Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu bào chế liposome berberin ứng dụng dùng đường uống

Luận án tiến sĩ nghiên cứu bào chế liposome berberin ứng dụng dùng đường uống, mở ra hướng đi mới trong điều trị và chăm sóc sức khỏe.

• Tác giả: Dương Thị Thuấn
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Thị Minh Huệ
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Dược Phẩm Và Bào Chế Thuốc
• Đề tài: Nghiên Cứu Bào Chế Liposome Berberin Ứng Dụng Dùng Đường Uống
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu bào chế liposome berberin cho đường uống

Nghiên cứu bào chế liposome berberin cho đường uống đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành dược phẩm. Berberin là một hợp chất tự nhiên có nhiều tác dụng dược lý, nhưng sinh khả dụng đường uống của nó rất thấp. Việc sử dụng liposome như một hệ thống mang thuốc có thể cải thiện khả năng hấp thu của berberin, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Nghiên cứu này sẽ trình bày các khía cạnh chính liên quan đến bào chế liposome berberin, bao gồm các phương pháp bào chế, thách thức và ứng dụng thực tiễn.

1.1. Khái niệm và thành phần cấu tạo của liposome

Liposome là các hạt nano có cấu trúc màng phospholipid, có khả năng bao bọc và vận chuyển dược chất. Chúng được sử dụng rộng rãi trong bào chế thuốc nhằm cải thiện sinh khả dụng và giảm tác dụng phụ. Cấu trúc của liposome cho phép chúng dễ dàng tương tác với các tế bào trong cơ thể, từ đó tăng cường khả năng hấp thu của các dược chất như berberin.

1.2. Tính khả dụng của berberin và thách thức trong bào chế

Mặc dù berberin có nhiều lợi ích sức khỏe, nhưng tính khả dụng đường uống của nó rất thấp, thường dưới 10%. Điều này chủ yếu do sự chuyển hóa lần đầu tại gan và sự hấp thu kém qua niêm mạc ruột. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng liposome có thể giúp cải thiện tình trạng này bằng cách bảo vệ berberin khỏi sự phân hủy và tăng cường khả năng hấp thu.

II. Vấn đề và thách thức trong bào chế liposome berberin

Bào chế liposome berberin không chỉ đơn thuần là việc tạo ra các hạt liposome mà còn phải đối mặt với nhiều thách thức. Các vấn đề như kích thước hạt, độ ổn định và khả năng giải phóng dược chất là những yếu tố quan trọng cần được xem xét. Việc tối ưu hóa các thông số bào chế là cần thiết để đạt được sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao.

2.1. Kích thước và phân bố kích thước của liposome

Kích thước của liposome ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thu và phân phối của berberin trong cơ thể. Các nghiên cứu cho thấy liposome có kích thước nhỏ hơn 200 nm thường có khả năng hấp thu tốt hơn. Việc kiểm soát kích thước và phân bố kích thước là một trong những thách thức lớn trong quá trình bào chế.

2.2. Độ ổn định của liposome trong môi trường đường tiêu hóa

Độ ổn định của liposome trong môi trường đường tiêu hóa là một yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả của berberin. Liposome cần phải duy trì cấu trúc và tính chất trong suốt quá trình đi qua hệ tiêu hóa để đảm bảo dược chất được giải phóng và hấp thu hiệu quả.

III. Phương pháp bào chế liposome berberin hiệu quả

Có nhiều phương pháp bào chế liposome berberin khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của sản phẩm cuối cùng. Các phương pháp phổ biến bao gồm tiêm ethanol, hydrat hóa film và bao hạt.

