Nghiên Cứu Bào Chế Gel Chứa Tiểu Phân Nano Sulfadiazin Bạc

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu Phạm thị thanh hiên nghiên cứu bào chế gel chứa tiểu phân nano sulfadiazin bạc khóa luận tốt nghiệp, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Phạm Thị Thanh Hiên
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Ngọc Chiến
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Nghiên Cứu Bào Chế Gel Chứa Tiểu Phân Nano Sulfadiazin Bạc
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vài nét về sulfadiazin bạc
• 1.2. Công thức hóa học
• 1.3. Đặc điểm dược động học
• 1.4. Dược lý và cơ chế tác dụng
• 1.5. Chỉ định, chống chỉ định
• 1.6. Một số chế phẩm trên thị trường
• 1.7. Các phương pháp định lượng sulfadiazin bạc
• 1.8. Phương pháp nghiền bi trong bào chế tiểu phân nano
• 1.8.1. Khái niệm và nguyên tắc của phương pháp
• 1.8.2. Thiết bị nghiền bi kiểu đứng
• 1.8.3. Các yếu tố của quá trình nghiền ảnh hưởng đến đặc tính tiểu phân nano
• 1.8.4. Các loại tá dược dùng trong nghiền bi
• 1.8.5. Ứng dụng tiểu phân nano vào hệ phân phối thuốc tại chỗ
• 1.8.6. Một số nghiên cứu về nano SSD
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị
• 2.2. Nguyên vật liệu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Bào chế hệ tiểu phân nano SSD và đánh giá một số đặc tính của hệ
• 2.5. Xây dựng công thức bào chế gel chứa 1% nano SSD
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.7. Phương pháp bào chế hệ tiểu phân nano SSD
• 2.8. Các phương pháp định lượng sulfadiazin bạc
• 2.9. Các phương pháp đánh giá tiểu phân nano sulfadiazin bạc
• 2.10. Phương pháp bào chế gel chứa nano sulfadiazin bạc 1% (kl/kl)
• 2.11. Các phương pháp đánh giá gel chứa nano SSD 1% (kl/kl)
• 2.12. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả xây dựng phương pháp định lượng sulfadiazin bạc
• 3.2. Phương pháp quang phổ UV-Vis
• 3.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
• 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của yếu tố công thức và quy trình nghiền bi
• 3.5. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố công thức dịch nghiền
• 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố quy trình
• 3.7. Kết quả đánh giá một số đặc tính và chỉ tiêu chất lượng của nano SSD
• 3.7.1. Kích thước tiểu phân, phân bố KTTP
• 3.7.2. Xác định thành phần, đánh giá tương tác lý hóa của hệ nano
• 3.7.3. Xác định đặc tính vật lý của hệ tiểu phân nano
• 3.7.4. Đánh giá độ ổn định của hệ nano
• 3.7.5. Định lượng HLDC toàn phần trong hệ tiểu phân nano
• 3.8. Xây dựng công thức gel chứa tiểu phân nano SSD
• 3.9. Khảo sát và lựa chọn tá dược tạo gel
• 3.10. Ảnh hưởng của tá dược tạo gel đến khả năng giải phóng dược chất qua màng khuếch tán
• 3.11. Định lượng hàm lượng dược chất trong gel
• 3.12. Xác định hình thái gel chứa nano SSD (SEM)
• 3.13. Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn in-vitro
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu Bào chế Gel Nano Sulfadiazin Bạc

Nghiên cứu bào chế gel nano sulfadiazin bạc (SSD) đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực dược phẩm. SSD là một loại thuốc kháng khuẩn hiệu quả, được sử dụng để điều trị nhiễm trùng ở vết thương bỏng. Việc bào chế gel nano giúp cải thiện sinh khả dụng của thuốc, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Nghiên cứu này sẽ trình bày các khía cạnh quan trọng liên quan đến bào chế gel nano SSD.

1.1. Vài nét về Sulfadiazin Bạc và Tính Chất Vật Lý

Sulfadiazin bạc có công thức hóa học C10H9AgN4O2S, là một hợp chất có tính kháng khuẩn mạnh. SSD có độ tan kém trong nước, điều này ảnh hưởng đến khả năng hấp thu của thuốc. Việc bào chế gel nano giúp cải thiện tính chất vật lý của SSD, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.

1.2. Tầm quan trọng của Gel Nano trong Y học

Gel nano là một công nghệ tiên tiến trong y học, giúp cải thiện khả năng phân phối thuốc tại chỗ. Việc sử dụng gel nano SSD không chỉ tăng cường hiệu quả kháng khuẩn mà còn giảm thiểu tác dụng phụ. Nghiên cứu này sẽ làm rõ hơn về ứng dụng của gel nano trong điều trị vết thương.

II. Thách thức trong Bào chế Gel Nano Sulfadiazin Bạc

Mặc dù gel nano SSD có nhiều lợi ích, nhưng việc bào chế vẫn gặp phải một số thách thức. Độ tan kém của sulfadiazin bạc là một trong những vấn đề chính. Ngoài ra, việc duy trì tính ổn định của gel trong quá trình bảo quản cũng là một thách thức lớn. Nghiên cứu này sẽ phân tích các vấn đề và thách thức trong quá trình bào chế.

2.1. Độ Tan Kém của Sulfadiazin Bạc

Sulfadiazin bạc có độ tan rất thấp trong nước, điều này làm giảm sinh khả dụng của thuốc. Việc cải thiện độ tan là cần thiết để nâng cao hiệu quả điều trị. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng công nghệ nano có thể giúp giải quyết vấn đề này.

