MỞ ĐẦU Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ nano trong thiết kế các hệ phân phối thuốc đã và đang tạo ra một cuộc cách mạng lớn trong công nghệ bào chế hiện đại. Với cấu trúc được thiết kết phù hợp, tiểu phân nano có nhiều ưu điểm như bảo vệ hoạt chất, tăng tính thấm qua hàng rào sinh học, giải phóng hoạt chất kéo dài, chuyển giao hoạt chất đến đích sinh học,… Trong đó, tiểu phân nano lipid được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất trong thiết kế các hệ phân phối thuốc qua da [4], [8], [69]. Capsaicin là một thành phần có hoạt tính trong cây ớt (Capsicum spp.), hợp chất này có nhiều tác dụng như giảm đau, kiểm soát cân nặng, chống ung thư,… [1], [32], [40] và "giảm đau" là tác dụng nổi bật được nghiên cứu và phát triển nhằm mục đích thay thế các thuốc giảm đau khác như NSAIDs, corticoid,… Tuy nhiên, capsaicin thuộc nhóm II trong hệ thống phân loại sinh dược học (BCS) và gây kích ứng da, niêm mạc, đây là hạn chế trong thiết kế hệ phân phối thuốc chứa capsaicin. Capsaicin cũng được chứng minh là có hiệu quả điều trị cao hơn khi dùng ngoài da so với các đường dùng khác [1], [2], [6].
Các thuốc dùng ngoài da dạng gel, đặc biệt là gel thân nước hiện đang được ưa chuộng do có nhiều ưu điểm như hiệu quả điều trị cao, thể chất đẹp, mịn, dễ sử dụng, không gây dính, trơn nhờn, khó chịu, dễ rửa sạch,… Mặc dù trên thị trường đã có nhiều sản phẩm dùng ngoài da dạng gel, cream,… chứa capsaicin, nhưng vẫn chưa có sản phẩm nào ứng dụng công nghệ nano. Do đó, đề tài "Nghiên cứu bào chế gel nano cao ớt chứa capsaicin 0,1 %" được thực hiện. ii MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu tổng quát Thiết lập được công thức và quy trình bào chế sản phẩm gel nano cao ớt chứa capsaicin 0,1 %, ổn định ít nhất 6 tháng ở điều kiện dài hạn 30 ± 2 oC, 75 ± 5 % RH. Mục tiêu cụ thể • Bào chế hệ phân tán nano cao ớt ở quy mô 1.000 g/lô, phân tích tính chất hóa lý và đánh giá độ ổn định của hệ phân tán nano cao ớt.
• Xây dựng công thức và quy trình bào chế gel nano cao ớt chứa capsaicin 0,1 %. • Dự thảo tiêu chuẩn kiểm nghiệm và đánh giá độ ổn định của sản phẩm gel nano cao ớt chứa capsaicin 0,1 % ở điều kiện dài hạn 30 ± 2 oC, 75 ± 5 % RH trong thời gian ít nhất 6 tháng. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sản xuất cao ớt Hiện nay, cao ớt đã có trên thị trường ngoài nước như Mỹ, Anh, Ấn Độ,… đặc biệt ở Mỹ người ta đã phát triển các sản phẩm dùng ngoài từ cao ớt để giảm đau [37], [38]. Ở nước ta, ớt được trồng ở hầu hết các vùng miền trên cả nước, một số nơi từ lâu đã chuyên canh cây ớt như Thái Bình, Tiền Giang, Đồng Tháp,… [1], [2] và ớt trồng theo tiêu chuẩn VietGAP cũng được phát triển ở một số nơi như Đồng Tháp, Trà Vinh, Hòa Bình,.
Hiện nay, nước ta cũng sản xuất được cao ớt, nhưng chủ yếu dùng trong lĩnh vực thực phẩm và chưa có tiêu chuẩn phù hợp sử dụng trong lĩnh vực Y Dược. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Dược – Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh và Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phối hợp nghiên cứu và phát triển sản xuất cao ớt để ứng dụng trong lĩnh vực Y Dược. Ớt được sử dụng để nghiên cứu và phát triển cao là ớt Capsicum frutescens L.