3.1. Phương pháp tiêm ethanol trong bào chế liposome

Phương pháp tiêm ethanol là một trong những kỹ thuật bào chế liposome phổ biến. Phương pháp này cho phép tạo ra liposome với kích thước đồng nhất và hiệu suất nạp dược chất cao. Tuy nhiên, cần phải kiểm soát các yếu tố như nồng độ ethanol và nhiệt độ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

3.2. Phương pháp hydrat hóa film trong bào chế liposome

Phương pháp hydrat hóa film là một kỹ thuật đơn giản và hiệu quả để bào chế liposome. Kỹ thuật này bao gồm việc tạo ra một lớp màng phospholipid và sau đó hydrat hóa để tạo ra liposome. Phương pháp này thường cho ra sản phẩm có độ ổn định cao và khả năng giải phóng dược chất tốt.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về liposome berberin

Nghiên cứu về liposome berberin đã cho thấy nhiều kết quả khả quan trong việc cải thiện sinh khả dụng và hiệu quả điều trị. Các nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng liposome berberin có thể giúp giảm nồng độ lipid máu hiệu quả hơn so với các dạng bào chế truyền thống.

4.1. Kết quả nghiên cứu về tác dụng hạ lipid máu của liposome berberin

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng liposome berberin có tác dụng hạ lipid máu rõ rệt trên động vật thí nghiệm. Kết quả cho thấy nồng độ cholesterol và triglycerid trong huyết thanh giảm đáng kể sau khi sử dụng liposome berberin, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh lý liên quan đến lipid máu.

4.2. Ứng dụng trong điều trị bệnh tiểu đường và nhồi máu cơ tim

Ngoài tác dụng hạ lipid máu, liposome berberin còn được nghiên cứu trong điều trị bệnh tiểu đường và nhồi máu cơ tim. Các nghiên cứu cho thấy berberin có khả năng cải thiện tình trạng kháng insulin và bảo vệ tim mạch, mở ra hướng đi mới trong điều trị các bệnh lý này.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu liposome berberin

Nghiên cứu về liposome berberin cho đường uống đã mở ra nhiều triển vọng trong việc cải thiện sinh khả dụng và hiệu quả điều trị của berberin. Mặc dù còn nhiều thách thức cần vượt qua, nhưng tiềm năng ứng dụng của liposome trong bào chế dược phẩm là rất lớn. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình bào chế và đánh giá hiệu quả lâm sàng.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong bào chế liposome

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp bào chế mới, cải thiện độ ổn định và khả năng giải phóng của liposome. Việc nghiên cứu các thành phần mới có thể giúp nâng cao hiệu quả của liposome berberin trong điều trị.

5.2. Tiềm năng ứng dụng trong ngành dược phẩm

Liposome berberin không chỉ có tiềm năng trong điều trị bệnh lý liên quan đến lipid máu mà còn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác của y học. Việc phát triển các sản phẩm liposome mới có thể mở ra cơ hội mới cho ngành dược phẩm trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Sử dụng thuốc qua đường uống cho đến nay vẫn là sự lựa chọn hàng đầu cho bệnh nhân bởi dễ sử dụng, dễ kiểm soát liều, thuận lợi trong điều trị các bệnh mạn tính, giảm chi phí. Tuy nhiên, một số thuốc không thể sử dụng được đường uống bởi tính thấm kém, độ tan thấp, không ổn định trong đường tiêu hóa và bị cơ chế bơm ngược thuốc. Vượt qua các rào cản đó là một trong những thách thức lớn cho hệ đưa thuốc qua đường uống [58], [157]. Một số biện pháp đã sử dụng để cải thiện sinh khả dụng đường uống, trong đó có liposome, được biết đến như là một hệ mang thuốc tương đồng sinh học, làm tăng sinh khả dụng cho nhiều dược chất [4].

Kể từ khi được phát minh bởi Bangham và Horne vào năm 1964 [21] cho đến nay, liposome - hệ mang dược chất tiềm năng- đã được nghiên cứu rộng rãi qua các đường dùng khác nhau như đường uống, đường tiêm, đường xông hít, đường nhỏ mũi, mắt và hấp thu qua da [60], [141]. Gần đây, nhiều nghiên cứu mới cho thấy BBR có tiềm năng cao trong điều trị một số bệnh như: tăng lipid máu [82], tiểu đường [156], nhồi máu cơ tim [15]. Đặc biệt, nhiều nghiên cứu đã công bố tác dụng hạ lipid máu của BBR rất đáng chú ý trên động vật thí nghiệm [82], [149] và trên người khi sử dụng liều cao 500 mg x 2-3 lần/ngày [41], [82]. Tuy nhiên, để có tác dụng này, BBR cần được hấp thu vào tuần hoàn.

