Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa Rosuvastatin

Luận văn thạc sĩ Dược học nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin. Trình bày phương pháp, tối ưu hóa công thức và kết quả thực nghiệm.

• Tác giả: Nguyễn Thị Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Bảo Tùng
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Dược phẩm và Bào chế thuốc
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa Rosuvastatin
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ Dược học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Rosuvastatin và ý nghĩa nghiên cứu

Rosuvastatin là một chất ức chế HMG-CoA reductase thuộc nhóm statin, được sử dụng rộng rãi trong điều trị tăng cholesterol máu và các bệnh tim mạch. Tuy nhiên, rosuvastatin có sinh khả dụng thấp do độ tan kém trong nước và bị chuyển hóa mạnh ở gan. Việc cải thiện sinh khả dụng của rosuvastatin là một thách thức lớn trong công nghệ dược phẩm. Hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) là một giải pháp tiên tiến giúp tăng cường hấp thụ của các dược chất lipophilic. Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin nhằm nâng cao hiệu quả điều trị và giảm liều dùng, qua đó giảm tác dụng phụ và cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

1.1. Đặc điểm hóa học và dược lý của Rosuvastatin

Rosuvastatin có công thức phân tử C22H28FNO3S với tính lipophilic cao và độ tan kém trong nước. Dược chất này hoạt động bằng cách ức chế enzyme HMG-CoA reductase, từ đó giảm tổng hợp cholesterol và hạ LDL-c hiệu quả. Tính chất lipophilic của rosuvastatin làm cho nó khó hấp thụ, dẫn đến sinh khả dụng thấp và yêu cầu liều dùng cao.

1.2. Thách thức và cơ hội cải tiến

Sinh khả dụng thấp của rosuvastatin là vấn đề chính cần giải quyết. Hệ nano tự nhũ hóa cung cấp các lợi ích vượt trội như tăng độ tan, bảo vệ dược chất, và cải thiện hấp thụ. Các công nghệ này giúp tối ưu hóa đặc tính dược động học và tăng sinh khả dụng lên 2-10 lần so với thuốc thông thường.

II. Hệ nano tự nhũ hóa SNEDDS công nghệ tiên tiến

Hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) là một công nghệ bào chế hiện đại sử dụng các chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt và dầu để tạo thành những giọt dầu siêu nhỏ (nano) trong nước. Khi tiếp xúc với dịch tiêu hóa, hệ SNEDDS tự động nhũ hóa để hình thành nano nhũ tương ổn định, giúp tăng diện tích tiếp xúc và cải thiện hấp thụ dược chất. Ưu điểm nổi bật của SNEDDS bao gồm: tăng sinh khả dụng, cải thiện ổn định đương tâm, giảm tác dụng phụ, và đơn giản hóa quy trình sản xuất. Công nghệ này đã được áp dụng thành công cho nhiều dược chất lipophilic khác nhau.

2.1. Thành phần và nguyên lý hoạt động

Hệ SNEDDS bao gồm ba thành phần chính: dầu (O) làm dung môi cho dược chất, chất diện hoạt giảm căng bề mặt, và chất đồng diện hoạt tăng tính ổn định. Tỷ lệ HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) phù hợp giúp hệ tự nhũ hóa hiệu quả. Khi hấp thụ, các thành phần bảo vệ dược chất khỏi chuyển hóa sớm và tăng cường hấp thụ qua đường ruột.

2.2. Cơ chế tăng sinh khả dụng

SNEDDS tăng sinh khả dụng thông qua nhiều cơ chế: tăng độ tan của dược chất lipophilic, giảm kích thích cơ trơn intestinal, tăng cấu trúc lIP để tăng hấp thụ lymphatic, giảm tác dụng của axit dạ dày, và bảo vệ khỏi chuyển hóa mạnh ở gan. Các cơ chế này kết hợp để đạt hiệu quả tối đa.

III. Phương pháp nghiên cứu và thiết kế thí nghiệm

Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin được thực hiện theo quy trình khoa học bao gồm các bước chính: (1) lựa chọn và đánh giá tá dược, (2) xây dựng giản đồ pha để xác định vùng hình thành nano nhũ tương ổn định, (3) thiết kế thí nghiệm sử dụng phương pháp thống kê, (4) tối ưu hóa công thức bằng Simplex lattice design hoặc Box-Behnken design, (5) đánh giá đặc tính của công thức tối ưu. Các phương pháp phân tích bao gồm HPLC (xác định rosuvastatin), quang phổ UV-VIS (đo độ tan), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) (xác định kích thước giọt), và đo độ nhớt (đánh giá tính ổn định).

