pm 0,0007$ $0,356 \pm 0,0005$
Hàm lượng HPLC (%) 0 giờ $100,68 \pm 0,18$ $99,75 \pm 0,32$ $100,16 \pm 0,41$
2 giờ $100,12 \pm 0,36$ $98,66 \pm 0,27$ $99,72 \pm 0,13$
4 giờ $98,87 \pm 0,45$ $97,25 \pm 0,14$ $96,95 \pm 0,54$
6 giờ $97,19 \pm 0,23$ $94,68 \pm 0,19$ $93,84 \pm 0,25$

Kết quả chứng minh Natri metabisulfit có khả năng bảo vệ hoạt chất tốt nhất: duy trì hàm lượng cao nhất (97,19%) và độ biến màu thấp nhất (độ hấp thụ 0,056 sau 6 giờ).

3. Kết quả khảo sát các phương pháp loại oxy hòa tan trong nước cất

Nồng độ oxy hòa tan ban đầu của nước cất là $5,43 \pm 0,04\text{ mg/L}$. Tiến hành xử lý bằng 3 phương pháp trong thời gian từ 0 đến 30 phút:

Thời gian (phút) Mẫu 4: Đun sôi (mg/L) Mẫu 5: Siêu âm (mg/L) Mẫu 6: Sục khí $N_2$ (mg/L)
0 $5,43 \pm 0,04$ $5,43 \pm 0,04$ $5,43 \pm 0,04$
5 $2,69 \pm 0,08$ $5,35 \pm 0,02$ $1,70 \pm 0,13$
10 $2,68 \pm 0,04$ $4,94 \pm 0,07$ $0,88 \pm 0,06$
15 $2,78 \pm 0,03$ $4,75 \pm 0,04$ $0,54 \pm 0,11$
20 $2,64 \pm 0,02$ $4,68 \pm 0,05$ $0,58 \pm 0,10$
25 $2,59 \pm 0,01$ $4,62 \pm 0,10$ $0,57 \pm 0,07$
30 $2,63 \pm 0,04$ $4,59 \pm 0,06$ $0,57 \pm 0,05$

Số liệu cho thấy sục khí $N_2$ loại oxy hòa tan triệt để nhất (DO giảm về mức $0,54 - 0,58\text{ mg/L}$ sau 15 – 20 phút). Đun sôi giảm DO xuống khoảng $2,63\text{ mg/L}$, trong khi siêu âm kém hiệu quả nhất (DO vẫn ở mức cao $4,59\text{ mg/L}$ sau 30 phút).

4. Khảo sát ảnh hưởng của oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch Vitamin C 10%

Bào chế dung dịch vitamin C 10% có chứa 0,1% Natri metabisulfit với các dung môi nước cất xử lý khác nhau trong 20 phút: Mẫu 7 (nước thường không loại oxy), Mẫu 8 (nước đun sôi 20 phút để nguội), Mẫu 9 (nước siêu âm 20 phút), Mẫu 10 (nước sục khí $N_2$ 20 phút). Thử nghiệm lão hóa ở 95 °C:

Chỉ tiêu theo dõi Thời điểm Mẫu 7 (Nước thường) Mẫu 8 (Đun sôi 20') Mẫu 9 (Siêu âm 20') Mẫu 10 (Sục $N_2$ 20')
Độ hấp thụ (420 nm) 0 giờ $0,019 \pm 0,0004$ $0,015 \pm 0,0005$ $0,015 \pm 0,0003$ $0,016 \pm 0,0007$
2 giờ $0,024 \pm 0,0006$ $0,019 \pm 0,0004$ $0,029 \pm 0,0006$ $0,019 \pm 0,0002$
4 giờ $0,043 \pm 0,0003$ $0,024 \pm 0,0005$ $0,037 \pm 0,0004$ $0,021 \pm 0,0003$
6 giờ $0,061 \pm 0,0004$ $0,035 \pm 0,0007$ $0,052 \pm 0,0003$ $0,029 \pm 0,0005$
Hàm lượng HPLC (%) 0 giờ $101,08 \pm 0,27$ $100,95 \pm 0,12$ $100,29 \pm 0,34$ $100,86 \pm 0,25$
2 giờ $100,42 \pm 0,14$ $100,48 \pm 0,37$ $99,54 \pm 0,18$ $100,68 \pm 0,21$
4 giờ $98,16 \pm 0,38$ $99,27 \pm 0,25$ $97,95 \pm 0,42$ $99,33 \pm 0,31$
6 giờ $95,02 \pm 0,16$ $98,84 \pm 0,30$ $96,31 \pm 0,19$ $98,43 \pm 0,12$