Trong khi đó, BBR bị hạn chế bởi sinh khả dụng đường uống kém (dưới 10%) do BBR có tính thấm kém, bị chuyển hóa lần đầu ngay tại ruột, bị ảnh hưởng bởi bơm tống thuốc có trên bề mặt niêm mạc ruột, bị tái bài tiết bởi chu trình gan mật [97], [142], [161]. Việc sử dụng BBR dạng thuốc truyền thống qua đường uống với liều cao để điều trị đã dẫn đến những tác dụng không mong muốn, biểu hiện trên đường ruột như: tiêu chảy, táo bón, đau bụng [156]. Những hạn chế về sinh khả dụng đường uống của BBR có thể được khắc phục bằng sử dụng hệ mang dược chất liposome. Mặc dù BBR có tiềm năng lớn nhưng hiện nay chưa có nghiên cứu nào trong nước về bào chế liposome BBR ứng dụng đường uống để hạ lipid máu.

Vì vậy, cần thiết phải nghiên cứu bào chế liposome BBR nhằm phát triển dạng bào chế mới, có 1 tiềm năng tăng giá trị sử dụng của BBR. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu bào chế liposome berberin ứng dụng dùng đường uống” được thực hiện với 2 mục tiêu sau: 1. Xây dựng được công thức và quy trình bào chế liposome berberin và proliposome berberin ở quy mô phòng thí nghiệm. Đánh giá được sinh khả dụng đường uống của liposome berberin và tác dụng hạ lipid máu nội sinh của liposome berberin trên động vật thực nghiệm.

Nguồn gốc Berberin (BBR) là một isoquinolin alkaloid bậc 4, được chiết xuất từ rễ, thân rễ và vỏ của một số loài thuộc chi Berberis, họ Hoàng liên gai (Berberidaceae) hoặc một số loài khác thuộc các chi Coptis, Hydrastis, Thlictrum, họ Mao lương (Ranunculaceae) [3], [108], [158]. Ngày nay, BBR đã được tổng hợp và sử dụng rộng rãi trong ngành Dược. Công thức - Công thức phân tử: C20H18NO4+ - Khối lượng phân tử: 336,36 g/mol - Tên khoa học: 5,6-Dihydro-9,10-dimethoxybenzo[g]1,3-benzodioxolo [5,6- a] quinolizinium [165]. - Công thức cấu tạo: Hình 1.

Công thức cấu tạo của berberin - Các dạng được sử dụng: berberin base, berberin clorid, berberin sulfat. Tính chất vật lý - Hình thức: tinh thể hay bột kết tinh màu vàng, không mùi, vị rất đắng - Độ tan: Trong môi trường nước, BBR có độ tan 5,27 mM ở 25 oC và 8,5 mM ở 37 oC. Trong môi trường đệm phosphat pH 7,0, BBR có độ tan ở 25 oC và 37oC lần lượt là 4,05 mM và 9,69 mM. Trong môi trường dung dịch acid HCl pH 1,2 và dung dịch đệm phosphat pH 5,0, độ tan thấp hơn 20 lần so với môi trường đệm phosphat pH 7,0 [24].

3 - Nhiệt nóng chảy: 204 - 206 oC - LogP: -1,5 [24]. - Log Dow : - 4,2 ở pH 4,0; -1,03 ở pH 7,3; -0,09 ở pH 10,2 [128]. - Có khả năng phát quang khi kích thích ở bước sóng 350 nm [47]. Tính chất hóa học - Ở vị trí N của berberin không bền trong môi trường kiềm mạnh, tham gia phản ứng mở vòng isoquinolin.