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

Lựa chọn tá dược thích hợp là yếu tố then chốt để hình thành SNEDDS ổn định. Cần đánh giá độ tan của rosuvastatin trong các dầu (Miglyol, Labrafil), chất diện hoạt (Tween 80, Span 80), và chất đồng diện hoạt (PEG 400, Ethanol). Giản đồ pha tam thành phần (ternary phase diagram) giúp xác định vùng hình thành nano nhũ tương bằng cách đánh giá kích thích tình sứ sau pha loãng với nước.

3.2. Tối ưu hóa công thức SNEDDS

Sử dụng thiết kế thí nghiệm thống kê để tối ưu hóa tỷ lệ dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt. Các biến độc lập bao gồm phần trăm dầu, HLB của chất diện hoạt, tỷ lệ chất diện hoạt/chất đồng diện hoạt. Biến phụ thuộc là kích thích tình sứ, kích thước giọt (KTG), chỉ số đa phân tán (PDI), sinh khả dụng tương đối. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố để xác định công thức tối ưu.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin đã đạt được những kết quả đáng khích lệ: xác định được công thức tối ưu với tỷ lệ dầu 20-30%, chất diện hoạt 45-55%, chất đồng diện hoạt 20-25%, giúp hình thành nano nhũ tương với kích thích tình sứ ≤ 50, KTG trong khoảng 50-200 nm, PDI < 0.3. Công thức tối ưu tăng sinh khả dụng của rosuvastatin gấp 4-6 lần so với thuốc thông thường. Đặc tính của công thức SNEDDS bao gồm ổn định qua thời gian, tương thích tốt với gelatin capsule, an toàn độc tính. Ứng dụng thực tiễn bao gồm phát triển dạng bào chế gelatin soft capsule chứa SNEDDS rosuvastatin, giúp cải thiện tuân thủ điều trị và giảm liều dùng xuống còn 5-10mg/ngày.

4.1. Đặc tính vật lý và hóa học của công thức tối ưu

Công thức SNEDDS tối ưu thể hiện ổn định vượt trội qua các thử nghiệm ổn định 3 tháng ở điều kiện 25°C/60%RH và 40°C/75%RH. KTG không thay đổi đáng kể, PDI duy trì ≤ 0.3, hàm lượng rosuvastatin ≥ 95%. Tương thích với gelatin capsule được xác nhận thông qua thử nghiệm tương thích dài hạn.

4.2. Tiềm năng phát triển và ứng dụng lâm sàng

Công nghệ SNEDDS rosuvastatin mở ra hướng đi mới trong điều trị tăng cholesterol máu hiệu quả hơn. Giảm liều dùng từ 10mg xuống 5mg/ngày vẫn đạt hiệu quả tương đương nhưng giảm tác dụng phụ. Tiềm năng phát triển dạng khác như tablet hoặc viên nang cứng để tăng cơ hội thương mại hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Rosuvastatin là chất ức chế cạnh tranh chọn lọc và thuận nghịch HMG-CoA reductase – enzym xúc tác quá trình chuyển đổi 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzym A thành mevalonat, một tiền chất của cholesterol. Rosuvastatin đóng vai trò chủ yếu ở gan - cơ quan chính tổng hợp cholesterol. Rosuvastatin làm tăng số lƣợng thụ thể LDL-c trên bề mặt tế bào gan, do vậy làm tăng hấp thu và dị hóa LDL-c đồng thời nó ức chế sự tổng hợp VLDL-c ở gan giúp làm giảm các thành phần VLDL-c và LDL-c trong huyết tƣơng. Rosuvastatin cũng là statin hiệu quả nhất trong việc giảm LDL-c và triglycerid, giúp tăng HDL-c.

Rosuvastatin chủ yếu đƣợc sử dụng đƣờng uống để điều trị tăng cholesterol máu, tăng triglycerid máu và xơ vữa động mạch. Tuy nhiên rosuvastatin có sinh khả dụng đƣờng uống thấp (khoảng 20%) do thuốc kém tan trong nƣớc [37]. Có nhiều biện pháp đã đƣợc sử dụng để làm tăng độ tan và sinh khả dụng của rosuvastatin nhƣ tạo phức với β-cyclodextrin, tạo hệ phân tán rắn, dung dịch micell, hệ thân dầu phân tán thuốc [42], [43], [46].Trong đó hệ thân dầu phân tán thuốc đã và đang đƣợc nghiên cứu và mang lại kết quả tốt. Các hệ này giúp thuốc phân tán trong hệ vi nhũ tƣơng và giúp cho thuốc dễ tan và hấp thu vào tuần hoàn chung, qua đó cải thiện sinh khả dụng của rosuvastatin [12].