trồng ở Việt Nam.2 Tiêu chuẩn của cao ớt Tiêu chuẩn cơ sở của cao ớt được xây dựng dựa trên USP, BP và DĐVN, với các chỉ tiêu chất lượng như sau (Bảng 1.1: Tiêu chuẩn cơ sở của cao ớt sử dụng trong nghiên cứu Chỉ tiêu TCCS USP 41 BP 2019 Dạng lỏng sánh, màu Cảm quan - Màu đỏ hoặc nâu đỏ hoặc nâu Có sự hiện diện Có sự hiện diện Có sự hiện diện Định tính của capsaicin và của capsaicin và của capsaicin và dihydrocapsaicin dihydrocapsaicin dihydrocapsaicin. Chỉ tiêu TCCS USP 41 BP 2019 Capsaicinoids: Capsaicinoids: Capsaicinoids: Định lượng ≥ 6,5 % ≥ 6,5 % 12 – 18 % Nonivamid ≤5% ≤5% ≤5% Mất khối lượng ≤8% ≤8% ≤8% do làm khô Asen: ≤ 0,5 µg/g Asen: ≤ 0,5 µg/g Kim loại Cadimi: ≤ 1,0 µg/g Cadimi: ≤ 1,0 µg/g - nặng Chì: ≤ 5,0 µg/g Chì: ≤ 5,0 µg/g Thủy ngân: ≤ 0,1 µg/g Thủy ngân: ≤ 0,1 µg/g Đạt yêu cầu của Dư lượng chuyên mục: <561> thuốc bảo vệ - "General method for - thực vật pesticide residues analysis" Đạt yêu cầu của Aflatoxins B1 ≤ 5 ppb Aflatoxins chuyên mục: <561> - Aflatoxins tổng ≤ 20 ppb "Test for aflatoxins" 1.1 Lịch sử, danh pháp và công thức hóa học Lịch sử Được phân lập lần đầu tiên bởi Bucholz C. vào năm 1816 ở dạng không tinh khiết và đặt tên là capsicin [20]. đã phân lập được ở dạng gần như tinh khiết và đổi tên thành capsaicin [56].
đã phân lập được capsaicin ở dạng tinh khiết [53]. Năm 1919, Nelson và Dawson đã xác định được công thức và cấu trúc hóa học của capsaicin [56]. Năm 1930, capsaicin lần đầu tiên được tổng hợp bởi Späth E. Danh pháp và công thức hóa học • Danh pháp IUPAC: (E)-N-[(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)methyl]-8- methylnon-6-enamide.
• Tên khác: 8-methyl-N-vanillyl-trans-6-nonenamide; trans-8-methyl-N- vanillylnon-6-enamide; (E)-Capsaicin,… • Công thức phân tử: C18H27NO3 • Khối lượng phân tử: 305,4 Da [1], [2], [78].1: Công thức cấu tạo của capsaicin 1.2 Tính chất vật lý và hóa học Capsaicin là một proto-alkaloid, không bị kết tủa hoặc tủa rất ít bởi thuốc thử chung alkaloid [54]. Capsaicin ở dạng bột tinh thể màu trắng hoặc gần trắng, không mùi, vị cay, kích ứng niêm mạc gây nóng, rát, hắc hơi [19], [78]. Capsaicin là chất khó tan trong nước, hơi tan trong carbon disulfit, dễ tan trong cồn, benzen, aceton, ether và chất béo [64]. Các thông số vật lý của capsaicin • Độ tan trong nước: 28,93 mg/l ở 25 oC.
• Hệ số phân bố octanol-nước (logKo/w): 3,04 • Nhiệt độ nóng chảy: Từ 57 oC – 66 oC. • Nhiệt độ sôi: Từ 210 oC – 220 oC. • Quang phổ UV-Vis: Có 2 cực đại hấp phụ tại 227 nm, 281 nm [35], [54], [78]. Dạng thù hình: Tinh thể đơn nghiêng.
Trong ớt chỉ tìm được dạng đồng phân trans của capsaicin, vì khi ở dạng đồng phân cis có cản trở không gian và rất kém bền [64]. Tính cay của capsaicin do gốc -CO-NH-CH2-C6H4(OCH3)-OH quyết định và không bị mất đi trong môi trường kiềm (khi đun nóng với NaOH 2 %). Tuy nhiên, tính cay sẽ mất đi nếu bị oxy hóa bởi KMnO4 hoặc K2Cr2O7 [2], [54].2: Độ cay của các capsaicinoid [33] Capsaicinoid Độ cay (SHU) Capsaicin 16.000 SHU: Scoville Heat Units Capsaicin ổn định ở pH trung tính, độ ổn định bị ảnh hưởng khi ở pH thấp hoặc nhiệt độ cao, tuy mức độ ảnh hưởng có đáng kể nhưng không quá lớn [24], [47], [70].3 Tác dụng dược lý Dược động học Capsaicin được hấp thu tốt qua da và nhanh chóng đạt được nồng độ tối đa khi dùng tại chỗ, chuyển hóa chậm ở da và có thời gian bán thải khoảng 24 giờ. Sinh khả dụng đường uống ở người đã được báo cáo với các thông số dược động học như sau: C max = 2,47 ± 0,13 ng/ml; T max = 47,08 ± 1,99 phút; AUC 0-t = 103,6 ± 11,3 ng x phút/ml; T 1/2 = 24,87 ± 4,97 phút [25].