- Liên kết C=N+ trong cấu trúc phân tử berberin dễ bị tác nhân ái nhân tấn công để tạo các dẫn xuất ở vị trí C8 như 8-dihydroberberin hoặc 8- acetonyldihydroberberin [140]. - Có cấu trúc phân tử lưỡng cực tạo ra bởi ion N+ làm thuận lợi cho tương tác lưỡng cực với các phân tử khác. Vì vậy, bất cứ chất nào liên kết với BBR đều cho phổ phát xạ huỳnh quang với cường độ khác nhau [47]. Định tính và định lượng Theo chuyên luận “Berberin clorid” trong Dược điển Việt nam V [2], BBR có thể định tính bằng phổ hồng ngoại hoặc phương pháp hóa học dựa trên sự xuất hiện tủa hoặc màu sắc phù hợp với thuốc thử đặc trưng.

Hàm lượng BBR trong nguyên liệu hoặc trong chế phẩm bào chế có thể định lượng bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Định lượng dược chất giải phóng từ chế phẩm bào chế trong phép thử độ hòa tan bằng phương pháp đo phổ hấp thụ UV-Vis. Độ ổn định BBR khá ổn định trong các dung dịch đệm có pH khác nhau. Nghiên cứu của Battu và cộng sự cho thấy, khi bảo quản các dung dịch BBR trong các môi trường đệm với nồng độ đệm 0,2 mM (đệm borat pH 9,0, đệm phosphat pH 7,0, đệm phtalat pH 5,0 và 3,0, và dung dịch acid HCl pH 1,2 ) ở 2 điều kiện nhiệt độ 25 oC và 40 oC trong 6 tháng giảm ít hơn 5% hàm lượng dược chất so với ban đầu [24].

Nhưng BBR bị giáng hóa trong thời gian từ 2-6 giờ sau khi phơi nhiễm với các yếu tố môi trường khắc nghiệt như tia tử ngoại, chất oxy hóa, dung dịch HCl 1N, dung dịch NaOH 1N ở nhiệt độ 80 oC [53]. Tác dụng dược lý Tác dụng truyền thống của BBR là kháng khuẩn và các ký sinh trùng đường 4 ruột như lỵ amip, E. Coli, dùng điều trị tại chỗ các bệnh đường tiêu hóa như đau bụng, tiêu chảy [3], [140]. Ngày nay, có nhiều nghiên cứu in vitro và in vivo cho thấy BBR dạng clorid có nhiều tác dụng dược lý tiềm năng như làm giảm đường huyết [14], [37], [151], [156], chống xơ vữa động mạch [38], bảo vệ nội mô [95], [147], [152], bảo vệ thận [45], [111], bảo vệ gan [48], [162], bảo vệ tim trong suy tim và thiếu máu cục bộ [34], [112], điều hòa miễn dịch [89], [96], [105], chống oxy hóa [13], [129], ức chế tế bào ung thư [93], [148], [159].

Tác dụng làm giảm lipid máu của BBR được khẳng định trong nhiều nghiên cứu trên động vật. Trên chuột cống, BBR ở cả 3 mức liều 50mg/kg, 100mg/kg và 150mg/kg làm giảm cholesterol tỉ trọng thấp (LDL-C) ở mức 31-41%, giảm cholesterol toàn phần (TC) 29-33% so với nhóm chứng sau 8 tuần điều trị. Mức giảm không có sự khác biệt giữa các liều [149]. Trong lúc đó, trên chuột hamster, tỉ lệ giảm LDL-C ở mức liều 50 mg/kg là 26% và ở mức liều 100 mg/kg là 42% so với nhóm chứng sau 10 ngày điều trị [82].

