Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp nghiên cứu bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp cụ thể cho vấn đề kỹ thuật.

• Tác giả: Bùi Đức Trung
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Huyền
• Trường học: Đại học Quốc Gia Hà Nội - Trường Đại học Y Dược
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LORATADIN
• 1.1. Tên gọi, công thức
• 1.2. Tính chất vật lý
• 1.3. Định tính
• 1.4. Định lượng
• 1.5. Dược động học
• 1.6. Tác dụng dược lý
• 1.7. Chỉ định
• 1.8. Chống chỉ định
• 1.9. Một số dạng bào chế của Loratadin
• 1.10. Tổng quan về hạt nano thuốc
• 1.10.1. Vài nét về công nghệ nano
• 1.10.2. Các đặc tính làm tăng sinh khả dụng của thuốc khi được bào chế dưới dạng nano
• 1.10.3. Các phương pháp bào chế tiểu phân nano thuốc
• 1.10.3.1. Phương pháp bottom-up
• 1.10.3.2. Phương pháp top-down
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, thiết bị
• 2.2. Nguyên liệu, hóa chất
• 2.3. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Định lượng loratadin bằng phương pháp đo quang
• 2.4.2. Đánh giá tốc độ hòa tan invitro của loratadin
• 2.4.3. Bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền ướt
• 2.4.4. Đánh giá một số đặc tính của hỗn dịch nano loratadin
• 2.4.5. Đánh giá một số đặc tính của bột nano loratadin
• 2.4.6. Đánh giá tương tác dược chất – tá dược sử dụng phương pháp đo quang phổ IR
• 2.4.7. Đánh giá hiệu suất phun sấy
• 2.4.8. Phương pháp xử lí số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Định lượng loratadin bằng phương pháp đo quang
• 3.2. Bào chế nano loratadin bằng kĩ thuật nghiền bi
• 3.3. Lựa chọn chất ổn định hỗn dịch
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất ổn định hỗn dịch
• 3.5. Lựa chọn chất diện hoạt
• 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất diện hoạt
• 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của kích cỡ bi tới KTTP
• 3.8. Khảo sát thời gian nghiền
• 3.9. Khảo sát tần số nghiền
• 3.10. Chuyển hỗn dịch nano về dạng bột nano
• 3.11. Đánh giá một số đặc tính của nano loratadin bào chế được
• 3.11.1. Về phương pháp nghiền bi
• 3.11.2. Về xây dựng công thức bào chế nano loratadin
• 3.11.3. Về quy trình bào chế nano loratadin
• 3.11.4. Về phương pháp đưa hỗn dịch bào chế về dạng bột
• 3.11.5. Về các đặc tính của nano loratadin sau bào chế
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về loratadin

Loratadin là một thuốc kháng histamin thế hệ thứ hai, được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh dị ứng như viêm mũi dị ứng và mày đay. Loratadin có công thức phân tử C22H23ClN2O2 và khối lượng phân tử 382,9 g/mol. Thuốc có dạng bột kết tinh màu trắng, không tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như acetone và methanol. Loratadin thuộc nhóm II trong phân loại sinh dược học, có tính thấm cao nhưng độ tan kém, dẫn đến sinh khả dụng đường uống thấp (khoảng 40%). Điều này thúc đẩy nghiên cứu các phương pháp cải thiện độ tan và sinh khả dụng của thuốc, trong đó bào chế nano loratadin là một hướng đi tiềm năng.

1.1. Tính chất vật lý và hóa học

Loratadin có nhiệt độ nóng chảy từ 132-137°C, giá trị logP là 5.2 và pKa là 5.0. Độ tan của loratadin trong nước dưới 1 mg/ml ở 25°C, điều này làm hạn chế khả năng hấp thu của thuốc. Để cải thiện độ tan, các phương pháp như tạo muối, tạo phức với β-cyclodextrin, và bào chế nano đã được nghiên cứu. Nano loratadin giúp tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, từ đó cải thiện độ tan và sinh khả dụng của thuốc.

1.2. Dược động học và dược lý

Loratadin hấp thu nhanh sau khi uống, đạt nồng độ đỉnh trong huyết tương sau 1-4 giờ. Thuốc bị chuyển hóa qua gan thành desloratadin, một chất có hoạt tính dược lý. Thời gian bán thải của loratadin là 8.4 giờ, trong khi desloratadin là 28 giờ. Loratadin tác động đối kháng chọn lọc trên thụ thể H1 ngoại biên, ít gây tác dụng phụ an thần so với các thuốc kháng histamin thế hệ thứ nhất.

II. Công nghệ nano trong bào chế thuốc

Công nghệ nano đã mở ra nhiều cơ hội trong việc cải thiện hiệu quả của các dược chất có độ tan kém. Nano loratadin là một ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano trong dược phẩm. Khi giảm kích thước tiểu phân xuống mức nano (<1µm), các hạt thuốc có độ tan bão hòa cao hơn, tốc độ hòa tan nhanh hơn, và khả năng bám dính vào bề mặt sinh học được cải thiện. Điều này giúp tăng sinh khả dụng và hiệu quả điều trị của thuốc.

