Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam ứng dụng trong mỹ phẩm chăm sóc da - Trường Đại học Dược Hà Nội

Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam ứng dụng trong mỹ phẩm chăm sóc da. Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ tại Đại học Dược Hà Nội phân tích

• Tác giả: Phạm Thuý Hạnh
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Thị Thu Giang
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế và ứng dụng hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam trong mỹ phẩm chăm sóc da
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam trong mỹ phẩm

Giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum) là dược liệu quý chứa hàm lượng saponin phong phú. Các saponin này có tác dụng chống oxy hoá mạnh, bảo vệ da khỏi tác hại của gốc tự do. Tuy nhiên, hoạt chất từ dược liệu thường có độ tan kém và sinh khả dụng thấp. Hệ nano tự nhũ hoá (SNEDDS) là giải pháp công nghệ tiên tiến giúp cải thiện đáng kể tính chất này. SNEDDS là hệ chứa dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt. Khi tiếp xúc với nước, hệ tự tạo thành nhũ tương có kích thước nano. Công nghệ này giúp tăng khả năng hoà tan, tăng thấm qua da và giải phóng hoạt chất có kiểm soát. Việc bào chế nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam mở ra hướng phát triển mỹ phẩm chăm sóc da hiệu quả cao từ nguồn dược liệu thiên nhiên.

1.1. Thành phần hoá học và tác dụng chống lão hoá của Giảo cổ lam

Giảo cổ lam thuộc họ bầu bí, phân bố rộng rãi tại Việt Nam. Dược liệu này chứa hơn 170 loại saponin, trong đó gypenoside XVII là marker quan trọng. Ngoài saponin, cây còn chứa flavonoid, polysaccharid và nhiều nguyên tố vi lượng. Nghiên cứu cho thấy cao Giảo cổ lam có khả năng chống oxy hoá vượt trội. Hoạt chất ức chế enzyme elastase và collagenase, giúp ngăn ngừa lão hoá da hiệu quả. Dịch chiết cũng kích thích sản sinh collagen ở nguyên bào sợi, cải thiện độ đàn hồi và săn chắc của da.

1.2. Ưu điểm của hệ nano tự nhũ hoá trong mỹ phẩm

Hệ nano tự nhũ hoá mang nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ truyền thống. Thứ nhất, kích thước hạt nano giúp tăng diện tích tiếp xúc, cải thiện khả năng thấm qua da. Thứ hai, quá trình nhũ hoá xảy ra tự động không cần năng lượng cơ học. Thứ ba, hệ bảo vệ hoạt chất khỏi quá trình oxy hoá và phân huỷ. Các nghiên cứu trên dược liệu như măng cụt, salak pondoh đều cho kết quả khả quan. SNEDDS cải thiện tốc độ khuếch tán của hoạt chất thân dầu qua màng sinh học. Đây là nền tảng vững chắc để phát triển sản phẩm mỹ phẩm chất lượng cao.

II. Thách thức trong bào chế mỹ phẩm từ dược liệu thiên nhiên

Mỹ phẩm chứa hoạt chất nguồn gốc dược liệu đang được ưa chuộng toàn cầu. Xu hướng sử dụng nguyên liệu thiên nhiên ngày càng tăng do nhận thức về an toàn sức khoẻ. Tuy nhiên, bào chế mỹ phẩm từ dược liệu đối mặt nhiều thách thức lớn. Độ hoà tan kém của hoạt chất là rào cản chính. Saponin từ Giảo cổ lam có tính chất lưỡng tính, khó hấp thu qua lớp sừng. Độ ổn định của cao dược liệu trong hệ nhũ tương cũng là vấn đề cần giải quyết. Màu sắc và mùi đặc trưng của chiết xuất ảnh hưởng đến tính cảm quan sản phẩm. Khả năng thấm qua da thấp hạn chế hiệu quả điều trị tại chỗ. Các phương pháp bào chế truyền thống chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật. Do đó, cần ứng dụng công nghệ nano để khắc phục các nhược điểm trên. Nghiên cứu xây dựng công thức tối ưu là bước đi cần thiết.

2.1. Vấn đề độ hoà tan và sinh khả dụng của saponin

Saponin toàn phần trong cao Giảo cổ lam có độ hoà tan trong nước hạn chế. Đặc tính lưỡng tính của saponin khiến việc tìm hệ môi giới phù hợp phức tạp. Trong mỹ phẩm bôi ngoài da, hoạt chất phải thấm qua hàng rào sừng để phát huy tác dụng. Sinh khả dụng thấp đồng nghĩa hiệu quả chống lão hoá không đạt kỳ vọng. Các nghiên cứu định lượng cho thấy hàm lượng saponin biến động theo phương pháp chiết xuất. Việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào cần được thực hiện nghiêm ngặt. Đây là lý do cần áp dụng công nghệ bào chế hiện đại để cải thiện sinh khả dụng.

