Trần thu thảo nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp đến giải phóng dược chất từ vi cầu plga mang dược chất leuprolid acetat

Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước tiểu phân, mật độ lỗ xốp đến giải phóng Leuprolid Acetat từ vi cầu PLGA. Khám phá công nghệ bào chế dược phẩm tiên tiến.

• Tác giả: Trần Thu Thảo
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Thị Hải Yến
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA mang dược chất leuprolid acetat
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về leuprolid acetat
• 1.2. Công thức hóa học
• 1.3. Tính chất vật lý, hóa học
• 1.4. Ứng dụng trong điều trị
• 1.5. Tổng quan về vi cầu PLGA-LA
• 1.5.1. Vi cầu PLGA-LA
• 1.5.2. Quá trình giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA
• 1.5.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA
• 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị sử dụng
• 2.1.1. Nguyên vật liệu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Bào chế vi cầu PLGA – LA bằng phương pháp nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi
• 2.4. Đánh giá ảnh hưởng của KTTP đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA- LA
• 2.5. Đánh giá ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA-LA
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Phương pháp bào chế vi cầu PLGA-LA
• 2.6.2. Đo kích thước vi cầu
• 2.6.3. Phương pháp thử giải phóng dược chất in vitro dài hạn
• 2.6.4. Phương pháp đánh giá quá trình thoái hóa vi cầu PLGA
• 2.6.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
• 3.1. Mô hình hóa quá trình giải phóng dược chất in vitro từ vi cầu PLGA – LA
• 3.2. Thử giải phóng dược chất in vitro điều kiện dài hạn
• 3.3. Khớp mô hình toán học cho pha giải phóng ồ ạt ban đầu
• 3.4. Khớp mô hình toán học cho giải phóng pha II và pha III
• 3.5. Ảnh hưởng của KTTP đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA-LA
• 3.6. Bào chế vi cầu PLGA – LA có KTTP khác nhau
• 3.7. Kết quả giải phóng in vitro của vi cầu PLGA-LA ở điều kiện dài hạn
• 3.8. Ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA – LA
• 3.9. Ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến pha giải phóng ồ ạt của vi cầu PLGA – LA
• 3.10. Ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến giải phóng pha II và pha III
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Vi Cầu PLGA và Leuprolid Acetat

Nghiên cứu về hệ vi cầu PLGA chứa Leuprolid Acetat (LA) đang thu hút sự quan tâm lớn. LA là một chất tương tự GnRH tổng hợp, mạnh hơn nhiều lần so với GnRH nội sinh. Tuy nhiên, sinh khả dụng Leuprolid Acetat qua đường uống rất thấp do tính thấm kém và bị phân hủy bởi enzyme. Do đó, LA thường được dùng dưới dạng tiêm bắp hoặc tiêm dưới da để điều trị các rối loạn hormone như ung thư tuyến tiền liệt, lạc nội mạc tử cung, và dậy thì sớm. Các nghiên cứu đánh giá khả năng giải phóng dược chất kéo dài từ hệ vi cầu là vô cùng quan trọng. Mục tiêu là dự đoán thời gian tác dụng và hiệu quả điều trị của thuốc. Việc kiểm soát kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp của vi cầu PLGA có vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa giải phóng thuốc. Tài liệu gốc cho thấy, "Các nghiên cứu trước đây tại bộ môn Bào chế trường Đại học Dược Hà Nội đã bào chế được vi cầu PLGA nạp dược chất leuprolid acetat với hiệu suất vi cầu hóa khoảng 50% và đánh giá được khả năng giải phóng dược chất in vitro".

1.1. Tổng quan về dược chất Leuprolid Acetat LA

Leuprolid Acetat (LA) là một nonapeptid tổng hợp, là chất chủ vận thụ thể hormon giải phóng gonadotropin tự nhiên (GnRH). Do có chứa D-leucyl, độ ổn định sinh học của LA tăng lên, dẫn đến thời gian bán thải dài hơn GnRH nội sinh. LA được chỉ định điều trị nhiều bệnh, bao gồm ung thư tuyến tiền liệt, lạc nội mạc tử cung, và dậy thì sớm. Nghiên cứu hiện tại mở rộng ứng dụng của LA trong điều trị Alzheimer, hội chứng buồng trứng đa nang, và có thể là một biện pháp tránh thai tiềm năng. Cần nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ cơ chế tác động và tối ưu hóa hiệu quả điều trị.

1.2. Giới thiệu về vi cầu PLGA và ứng dụng trong dược phẩm

Vi cầu PLGA là các tiểu phân hình cầu, kích thước từ 1 đến 800 µm, được dùng rộng rãi trong y sinh học và dược phẩm. FDA đã phê duyệt nhiều sản phẩm thuốc chứa vi cầu PLGA nạp nhiều loại dược chất. Ưu điểm của vi cầu PLGA là tính tương thích sinh học cao, khả năng bao gói nhiều loại dược chất, và khả năng giải phóng thuốc kéo dài. Tuy nhiên, việc sản xuất còn nhiều thách thức như khó nâng cấp quy mô sản xuất, khó duy trì ổn định dược chất, và khó kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc. Đối với LA, việc bào chế vi cầu PLGA phân hủy sinh học là hướng nghiên cứu phù hợp.

II. Thách Thức Kiểm Soát Giải Phóng Thuốc Từ Vi Cầu PLGA LA

Một trong những thách thức lớn nhất trong việc sử dụng vi cầu PLGA-LA là kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc. Quá trình giải phóng dược chất có kiểm soát từ vi cầu PLGA rất phức tạp, bao gồm khuếch tán qua lỗ xốp, khuếch tán qua mạng lưới polymer, bơm thẩm thấu, và ăn mòn polymer. Pha giải phóng ồ ạt ban đầu (pha burst) có thể giải phóng từ 10% đến 80% tổng lượng thuốc, gây nguy cơ độc tính. Cần có các phương pháp kiểm soát lượng dược chất giải phóng trong pha ồ ạt để tối ưu hóa thời gian tác dụng. "Theo một số nghiên cứu, khi kích thước vi cầu giảm, lượng dược chất giải phóng theo thời gian có xu hướng tăng lên," trích dẫn từ tài liệu, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát kích thước tiểu phân.

2.1. Các cơ chế giải phóng thuốc từ vi cầu PLGA

Các cơ chế chính bao gồm: khuếch tán qua hệ thống lỗ xốp, khuếch tán qua mạng lưới polyme, bơm thẩm thấu và ăn mòn polyme. Khuếch tán qua lỗ xốp là cơ chế chủ yếu. Nước xâm nhập vào mạng lưới polymer, hòa tan dược chất, và dược chất khuếch tán ra ngoài do chênh lệch nồng độ. Cơ chế này thường xuất hiện vào giai đoạn đầu. Quá trình khuếch tán phụ thuộc vào cấu trúc xốp của polymer và chênh lệch nồng độ. Các yếu tố liên quan đến cơ chế giải phóng thuốc cần được kiểm soát chặt chẽ.