2.2. Tính Ổn Định của Gel Nano

Tính ổn định của gel nano SSD là một yếu tố quan trọng trong bào chế. Gel cần phải duy trì tính chất vật lý và hóa học trong suốt thời gian bảo quản. Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm có thể ảnh hưởng đến tính ổn định của gel.

III. Phương pháp Bào chế Gel Nano Sulfadiazin Bạc Hiệu Quả

Để bào chế gel nano SSD, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Phương pháp nghiền bi là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết về quy trình bào chế gel nano và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

3.1. Phương pháp Nghiền Bi trong Bào Chế

Nghiền bi là phương pháp hiệu quả để làm nhỏ kích thước tiểu phân. Phương pháp này sử dụng năng lượng va chạm và ma sát để tạo ra các tiểu phân nano. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thời gian và tốc độ nghiền có ảnh hưởng lớn đến kích thước tiểu phân.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng đến Chất Lượng Gel

Chất lượng gel nano SSD phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại tá dược, nồng độ dược chất và quy trình bào chế. Việc lựa chọn tá dược phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo gel có tính ổn định và hiệu quả.

IV. Ứng dụng Thực Tiễn của Gel Nano Sulfadiazin Bạc

Gel nano SSD không chỉ có tiềm năng trong điều trị vết thương bỏng mà còn có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nghiên cứu này sẽ trình bày các ứng dụng thực tiễn của gel nano SSD trong y học và dược phẩm.

4.1. Ứng Dụng trong Điều Trị Vết Thương

Gel nano SSD đã được chứng minh là hiệu quả trong việc điều trị nhiễm trùng vết thương. Nghiên cứu cho thấy gel có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các dạng bào chế truyền thống.

4.2. Tiềm Năng trong Nghiên Cứu và Phát Triển

Công nghệ gel nano có tiềm năng lớn trong nghiên cứu và phát triển các loại thuốc mới. Việc cải thiện sinh khả dụng của thuốc thông qua công nghệ nano có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong điều trị.

V. Kết luận và Tương Lai của Nghiên cứu Gel Nano Sulfadiazin Bạc

Nghiên cứu bào chế gel nano sulfadiazin bạc đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong việc cải thiện hiệu quả điều trị. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để tối ưu hóa quy trình bào chế và ứng dụng thực tiễn. Tương lai của gel nano SSD hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành y học.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy gel nano SSD có khả năng kháng khuẩn vượt trội và cải thiện sinh khả dụng. Việc bào chế gel nano là một bước tiến quan trọng trong điều trị nhiễm trùng.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Hướng nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa công thức gel và mở rộng ứng dụng của gel nano SSD trong các lĩnh vực khác nhau. Nghiên cứu cũng sẽ xem xét các phương pháp bào chế mới để nâng cao hiệu quả điều trị.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sulfadiazin bạc (Silver Sulfadiazine – SSD) là hoạt chất kháng khuẩn dùng tại chỗ đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt nhằm kiểm soát nhiễm trùng vết thương do bỏng, đặc biệt là các tổn thương bỏng độ 2 và độ 3. Tác dụng điều trị của SSD bắt nguồn từ sự kết hợp hiệp đồng giữa ion bạc và phân tử sulfadiazin, giúp diệt khuẩn phổ rộng và hỗ trợ quá trình làm lành vết thương. Tuy nhiên, sulfadiazin bạc thuộc nhóm IV theo hệ thống phân loại sinh dược học (BCS), mang đặc tính độ tan rất thấp trong nước (khoảng 3,4 mg/L trong môi trường pH 6,8) cùng tính thấm kém, dẫn đến sinh khả dụng tại chỗ rất hạn chế. Các chế phẩm dạng kem bôi da truyền thống quy ước chứa 1% SSD trên thị trường còn tồn tại nhược điểm giải phóng dược chất chậm, khả năng bám dính hạn chế và có báo cáo về việc gây độc đối với tế bào sừng cũng như nguyên bào sợi khi sử dụng kéo dài.

Việc ứng dụng công nghệ nano nhằm thu nhỏ kích thước tiểu phân xuống thang nanomet giúp gia tăng đáng kể diện tích tiếp xúc bề mặt, cải thiện tốc độ hòa tan và độ thấm của dược chất, từ đó nâng cao sinh khả dụng và hiệu quả kiểm soát nhiễm khuẩn tại chỗ. Việc chuyển dạng hỗn dịch nano SSD vào hệ nền gel thân nước hứa hẹn tối ưu hóa khả năng giải phóng dược chất, đồng thời giảm thiểu liều dùng và tần suất bôi thuốc so với dạng kem quy ước. Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ với đề tài "Nghiên cứu bào chế gel chứa tiểu phân nano sulfadiazin bạc" của sinh viên Phạm Thị Thanh Hiên (Trường Đại học Dược Hà Nội, năm 2022) được triển khai nhằm thực hiện hai mục tiêu cụ thể:

1. Xây dựng được công thức bào chế hệ tiểu phân nano sulfadiazin bạc bằng phương pháp nghiền bi.
2. Xây dựng được công thức bào chế gel chứa tiểu phân nano sulfadiazin bạc.