2.2. Hạn chế của hệ nhũ tương truyền thống trong mỹ phẩm

Nhũ tương truyền thống (O/W, W/O) có kích thước hạt lớn, thường từ 1-100 micromet. Kích thước lớn dẫn đến diện tích tiếp xúc hạn chế, giảm tốc độ giải phóng hoạt chất. Hệ nhũ tương cổ điển kém ổn định, dễ bị tách pha trong quá trình bảo quản. Cần dùng thiết bị khuấy trộn công suất cao, tiêu tốn năng lượng sản xuất. Tải lượng hoạt chất trong hệ truyền thống thường thấp, không đáp ứng nhu cầu điều trị. Khả năng thấm qua da của hoạt chất trong nhũ tương thường bị giới hạn. Các vấn đề này thúc đẩy nghiên cứu áp dụng công nghệ nano tự nhũ hoá.

III. Phương pháp bào chế hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam

Quy trình bào chế SNEDDS chứa cao Giảo cổ lam được thực hiện theo nhiều bước. Bước đầu tiên là lựa chọn tá dược phù hợp dựa trên giản đồ pha tam nguyên. Dầu nền, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt được sàng lọc kỹ lưỡng. Dầu dừa nguyên chất được chọn làm pha dầu nhờ khả năng hoà tan saponin tốt. Tween 80 đóng vai trò chất diện hoạt chính, PEG 400 là chất đồng diện hoạt. Giản đồ pha tam nguyên giúp xác định vùng hình thành nano nhũ tương ổn định. Công thức tối ưu được xây dựng bằng phương pháp thiết kế thí nghiệm. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm kích thước hạt, độ phân tán, độ trong và độ dẫn điện. Phương pháp định lượng saponin toàn phần bằng UV-Vis được thiết lập và kiểm chứng. Đường chuẩn gypenoside XVII đảm bảo độ chính xác trong kiểm soát hàm lượng hoạt chất.

3.1. Lựa chọn tá dược và xây dựng giản đồ pha tam nguyên

Việc lựa chọn tá dược là bước then chốt trong bào chế SNEDDS. Mỗi loại tá dược phải tương thích với cao Giảo cổ lam và an toàn cho da. Dầu nền cần có khả năng hoà tan saponin toàn phần ở nồng độ cao. Chất diện hoạt phải có chỉ số HLB phù hợp để tạo nhũ tương O/W ổn định. Chất đồng diện hoạt hỗ trợ quá trình nhũ hoá và cải thiện tính chất hệ. Giản đồ pha tam nguyên được vẽ để xác định vùng tạo nano nhũ tương. Thiết kế mạng tinh thể đơn giản bằng phần mềm Design Expert tối ưu hoá tỷ lệ. Kết quả cho thấy vùng hình thành nano nhũ tương rộng với các tá dược đã chọn.

3.2. Đánh giá đặc tính và định lượng hoạt chất trong hệ nano

Hệ SNEDDS được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu chất lượng quan trọng. Kích thước hạt nano được xác định bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động. Phân bố kích thước hạt lý tưởng đạt PDI nhỏ hơn 0,3. Độ trong và độ dẫn điện giúp phân biệt loại nhũ tương hình thành. Tính thấm qua da được kiểm tra bằng tế bào khuếch tán Franz. Phương pháp định lượng saponin toàn phần sử dụng kỹ thuật đo quang phổ UV-Vis. Đỉnh cực đại hấp thụ quang của gypenoside XVII được xác định chính xác. Đường chuẩn có hệ số tương quan R² lớn hơn 0,99 đảm bảo độ tin cậy. Hàm lượng saponin trong cao Giảo cổ lam được kiểm soát nghiêm ngặt.

IV. Ứng dụng và triển vọng của nano Giảo cổ lam trong mỹ phẩm

Hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam có tiềm năng ứng dụng rộng rãi. Sản phẩm mỹ phẩm chăm sóc da chống lão hoá là hướng đi chủ đạo. Công thức gel dưỡng ẩm chứa SNEDDS đã được chứng minh hiệu quả trong các nghiên cứu tương tự. Khả năng chống oxy hoá mạnh của saponin giúp bảo vệ da khỏi gốc tự do. Kích thước nano giúp hoạt chất thấm sâu vào lớp hạ bì, phát huy tác dụng tối đa. Hệ SNEDDS còn cải thiện tính ổn định và thời hạn sử dụng sản phẩm. Công nghệ này phù hợp để sản xuất quy mô công nghiệp với chi phí hợp lý. Triển vọng phát triển sản phẩm chăm sóc tóc và móng cũng rất khả thi. Nghiên cứu lâm sàng bổ sung sẽ củng cố bằng chứng hiệu quả và an toàn. Đây là hướng nghiên cứu hứa hẹn đóng góp vào ngành mỹ phẩm xanh tại Việt Nam.