Bàn luận cơ chế: Tác giả lý giải sự vượt trội của Natri metabisulfit là do dung dịch vitamin C được kiềm hóa về khoảng pH 5,0 – 6,5; đây là vùng pH mà gốc metabisulfit thể hiện hoạt tính khử tối ưu so với bisulfit hay rongalit. Đối với dung môi, nồng độ oxy hòa tan càng thấp thì độ ổn định về cả màu sắc lẫn hàm lượng càng cao. Mặc dù đun sôi nước cũng giúp giảm DO và duy trì hàm lượng tốt (98,84%), nhưng phương pháp sục khí $N_2$ (giữ hàm lượng 98,43%, độ hấp thụ quang thấp nhất 0,029) được lựa chọn vì thao tác đơn giản, không tốn năng lượng gia nhiệt và không mất thời gian chờ dung môi nguội, hoàn toàn phù hợp để triển khai ở quy mô công nghiệp. Tác giả cũng lưu ý trong thực tế sản xuất cần phối hợp thêm chất hiệp đồng chống oxy hóa (như Dinatri edetat - Na EDTA) để khóa vết ion kim loại nặng xúc tác phản ứng chuỗi.

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • Kết luận:
    1. Đã xác định được Natri metabisulfit (tỷ lệ 0,1%) là chất chống oxy hóa thích hợp nhất trong 3 chất khảo sát, giúp dung dịch Vitamin C 10% đạt độ ổn định cao nhất về màu sắc và hàm lượng hoạt chất.
    2. Đã đánh giá định lượng được vai trò của nồng độ oxy hòa tan; trong các biện pháp xử lý dung môi, phương pháp sục khí Nitơ cho hiệu quả giảm oxy hòa tan cao nhất (từ 5,43 mg/L xuống dưới 0,6 mg/L sau 20 phút), mang lại độ ổn định tối ưu cho dung dịch vitamin C 10% và thuận tiện trong triển khai sản xuất.
  • Kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu các phương pháp khác nhằm giảm nồng độ oxy hòa tan trong dung môi và mở rộng khảo sát ảnh hưởng của oxy hòa tan trên dạng bào chế thuốc tiêm Vitamin C hoàn chỉnh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả thực nghiệm định lượng rõ ràng:

  • Xác định chất chống oxy hóa tối ưu: Chứng minh thực nghiệm muối Natri metabisulfit 0,1% vượt trội hơn hẳn so với Natri bisulfit và Rongalit trong môi trường dung dịch Vitamin C 10% có pH 5,0 – 6,5. Sau 6 giờ thử nghiệm ở 95 °C, mẫu dùng Natri metabisulfit bảo tồn được $97,19 \pm 0,23%$ hàm lượng vitamin C và độ hấp thụ quang chỉ tăng lên mức $0,056 \pm 0,0007$, trong khi mẫu dùng Rongalit bị phân hủy mạnh (hàm lượng còn $93,84 \pm 0,25%$, độ hấp thụ quang lên tới $0,356 \pm 0,0005$).
  • Định lượng hiệu năng giảm DO của các kỹ thuật xử lý nước: Xác định trật tự giảm DO trong nước cất là: Sục khí $N_2$ > Đun sôi > Siêu âm. Cụ thể, sau 20 – 30 phút xử lý, sục khí $N_2$ đưa DO từ 5,43 mg/L xuống 0,57 mg/L (giảm gần 10 lần), đun sôi đưa DO về 2,63 mg/L, còn siêu âm chỉ giảm nhẹ về 4,59 mg/L.
  • Làm rõ tương quan giữa DO và độ suy giảm hoạt chất: Chứng minh trực tiếp rằng dung dịch vitamin C pha trong dung môi sục khí $N_2$ (Mẫu 10) có khả năng bảo toàn hoạt chất cao ($98,43 \pm 0,12%$) và biến màu ít nhất (độ hấp thụ 420 nm là $0,029 \pm 0,0005$) sau 6 giờ ở 95 °C; vượt trội so với mẫu dùng nước cất thông thường chứa nhiều oxy hòa tan (Mẫu 7: hàm lượng còn $95,02 \pm 0,16%$, độ hấp thụ 0,061).
  • Đóng góp khoa học và giải pháp ứng dụng: Khóa luận bổ sung các dữ liệu thực nghiệm định lượng về tác động trực tiếp của nồng độ oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch vitamin C nồng độ cao (10%). Công trình đề xuất giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao cho sản xuất công nghiệp: sục khí $N_2$ vào nước cất kết hợp sử dụng Natri metabisulfit để ổn định chế phẩm mà không làm phức tạp hóa chu trình công nghệ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ theo nội dung văn bản khóa luận:

  • Hạn chế: Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo sát độ ổn định trong điều kiện lão hóa cấp tốc ở nhiệt độ cao (95 °C) trong thời gian ngắn (tối đa 6 giờ), chưa thực hiện theo dõi độ ổn định dài hạn ở điều kiện bảo quản thực tế (nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ bảo quản lạnh 2 – 8 °C theo quy chuẩn thuốc tiêm). Bên cạnh đó, để đơn giản hóa hệ khảo sát nhằm đánh giá trực tiếp chất chống oxy hóa và oxy hòa tan, nghiên cứu chưa phối hợp thêm chất hiệp đồng chống oxy hóa (như dinatri edetat/EDTA) trong công thức thực nghiệm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm các phương pháp kỹ thuật khác để hạ thấp nồng độ oxy hòa tan trong dung môi; đồng thời ứng dụng các kết quả thu được để nghiên cứu toàn diện sự ảnh hưởng của oxy hòa tan đến độ ổn định của chế phẩm thuốc tiêm chứa Vitamin C hoàn chỉnh.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng và hoạt động nghiên cứu sau:

  • Sinh viên, học viên ngành Dược học: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp xây dựng công thức dung dịch thuốc chứa hoạt chất dễ bị oxy hóa, quy trình thẩm định phương pháp định lượng HPLC theo các chỉ tiêu độ thích hợp hệ thống, tính đặc hiệu và độ tuyến tính.
  • Cán bộ nghiên cứu và phát triển (R&D) tại các cơ sở sản xuất dược phẩm: Cung cấp thông số thực nghiệm đối sánh giữa các kỹ thuật đuổi khí oxy trong nước (đun sôi, siêu âm, sục khí trơ $N_2$) và căn cứ khoa học để lựa chọn tá dược chống oxy hóa (Natri metabisulfit) tương thích với khoảng pH sinh lý của dung dịch vitamin C.
  • Nghiên cứu kiểm nghiệm và phân tích dược phẩm: Tham khảo quy trình theo dõi biến màu của dịch thuốc qua phép đo quang phổ hấp thụ ở bước sóng 420 nm kết hợp định lượng HPLC pha đảo dùng cột aminopropylsilyl với pha động nước cất : acetonitril (25:75).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao Natri metabisulfit lại mang lại hiệu quả bảo vệ Vitamin C tốt hơn Natri bisulfit và Rongalit?

Trong nghiên cứu, dung dịch Vitamin C 10% được điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH về khoảng 5,0 – 6,5 nhằm đạt độ bền hóa học tối ưu của acid ascorbic. Về mặt lý thuyết hóa học và thực nghiệm, muối metabisulfit phát huy tác dụng khử oxy hóa tối ưu trong môi trường pH acid yếu; trong khi muối bisulfit thích hợp với môi trường trung tính và Rongalit chỉ hoạt động tối ưu ở môi trường kiềm (pH 9 – 11). Do đó, Natri metabisulfit tương thích nhất với môi trường của dung dịch vitamin C, giúp kìm hãm sự tạo màu (độ hấp thụ sau 6 giờ ở 95 °C chỉ là 0,056 so với 0,356 của Rongalit) và bảo tồn hàm lượng hoạt chất cao nhất (97,19%).

2. Sự khác biệt về khả năng loại oxy hòa tan (DO) giữa phương pháp sục khí Nitơ, đun sôi và siêu âm là bao nhiêu?

Nước cất ban đầu có nồng độ oxy hòa tan là $5,43 \pm 0,04\text{ mg/L}$. Sau 30 phút xử lý:

  • Phương pháp sục khí $N_2$ đưa DO giảm sâu nhất, đạt $0,57 \pm 0,05\text{ mg/L}$ (đã tiệm cận ngưỡng bão hòa sau 15 – 20 phút là $0,54 - 0,58\text{ mg/L}$).
  • Phương pháp đun sôi đưa DO về $2,63 \pm 0,04\text{ mg/L}$ (ổn định từ phút thứ 20 ở mức $2,64\text{ mg/L}$).
  • Phương pháp siêu âm làm giảm oxy hòa tan ít nhất, DO sau 30 phút vẫn ở mức cao là $4,59 \pm 0,06\text{ mg/L}$.