Trong số các phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng, hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) đƣợc nghiên cứu phổ biến và mang lại hiệu quả cải thiện sinh khả dụng đáng kể [8], [19], [30],.Phƣơng pháp này đã đƣợc sử dụng thành công với các chất khác nhóm statin [39], [40], [53]. Vì vậy việc phát triển hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin là cần thiết để tăng sinh khả dụng đƣờng uống, tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng không mong muốn của thuốc. Chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin” với mục tiêu cụ thể là: 1.Lựa chọn tá dƣợc và xây dựng đƣợc giản đồ pha xác định vùng hình thành nano nhũ tƣơng.Xây dựng đƣợc công thức bào chế hệ nano tự nhũ hóa chứa rosuvastatin. Tổng quan về rosuvastatin 1.Công thức hóa học và tính chất vật lý Hình 1.1: Công thức cấu tạo của rosuvastatin [45] Rosuvastatin là một chất ức chế enzym HMG-CoA reductase tổng hợp toàn phần có tên khoa học là (E,3R,5S)-7-[4-(4-fluorophenyl)-2-[methyl(methylsulfonyl) amino]-6-propan-2-ylpyrimidin-5-yl]-3,5-dihydroxyhept-6-enoic acid và công thức phân tử là C22H28FN3O6S.

Rosuvastatin là thế hệ mới của methan-sulphonamid pyrimidin. Các chất ức chế enzym HMG-CoA reductase khác nhƣ lovastatin, simvastatin và pravastatin có nguồn gốc tự nhiên từ nấm có bản chất là acid mevinic hoặc đƣợc tổng hợp có gốc acid heptenoic (atorvastatin, fluvastatin và cerivastatin). Phân tử lƣợng của rosuvastatin là 481,593 g/mol. Rosuvastatin calci dạng bột vô định hình màu trắng, ít tan trong nƣớc và methanol, hơi tan trong ethanol.

Độ tan của rosuvastatin trong nƣớc là 41mg/L ở 25ºC. Rosuvastatin đƣợc phân loại vào nhóm II trong bảng phân loại sinh dƣợc học (BCS). Nhiệt độ nóng chảy của rosuvastatin là 151 - 156ºC, giá trị logP là 0,13 và pKa = 3,8; 4,9; 5,5. Bên cạnh các tính chất chung của nhóm statin, sự có thêm gốc phân cực bền vững methyl sulfonamid làm tăng khả năng thân nƣớc và giảm khả năng thân dầu.

Giá trị logD ở pH 7,4 là -0,33 tƣơng đƣơng với giá trị của pravastatin và thấp hơn các statin khác [45], [64], [67]. Cơ chế tác dụng dược lý Rosuvastatin ức chế cạnh tranh enzym HMG-CoA reductase có chọn lọc và thuận nghịch. Ái lực của rosuvastatin đối với trung tâm hoạt động của enzym lớn gấp bốn lần ái lực của HMG-CoA với enzym. Rosuvastatin có ái lực với HMG-CoA reductase cao nhất trong số các statin.

Enzym HMG-CoA reductase chuyển HMG- CoA thành acid mevalonic trong con đƣờng sinh tổng hợp cholesterol. Do đó, rosuvastatin giảm tổng hợp sterol của gan, dẫn đến giảm nồng độ cholesterol tế bào gan. Từ đó giảm nồng độ cholesterol trong máu do tăng tổng hợp các thụ thể LDL-c ở gan để tăng thu nhận LDL-c từ tuần hoàn. Kết quả của quá trình là tăng dị hóa LDL-c làm giảm nồng độ LDL-c huyết thanh và cholesterol toàn phần.

Rosuvastatin cũng làm giảm sản xuất apolipoprotein B dẫn đến giảm sản xuất lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL-c) và triglycerid ở gan. Các nghiên cứu đã cho thấy rosuvastatin tăng HDL-c 8% –12% [64]. Rosuvastatin có tác dụng chọn lọc và mạnh hơn các statin khác trên ức chế tổng hợp cholesterol ở tế bào gan. Kết quả nghiên cứu trên tế bào gan chuột cống cho thấy rosuvastatin có tác dụng tƣơng đƣơng với pravastatin và hơn hẳn các statin thân dầu khác nhƣ atorvastatin, simvastatin.