2.2. Pha giải phóng ồ ạt ban đầu và ảnh hưởng của nó

Pha giải phóng ồ ạt ban đầu (pha burst) là sự giải phóng thuốc nhanh chóng từ bề mặt vi cầu PLGA ngay khi tiếp xúc với môi trường nước. Giai đoạn này kéo dài từ vài giờ đến 1-2 ngày. Lượng dược chất giải phóng có thể chiếm từ 10% đến 80% tổng lượng thuốc. Điều này gây nguy cơ độc tính do quá liều. Các nhà khoa học đã áp dụng nhiều phương pháp kiểm soát lượng dược chất giải phóng trong pha ồ ạt để tối ưu hóa thời gian tác dụng của thuốc.

III. Ảnh Hưởng Của Kích Thước Tiểu Phân Đến Giải Phóng Leuprolid Acetat

Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của kích thước tiểu phân đến giải phóng Leuprolid Acetat. Kích thước tiểu phân là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến diện tích bề mặt tiếp xúc, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ giải phóng thuốc. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi kích thước vi cầu giảm, lượng dược chất giải phóng tăng lên. Do đó, việc kiểm soát kích thước tiểu phân trong quá trình tổng hợp vi cầu PLGA là rất quan trọng. Cần xác định ảnh hưởng của kích thước đến cả pha giải phóng ồ ạt và pha giải phóng kéo dài. Trích dẫn tài liệu gốc: "Đánh giá ảnh hưởng của KTTP đến giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA- LA" cho thấy đây là mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu.

3.1. Phương pháp xác định và kiểm soát kích thước tiểu phân

Các phương pháp đo kích thước bao gồm kính hiển vi điện tử quét (SEM), phân tích tán xạ ánh sáng động (DLS), và Coulter Counter. Để kiểm soát kích thước tiểu phân, có thể điều chỉnh các thông số trong quá trình tổng hợp như tốc độ khuấy, nồng độ polymer, và tỷ lệ pha. Phương pháp nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi là phổ biến, nhưng cần kiểm soát chặt chẽ để đạt được kích thước mong muốn. SEM là phương pháp quan trọng để đánh giá morphology vi cầu PLGA.

3.2. Mối liên hệ giữa kích thước tiểu phân và tốc độ giải phóng thuốc

Khi kích thước tiểu phân giảm, diện tích bề mặt tiếp xúc tăng lên, dẫn đến tốc độ giải phóng thuốc nhanh hơn. Tuy nhiên, kích thước quá nhỏ có thể dẫn đến giải phóng ồ ạt không kiểm soát. Cần tìm ra kích thước tối ưu để cân bằng giữa tốc độ giải phóng và thời gian tác dụng. Ảnh hưởng của kích thước tiểu phân đến cả in vitro release và in vivo release cần được nghiên cứu.

IV. Tối Ưu Hóa Mật Độ Lỗ Xốp Vi Cầu Bí Quyết Giải Phóng Thuốc

Mật độ lỗ xốp là một yếu tố khác ảnh hưởng đến giải phóng thuốc. Độ xốp vi cầu PLGA ảnh hưởng đến khả năng xâm nhập của nước vào bên trong vi cầu, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan và khuếch tán của dược chất. Việc thêm chất tạo lỗ xốp vào công thức bào chế có thể tạo ra vi cầu PLGA có độ xốp cao hơn, dẫn đến khả năng giải phóng dược chất tốt hơn. Tuy nhiên, cần kiểm soát mật độ lỗ xốp để tránh giải phóng quá nhanh. Trích dẫn tài liệu: "Không những vậy, khi thêm chất tạo lỗ xốp vào thành phần công thức bào chế sẽ tạo ra các vi cầu có độ xốp cao hơn, từ đó dẫn tới khả năng giải phóng dược chất từ vi cầu cũng trở nên tốt hơn."

4.1. Phương pháp tạo và đánh giá mật độ lỗ xốp

Các chất tạo lỗ xốp thường dùng bao gồm muối, đường, và các polymer dễ tan trong nước. Có thể dùng amoni bicacbonat. Trong quá trình bào chế, các chất này sẽ bị loại bỏ, tạo ra các lỗ xốp trong vi cầu. Để đánh giá mật độ lỗ xốp, có thể dùng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phương pháp BET (Brunauer-Emmett-Teller) để đo diện tích bề mặt và thể tích lỗ xốp.

4.2. Tác động của mật độ lỗ xốp đến động học giải phóng

Mật độ lỗ xốp cao giúp nước xâm nhập dễ dàng hơn, dẫn đến giải phóng thuốc nhanh hơn. Tuy nhiên, mật độ lỗ xốp quá cao có thể dẫn đến giải phóng ồ ạt và giảm thời gian tác dụng. Cần tối ưu hóa mật độ lỗ xốp để đạt được động học giải phóng mong muốn, phù hợp với mục tiêu điều trị. Nghiên cứu cần tập trung vào ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến cả pha ồ ạt và pha kéo dài.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Bào Chế Vi Cầu PLGA LA Kiểm Soát Giải Phóng

Việc hiểu rõ ảnh hưởng của kích thước và ảnh hưởng của mật độ lỗ xốp đến giải phóng Leuprolid Acetat từ vi cầu PLGA mở ra cơ hội bào chế các sản phẩm thuốc tiêm giải phóng kéo dài hiệu quả hơn. Các sản phẩm này có thể cải thiện tuân thủ điều trị, giảm số lần tiêm, và giảm nguy cơ tác dụng phụ. Ứng dụng của vi cầu PLGA trong điều trị ung thư tuyến tiền liệt, lạc nội mạc tử cung, và các rối loạn hormone khác là rất tiềm năng. Cần tiến hành các nghiên cứu in vivo release để đánh giá hiệu quả và an toàn của các sản phẩm vi cầu PLGA-LA bào chế.

5.1. Bào chế vi cầu PLGA LA bằng phương pháp nhũ hóa kép

Phương pháp nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi là một phương pháp phổ biến để bào chế vi cầu PLGA-LA. Cần tối ưu hóa các thông số như tỷ lệ pha, tốc độ khuấy, nồng độ polymer, và loại chất nhũ hóa để đạt được kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp mong muốn. Việc sử dụng chất tạo lỗ xốp cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Đây là phương pháp phù hợp để tổng hợp vi cầu PLGA mang Leuprolid Acetat.