4.1. Tiềm năng chống lão hoá da của hệ nano Giảo cổ lam

Cao Giảo cổ lam trong hệ nano thể hiện hoạt tính chống lão hoá vượt trội. Saponin ức chế enzyme elastase, ngăn chặn quá trình phân huỷ elastin trong da. Hoạt chất cũng ức chế collagenase, bảo vệ mạng lưới collagen nguyên vẹn. Nghiên cứu trên nguyên bào sợi da cho thấy kích thích tổng hợp collagen mới. Khả năng chống oxy hoá giúp trung hoà gốc tự do, nguyên nhân chính gây lão hoá. Kích thước nano cho phép hoạt chất tiếp cận tầng sâu của da hiệu quả. Da trở nên săn chắc, giảm nếp nhăn và cải thiện độ đàn hồi rõ rệt.

4.2. Hướng phát triển sản phẩm và thương mại hoá

Sản phẩm nano Giảo cổ lam cần được phát triển theo tiêu chuẩn GMP mỹ phẩm. Các dạng bào chế phù hợp bao gồm kem dưỡng, serum và gel chăm sóc da. Nghiên cứu ổn định加速 trong điều kiện khắc nghiệt đảm bảo thời hạn sử dụng. Kiểm tra kích ứng da và dị ứng trên tình nguyện viên là bước không thể bỏ qua. Hợp tác với doanh nghiệp mỹ phẩm giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hoá. Sở hữu trí tuệ và bảo hộ bản quyền công thức cần được quan tâm. Thị trường mỹ phẩm thiên nhiên tại Việt Nam đang tăng trưởng mạnh mẽ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Các hoạt chất từ dược liệu đã và đang được sử dụng rất phổ biến trong các chế phẩm chăm sóc da. Dược liệu là nguồn nguyên liệu chính của tất cả các loại mỹ phẩm trước khi các hoá chất tổng hợp có đặc tính tương tự được sử dụng. Ngày nay, các hoạt chất từ dược liệu được sử dụng phổ biến hơn trong các công thức mỹ phẩm do nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng với các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên. Giảo cổ lam là một loại thực vật có ở nhiều nước như Trung Quốc, Hàn Quốc, Việt Nam.

Hầu hết các nghiên cứu về Giảo cổ lam đều tập trung vào các gypenoside, thuộc nhóm saponin triterpenoid khung dammaran. Các ginsenoside trong nhân sâm đã được ứng dụng nhiều trong các chế phẩm mỹ phẩm chống già hoá da. Với cấu trúc hoá học tương tự ginsenoside, gypenoside hứa hẹn sẽ là một lựa chọn thay thế có hiệu quả, giúp hạ giá thành sản phẩm. Tuy nhiên, gypenoside rất thân nước và có trọng lượng phân tử cao do cấu trúc hoá học, trong đó đường được liên kết qua liên kết ete với OH alcol của phần aglycon khung dammaran, do đó cản trở sự xâm nhập và hấp thụ vào lớp hạ bì bên trong da [40].

Nano nhũ tương đã được ứng dụng trong nhiều chế phẩm mỹ phẩm nhờ vào khả năng phân phối có kiểm soát các thành phần có hoạt tính vào các lớp da mong muốn, cải thiện độ ổn định hoá lý của thành phần có nguồn gốc từ dược liệu, cải thiện độ tan của các thành phần có hoạt tính [7], [24], [8]. Trong những năm gần đây, hệ nano tự nhũ hoá đang rất được quan tâm do không cần sử dụng năng lượng cao và dễ sản xuất ở quy mô lớn. Phát triển hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam để cải thiện một số đặc tính của hoạt chất như độ tan, tính thấm và độ ổn định. Hiện tại đã có nhiều nghiên cứu về hệ nano tự nhũ hoá chứa chiết xuất từ dược liệu nhưng chưa có nghiên cứu nào được công bố về hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam [14], [28].