Đối tượng nghiên cứu là hoạt chất sulfadiazin bạc đạt tiêu chuẩn USP 40, các tá dược polyme, chất diện hoạt, chất mang lipid và tá dược tạo gel, cùng hai chủng vi sinh vật kiểm định chuẩn gồm Staphylococcus aureus (ATCC 25923) và Escherichia coli (ATCC 25922). Nghiên cứu được thực hiện thực nghiệm tại Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia thuộc Trường Đại học Dược Hà Nội trong năm 2022, tập trung vào phạm vi tối ưu hóa công thức, đánh giá các chỉ tiêu lý hóa in vitro, khả năng giải phóng qua màng khuếch tán nhân tạo và hiệu lực kháng khuẩn in vitro.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về mặt lý thuyết, sulfadiazin bạc có công thức phân tử C10H9AgN4O2S, khối lượng phân tử 357,14 g/mol, tồn tại dưới dạng cấu trúc phối trí cao phân tử (ion bạc liên kết với nhiều phân tử sulfadiazin khử hydro), giải thích cho tính kém tan trong nước và dung môi hữu cơ thông thường. Quá trình làm nhỏ kích thước tiểu phân trong nghiên cứu được phát triển trên nguyên lý nghiền ướt năng lượng cao (wet ball milling) bằng thiết bị nghiền bi hành tinh kiểu đứng. Quá trình nghiền bi chịu sự chi phối đồng thời của hiện tượng phá vỡ cấu trúc tinh thể do lực va đập, lực ma sát và xu hướng kết tụ trở lại của các tiểu phân mới sinh nhằm giảm năng lượng tự do bề mặt (hiện tượng kết tụ Ostwald). Để duy trì độ ổn định lý hóa, hệ tiểu phân nano được thiết kế bao gồm chất ổn định polyme thân nước nhằm tạo lực cản không gian, kết hợp chất mang lipid bao bọc bề mặt hạt nano nhằm hạn chế sự tiếp xúc với không khí và ánh sáng, giảm nguy cơ oxy hóa bạc.

Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai bao gồm:

• Phương pháp bào chế hệ nano và gel: Hỗn dịch nano được tạo thành bằng kỹ thuật nghiền bi ướt năng lượng cao qua hai pha: pha lipid rắn/lỏng (nung chảy ở 70°C, phân tán dược chất) và pha dung dịch polyme thân nước. Dạng gel nano được bào chế bằng cách phân tán đồng nhất hỗn dịch nano vào gel trắng chứa tá dược polyme đã ngâm trương nở hoàn toàn.
• Phương pháp định lượng dược chất:
  • Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis đo tại bước sóng cực đại 244 nm (mẫu trắng là dung dịch amonia 2,8%) dùng để sàng lọc nhanh hàm lượng dược chất sau ly tâm.
  • Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) pha đảo trên cột InertSustain C18 (250 mm × 4,6 mm, 5 µm), pha động Acetonitril : Acid phosphoric : Nước (99 : 1 : 900), bước sóng phát hiện UV 254 nm, tốc độ dòng 1,2 ml/phút, thể tích tiêm 10 µL.
• Phương pháp đặc tính hóa hệ nano:
  • Kích thước tiểu phân trung bình (Z-average) và chỉ số đa phân tán (PDI) xác định bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS) trên thiết bị Zetasizer Ultra Malvern ở 25 ± 2°C.
  • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) ghi trên máy FT-IR 6700 Jasco (dải sóng 4000–400 cm⁻¹, ép viên KBr 1:20) nhằm đánh giá tương tác hóa học.
  • Phân tích nhiệt vi sai (DSC) ghi trên máy Mettler Toledo (dải nhiệt 0–350°C, tốc độ nâng nhiệt 10°C/phút, dòng khí N2 50 ml/phút) để xác định trạng thái vật lý của dược chất.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) trên thiết bị Hitachi S4800 để chụp hình thái tiểu phân nano trong gel đông khô.
• Phương pháp thử giải phóng in vitro: Thử nghiệm trên hệ thống khuếch tán Hanson Research qua màng cellulose acetat (CA) kích thước lỗ 0,45 µm trong môi trường đệm phosphat pH 7,4 (37 ± 0,5°C, tốc độ khuấy 400 vòng/phút, thể tích ngăn nhận 7 ml, diện tích khuếch tán 1,767 cm²), lấy mẫu tại các thời điểm 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 và 24 giờ.
• Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn in vitro: Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) bằng kỹ thuật vi pha loãng trên đĩa 96 giếng (môi trường Cation-Adjusted Mueller Hinton Broth - CA-MHB) và xác định đường kính vòng vô khuẩn bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch (môi trường Tryptic Soy Agar - TSA) theo chuẩn mực của Viện Tiêu chuẩn Lâm sàng và Phòng thí nghiệm (CLSI).
• Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê mô tả (giá trị trung bình, độ lệch chuẩn SD, độ lệch chuẩn tương đối RSD) trên phần mềm Microsoft Excel 2016.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu về sulfadiazin bạc và kỹ thuật nghiền bi nano

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về hoạt chất sulfadiazin bạc, bao gồm công thức hóa học, tính chất lý hóa (nhiệt độ nóng chảy 285°C, tính kém tan, độ nhạy cảm quang học làm đổi màu bột nhưng không làm biến đổi hàm lượng phân tích), dược động học (hơn 99% lượng bạc giữ tại chỗ, khoảng 10% sulfadiazin hấp thu toàn thân và thải trừ qua thận) và cơ chế diệt khuẩn (ion bạc giải phóng từ từ gắn vào cặp base trên chuỗi xoắn kép DNA vi khuẩn, ức chế phiên mã và phá vỡ tính toàn vẹn màng tế bào). Khóa luận cũng giới thiệu thông tin chi tiết về chế phẩm đối chiếu kem Silvirin 1% (Ấn Độ, số lô T21002) và các phương pháp định lượng phổ biến gồm UV-Vis và HPLC.