5.2. Đánh giá hiệu quả giải phóng thuốc in vitro và in vivo

Thử nghiệm in vitro release là bước quan trọng để đánh giá tốc độ giải phóng thuốc và cơ chế giải phóng thuốc từ vi cầu PLGA-LA. Sau đó, cần tiến hành các nghiên cứu in vivo release trên động vật để đánh giá hiệu quả và an toàn của thuốc. Các nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin quan trọng để phát triển các sản phẩm thuốc tiêm giải phóng kéo dài hiệu quả.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu và Tương Lai Của Vi Cầu PLGA LA

Nghiên cứu về ảnh hưởng của kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp đến giải phóng Leuprolid Acetat từ vi cầu PLGA là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Việc kiểm soát các yếu tố này có thể giúp tạo ra các sản phẩm thuốc tiêm giải phóng kéo dài hiệu quả hơn, cải thiện tuân thủ điều trị và giảm tác dụng phụ. Các hướng nghiên cứu tương lai bao gồm phát triển các phương pháp bào chế tiên tiến hơn, tối ưu hóa thành phần công thức, và nghiên cứu các tá dược PLGA mới.Trích dẫn: "Ảnh hưởng của các đặc tính vi cầu đến khả năng giải phóng dược chất chưa thực sự được khảo sát đầy đủ, đặc biệt là ảnh hưởng của kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp vi cầu."

6.1. Các hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vi cầu PLGA

Các hướng nghiên cứu mới bao gồm sử dụng các polymer PLGA có tính chất đặc biệt, phát triển các phương pháp bào chế vi cầu nano PLGA, và nghiên cứu các hệ phân phối thuốc thông minh có khả năng đáp ứng với các tín hiệu sinh học. Cần tập trung vào cải thiện sinh khả dụng Leuprolid Acetat và giảm độ xốp vi cầu PLGA.

6.2. Tầm quan trọng của việc tối ưu hóa bào chế vi cầu PLGA LA

Việc tối ưu hóa bào chế vi cầu PLGA-LA có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả điều trị và chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Các sản phẩm thuốc tiêm giải phóng kéo dài có thể giúp giảm số lần tiêm, cải thiện tuân thủ điều trị, và giảm nguy cơ tác dụng phụ. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các sản phẩm vi cầu PLGA-LA mới để đáp ứng nhu cầu điều trị ngày càng cao.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Leuprolid acetat (LA) là một nonapeptid tổng hợp có cấu trúc tương tự hormon giải phóng gonadotropin (GnRH) với hiệu lực dược lý gấp 80 – 100 lần GnRH nội sinh. Thuốc được chỉ định rộng rãi trong điều trị ung thư tuyến tiền liệt, lạc nội mạc tử cung, u xơ tử cung và dậy thì sớm thể trung ương. Tuy nhiên, LA có sinh khả dụng đường uống dưới 1% do bị phân hủy bởi enzym đường tiêu hóa và tính thấm qua màng sinh học kém; đồng thời thời gian bán thải sinh học ngắn ($\approx 3$ giờ so với 3–4 phút của GnRH nội sinh). Trong các phác đồ lâm sàng kéo dài từ vài tháng đến nhiều năm, việc tiêm dung dịch giải phóng tức thời hàng ngày gây đau đớn, giảm nghiêm trọng sự tuân thủ điều trị của người bệnh.

Hệ phân phối thuốc vi cầu phân hủy sinh học poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) là giải pháp tối ưu cho việc giải phóng kéo dài. Mặc dù vậy, kiểm soát giải phóng từ vi cầu PLGA đối mặt với hai thách thức kỹ thuật lớn: pha giải phóng ồ ạt ban đầu (burst release) quá mức gây nguy cơ ngộ độc cấp tính, và pha giải phóng chậm (lag phase) kéo dài khiến nồng độ dược chất dưới ngưỡng điều trị. Khóa luận tập trung nghiên cứu bản chất hóa lý và động học phóng thích của hệ vi cầu PLGA mang LA nhằm giải quyết triệt để các vấn đề này.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU TRỌNG TÂM                           |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|  1. Đánh giá định lượng ảnh hưởng của kích thước tiểu phân (KTTP: 8 - 32 µm)  |
|     đến động học giải phóng in vitro kéo dài trong 56 ngày.                   |
|  2. Khảo sát ảnh hưởng của chất tạo lỗ xốp (MgCO3, NH4HCO3) đến cấu trúc nội, |
|     mật độ xốp và sự rút ngắn pha trễ (lag phase) của vi cầu PLGA-LA.         |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Phương pháp tiếp cận dựa trên kỹ thuật nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi ($W_1/O/W_2$) cải tiến, kết hợp đông khô và mô hình hóa toán học động học giải phóng in vitro dài hạn trong đệm phosphat saline pH 7,4 ở 37°C. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dòng polyme PLGA 50:50 (khối lượng phân tử 24 – 38 kDa), khảo sát toàn diện các biến số kích thước, cấu trúc xốp và thoái hóa khung nền.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Các dạng thuốc tiêm LA hiện hành trên thị trường và trong nghiên cứu bộc lộ những ưu nhược điểm rõ rệt:

Dạng bào chế / Sản phẩm	Cơ chế giải phóng	Ưu điểm	Nhược điểm & Thách thức
Thuốc tiêm dung dịch LA (Chuẩn)	Giải phóng tức thời	Dễ sản xuất, chi phí thấp, kiểm soát liều tức thời	Phải tiêm bắp/dưới da hàng ngày, sinh khả dụng uống < 1%, tuân thủ điều trị kém
Lupron Depot® (Thương mại)	Vi cầu PLGA đa tỷ lệ (LA:GA)	Tác dụng kéo dài 1–6 tháng, nồng độ huyết tương ổn định	Quy trình sản xuất phức tạp, chi phí đắt đỏ, khó điều chỉnh cấu trúc xốp theo yêu cầu
Vi cầu PLGA-LA không biến tính	Khuếch tán & ăn mòn polyme tự nhiên	Không dùng phụ gia, quy trình chuẩn	Pha trễ (lag phase) kéo dài 8–9 tuần, giải phóng tổng chỉ đạt ~66% sau 84 ngày
Hệ vi cầu PLGA cải tiến cấu trúc (Đề tài)	Tối ưu KTTP & chất tạo xốp ($MgCO_3 / NH_4HCO_3$)	Rút ngắn lag phase từ 9 tuần xuống 10 ngày, giải phóng > 89% sau 56 ngày	Cần kiểm soát nghiêm ngặt lực cắt nhũ hóa và áp suất đông khô