Vì các lý do trên, đề tài: “Nghiên cứu bào chế và ứng dụng hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam trong mỹ phẩm chăm sóc da” được thực hiện với mục tiêu: 1. Xây dựng được công thức bào chế hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam. Bước đầu ứng dụng hệ nano tự nhũ hoá chứa cao Giảo cổ lam vào chế phẩm mỹ phẩm chăm sóc da. Tổng quan về mỹ phẩm dùng trên da chứa hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu 1.

Ưu nhược điểm của mỹ phẩm dùng trên da chứa hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu 1. Ưu điểm Xu hướng tiêu dùng: Nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng đối với các sản phẩm mỹ phẩm có thành phần tự nhiên, mang lại cảm giác an toàn và thân thiện với người sử dụng. Vì vậy, dược liệu và chiết xuất dược liệu ngày càng được sử dụng nhiều trong các sản phẩm mỹ phẩm thay cho các hoạt chất tổng hợp hoá học [13]. Thị trường chiết xuất thực vật toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 30,8 tỷ USD năm 2021 lên 55,3 tỷ USD vào năm 2026 với tốc độ tăng trưởng kép là 6,0% từ năm 2021 đến năm 2026.

Trong đó, phân khúc ứng dụng chiết xuất thực vật trong mỹ phẩm được dự báo sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm cao nhất trong giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2026 [52]. Tính an toàn: Các thành phần từ dược liệu có nguy cơ gây dị ứng, kích ứng thấp hơn các hợp chất tổng hợp hoá học. Ví dụ như BHA (Butylated Hydroxyanisole) và BHT (Butylated Hydroxytoluen) là những chất chống oxy hóa tổng hợp thường được sử dụng trong son môi và kem dưỡng ẩm. BHA và BHT có thể gây ra các phản ứng dị ứng trên da.

Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về Ung thư (International Agency for Research on Cancer) phân loại BHA là chất có thể gây ung thư ở người. Có thể thay thế chúng bằng chất chống oxy hóa tự nhiên như Vitamin C [13]. Các chất màu có nguồn gốc từ nhựa than đá được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm, được chứng minh là một tác nhân có thể gây ung thư. Sử dụng chất màu tự nhiên từ dược liệu là một lựa chọn thay thế hiệu quả.

Bảo vệ môi trường: Thực vật là nguồn có thể tái tạo được, thân thiện với môi trường và là nguồn cung cấp bền vững. Mỹ phẩm thông thường sử dụng nhiều thành phần có nguồn gốc từ dầu mỏ, đòi hỏi phải khai thác trên diện rộng, gây ảnh hưởng đến môi trường đất và đe doạ môi trường sống của động vật hoang dã. Các chế phẩm chống tiết mồ hôi và chế phẩm nhuộm tóc đều sử dụng nhôm làm thành phần chính trong khi việc khai thác nhôm là nguyên nhân dẫn đến sự tàn phá các khu rừng nhiệt đới rộng lớn ở Nam Mỹ [30]. 2 Hoạt chất từ dược liệu thường là các nhóm hoạt chất với nhiều tác dụng có lợi khác nhau, vì vậy, sử dụng các chiết xuất từ dược liệu có thể mang lại nhiều tác dụng có lợi cùng lúc [13], [30].

Nhược điểm Nguồn nguyên liệu và chất lượng không ổn định: Các yếu tố như loài, ánh sáng, nhiệt độ, lượng mưa, đất trồng, phương pháp thu hái, làm khô, bảo quản, vận chuyển, chế biến.có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi về các hoạt chất, hàm lượng hoạt chất có trong dược liệu. Do đó, rất khó có được nguồn nguyên liệu đạt chất lượng với số lượng lớn. Vi sinh vật từ đất, nước, không khí có thể nhiễm vào nguồn dược liệu trong quá trình nuôi trồng, thu hoạch, xử lý, làm khô ngoài trời, bảo quản và sản xuất, gây tác động bất lợi đến sức khoẻ của người sử dụng và độ ổn định của chế phẩm. Độ ổn định của các hoạt chất từ dược liệu kém, dễ bị phân huỷ bởi nhiều quá trình hoá lý.

Sự phân huỷ có thể xảy ra ở cả quá trình trước, trong và sau khi bào chế dẫn đến mất các thành phần có hoạt tính, tạo ra các chất chuyển hóa không có hoạt tính, thậm chí tạo ra các chất chuyển hóa có hại. Dược liệu thô hay các chiết xuất từ dược liệu đều là hỗn hợp phức tạp của nhiều hợp chất hoá học, thường rất khó xác định thành phần nào thực sự có hoạt tính sinh học, thành phần nào có thể gây ra phản ứng bất lợi. Tác dụng cũng có thể chậm hơn các chế phẩm mỹ phẩm sử dụng hoạt chất tổng hợp hoá học. Đa số độ tan của các hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu tan trong nước kém, do đó cần có một hệ thống phân phối để tăng độ tan của hoạt chất [36].