2.1. Nguyên lý tăng sinh khả dụng

Theo phương trình Noyes-Whitney, tốc độ hòa tan của dược chất tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt tiếp xúc và độ tan bão hòa. Nano loratadin làm tăng cả hai yếu tố này, từ đó cải thiện tốc độ hòa tan. Ngoài ra, hạt nano có khả năng bám dính tốt hơn lên bề mặt tế bào, giúp tăng cường hấp thu thuốc qua đường tiêu hóa.

2.2. Phương pháp bào chế nano

Có hai phương pháp chính để bào chế nano thuốc: phương pháp bottom-up (kết tủa có kiểm soát) và phương pháp top-down (giảm kích thước tiểu phân bằng lực cơ học). Kỹ thuật nghiền bi là một phương pháp top-down, sử dụng lực cơ học để phá vỡ các hạt lớn thành hạt nano. Phương pháp này có ưu điểm là dễ áp dụng trong sản xuất quy mô lớn và không cần sử dụng dung môi hữu cơ độc hại.

III. Kỹ thuật nghiền bi trong bào chế nano loratadin

Kỹ thuật nghiền bi là một phương pháp hiệu quả để bào chế nano loratadin. Phương pháp này sử dụng các viên bi nghiền để giảm kích thước tiểu phân của loratadin xuống mức nano. Quá trình nghiền bi được thực hiện trong môi trường lỏng, với sự hỗ trợ của các chất ổn định và chất điện hoạt để ngăn chặn sự kết tụ của các hạt nano.

3.1. Quy trình nghiền bi

Quy trình nghiền bi bao gồm các bước: chuẩn bị hỗn dịch loratadin, lựa chọn chất ổn định và chất điện hoạt, nghiền hỗn dịch bằng thiết bị nghiền bi trong thời gian và tần số xác định. Các yếu tố như kích thước bi, thời gian nghiền, và tần số nghiền ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và độ đồng đều của hạt nano loratadin.

3.2. Đánh giá đặc tính nano loratadin

Sau khi bào chế, nano loratadin được đánh giá về kích thước tiểu phân (KTTP), chỉ số đa phân tán (PDI), và thế zeta. Các kết quả cho thấy nano loratadin có kích thước tiểu phân nhỏ (<200 nm), PDI thấp (<0.3), và thế zeta ổn định, đảm bảo khả năng phân tán và ổn định của hỗn dịch.

IV. Ứng dụng và triển vọng của nano loratadin

Nano loratadin mang lại nhiều lợi ích trong điều trị các bệnh dị ứng, nhờ khả năng tăng sinh khả dụng và hiệu quả điều trị. Việc áp dụng công nghệ nano trong bào chế thuốc không chỉ cải thiện hiệu quả của loratadin mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho các dược chất có độ tan kém khác.

4.1. Hiệu quả điều trị

Nano loratadin có tốc độ hòa tan nhanh hơn so với loratadin nguyên liệu, giúp thuốc đạt nồng độ đỉnh trong huyết tương nhanh hơn và kéo dài tác dụng điều trị. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong điều trị các bệnh dị ứng cấp tính và mãn tính.

4.2. Triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi không chỉ dừng lại ở việc cải thiện sinh khả dụng mà còn hướng đến phát triển các dạng bào chế mới như hệ phân tán rắn, viên nén rã nhanh, và các hệ thống phân phối thuốc tiên tiến khác.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bệnh lý lâm sàng hiện đại, các rối loạn dị ứng như viêm mũi dị ứng, mày đay mạn tính và viêm kết mạc dị ứng ghi nhận xu hướng gia tăng trên phạm vi toàn cầu. Theo các thống kê dịch tễ học được tác giả dẫn giải, tỷ lệ mắc viêm mũi dị ứng chiếm khoảng 20 – 30% dân số tại Hoa Kỳ và Châu Âu, 20 – 25% tại Canada và xấp xỉ 27% tại Hàn Quốc. Tại Việt Nam, đặc điểm khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa kết hợp với tình trạng ô nhiễm môi trường khiến các bệnh lý quá mẫn qua trung gian histamin xuất hiện tương đối phổ biến trong cộng đồng.

Loratadin là hoạt chất kháng histamin thế hệ hai tác dụng kéo dài, ức chế chọn lọc trên thụ thể H1 ngoại biên, không qua hàng rào máu - não ở liều điều trị thông thường nên hạn chế tác dụng an thần và ức chế thần kinh trung ương. Tuy nhiên, theo Hệ thống Phân loại Sinh dược học (BCS), loratadin thuộc Nhóm II (đặc tính thấm qua màng sinh học cao nhưng độ tan trong nước rất kém, dưới 1 mg/ml ở 25°C). Do độ tan bão hòa thấp, sinh khả dụng đường uống của loratadin chỉ đạt khoảng 40%, hạn chế đáng kể mức độ hấp thu và đáp ứng lâm sàng. Mặc dù các kỹ thuật như tạo muối, tạo phức với β-cyclodextrin, dùng chất diện hoạt hay chế tạo hệ phân tán rắn đã được ứng dụng, phương pháp giảm kích thước tiểu phân xuống cấp độ nanomet (< 1 µm) bằng kỹ thuật nghiền bi ướt được đánh giá là hướng tiếp cận cơ học khả thi, kiểm soát tốt việc dùng dung môi hữu cơ và dễ chuyển giao quy mô công nghiệp.