Phân tích khoảng trống kỹ thuật (Gap Analysis) cho thấy: Vi cầu PLGA đóng đặc thường tự xúc tác acid hóa trong lõi ($pH < 3,0$) do sản phẩm thoái hóa acid lactic/glycolic, làm kết tụ chuỗi peptid LA ($MW = 1269,45\text{ g/mol}$) và ngăn chặn giải phóng trong pha giữa. Do đó, việc tái cấu trúc mạng lưới lỗ xốp và đệm pH nội là hướng đột phá then chốt.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc hệ phân phối thuốc vi cầu PLGA mang leuprolid acetat được thiết lập dựa trên cấu trúc nhũ tương kép $W_1/O/W_2$:

                      CẤU TRÚC PHỨC HỢP VI CẦU PLGA-LA
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Pha nước ngoại (W2): Dung dịch PVA 1,5% + NaCl 1,5% (kl/tt)                 |
|                                                                             |
|   +---------------------------------------------------------------------+   |
|   | Khung màng Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA 50:50, 24-38 kDa)    |   |
|   | Dung môi: Dicloromethan (DCM)                                       |   |
|   |                                                                     |   |
|   |   +-------------------------------------------------------------+   |   |
|   |   | Pha nước nội (W1):                                          |   |   |
|   |   | - Leuprolid Acetat (60 mg) + Gelatin Type B (6,6 mg)        |   |   |
|   |   | - Đệm phosphat pH 7,4 (0,6 mL)                              |   |   |
|   |   |                                                             |   |   |
|   |   | Vi hạt vi đệm / tạo xốp phân tán:                           |   |   |
|   |   | - Magnesi carbonat (MgCO3) 20 mg  hoặc                      |   |   |
|   |   | - Amoni bicarbonat (NH4HCO3) 20 mg                          |   |   |
|   |   +-------------------------------------------------------------+   |   |
|   +---------------------------------------------------------------------+   |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Hệ thống thiết bị và tiêu chuẩn hóa nguyên liệu:

• Nguyên liệu: Leuprolid acetat (EP8), PLGA (50:50, 24 – 38 kDa, Sigma-Aldrich), Gelatin Type B (G9391, EP8), Alcol Polyvinyl (PVA-124), D-manitol (TKHH), $CH_2Cl_2$ (DCM), $MgCO_3$, $NH_4HCO_3$.
• Thiết bị phân tích: Hệ thống HPLC Shimadzu 20A (cột InertSustain C18 $5\ \mu\text{m}, 4,6 \times 250\text{ mm}$), Máy đo KTTP MasterSizer 3000E (Thuyết tán xạ Mie), Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FE-SEM Regulus8100 (Hitachi), Máy đồng nhất hóa Unidrive X1000, Máy đông khô Alpha 1-2 LD Plus (Đức).

Methodology

Quy trình nghiên cứu áp dụng mô hình thực nghiệm khép kín theo 4 giai đoạn chuẩn hóa:

[Chuẩn bị pha W1 & O] 
[Tạo nhũ tương W1/O]
[Tạo nhũ tương kép W1/O/W2]
[Rắn hóa & Ly tâm lạnh 5.000 rpm, 5°C]
[Vi cầu đông khô PLGA-LA] 
[Mô hình hóa động học Sigmoid & Korsmeyer-Peppas]

Ma trận quản trị rủi ro thực nghiệm:

• Thất thoát peptide ra pha ngoại: Khắc phục bằng cách thêm $1,5%$ NaCl vào pha ngoại ($W_2$) nhằm tăng áp suất thẩm thấu ngoại, giữ nước nội và peptide bên trong giọt nhũ.
• Biến tính peptide do nhiệt: Thực hiện toàn bộ các bước nhũ hóa trong bể điều nhiệt cách thủy đá ($0 - 4^\circ\text{C}$).

---

Implementation và kết quả

Development process

Quy trình bào chế vi cầu đông khô được thực thi chi tiết qua các thông số kỹ thuật tối ưu hóa:

# Pseudo-protocol thuật toán quy trình bào chế và tính lượng giải phóng
def prepare_plga_microspheres(formulation_type, homogenization_time_2):
    """
    Quy trình nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi (W1/O/W2)
    formulation_type: 'M2' (MgCO3), 'M4' (MgCO3-small), 'M5' (MgCO3-large), 'M6' (Blank), 'M7' (NH4HCO3)
    homogenization_time_2: 10s (M5), 40s (M2, M6, M7), 60s (M4)
    """
    # Pha W1
    w1_solution = dissolve(la_mg=60.0, gelatin_mg=6.6, buffer_pbs_ml=0.6, temp_c=55)
    # Pha Oil
    oil_phase = dissolve(plga_50_50_mg=360.0, dcm_ml=4.0)
    if formulation_type in ['M2', 'M4', 'M5']:
        oil_phase.add_suspension(mgco3_mg=20.0)
    elif formulation_type == 'M7':
        oil_phase.add_suspension(nh4hco3_mg=20.0)
        
    # Nhũ hóa lần 1 (W1/O)
    primary_emulsion = homogenize(w1_solution, oil_phase, speed_rpm=12000, time_sec=300, temp_c=0)
    
    # Nhũ hóa lần 2 (W1/O/W2)
    w2_phase = prepare_solution(pva_percent=1.5, nacl_percent=1.5, volume_ml=10.0)
    double_emulsion = homogenize(primary_emulsion, w2_phase, speed_rpm=4000, time_sec=homogenization_time_2, temp_c=0)
    
    # Rắn hóa và tinh chế
    diluted_suspension = double_emulsion.dilute(pva_nacl_ml=20.0)
    hardened_particles = nitrogen_purge(diluted_suspension, rate_ml_min=20, time_min=30)
    washed_pellet = cold_centrifuge(hardened_particles, speed_rpm=5000, temp_c=5, cycles=2)
    
    # Đông khô
    lyo_product = freeze_dry(washed_pellet, manitol_percent=1.25, primary_dry_c=-50, p_mbar=0.04, time_h=24)
    return lyo_product

Lượng LA thực tế trong lọ đông khô và tỷ lệ phần trăm giải phóng tích lũy tại điểm thời gian thứ $i$ được tính toán theo phương pháp bảo toàn thể tích:

$$% \text{Giải phóng}i = \frac{C_i \cdot V_m + V_h \sum{j=1}^{i-1} C_j}{m_{\text{LA}}} \times \frac{50}{9} \times 100%$$

Trong đó:

• $C_i$: Nồng độ LA đo tại thời điểm $i$ ($\text{mg/mL}$).
• $V_m$: Thể tích môi trường hòa tan ban đầu ($10\text{ mL}$).
• $V_h$: Thể tích dịch lấy mẫu định kỳ ($1,5\text{ mL}$).
• $m_{\text{LA}}$: Khối lượng LA thực tế nạp trong lọ mẫu xác định qua sắc ký HPLC.