3. Phương pháp định lượng HPLC trong đề tài sử dụng điều kiện sắc ký như thế nào và có đạt yêu cầu thẩm định không?

Điều kiện sắc ký bao gồm: Cột Agilent ($25\text{ cm} \times 4,6\text{ mm}$, hạt $5\ \mu\text{m}$, pha tĩnh aminopropylsilylsilica gel); pha động gồm Nước cất – Acetonitril (25 : 75 v/v); detector UV ở bước sóng 254 nm; tốc độ dòng 1,0 ml/phút; thể tích tiêm 20 $\mu$l. Phương pháp đáp ứng đầy đủ các tiêu chí thẩm định: độ thích hợp hệ thống có phần trăm lặp lại thời gian lưu RSD = 0,33% ($\le 1%$) và diện tích pic RSD = 1,38% ($\le 2%$); tính đặc hiệu cao khi mẫu trắng và placebo không có pic tại vị trí của acid ascorbic; đường chuẩn tuyến tính trong khoảng 20 – 200 $\mu$g/ml đạt $R^2 = 0,9986$.

4. Vì sao nghiên cứu không đưa chất hiệp đồng chống oxy hóa (như EDTA) vào công thức thực nghiệm?

Bản chất của phản ứng oxy hóa vitamin C là phản ứng chuỗi có sự tham gia xúc tác của các vết ion kim loại nặng ($Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$). Các chất hiệp đồng chống oxy hóa như dinatri edetat (Na EDTA) có vai trò tạo phức chelat khóa vết kim loại. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, tác giả chủ động không đưa chất hiệp đồng chống oxy hóa vào công thức nhằm đơn giản hóa hệ thử nghiệm, từ đó đánh giá độc lập và chính xác ảnh hưởng trực tiếp của từng loại tá dược chống oxy hóa đơn lẻ cũng như mức độ tác động của oxy hòa tan đến độ ổn định của dung dịch.

5. Tại sao phương pháp sục khí Nitơ được đề xuất lựa chọn cho sản xuất dù phương pháp đun sôi cũng cho độ ổn định tương đương?

Sau 6 giờ lão hóa ở 95 °C, mẫu dùng nước đun sôi (Mẫu 8) và mẫu dùng nước sục khí $N_2$ (Mẫu 10) đều thể hiện độ ổn định hàm lượng rất cao và tương đương nhau ($98,84 \pm 0,30%$ so với $98,43 \pm 0,12%$), đồng thời đều hạn chế biến màu rất tốt. Tuy nhiên, phương pháp đun sôi nước đòi hỏi chi phí năng lượng lớn và mất nhiều thời gian chờ dung môi hạ nhiệt độ về nhiệt độ phòng trong điều kiện kín để tránh tái nhiễm không khí. Ngược lại, kỹ thuật sục khí $N_2$ thực hiện nhanh chóng ở nhiệt độ thường (đạt cân bằng sau 15 – 20 phút), thao tác thuận tiện và dễ dàng chuẩn hóa ở quy mô công nghiệp.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Đỗ Hưng Đông đã giải quyết đầy đủ hai mục tiêu nghiên cứu thông qua thực nghiệm khoa học chặt chẽ và phương pháp phân tích HPLC đã được thẩm định. Kết quả khẳng định muối Natri metabisulfit 0,1% là chất chống oxy hóa tối ưu nhất cho dung dịch Vitamin C 10% ở vùng pH 5,0 – 6,5. Đồng thời, công trình chứng minh việc loại khí oxy hòa tan bằng biện pháp sục khí Nitơ giúp giảm DO xuống mức thấp ($0,54 - 0,58\text{ mg/L}$), bảo vệ hữu hiệu màu sắc và hàm lượng hoạt chất trong điều kiện lão hóa khắc nghiệt. Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng, định hướng ứng dụng thực tế cho quá trình nghiên cứu và sản xuất các dạng thuốc dung dịch chứa vitamin C.