Với mức liều BBR 380mg/kg trên chuột cống sau 2 tuần điều trị, mức giảm triglycerid (TG) và TC lần lượt là 34,7% và 9% so với nhóm chứng [65]. Một nghiên cứu khác trên chuột cống ở mức liều 200mg/kg cho thấy, nồng độ TC và LDL-C trong máu cũng giảm có ý nghĩa thống kê sau thời gian điều trị 16 tuần [35]. Trên chuột nhắt ở liều 250mg/kg (tương đương với liều 125mg/kg trên chuột cống) sau 4 tuần điều trị, BBR làm giảm TC và TG lần lượt là 41,7% và 41,9% so với nhóm chứng một cách có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) [160]. Như vậy, BBR ở mức liều từ 50mg/kg có thể làm giảm đồng thời hoặc riêng lẻ nồng độ TC, LDL-C và TG trong máu chuột cống và chuột hamster.

Cơ chế làm giảm lipid máu chính nhờ làm ổn định thụ thể LDL-cholesterol (LDL-C) ở gan bằng con đường điều hòa tín hiệu ngoại bào phụ thuộc kinase, và cũng làm tăng hoạt động phiên mã của chất mồi LDLR qua con đường JNK (c-Jun N terminal kinase) làm tăng biểu hiện và tuổi thọ của thụ thể LDL, do đó làm tăng quá trình thực bào LDL [9], [42], [86]. Ngoài điều chỉnh LDLR, BBR còn hoạt hóa 5’- AMP kinase (AMPK) trong khi chặn con đường hoạt hóa protein mitogen kinase (Mitogen-actived protein kinase-MAPK)/ERK (Extracellular signal-regulated kinase). Kết quả là ức chế tổng hợp lipid [30]. Cơ chế làm giảm lipid máu của BBR 5 được tóm tắt ở sơ đồ sau (hình 1.

Cơ chế làm giảm lipid máu của berberin (BBR)[42]. Ngoài cơ chế tại gan, BBR còn làm giảm lipid máu bằng cách ức chế hấp thu cholesterol ở ruột [149]. Với kết quả từ những nghiên cứu trên, có thể thấy rằng BBR có tác dụng làm giảm lipid máu một cách hiệu quả trên động vật thí nghiệm. Sinh khả dụng Tuy BBR có nhiều tác dụng dược lý tiềm năng, nhưng sinh khả dụng đường uống của BBR được báo cáo là thấp (dưới 10%) [161].

Trên động vật, BBR có nồng độ tối đa trong huyết tương (Cmax) là 4 ng/ml sau khi uống liều 100mg/kg chuột cống, AUC0-48h=57,9 ±20,6 ng. Cũng với liều uống này trên chuột cống, một nghiên cứu khác công bố Cmax = 9,48 ± 3,40 ng/ml, Tmax= 2,60 ± 1,14 h, AUC0- 36h=56,5 ±12,8 ng. Khái niệm, thành phần cấu tạo Liposome là những túi nhỏ hình cầu, chứa một hoặc nhiều lớp phospholipid kép đồng tâm bao bọc ngăn nước ở giữa hoặc ngăn cách bởi các ngăn nước, có kích thước thay đổi từ hàng chục đến hàng ngàn nanomet [4], [10]. Thành phần cấu tạo của liposome bao gồm lớp vỏ phospholipid và dược chất.

Ngoài ra còn có các thành phần khác [4], [64] (hình 1. Sơ đồ minh họa đại diện thành phần cấu tạo của liposome [127] Lớp vỏ liposome: Lớp vỏ liposome được cấu tạo phổ biến nhất từ hai thành phần phospholipid và cholesterol [4], [64]. Phospholipid: Phospholipid cũng là thành phần chính cấu tạo nên màng tế bào. Phospholipid dùng bào chế liposome chủ yếu có hai loại là glycerophosphat và sphinomyelin.

Phospholipid có thể tạo thành lớp lipid kép bởi đặc tính lưỡng tính của loại phospholipid gồm đuôi kỵ nước cấu tạo bởi hai chuỗi các acid béo và một đầu thân nước có chứa nhóm phosphat [12], [64]. Một số phospholipid thường dùng để bào chế liposome được trình bày ở bảng 1.