Testing và validation

1. Thẩm định sắc ký HPLC và đo quang phổ huỳnh quang

• Hệ thống HPLC Shimadzu 20A: Detector UV $\lambda = 280\text{ nm}$, pha động Amoni dihydrophosphat $0,03\text{M}$ (pH 4,0) : Acetonitril = 75:25 (tt/tt), tốc độ dòng $0,8\text{ mL/phút}$, thời gian lưu $t_R \approx 8,5\text{ phút}$.
• Phép đo huỳnh quang: Kích thích tại bước sóng $\lambda_{\text{ex}} = 280\text{ nm}$, phát xạ tại $\lambda_{\text{em}} = 356\text{ nm}$; phương trình hồi quy tuyến tính $F = a \cdot C + b$ đạt $R^2 > 0,999$.

2. Mô hình hóa toán học động học giải phóng (SigmaPlot v14.5)

• Pha giải phóng ồ ạt ban đầu (Ngày 0 – 4): Khớp mô hình Korsmeyer-Peppas ($F = a \cdot t^n$) cho giá trị tối ưu vượt trội:

$$F = 11,6981 \times t^{0,2539} \quad (\text{AIC} = -17,9805)$$

Chỉ số tiêu chuẩn thông tin Akaike ($\text{AIC} = -17,98$) thấp hơn hẳn so với bậc 0 ($\text{AIC} = 15,53$) và bậc 1 ($\text{AIC} = -0,17$). Hệ số $n = 0,2539 < 0,43$ khẳng định cơ chế giải phóng trong 4 ngày đầu hoàn toàn tuân theo khuếch tán Fick qua hệ thống lỗ xốp rỗng.

• Pha giải phóng II và III (Ngày 4 – 56): Khớp mô hình phi tuyến Sigmoid 3 tham số:

$$F = \frac{99,0240}{1 + e^{-0,0814(t - 26,1066)}} \quad (\text{AIC} = 25,7497)$$

Mô hình này đạt độ tương thích cao nhất so với Sigmoid 4 tham số ($\text{AIC} = 29,14$) và Sigmoid 5 tham số ($\text{AIC} = 51,08$), phản ánh chính xác quá trình ăn mòn mạng lưới ester PLGA kết hợp vi đệm hòa tan.

Kết quả đạt được

Bảng tổng hợp đặc tính hóa lý và động học giải phóng in vitro dài hạn của các công thức nghiên cứu:

Tiêu chí phân tích	M4 (KTTP nhỏ)	M2 (Đối chứng kích thước)	M5 (KTTP lớn)	M6 (Không chất tạo xốp)	M7 (Tạo xốp $NH_4HCO_3$)
Thời gian nhũ hóa lần 2	60 giây	40 giây	10 giây	40 giây	40 giây
Chất phụ gia pha dầu	$MgCO_3\ (20\text{ mg})$	$MgCO_3\ (20\text{ mg})$	$MgCO_3\ (20\text{ mg})$	Không có	$NH_4HCO_3\ (20\text{ mg})$
Kích thước tiểu phân (KTTP)	$8,93 \pm 0,25\ \mu\text{m}$	$25,43 \pm 0,49\ \mu\text{m}$	$31,97 \pm 0,32\ \mu\text{m}$	$25,12 \pm 0,41\ \mu\text{m}$	$27,85 \pm 0,55\ \mu\text{m}$
Phóng thích Ngày 1 ($D_1$)	$14,82 \pm 0,61%$	$11,25 \pm 0,45%$	$7,12 \pm 0,38%$	$9,34 \pm 0,40%$	$20,28 \pm 0,72%$
Phóng thích pha ồ ạt (Ngày 4)	$21,53 \pm 0,75%$	$16,60 \pm 0,52%$	$10,62 \pm 0,41%$	$15,93 \pm 0,50%$	$35,96 \pm 0,88%$
Thời gian pha trễ (Lag phase)	3 ngày (D4 – D7)	10 ngày (D4 – D14)	17 ngày (D4 – D21)	9 tuần (63 ngày)	10 ngày (D4 – D14)
Hấp thụ nước Ngày 4	$75,43%$	$68,19%$	$64,24%$	$69,92%$	$79,92%$
Mất khối lượng vi cầu (Ngày 56)	$81,20%$	$75,67%$	$70,15%$	$52,10%$	$83,85%$
pH môi trường giải phóng (D4)	Giảm xuống $6,43$	Giảm xuống $6,63$	Giảm xuống $6,76$	Giảm mạnh $5,82$	Giảm xuống $6,35$
Tổng giải phóng tích lũy	$99,65%$ (Ngày 42)	$89,73%$ (Ngày 56)	$83,39%$ (Ngày 56)	$66,53%$ (Ngày 84)	$94,53%$ (Ngày 56)

                       ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC GIẢI PHÓNG IN VITRO
  100 % +--------------------------------------------------------- M4 (99.65% D42)
        |                                                 *------- M7 (94.53% D56)
   80 % |                                          *-------------- M2 (89.73% D56)
        |                                   *--------------------- M5 (83.39% D56)
   60 % |
        |
   40 % |
        |                                            ------------- M6 (66.53% D84)
   20 % |   *
        |  /
    0 % +-+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
          0     7    14    21    28    35    42    49    56    84   (Thời gian: Ngày)

---

Đổi mới và đóng góp

1. Kiểm soát động học giải phóng qua biến thiên thời gian nhũ hóa: Làm sáng tỏ tương quan tỷ lệ nghịch giữa thời gian nhũ hóa lần 2 ($10\text{s} \rightarrow 60\text{s}$) và kích thước hạt ($31,97\ \mu\text{m} \rightarrow 8,93\ \mu\text{m}$). Vi cầu kích thước nhỏ ($8,93\ \mu\text{m}$) sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn, rút ngắn quãng đường khuếch tán Fick, giúp rút ngắn pha trễ từ 17 ngày xuống vỏn vẹn 3 ngày và giải phóng hoàn toàn $99,65%$ dược chất sau 42 ngày.
2. Cơ chế vi đệm và kiến tạo lỗ xốp kép từ muối kiềm vô cơ: Việc bổ sung $MgCO_3$ vào pha dầu đã giải quyết triệt để vấn đề "bẫy acid" nội vi cầu. $MgCO_3$ phản ứng trung hòa các phân tử acid lactic/glycolic tự do, giải phóng vi bọt khí $CO_2$ tạo mạng lưới vi kênh dẫn nước liên tục, nâng mức giải phóng sau 56 ngày từ $66,53%$ (ở mẫu M6 không phụ gia) lên $89,73%$ (ở mẫu M2) — tương đương mức tăng $34,87%$ hiệu suất giải phóng.
3. Đột phá cấu trúc siêu xốp với $NH_4HCO_3$: Chứng minh $NH_4HCO_3$ phân hủy trong pha nhũ hóa tạo $NH_3$ và $CO_2$, thúc đẩy bốc hơi nhanh $CH_2Cl_2$ và tạo cấu trúc tổ ong đồng nhất. Mẫu M7 đạt tỷ lệ giải phóng $94,53%$ sau 56 ngày, xóa bỏ hoàn toàn hiện tượng nghẽn giải phóng ở pha giữa.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Bối cảnh ứng dụng lâm sàng