Trong cơ thể, capsaicin được chuyển hóa ở gan bởi enzym cytochrome P450, đào thải chủ yếu qua thận và một phần nhỏ được đào thải qua phân [45], [73]. Tác dụng giảm đau Đây là tác dụng chính và cũng là tác dụng được quan tâm nghiên cứu phát triển nhiều nhất của capsaicin. Capsaicin đã được nghiên cứu trên nhiều mô hình in vitro, in vivo về tác dụng giảm đau trong viêm bàng quang, viêm xương khớp [27], [30], đau dây thần kinh ngoại vi do bệnh tiểu đường, herpes zoster,. Ngoài ra, capsaicin còn có tác dụng giảm đau hiệp đồng với menthol [11].
Cơ chế giảm đau: Capsaicin kích thích thụ thể TRPV1 có chủ yếu ở các neuron cảm thụ đau và ở các mô khác như biểu bì, biểu mô bàng quang, cơ trơn, gan, tế bào mast,… [15], [23], dẫn đến giải phóng chất P (Pain, một peptid có 11 acid amin được tiết ra ở tủy sống) là chất trung gian hóa học chính của xung động đau từ neuron cảm giác ngoại biên đến hệ thần kinh trung ương. Sau khi tiếp xúc kéo dài, capsaicin làm cạn kiệt chất P của neuron và ngăn ngừa tái tích lũy chất này và làm mất dần tính nhạy cảm của các thụ thể vaniloid [16]. Tác dụng kiểm soát cân nặng Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, capsaicin còn có tác dụng chống stress oxy hóa, làm giảm lipid máu và kiểm soát cân nặng [1], [40]. Cơ chế kiểm soát cân nặng: Do khả năng làm tăng nhiệt độ cơ thể, tăng tiêu thụ calo thông qua kích thích các dây thần kinh sinh nhiệt [57], [63].
Ngoài ra, thân nhiệt tăng còn do capsaicin kích thích bài tiết catecholamine (đặc biệt là epinephrine) từ tủy thượng thận [44]. Một cơ chế khác được đưa ra đó là khả năng kích thích UCP1, đây là một protein tham gia vào quá trình oxy hóa chất béo trong tế bào mỡ nâu, làm tăng huy động lipid, từ đó dẫn đến hiệu quả giảm cân. Ngoài ra, capsaicin khi kết hợp cùng trà xanh còn giúp làm giảm cơn đói [77]. Tác dụng chống thư Nhiều nghiên cứu in vitro, in vivo cho thấy capsaicin có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư [39], [42], [46].
Tuy nhiên, cơ chế chống ung thư của capsaicin đến nay vẫn còn nhiều tranh cãi, bên cạnh đó cũng có một số nghiên cứu lại cho thấy capsaicin gây ung thư. Do đó, capsaicin vừa có thể đóng vai trò trong việc ngăn ngừa ung thư hoặc gây ung thư [1]. Độc tính của capsaicin Độc tính cấp: Capsaicin là một chất rất cay, gây kích ứng mạnh da và niêm mạc, khi ăn hoặc ngửi sẽ có cảm giác cay nóng và hắc hơi mạnh. LD50 của capsaicin tiêm màng bụng ở chuột nhắt trắng là 8 mg/kg [1].
LD50 của capsaicin đường uống là 97,4 mg/kg ở chuột nhắt cái; 118,8 mg/kg ở chuột nhắt đực; 148,1 mg/kg ở chuột cống cái và 161,2 mg/kg ở chuột cống đực [67]. Ở người, LD50 của capsaicin đường uống khoảng 0,5 – 5,0 g/kg [50]. Độc tính mạn: Nhiều nghiên cứu cho thấy khi phơi nhiễm hay sử dụng kéo dài capsaicin có thể dẫn đến những tác hại ngoài da (viêm da, biểu bì), mắt (đau mắt, chảy nước mắt, viêm kết mạc), dạ dày (viêm loét, ung thư), gan (xơ gan, ung thư) [1], [61], [81].