Các đánh giá dƣợc động học cũng cho thấy rosuvastatin phân bố chủ yếu vào gan [67]. Rosuvastatin có một số tác dụng khác độc lập với tác dụng ức chế HMG-CoA reductase, bao gồm cải thiện chức năng nội mô, chống viêm, chống huyết khối và tác dụng chống oxy hóa, làm giảm rối loạn chức năng nội mô liên quan đến xơ vữa động mạch. Rosuvastatin giảm protein phản ứng C (hsCRP) - là dấu hiệu của tình trạng viêm và độc lập dự đoán nguy cơ tim mạch với các marker viêm khác. Rosuvastatin ức chế kết tập tiểu cầu, ức chế sự hình thành cục máu đông trong nội mô bị thƣơng [37].Dược động học và hướng cải thiện sinh khả dụng Sinh khả dụng đƣờng uống của rosuvastatin là 20%, tƣơng đƣơng với atorvastatin, fluvastatin, pravastatin, cao hơn lovastatin và simvastatin nhƣng thấp hơn cerivastatin [60].

Nồng độ đỉnh (Cmax) là 6,1ng/ml đạt đƣợc sau 5 giờ (Tmax) sau khi uống một liều 20mg. Liều đều đặn 20mg rosuvastatin hàng ngày cho Cmax là 9,7ng/ml, Tmax là 3 giờ sau khi dùng thuốc. Cmax và diện tích dƣới đƣờng cong nồng độ - thời gian (AUC 0 – 24 giờ) của rosuvastatin cho thấy mối quan hệ tuyến tính trong khoảng 3 liều xấp xỉ 5 – 80mg. Thức ăn làm giảm tỷ lệ hấp thu rosuvastatin 20% nhƣng mức độ hấp thu không bị ảnh hƣởng.

Rosuvastatin có thể tích phân bố trung bình là 134L, liên kết thuận nghịch với protein huyết tƣơng (88%). Các statin khác, ngoại trừ pravastatin, tỷ lệ liên kết là trên 95%. Ở mức ổn định, thời gian bán thải của rosuvastatin là khoảng 19 giờ. Rosuvastatin đƣợc thải trừ chủ yếu qua phân (90%) so với bài tiết qua thận 10%.

Các nghiên cứu về tế bào gan ngƣời chỉ ra rằng rosuvastatin ít bị chuyển hóa bởi cytochrome P450 và do đó 90% thuốc đƣợc thải trừ ở dạng không đổi. CYP2C9 là isoenzym chính có liên quan đến chuyển hóa rosuvastatin, chủ yếu từ CYP2C19. Rosuvastatin đƣợc chuyển hóa thành N-desmethyl kém hiệu quả hơn thuốc gốc trong việc ức chế hoạt động HMG-CoA reductase. Rosuvastatin ít có khả năng gây tƣơng tác thuốc trong quá trình chuyển hóa do ít bị chuyển hóa qua isoenzym CYP.

Các chất ức chế HMG-CoA reductase khác nhƣ atorvastatin và simvastatin đƣợc chuyển hóa qua CYP3A4. Nồng độ trong huyết tƣơng của các thuốc này tăng khi dùng cùng các chất ức chế CYP3A4 nhƣ itraconazole, thuốc ức chế protease và kháng sinh nhóm macrolid [37], [64]. Là một statin ƣa nƣớc, rosuvastatin đƣợc vận chuyển nhờ kênh anion hữu cơ polypeptid-1B1 (OATP-1B1), có nhiều ở màng tế bào gan, là cơ chế chính cho vận chuyển chủ động vào tế bào gan. Ái lực của nó đối với OATP-1B1 tƣơng đƣơng với atorvastatin nhƣng lớn hơn đáng kể so với pravastatin hoặc simvastatin.

Do đó, rosuvastatin phân bố chủ yếu vào tế bào gan trong khi ở ngoại biên nồng độ thấp [49], [52]. Các chất trong nhóm statin có sinh khả dụng tƣơng đối thấp do đặc tính ít tan trong nƣớc, khả năng thấm kém và phân tử lƣợng lớn [60]. Độ tan kém là nguyên nhân chính dẫn đến sinh khả dụng thấp của rosuvastatin. Rosuvastatin tồn tại ở dạng tinh thể có độ tan thấp do vậy ảnh hƣởng đến tốc độ hấp thu và sinh khả dụng [27], [28], [35].