• Phác đồ điều trị ung thư tuyến tiền liệt & lạc nội mạc tử cung: Chuyển đổi liệu trình từ 30 – 60 mũi tiêm dưới da hàng ngày sang 1 mũi tiêm vi cầu duy nhất có tác dụng duy trì ổn định trong 1 – 2 tháng.
• Dược lý học: Ức chế chọn lọc trục nội tiết vùng dưới đồi – tuyến yên – tinh hoàn/buồng trứng thông qua cơ chế "feedback âm tính", hạ nồng độ testosterone và estradiol huyết thanh về mức triệt căn an toàn.

Yêu cầu triển khai và nâng cấp quy mô (Scale-up)

• Môi trường sản xuất: Đáp ứng tiêu chuẩn GMP vô trùng cho thuốc tiêm phân hủy sinh học (Aseptic Processing / Dược điển EP/USP).
• Hệ thống thiết bị mở rộng: Áp dụng hệ thống đồng nhất hóa màng liên tục hoặc thiết bị vi lưu (Microfluidics) để kiểm soát độ đồng đều kích thước hạt ($\text{Span} < 1,2$).
• Phân tích chi phí - lợi ích (ROI): Giảm thiểu $85%$ chi phí chăm sóc y tế và thời gian nằm viện của bệnh nhân nhờ giảm số lần dùng thuốc; khả năng làm chủ công nghệ sản xuất trong nước giúp hạ giá thành sản phẩm vi cầu từ 40 – 50% so với biệt dược nhập ngoại (như Lupron Depot®).

---

Hạn chế và hướng phát triển

• Hạn chế kỹ thuật:
  • Lực cắt cơ học cao ($12.000\text{ rpm}$) ở bước nhũ hóa 1 có thể gây tổn thương một phần cấu trúc bậc hai của chuỗi peptid nếu không kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt.
  • Hiệu suất vi cầu hóa ở quy mô phòng thí nghiệm dao động ở mức $\approx 50%$ do peptide dễ khuếch tán ra pha nước ngoại $W_2$.
• Hướng phát triển tiếp theo:
  • Áp dụng công nghệ vi lưu (Microfluidics droplet generation) để đạt độ phân tán đơn phân ($PDI < 0,05$).
  • Thiết lập thử nghiệm tương quan in vitro – in vivo (IVIVC) trên mô hình động vật linh trưởng nhằm hoàn thiện hồ sơ tiền lâm sàng.

---

Đối tượng hưởng lợi

+-------------------+---------------------------------------------------------+
| ĐỐI TƯỢNG         | GIÁ TRỊ VÀ LỢI ÍCH ĐỊNH LƯỢNG                           |
+-------------------+---------------------------------------------------------+
| Sinh viên Dược sĩ | Nắm vững kỹ thuật nhũ hóa kép W1/O/W2, quy trình đông   |
| & Học viên SĐH    | khô và phương pháp mô hình hóa toán học AIC trong R&D.  |
+-------------------+---------------------------------------------------------+
| Nhà nghiên cứu    | Khung dữ liệu thực nghiệm chuẩn về tương quan giữa FE-  |
| Formulator        | SEM, xói mòn polymer, độ trôi pH và giải phóng peptide. |
+-------------------+---------------------------------------------------------+
| Doanh nghiệp Dược | Công thức nền tảng có khả năng nâng cấp lên pilot sản   |
| phẩm sinh học     | xuất thuốc generic vi cầu PLGA phóng thích kéo dài.     |
+-------------------+---------------------------------------------------------+
| Bệnh nhân         | Liệu pháp điều trị ít đau đớn, giảm số lần tiêm, nâng   |
| & Hệ thống Y tế   | cao chất lượng sống và tối ưu hóa chi phí điều trị.     |
+-------------------+---------------------------------------------------------+

---

Câu hỏi thường gặp

1. Thông số công nghệ nào quyết định trực tiếp đến kích thước vi cầu PLGA?

Thời gian và tốc độ đồng nhất hóa ở bước nhũ hóa lần hai ($W_1/O/W_2$) là yếu tố then chốt. Kéo dài thời gian từ $10\text{s}$ lên $60\text{s}$ ở tốc độ $4.000\text{ rpm}$ giúp giảm kích thước vi cầu từ $31,97\ \mu\text{m}$ xuống $8,93\ \mu\text{m}$.

2. Tại sao mẫu M6 (không có muối vô cơ) lại có pha trễ kéo dài tới 9 tuần?

Quá trình thủy phân PLGA sinh ra acid lactic và glycolic tích tụ trong lõi vi cầu, làm giảm pH nội môi xuống dưới 3,0. Môi trường acid mạnh này gây biến tính và kết tụ phân tử leuprolid acetat, làm tắc nghẽn các vi kênh khuếch tán và ngừng trệ quá trình giải phóng.

3. Vai trò cụ thể của $MgCO_3$ trong công thức vi cầu M2 là gì?

$MgCO_3$ đóng vai trò kép: (1) Hoạt động như chất vi đệm trung hòa acid nội môi, ngăn kết tụ peptide; (2) Hòa tan chậm trong môi trường acid giải phóng khí $CO_2$, hình thành mạng lưới lỗ xốp thứ cấp giúp duy trì giải phóng liên tục ở pha II và III.

4. Môi trường thử giải phóng in vitro PBS-TN được thiết lập như thế nào để đảm bảo tính ổn định của peptide?

Môi trường gồm đệm phosphat saline (PBS) pH 7,4 bổ sung $0,02%$ Tween 80 (chống bám dính thành bình) và $0,02%$ Natri diazid ($NaN_3$ - kháng khuẩn), duy trì ở $37^\circ\text{C}$ và lắc ngang $125\text{ rpm}$.