Tiếp đó, chương tổng quan phân tích sâu kỹ thuật nghiền bi hành tinh kiểu đứng năng lượng cao, làm rõ ba dạng chuyển động của bi (chuyển động hỗn loạn va đập, chuyển động ma sát trượt và chuyển động kết hợp) cùng tác động của các thông số kỹ thuật (vật liệu bi Zirconia, kích thước bi, tỷ lệ tốc độ, thời gian nghiền). Tác giả tổng kết vai trò của các nhóm tá dược ổn định (polyme thân nước như HPMC, PVA, NaCMC; chất diện hoạt ion hóa và không ion hóa; chất mang lipid như GMS, lecithin) nhằm ngăn chặn hiện tượng kết tụ Ostwald. Cuối chương, tác giả phân tích ba công trình nghiên cứu tiêu biểu về nano SSD: nghiên cứu của Xiaoya L. và cộng sự (2018) dùng phương pháp đồng nhất hóa áp suất cao kết hợp Poloxamer 407; nghiên cứu nghiền ướt SSD với chitosan liên kết chéo genipin; và nghiên cứu vi kết tủa phối hợp đồng nhất hóa áp suất cao với Cremophor EL và Lauroglycol 90.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục 27 nguyên vật liệu, hóa chất đạt tiêu chuẩn USP 40, EP 10.0, DĐVN hoặc tinh khiết phân tích, cùng hệ thống máy móc chuyên dụng (máy nghiền bi Tencan XQM-2A, máy đo thế zeta Zetasizer Ultra, máy HPLC Agilent 1260, máy đo độ giải phóng Hanson Research, kính hiển vi điện tử quét SEM Hitachi S4800, máy đông khô Christ Alpha 1-2 LDplus, máy DSC Mettler Toledo).

Tác giả chi tiết hóa thiết kế thí nghiệm theo từng giai đoạn:

1. Xây dựng công thức hỗn dịch nano qua sàng lọc đơn biến các yếu tố: loại polyme (8 loại), sự kết hợp polyme, loại và nồng độ chất diện hoạt (Tween 80, NaLS, DOSS, P407), loại và tỷ lệ lipid rắn (GMS, Precirol ATO5), tỷ lệ lecithin (0,1–0,75%), tỷ lệ dược chất (2–6%), thể tích dịch nghiền (30, 45, 60 ml) và thời gian nghiền (2–5 giờ).
2. Xây dựng chỉ tiêu sàng lọc nhanh dựa trên hàm lượng dược chất sau ly tâm (1000 vòng/phút trong 10 phút) bằng đo quang UV-Vis.
3. Quy trình thẩm định phương pháp định lượng UV-Vis (đo độ hấp thụ tại 244 nm) và HPLC (cột C18, pha động ACN : H3PO4 : H2O tỉ lệ 99:1:900, bước sóng 254 nm) theo các chỉ tiêu: tính tương thích hệ thống, độ đặc hiệu, khoảng tuyến tính, độ lặp lại và độ đúng (thu hồi).
4. Quy trình bào chế 3 dạng gel so sánh ở quy mô 10 g chứa 1% SSD: gel nano (phối hợp hỗn dịch nano vào gel HEC, Carbopol 940 hoặc NaCMC), gel dung dịch (hòa tan SSD bằng amonia 28%), và gel hỗn dịch (phân tán SSD nguyên liệu trong nước 48 giờ trước khi tạo gel).
5. Các quy trình phân tích cấu trúc, thử độ ổn định (ở 2–8°C, nhiệt độ phòng và 40°C), thử giải phóng qua màng lọc CA 0,45 µm và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn in vitro (MIC và đường kính vòng vô khuẩn trên S. aureus và E. coli).

Chương 3: Thực nghiệm, kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được từ quá trình tối ưu hóa và đánh giá:

• Thẩm định phương pháp phân tích: Phương pháp UV-Vis tại bước sóng 244 nm đạt độ tuyến tính với phương trình $y = 0,0612x + 0,0124$ ($R^2 = 0,9994$), độ đúng thu hồi 97–103%. Phương pháp HPLC đạt tính tương thích hệ thống cao (RSD thời gian lưu 0,15%, RSD diện tích pic 0,67%), độ đặc hiệu tuyệt đối không có pic lạ tại thời gian lưu của SSD, khoảng tuyến tính $y = 16,78x + 7,723$ ($R^2 = 0,999$), độ lặp lại RSD ≤ 2% và độ đúng thu hồi 98–102%.