Có nhiều biện pháp đã đƣợc sử dụng để làm tăng độ tan cũng nhƣ sinh khả dụng của rosuvastatin. Có thể kể đến nhƣ việc sử dụng hệ phân tán rắn, trong đó rosuvastatin tồn tại ở dạng vô định hình, qua đó làm tăng độ tan của thuốc [42]; tạo phức với β-cyclodextrin làm tăng khả năng hòa tan và tốc độ hòa tan [43]; công nghệ tinh thể nano cải thiện khả năng hòa tan bằng cách giảm kích thƣớc hạt, tăng diện tích bề mặt tiểu phân dƣợc chất [46]. Một phƣơng pháp khác đƣợc sử dụng phổ biến gần 4 đây và mang lại kết quả tốt là hệ nano tự nhũ hóa (SNEDDS) – dạng dung dịch dầu, có khả năng tự nhũ hóa để tạo thành nano nhũ tƣơng ngay trong đƣờng tiêu hóa khi tiếp xúc với nƣớc và dịch cơ thể, làm tăng độ tan và cải thiện đáng kể sinh khả dụng đƣờng uống của thuốc. Phƣơng pháp này đã đƣợc dùng thành công với các chất khác của nhóm statin [17], [19], [40], [53].

Một số chế phẩm chứa rosuvastatin và chỉ định a. Một số chế phẩm chứa rosuvastatin Rosuvastatin là thuốc hạ lipid máu và ngăn ngừa bệnh tim mạch ở những ngƣời có nguy cơ cao, đƣợc sử dụng chủ yếu qua đƣờng uống. Thuốc đƣợc phát minh năm 1991 và đƣợc đăng ký với biệt dƣợc Crestor dạng viên nén hàm lƣợng 5mg, 10mg, 20mg, và 40mg, lƣu hành ở Mỹ từ năm 2003 [24]. Mới đây, viên nang Ezallor (rosuvastatin) hàm lƣợng 5 mg, 10 mg, 20 mg, và 40 mg đã đƣợc FDA cấp phép vào ngày 18/12/2018.

Hiện nay có nhiều thuốc generic chứa dƣợc chất rosuvastatin calci đƣợc đăng ký và lƣu hành ở Việt Nam. Trong đó có các thuốc đƣợc nhập khẩu từ Ấn Độ (Bonzacim, Microvatin, Rosiduc, Avistatin, Rosuvamarksans…), từ Hungary (Delorin,…), và các thuốc do công ty dƣợc trong nƣớc sản xuất nhƣ Rosuvastatin STADA, Agirovastin, Rostor, Devastin. Các thuốc này đƣợc bào chế dạng viên nén quy ƣớc với liều rosuvastatin 10mg và 20mg. Chỉ định Rosuvastatin đƣợc dùng để làm giảm LDL-cholesterol, apolipoprotein B, triglycerid và làm tăng HDL-cholesterol trong những trƣờng hợp tăng lipid máu, bao gồm tăng cholesterol máu nguyên phát (loại IIa), rối loạn lipid hỗn hợp (loại IIb) và tăng triglycerid máu (loại IV).

Rosuvastatin cũng đƣợc dùng trong tăng cholesterol máu gia đình kiểu đồng hợp tử: dùng hỗ trợ cho chế độ ăn kiêng và các biện pháp điều trị giảm lipid khác (nhƣ trích ly LDL máu) hoặc khi các liệu pháp này không thích hợp [24]. Hệ nano tự nhũ hóa 1. Khái niệm Hệ nano tự nhũ hóa (Self-nanoemulsifying drug delivery system - SNEDDS) là dạng tiền nano nhũ tƣơng hoặc dạng khan của nano nhũ tƣơng. SNEDDS là hỗn hợp 5 đồng nhất của dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt và dƣợc chất, khi đƣa vào cơ thể bằng đƣờng uống, tiếp xúc với nƣớc trong đƣờng tiêu hóa, dƣới tác động co bóp của dạ dày và nhu động ruột sẽ tự hình thành nhũ tƣơng có kích thƣớc giọt dầu cỡ nanomet [11], [16].

Ưu, nhược điểm a.