Không có tiêu chuẩn chung nào áp dụng cho các chế phẩm mỹ phẩm có sử dụng hoạt chất từ dược liệu [8]. Trên đây là một số ưu nhược điểm của mỹ phẩm dùng trên da chứa hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu. Bên cạnh những ưu điểm, có thể thấy các hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu còn rất nhiều những nhược điểm. Tuy nhiên, một số nhược điểm có thể được hạn chế bằng cách sử dụng các hệ mang hoạt chất khác nhau (liposome, vi nhũ tương, nano nhũ tương, tiểu phân nano lipid rắn, các hệ tự nhũ hoá.) và được chấp nhận để sử dụng trong mỹ phẩm [28].

Tác dụng chống già hoá da của hoạt chất có nguồn gốc từ dược liệu Da người là cơ quan lớn nhất, hoạt động như một hàng rào vật lý để bảo vệ cơ thể. Khi già hoá, da mất đi độ đàn hồi tự nhiên và trở nên mỏng hơn, yếu hơn và nhăn 3 nheo. Nguyên nhân gây già hoá da gồm nguyên nhân nội sinh (di truyền, chuyển hoá tế bào, hormone và quá trình trao đổi chất), và nguyên nhân ngoại sinh (tiếp xúc trong thời gian dài với ánh sáng mặt trời, ô nhiễm môi trường, hoá chất, độc tố, chế độ ăn uống, vận động, trạng thái tinh thần, tâm lý). Nguyên nhân ngoại sinh làm trầm trọng thêm quá trình già hoá da tự nhiên [12], [30].

Sự giảm số lượng nguyên bào sợi, collagen và elastin phản ánh sự phân huỷ của chất nền ngoại bào (extracellular matrix - ECM). Sự già hoá da về cơ bản được xác định bằng sự suy giảm mức độ collagen type I - là yếu tố quan trọng nhất của lớp hạ bì. Collagen type I có chức năng quan trọng để duy trì cấu trúc lớp hạ bì của da và là thành phần chính của ECM. Sự cân bằng giữa suy thoái và tổng hợp collagen ảnh hưởng đến số lượng và bản chất của collagen ngoại bào [30].

Một số nguồn phytochemical (hoá chất thực vật) có lợi trong việc ngăn ngừa già hoá da. Các chiết xuất giàu phytochemical như acid phenolic, saponin, alkaloid, flavonoid có đặc tính tổng hợp collagen và thường được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm chống già hoá da [30]. Saponin ginsenoside Rb1 trong nhân sâm được chứng minh là có tác dụng chống già hoá da do làm tăng tổng hợp collagen type I và ức chế quá trình chết tế bào gây ra bởi tia UV [46], [45]. Thành phần chống oxy hoá Stress oxy hoá là một trong những cơ chế chính gây già hoá da.

Việc tiếp xúc liên tục với các yếu tố môi trường dẫn đến những thay đổi trong mô liên kết do quá trình peroxy hoá lipid , hình thành các dạng oxy hoạt động và thay đổi hoạt động của các enzyme dẫn đến một số rối loạn về da. Các chất chống oxy hoá kiểm soát sự hình thành các gốc tự do, ngăn chuỗi phản ứng oxy hoá dẫn đến giảm các tổn thương do oxy hóa và ngăn ngừa các bệnh do stress oxy hóa [29]. Các hợp chất phenolic là những chất có hoạt tính sinh học phân bố rộng rãi trong thực vật. Phenolic thực vật bao gồm nhiều hợp chất đa dạng, như flavonoid (anthocyanin, flavonol, flavon, .) và một số nhóm không phải flavonoid (phenolic acid, lignin, stilbene).

Tác dụng chống oxy hóa của các hợp chất phenolic thay đổi tùy theo cấu trúc phân tử. Số lượng nhóm hydroxyl là yếu tố quan trọng nhất quyết định hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất phenolic. Các hợp chất phenolic có thể được sử dụng 4 trong thuốc, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm. Một số hợp chất hay được sử dụng như anthocyanins, proanthocyanidin, carotenoids,.

Một nghiên cứu được thực hiện bởi Qiu-ying Wan, Li-jun Song với mục tiêu nghiên cứu tác dụng chống già hoá và cơ chế tác dụng của saponin toàn phần từ Wu-He Dipsacus asper trên da chuột thí nghiệm.