• Khảo sát thành phần công thức dịch nghiền:

  • Ảnh hưởng của polyme: Thử nghiệm 8 loại polyme độc lập ở nồng độ 1% w/v cho thấy NaCMC, HEC, Natri alginat và Chitosan cho kích thước hạt lớn (900–1300 nm) và dịch nghiền chuyển màu xám do độ nhớt cao cản trở va chạm bi và polyme cồng kềnh chậm hấp phụ làm oxy hóa bạc. HPC cho hạt > 1 µm. Bốn polyme HPMC E6, HPC, PVP K30 và PVA giữ được màu trắng; trong đó HPMC E6 và PVA cho hàm lượng sau ly tâm cao nhất (lần lượt 42,4% và 44,1%). Kết hợp 0,5% HPMC E6 và 1% PVA (công thức F11) cho hàm lượng sau ly tâm cao nhất (56,9%) và KTTP đạt 304 ± 4,05 nm.
  • Ảnh hưởng của chất diện hoạt: Khảo sát Tween 80, NaLS, DOSS, P407 ở nồng độ 0,25%. Mặc dù NaLS giúp giảm KTTP xuống 248 ± 6,21 nm nhưng hàm lượng sau ly tâm của các công thức có CDH đều thấp hơn công thức không dùng CDH (do CDH tạo micell rỗng hòa tan một phần dược chất). Khảo sát nồng độ NaLS từ 0,1% đến 0,35% khẳng định việc thêm CDH không đem lại ưu thế vượt trội, do đó tác giả quyết định loại bỏ CDH khỏi công thức.
  • Ảnh hưởng của chất mang lipid: So sánh lipid rắn cho thấy Glyceryl monostearat (GMS) vượt trội hơn Precirol ATO5 nhờ cấu trúc nhiều nhóm thân nước giúp thấm ướt tốt hơn. Tăng tỷ lệ GMS từ 1% đến 4% giúp giảm KTTP và tăng hàm lượng sau ly tâm; tuy nhiên mức 5% làm dịch nghiền đặc quánh như kem, cản trở việc tạo gel. Công thức F24 (3% GMS) được lựa chọn. Khảo sát chất nhũ hóa Lecithin cho thấy nồng độ 0,5% là tối ưu (hàm lượng sau ly tâm đạt 66,5%); nâng lên 0,75% làm tăng kích thước hạt do hiện tượng tự nhũ hóa tạo liposome rỗng.
  • Tỷ lệ dược chất và thông số nghiền: Tăng tỷ lệ SSD từ 2% lên 6% (công thức F33, tương đương 1,8 g SSD/cối) vẫn duy trì kích thước hạt dưới 300 nm. Về quy trình, thể tích dịch nghiền 30 ml cho hiệu quả nghiền tốt hơn 45 ml và 60 ml; thời gian nghiền 5 giờ nâng hàm lượng sau ly tâm lên 72,0%. Công thức tối ưu F33.4 được xác lập gồm: 1,8 g SSD, 0,5% HPMC E6, 1% PVA, 3% GMS, 0,5% Lecithin, 30 ml nước cất; nghiền 5 giờ ở tốc độ 500 vòng/phút với 300 g bi Zirconia 5 mm.

• Đặc tính hóa hệ nano SSD tối ưu:

  • KTTP mẫu không ly tâm là 275 ± 6,59 nm, PDI 0,3 ± 0,03 (mẫu ly tâm đạt 282 ± 3,534 nm, PDI 0,28 ± 0,003), chứng minh hệ có độ đồng nhất và bền vững dưới lực ly tâm.
  • Phổ FT-IR khẳng định sự có mặt của SSD thông qua dải dao động đặc trưng liên kết N-H (3391,21 cm⁻¹; 3343,96 cm⁻¹) và liên kết S=O (1232,29 cm⁻¹; 1126,22 cm⁻¹), đồng thời xuất hiện các đỉnh của GMS và Lecithin tại 2918,73 cm⁻¹, 2855,1 cm⁻¹ (C-H) và 1735,62 cm⁻¹ (C=O).
  • Phổ DSC cho thấy SSD nguyên liệu có pic thu nhiệt nóng chảy ở 260,55°C và pic tỏa nhiệt phân hủy ở 284,71°C. Mẫu nano đông khô xuất hiện pic thu nhiệt ở 62,58°C (nhiệt độ nóng chảy của GMS) và pic tỏa nhiệt ở 260,37°C.
  • Thử nghiệm độ ổn định: Bảo quản ở 2–8°C và nhiệt độ phòng sau 1 tháng không ghi nhận sự thay đổi đáng kể về KTTP và PDI; trong khi ở 40°C mẫu bị mất nước nhanh, trở nên bết dính và tăng nhẹ kích thước hạt. Hàm lượng dược chất toàn phần trong dịch nghiền xác định bằng HPLC đạt 55,8 mg/ml (tương ứng 5,58% w/v).

• Bào chế và đánh giá gel nano SSD:

  • Khảo sát các tá dược tạo gel gồm HEC (0,5–1,5%), Carbopol 940 (0,2–0,4%) và NaCMC (0,5–1,5%). Công thức G3 (1,5% HEC) có thể chất đặc mịn đồng nhất, pH 6,34, bền vững sau ly tâm 5000 vòng/phút trong 15 phút và bảo quản 1 tuần ở 40°C.
  • Thử nghiệm giải phóng qua màng CA 0,45 µm sau 24 giờ cho thấy gel nano G3 (1,5% HEC) đạt tỷ lệ giải phóng tích lũy cao nhất là 82,11%, vượt trội so với gel NaCMC G9 (77,03%) và gel Carbopol G4 (52,61%).
  • So sánh đối đầu giữa các dạng bào chế cùng nồng độ 1% SSD sau 24 giờ: Gel nano G3 (82,11%) kiểm soát giải phóng kéo dài và cao hơn gel dung dịch (74,16%, bão hòa sớm từ giờ thứ 4), vượt trội hoàn toàn so với gel hỗn dịch SSD thô và kem Silvirin trên thị trường (kem Silvirin chỉ giải phóng được 9,21% sau 24 giờ do tá dược thân dầu cản trở khuếch tán).
  • Định lượng hàm lượng SSD trong gel G3 đạt 109,74 ± 0,49% so với lý thuyết, ổn định sau 3 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng (đạt 108,74 ± 0,87%).
  • Ảnh chụp SEM ghi nhận các hạt nano SSD kích thước khoảng 300 nm phân bố đều, bám xung quanh các chuỗi polyme HEC và tránh hiện tượng kết tụ không gian.

• Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn in vitro:

  • Giá trị MIC: Trên S. aureus, gel nano đạt 32 mg/L, hỗn dịch nano đạt 24 mg/L, kem thị trường đạt 24 mg/L, dung dịch SSD đạt 32 mg/L. Trên E. coli, gel nano và hỗn dịch nano cùng đạt 12 mg/L, thấp hơn kem thị trường (16 mg/L) và dung dịch SSD (24 mg/L).
  • Đường kính vòng vô khuẩn: Ở nồng độ 512 mg/L, gel nano tạo vòng vô khuẩn 29,84 mm đối với S. aureus và 29,04 mm đối với E. coli, vượt trội rõ rệt so với kem thị trường (18,24 mm trên S. aureus và 18,45 mm trên E. coli). Ở nồng độ 256 mg/L, gel nano vẫn duy trì vòng vô khuẩn lớn (22,36 mm trên S. aureus và 21,08 mm trên E. coli) so với kem thị trường (17,46 mm và 12,38 mm).

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình công nghệ bào chế hệ tiểu phân nano sulfadiazin bạc bằng phương pháp nghiền bi ướt năng lượng cao và chuyển dạng thành công sang gel bôi da chứa 1% nano SSD. Các kết quả định lượng cụ thể được tổng hợp trong bảng so sánh dưới đây:

Chỉ tiêu theo dõi	Gel nano SSD 1% (Công thức G3)	Hỗn dịch nano SSD (F33.4)	Chế phẩm kem đối chiếu (Silvirin 1%)
Kích thước tiểu phân trung bình (DLS)	~300 nm (ghi nhận trên ảnh SEM)	275 ± 6,59 nm (PDI = 0,3 ± 0,03)	Không thuộc thang nano (dạng kem quy ước)
Tỷ lệ giải phóng dược chất sau 24h qua màng CA 0,45 µm	82,11%	Chưa thử nghiệm riêng lẻ	9,21%
Giá trị MIC trên S. aureus (ATCC 25923)	32 mg/L	24 mg/L	24 mg/L
Giá trị MIC trên E. coli (ATCC 25922)	12 mg/L	12 mg/L	16 mg/L
Vòng vô khuẩn trên S. aureus (đĩa 512 mg/L)	29,84 mm	25,50 mm	18,24 mm
Vòng vô khuẩn trên E. coli (đĩa 512 mg/L)	29,04 mm	26,30 mm	18,45 mm
Vòng vô khuẩn trên E. coli (đĩa 256 mg/L)	21,08 mm	20,20 mm	12,38 mm

Về mặt đóng góp khoa học và thực tiễn, tác giả đã:

• Phát triển thành công hệ chất ổn định phối hợp giữa hai polyme thân nước (HPMC E6 và PVA) cùng hệ mang lipid rắn (GMS và Lecithin), giải quyết được bài toán oxy hóa quang học của SSD khi nghiền hạt ở diện tích bề mặt lớn mà không cần dùng đến các chất diện hoạt dễ gây kích ứng da như NaLS.
• Tạo ra dạng thuốc gel thân nước giải phóng hoạt chất vượt trội (tăng gấp 8,9 lần so với kem Silvirin thương mại sau 24 giờ), giúp khắc phục hoàn toàn nhược điểm phóng thích kém của dạng kem gốc dầu quy ước.
• Chứng minh được tác dụng kháng khuẩn vượt trội của dạng gel nano in vitro trên cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương, mở ra tiềm năng hạ thấp liều điều trị và giảm độc tính đối với mô lành.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tự xác định và thể hiện một số hạn chế gắn liền với phạm vi thực nghiệm:

• Phân tích nhiệt vi sai (DSC) ghi nhận sự thay đổi trạng thái nhiệt nhưng chưa đủ bằng chứng để khẳng định tuyệt đối trạng thái kết tinh hay vô định hình của dược chất trong hệ nano; tác giả nêu rõ cần bổ sung thêm các công cụ phân tích cấu trúc tinh thể khác như nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD).
• Thử nghiệm giải phóng mới dừng lại ở mô hình in vitro qua màng nhân tạo cellulose acetat 0,45 µm, phản ánh khả năng khuếch tán của hạt nano ra khỏi mạng lưới gel vào môi trường đệm, chưa phản ánh đầy đủ quá trình thấm và lưu giữ qua các lớp biểu bì da sinh học thật.
• Thời gian khảo sát độ ổn định còn ngắn (theo dõi 1 tháng đối với hỗn dịch nano và 3 tuần đối với gel ở quy mô phòng thí nghiệm).
• Nghiên cứu chưa tiến hành đánh giá mức độ độc tính tế bào (cytotoxicity) trên nguyên bào sợi hoặc tế bào sừng người, cũng như chưa thử nghiệm tiền lâm sàng in vivo trên mô hình động vật bị gây bỏng thực nghiệm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất bao gồm:

1. Ứng dụng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (PXRD) để xác định rõ cấu trúc mạng tinh thể của SSD sau nghiền.
2. Đánh giá tính thấm và phân bố thuốc qua da động vật (ex vivo) bằng mô hình tế bào khuếch tán Franz.
3. Theo dõi độ ổn định dài hạn theo hướng dẫn của ICH và đánh giá hiệu lực điều trị vết thương bỏng trên mô hình động vật in vivo.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Công nghệ Nano Y Dược học đang tìm kiếm giải pháp cải thiện độ tan cho các hoạt chất thuộc nhóm II và IV của hệ thống phân loại sinh dược học (BCS).
• Các nhà nghiên cứu và kỹ thuật viên R&D tại các cơ sở sản xuất dược phẩm trong việc thiết lập thông số vận hành thiết bị nghiền bi hành tinh kiểu đứng (tỷ lệ bi/nguyên liệu, thể tích dịch nghiền, kiểm soát chu kỳ làm mát để tránh quá nhiệt) và xây dựng hệ chất ổn định lipid-polyme.
• Các nhóm nghiên cứu phân tích kiểm nghiệm thuốc tham khảo quy trình thẩm định phương pháp định lượng sulfadiazin bạc bằng HPLC pha đảo đạt tiêu chuẩn Dược điển Mỹ (USP).
• Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản gồm: quy trình sàng lọc hệ tá dược chống kết tụ bằng phương pháp ly tâm đo quang tại Chương 3; bộ điều kiện phân tích HPLC tối ưu trên cột C18; và quy trình thử nghiệm vi sinh học in vitro kép (kết hợp MIC và vòng khuếch tán) theo chuẩn CLSI.

Câu hỏi thường gặp

1. Thành phần công thức tối ưu cho một cối nghiền hệ nano sulfadiazin bạc (F33.4) gồm những gì?
Công thức tối ưu cho một cối nghiền bao gồm: 1,8 g sulfadiazin bạc (tương ứng 6% w/v), 0,5% w/v HPMC E6, 1% w/v PVA, 3% w/v Glyceryl monostearat (GMS), 0,5% w/v Lecithin và 30 ml nước cất. Thông số vận hành máy nghiền là 300 g bi Zirconia kích thước 5 mm, tốc độ nghiền 500 vòng/phút, thời gian nghiền 5 giờ với chu kỳ nghiền 1 giờ - nghỉ 10 phút.

2. Tại sao nghiên cứu không đưa chất diện hoạt natri lauryl sulfat (NaLS) vào công thức cuối cùng dù chất này giúp giảm kích thước hạt xuống dưới 250 nm?
Mặc dù NaLS ở nồng độ 0,25% giúp giảm kích thước tiểu phân xuống 248 ± 6,21 nm, nhưng hàm lượng dược chất sau ly tâm lại giảm đáng kể so với khi không dùng chất diện hoạt. Nguyên nhân do nồng độ NaLS đạt tới nồng độ micell tới hạn (CMC), tạo ra các micell rỗng hoặc hòa tan một phần dược chất vào dung dịch làm giảm độ bền của hạt nano phân tán; đồng thời chất diện hoạt ion hóa như NaLS còn tiềm ẩn nguy cơ gây kích ứng khi bôi lên các vùng da bị tổn thương do bỏng.

3. Mức độ giải phóng dược chất sau 24 giờ của gel nano G3 khác biệt thế nào so với kem Silvirin thương phẩm?
Sau 24 giờ thử nghiệm trên thiết bị Hanson Research qua màng cellulose acetat 0,45 µm, gel nano G3 (1,5% HEC) giải phóng tích lũy đạt 82,11% lượng dược chất, trong khi chế phẩm kem Silvirin 1% trên thị trường chỉ giải phóng được 9,21%. Khả năng phóng thích của gel nano cao gấp 8,9 lần so với kem thị trường do hệ nền gel HEC thân nước không cản trở khuếch tán như các tá dược thân dầu trong nền kem quy ước.

4. Kích thước hạt và độ đa phân tán của hệ nano F33.4 trước và sau khi ly tâm biến đổi ra sao?
Kết quả đo DLS trên Zetasizer Ultra cho thấy mẫu không ly tâm có kích thước tiểu phân trung bình 275 ± 6,59 nm với PDI là 0,3 ± 0,03. Sau khi ly tâm ở tốc độ 1000 vòng/phút trong 10 phút, kích thước tiểu phân đạt 282 ± 3,534 nm với PDI là 0,28 ± 0,003. Sự tương đồng về kích thước và PDI giữa hai trạng thái chứng minh hỗn dịch nano đạt độ đồng nhất cao và có khả năng chống sa lắng tốt dưới tác động của trọng lực.