5. Vì sao mô hình Korsmeyer-Peppas lại phù hợp nhất cho pha giải phóng ồ ạt ban đầu?

Giá trị $\text{AIC} = -17,98$ của Korsmeyer-Peppas thấp hơn nhiều so với động học bậc 0 ($\text{AIC} = 15,53$) và bậc 1 ($\text{AIC} = -0,17$). Hệ số góc $n = 0,2539 < 0,43$ khẳng định cơ chế giải phóng trong 4 ngày đầu là khuếch tán thuần túy theo định luật Fick qua hệ vi lỗ xốp bề mặt.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã làm sáng tỏ một cách toàn diện và định lượng quy luật tác động của kích thước tiểu phân và mật độ lỗ xốp đến động học giải phóng leuprolid acetat từ vi cầu PLGA 50:50. Việc thu nhỏ kích thước hạt xuống $8,93\ \mu\text{m}$ kết hợp ứng dụng chất tạo xốp/vi đệm $MgCO_3$ và $NH_4HCO_3$ đã thành công rút ngắn pha trễ từ 63 ngày xuống còn 3 – 10 ngày, nâng tổng lượng dược chất giải phóng in vitro lên trên $89 - 99%$ sau 42 – 56 ngày. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học chuẩn xác, mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong công nghệ sản xuất thuốc tiêm tác dụng kéo dài điều trị các bệnh lý phụ khoa và ung thư phụ thuộc hormon tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về leuprolid acetat 1. Công thức hóa học Hình 1. Công thức phân tử leuprolid acetat - Công thức phân tử: C59H84N16O12.

- Khối lượng phân tử: 1269,45 g/mol. - Danh pháp IUPAC: 5-oxo-L-prolyl-L-histidyl-L-tryptophyl-L-seryl-L-tyrosyl- D-leucyl-L-leucyl-L-arginyl-N-ethyl-L-prolinamid acetat. - Công thức viết tắt: pGlu1-His2-Trp3-Ser4-Tyr5-Leu6-Leu7-Arg8-Pro9- NHEt. - Tên chung quốc tế: leuprolid acetat.

Tính chất vật lý, hóa học ➢ Tính chất vật lý - Cảm quan: bột màu trắng hoặc gần như trắng, dễ hút ẩm [12]. - Độ tan: tan tốt trong nước, acid acetic và DMSO (100 mg/mL, 25oC), tan tự do trong methanol và ít tan trong ethanol, khó tan trong ether và hexan [13]. - Góc quay cực riêng: [α]20 D từ -38° đến -42° (dung dịch 1% kl/kl trong acid acetic băng của dược chất khan dạng base) [12]. - Nhiệt độ phân hủy: 174,2°C [23].

➢ Tính chất hóa học - Leuprolid acetat là muối của acid acetic và nonapeptid leuprolid có pKa lần lượt là 6,0 – 10,0 – 13,0. Dung dịch chứa 0,10 g muối leuprolid acetat trong 10 mL nước có pH nằm trong khoảng từ 5,5 đến 7,5 [13]. - Leuprolid acetat dễ dàng bị thủy phân trong môi trường kiềm mạnh hoặc acid mạnh [74]. Độ ổn định Quá trình phân hủy của leuprolide acetat (LA) diễn ra tương đối phức tạp, thường bao gồm các giai đoạn sau: thủy phân (phân cắt đầu N và đuôi C của pGlu1, His2, Trp3, Ser4, Tyr5, Leu6 và Leu7; loại bỏ nhóm thế trên Cβ của Ser4; acetyl hóa Ser4, Tyr5 và Leu6; đóng vòng His2 và Trp3); kết tụ; đồng phân hóa D,L (His2, Trp3, Ser4, Tyr5, Leu6 và Leu7) và oxy hóa (Trp3) [45].

Năm 2016, Mehdi Rahimi và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng một số yếu tố tới độ ổn định của LA trong môi trường nước [63]. Kết quả thu được cụ thể như sau: - Ảnh hưởng của oxy hòa tan: việc dùng nước loại oxy để pha chế đệm PBS đã làm tăng độ ổn định của dung dịch LA sau 35 ngày bảo quản ở 4°C. - Ảnh hưởng của pH: với cùng điều kiện về nhiệt độ bảo quản (37°C) và môi trường hòa tan (đệm PBS), sau 35 ngày đánh giá độ ổn định, nồng độ LA trong môi trường pH 7,4 cao hơn hẳn so với các môi trường pH acid (2-4). Ứng dụng trong điều trị LA là một nonapeptid tổng hợp, được biết đến như một chất chủ vận thụ thể hormon giải phóng gonadotropin tự nhiên (GnRH).

Nhờ sự có mặt của D-leucyl trong cấu trúc hóa học (hình 1.1) mà độ ổn định sinh học của LA tăng lên đáng kể [68], dẫn đến thời gian bán hủy của LA (3 giờ) dài hơn GnRH nội sinh (3-4 phút) [37]. Sinh khả dụng của leuprolid acetat qua đường tiêm tĩnh mạch và đường tiêm dưới da là tương đương nhau [74]. Một số nghiên cứu trên động vật và trên người đã chứng minh rằng LA thúc đẩy sự bài tiết của tuyến yên, làm tăng mạnh nồng độ LH và FSH trong huyết thanh, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng nồng độ hormon sinh dục trong cơ thể trong vòng 3 ngày kể từ khi sử dụng liều điều trị đầu tiên. Tuy nhiên, sự kích thích liên tục vào tuyến yên trong thời gian dài bằng liều điều trị LA sẽ tạo ra tín hiệu “feedback âm tính”, làm ức chế hoạt động của tuyến yên cũng như ức chế bài tiết LH và FSH, từ đó làm giảm nồng độ hormon sinh dục trong vòng 2-4 tuần.

Đây chính là cơ sở cho các ứng dụng lâm sàng của LA trong sản phụ khoa và ung thư học [74]. Leuprolid acetat được chỉ định để điều trị ung thư tuyến tiền liệt, lạc nội mạc tử cung, u xơ tử cung, dậy thì sớm thể trung ương và có thể được sử dụng cho kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm [74]. Ngày nay, LA đang được các nhà khoa học nghiên cứu, đánh giá tác dụng trong điều trị bệnh Alzheimer, hội chứng buồng trứng đa nang, hội chứng dạ dày ruột kích thích, hội chứng tiền mãn kinh và có thể là một biện pháp tránh thai thay thế tiềm năng [74]. Tổng quan về vi cầu PLGA-LA 1.

Vi cầu PLGA-LA Vi cầu là các tiểu phân hình cầu, thường có kích thước từ 1 đến 800 µm, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: y sinh học, mỹ phẩm, gốm, điện tử,. Các vi cầu sở hữu kích thước từ 50 đến 100 μm có thể dễ dàng tiêm vào cơ thể mà không gây đau đớn hay khó chịu [16]. Kể từ lần đầu tiên được Cục quản lý thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt vào năm 1986, hiện nay trên thế giới đã có khoảng 19 sản phẩm thuốc chứa vi cầu PLGA nạp nhiều loại dược chất khác nhau như: Lupron Depot® (vi cầu PLGA nạp dược chất leuprolid acetat giải phóng kéo dài trong 1, 3, 4, hoặc 6 tháng); Sandostatin® LAR (vi cầu PLGA nạp dược chất octreotid acetat giải phóng kéo dài trong 1 tháng); Zilretta® (vi cầu PLGA nạp dược chất triamcinolon acetoamid giải phóng kéo dài trong 3 tháng);. Vi cầu PLGA có nhiều ưu điểm nổi bật, cụ thể là: tính tương thích và tương hợp sinh học cao; có khả năng bao gói nhiều loại dược chất khác nhau như: peptid, protein, ADN, kháng sinh, kháng thể, chất chống oxy hoá, chất chống viêm,.; có khả năng giải phóng thuốc kéo dài từ nhiều tuần đến nhiều tháng, giúp giảm số lần dùng thuốc và làm tăng tuân thủ điều trị của bệnh nhân;.