5. Hoạt tính kháng khuẩn in vitro của gel nano SSD so với kem thị trường Silvirin thể hiện như thế nào trên đĩa thạch?
Ở nồng độ thử nghiệm 512 mg/L, gel nano SSD tạo đường kính vòng vô khuẩn là 29,84 mm đối với vi khuẩn Gram dương Staphylococcus aureus (so với 18,24 mm của kem Silvirin) và 29,04 mm đối với vi khuẩn Gram âm Escherichia coli (so với 18,45 mm của kem Silvirin). Ở nồng độ 256 mg/L, gel nano đạt vòng vô khuẩn 22,36 mm trên S. aureus và 21,08 mm trên E. coli, cao hơn rõ rệt so với kem thị trường (lần lượt là 17,46 mm và 12,38 mm).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Thị Thanh Hiên đã nghiên cứu thành công công thức và quy trình bào chế hệ tiểu phân nano sulfadiazin bạc bằng phương pháp nghiền bi ướt năng lượng cao, tạo ra hỗn dịch có kích thước tiểu phân trung bình 275 nm và chỉ số PDI 0,3. Hoạt chất nano sau đó được kết hợp vào nền gel HEC 1,5% để tạo dạng gel bôi da chứa 1% nano sulfadiazin bạc đạt độ ổn định lý hóa tốt và phân bố đồng đều. Kết quả thực nghiệm in vitro chứng minh dạng gel nano có khả năng giải phóng dược chất sau 24 giờ đạt 82,11% (vượt trội hoàn toàn so với mức 9,21% của kem Silvirin trên thị trường) và thể hiện hoạt tính ức chế vi khuẩn Staphylococcus aureus cùng Escherichia coli mạnh hơn rõ rệt so với dạng kem quy ước. Đây là công trình thực nghiệm dược học có giá trị học thuật và tính ứng dụng cao trong việc phát triển các hệ phân phối thuốc nano dùng tại chỗ điều trị bỏng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Vài nét về sulfadiazin bạc 1. Công thức hóa học Hình 1. Công thức hóa học của sulfadiazin bạc Công thức phân tử: C10H9AgN4O2S.

Khối lượng phân tử: 357,14 g/mol. Tên khoa học: Silver (4-aminophenyl) sulfonyl-pyrimidin-2-ylazanide. Tính chất lý hóa Cảm quan: Bột kết tinh trắng hoặc trắng kem, không mùi hoặc gần như không mùi. SSD ổn định trong không khí nhưng từ từ chuyển sang màu vàng khi tiếp xúc với ánh sáng [11].

Nhiệt độ nóng chảy: Tonc = 285oC. Độ tan: Rất ít tan trong nước (3,4 mg/L trong môi trường pH 6,8), tan hoàn toàn trong 30% dung dịch amonia lỏng, ít tan trong aceton, thực tế không tan trong ethanol, cloroform, diethyl ether [11]. Bản chất của SSD là một cao phân tử (trong đó ion bạc là tứ phân tử và được bao quanh bởi 3 phân tử sulfadiazin khác nhau đã được dehydro hoá, trong khi mỗi phân tử sulfadiazin liên kết với 3 ion bạc khác nhau). Bản chất cao phân tử này góp phần làm giảm độ tan trong nước của SSD [24], [35], [39].

Cấu tạo cao phân tử của sulfadiazin bạc 1. Tổng hợp SSD được tổng hợp dựa trên sơ đồ phản ứng sau: AgNO3 + NaSD → AgSD + NaNO3 2 Phản ứng được thực hiện bằng cách trộn bạc nitrat (AgNO3) và natri sulfadiazin (NaSD) với lượng bằng nhau trong môi trường nước sẽ tạo thành sulfadiazin bạc (SSD). Kết tinh lại dược chất SSD từ dung dịch amonia 25% [11] 1. Độ ổn định SSD bị phân hủy trong acid vô cơ, ổn định trong không khí, nhạy cảm với ánh sáng.

SSD chuyển thành màu hơi vàng trong vòng 1 ngày khi tiếp xúc với ánh sáng và vẫn ở trạng thái đó trong ít nhất 2 năm (nhưng không có sự thay đổi về hàm lượng sulfadiazin và bạc). SSD không thay đổi sau 4 năm nếu bảo quản ở nhiệt độ 20ºC trong bóng tối. SSD chuyển màu vàng nhạt sau 2 năm nếu bảo quản ở nhiệt độ 20ºC trong bóng tối, độ ẩm cao (90%). SSD chuyển màu vàng nâu nhạt sau 2 năm nếu bảo quản ở 50ºC trong bóng tối.

Mức độ hình thành màu sắc tăng lên khi tăng nhiệt độ nhưng chưa có phát hiện nào về sự thay đổi hàm lượng của sulfadiazin và bạc [3], [11]. Đặc điểm dược động học Bản thân SSD không bị hấp thu, khi tiếp xúc với mô và dịch cơ thể, SSD phản ứng chậm với natri clorid, nhóm sulfhydryl và protein để giải phóng sulfadiazin và ion bạc. Ion bạc sau khi giải phóng ra tạo muối clorua và proteinat có trong huyết tương trên bề mặt vết bỏng. Các muối này không tan, sẽ làm giảm hấp thu bạc vào cơ thể, tăng tác dụng diệt khuẩn tại chỗ [1], [26].

Hầu hết nồng độ bạc (> 99%) tập trung tại vết thương, sulfadiazin bị hấp thu 10% vào hệ tuần hoàn. Tùy thuộc vào diện tích bề mặt vết bỏng, nồng độ máu lên tới khoảng 3 mg/100 mL và được bài tiết qua thận 2 g/24 giờ [1], [11]. Dược lý và cơ chế tác dụng Sulfadiazin bạc là một thuốc được dùng tại chỗ để phòng và điều trị nhiễm khuẩn ở các tổn thương bỏng độ 2 và độ 3. SSD có phổ tác dụng rộng trên đa số các chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm bao gồm Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Proteus species, Enterobacteriaceae, Candida albicans [1].

SSD là một chất kháng khuẩn có chứa sulfonamid, tuy nhiên, nó không ức chế tổng hợp acid folic như các loại thuốc sulfamid khác. Tác dụng kháng khuẩn của nó chủ yếu do các ion bạc [13], [28]. Sulfadiazin không có tác dụng kháng khuẩn ở nồng độ thấp, nhưng thể hiện tác dụng hiệp đồng kháng khuẩn khi kết hợp với bạc [13].