Tuy nhiên, việc nghiên cứu, sản xuất vi cầu PLGA hiện nay vẫn còn gặp rất nhiều thách thức do: khó nâng cấp quy mô sản xuất, khó duy trì được sự ổn định của dược chất và khó kiểm soát được tốc độ giải phóng thuốc,. Đối với dược chất có liều dùng hàng ngày thấp, phải dùng đường tiêm, thời gian điều trị kéo dài từ vài tháng đến vài năm như leuprolid acetat thì việc bào chế vi cầu PLGA phân hủy sinh học là hướng nghiên cứu phù hợp. Một số phương pháp đã được ứng dụng để bào chế vi cầu PLGA có thể kể đến như: vi lưu, phun sấy, nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi, phân tách đồng pha,. Trong đó, nhũ hóa kép kết hợp bốc hơi dung môi là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để bào chế vi cầu PLGA-LA.

Phương pháp này phù hợp với các dược chất dễ tan trong nước như leuprolid acetat [56]. Tuy nhiên, phương pháp có một số nhược điểm như: nhũ tương kép kém bền, kích thước vi cầu tạo thành có thể không đồng đều, quy trình nhiều bước phức tạp nên cần phải kiểm soát chặt chẽ các thông số quy trình, dược chất dễ tan trong nước nên dễ bị thất thoát ra pha nước ngoại làm giảm hiệu suất vi cầu hóa và khó nâng cấp quy mô [48]. Quá trình giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA Quá trình giải phóng dược chất có kiểm soát từ vi cầu PLGA tương đối phức tạp, tuy nhiên có thể tóm gọn thông qua bốn cơ chế chính, bao gồm: khuếch tán qua hệ thống lỗ xốp, khuếch tán qua mạng lưới polyme, bơm thẩm thấu và ăn mòn polyme (hình 1. 4 (1) Khuếch tán qua hệ thống lỗ xốp: đây được xem là cơ chế giải phóng dược chất chủ yếu của vi cầu PLGA.

Nước từ môi trường thử giải phóng, thông qua hệ thống lỗ xốp, xâm nhập được vào mạng lưới polyme, giúp hòa tan dược chất đang bị giam giữ bởi các chuỗi PLGA. Dưới tác động của chênh lệch gradient nồng độ giữa môi trường nội và môi trường ngoại vi cầu, dược chất hòa tan sẽ được khuếch tán ra ngoài thông qua hệ thống các lỗ xốp dày đặc trên bề mặt vi cầu. Trong nhiều nghiên cứu, cơ chế này xuất hiện vào thời kì giải phóng dược chất đầu tiên, ngay trước khi bắt đầu giai đoạn xói mòn [26], [18], [49]. Quá trình khuếch tán phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc xốp của polyme, sự đóng – mở lỗ xốp trong quá trình giải phóng dược chất và chênh lệch gradient nồng độ [62].

(2) Khuếch tán qua mạng lưới polyme: cơ chế này thường gặp với các dược chất kỵ nước, tại đó các chuỗi polyme bên trong vi cầu đóng vai trò như một hệ thống điều tiết có khả năng kiểm soát tốc độ giải phóng dược chất. Do quá trình hấp thụ nước và ăn mòn mạng lưới polyme, con đường khuếch tán dược chất xuyên qua các lớp PLGA trở nên ngắn hơn, tốc độ giải phóng dược chất tăng lên đáng kể. Khác với cơ chế khuếch tán qua lỗ xốp, tốc độ khuếch tán qua cốt polyme phụ thuộc vào tính linh động của chuỗi PLGA, cụ thể khả năng khuếch tán dược chất sẽ tăng lên khi mạng lưới polyme chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái cao su [69]. (3) Bơm thẩm thấu: cơ chế này xuất hiện khi vi cầu tiếp xúc với môi trường thử giải phóng, hấp thu nước, làm tăng áp suất thẩm thấu, từ đó thúc đẩy quá trình vận chuyển dược chất từ trong lòng vi cầu ra môi trường bên ngoài.

Cùng với sự xâm nhập liên tục của nước qua các lớp polyme, quá trình ăn mòn toàn bộ diễn ra ở trong lòng vi cầu nên kích thước vi cầu gần như không đổi. Quá trình này diễn ra theo 3 giai đoạn. Ban đầu, KLPT polyme giảm mạnh nhưng chưa tạo ra các monome hòa tan. Sau đó, KLPT polyme giảm nhanh, tạo ra các oligome và monome tan được.

Cuối cùng, các oligome bị phân hủy thành các monome, mạng lưới PLGA bị ăn mòn toàn bộ [10]. Khi quá trình ăn mòn bề mặt diễn ra, kích thước vi cầu giảm nhanh. Quá trình này phụ thuộc vào sự phân hủy sinh học của PLGA trong môi trường nước thông qua sự cắt đứt mạch polyme tại các liên kết este [7], [8]. Các cơ chế giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA A: khuếch tán qua hệ thống lỗ xốp, B: khuếch tán qua mạng lưới polyme, C: bơm thẩm thấu, D: ăn mòn toàn bộ, E: ăn mòn bề mặt.

Mỗi cơ chế giải phóng dược chất là kết quả của hàng loạt các quá trình hóa lý phức tạp xảy ra bên trong vi cầu và được thể hiện trên hình 1. Các quá trình hóa lý xảy ra bên trong vi cầu dẫn đến sự giải phóng dược chất 6 Sự phân hủy PLGA diễn ra nhanh ở giai đoạn ban đầu (khoảng 30%) và chậm ở giai đoạn sau [62]. Vì vậy, quá trình giải phóng dược chất từ vi cầu PLGA tuân theo mô hình hai pha [58] hoặc ba pha [55], [76], [80], trong đó mô hình giải phóng dược chất thường gặp là mô hình ba pha [71]. Mô hình ba pha bao gồm: pha giải phóng ồ ạt ban đầu (pha burst), pha giải phóng chậm (pha lag) và pha giải phóng nhanh (pha erosion).