Khóa luận được triển khai nhằm thực hiện hai mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Bào chế được nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi.
2. Đánh giá được một số đặc tính của nano loratadin bào chế được.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hoạt chất loratadin nguyên liệu kết hợp cùng các tá dược polyme thân nước và chất diện hoạt trong môi trường chất lỏng, tạo thành hệ hỗn dịch và bột nano thuốc sau phun sấy. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại Bộ môn Bào chế và Công nghệ Dược phẩm, Trường Đại học Y – Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội vào năm 2021; tập trung vào khảo sát các thông số công thức, thông số thiết bị nghiền bi ướt, kỹ thuật phun sấy thu hồi bột và đánh giá các chỉ tiêu hóa lý in vitro (kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán, thế zeta, hàm ẩm, trạng thái tinh thể, tương tác hóa học và tốc độ hòa tan in vitro).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài dựa trên các nguyên lý lý hóa của hệ phân tán nano và động học hòa tan chất rắn:

• Hiện tượng tăng độ tan bão hòa ($C_s$): Được giải thích thông qua phương trình Ostwald - Freundlich và phương trình Kelvin. Khi kích thước hạt ($r$) giảm xuống dưới 1000 nm, năng lượng tự do bề mặt và áp lực hòa tan tăng vọt, dẫn tới sự dịch chuyển cân bằng hòa tan và nâng cao nồng độ bão hòa của dược chất trong môi trường phân tán.
• Tốc độ hòa tan: Tuân theo mô hình Noyes - Whitney biến đổi bởi Nernst - Brunner và Levich: $dX/dt = (A \cdot D / h_D) \cdot (C_s - C_t)$. Việc thu nhỏ tiểu phân làm tăng mạnh diện tích bề mặt tiếp xúc ($A$), đồng thời theo phương trình Prandtl, độ cong bề mặt tăng làm giảm bề dày lớp khuếch tán ($h_D$), qua đó thúc đẩy tốc độ giải phóng hoạt chất.
• Kỹ thuật nghiền bi ướt (top-down): Nguyên lý phá vỡ cấu trúc tinh thể thô bằng lực va chạm và lực mài mòn sinh ra từ các viên bi chuyển động. Để khắc phục hiện tượng kết tụ do lực hút Van der Waals và lực tĩnh điện khi diện tích bề mặt tăng, môi trường phân tán bắt buộc phải kết hợp polyme thân nước (tạo hàng rào cản trở không gian) và chất diện hoạt (hạ sức căng liên bề mặt và tích điện bề mặt hạt).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sử dụng hệ thống hóa chất và thiết bị tiêu chuẩn:

• Nguyên liệu, hóa chất: Loratadin nguyên liệu (Ấn Độ, tiêu chuẩn cơ sở); các tá dược polyme khảo sát gồm PVP K30, HPMC E6, HPMC E15, PEG 400, PEG 3000, Carbopol 940, NaCMC, PVA; các chất diện hoạt gồm Natri Lauryl Sulfat (NaLS), Poloxamer 407, Tween 80; dung môi methanol, nước cất (DĐVN V), NaOH, KH2PO4.
• Thiết bị nghiên cứu: Máy nghiền bi SFM-1 (Mỹ) sử dụng buồng nghiền kín và bi sứ Zirconium oxid; máy phun sấy YC-015; máy đo quang phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến UV-2600 Shimadzu (Nhật Bản); thiết bị tán xạ ánh sáng Horiba SZ100 (Nhật Bản) đo kích thước tiểu phân (KTTP), chỉ số đa phân tán (PDI) và thế zeta; máy thử độ hòa tan 708-DS Dissolution Apparatus (Agilent Technologies); máy đo hàm ẩm hồng ngoại MB45; máy phân tích nhiệt vi sai quét DSC LINSEIS (Đức); máy quang phổ hồng ngoại Cary 630 FTIR (Agilent).
• Phương pháp phân tích: Định lượng hoạt chất bằng đo quang UV-Vis tại cực đại hấp thụ $\lambda_{max} = 248\text{ nm}$ trong methanol (khoảng tuyến tính 5 – 15 µg/ml). Đánh giá độ hòa tan in vitro theo Phụ lục 11.4 Dược điển Việt Nam V (phương pháp cánh khuấy, 100 vòng/phút, 900 ml đệm phosphat pH 6,8 ở 37 ± 0,5°C). Xác định trạng thái nhiệt/tinh thể bằng DSC (tốc độ gia nhiệt 10°C/phút từ 50 đến 300°C dưới dòng khí N2 50 ml/phút). Đánh giá tương tác tá dược - hoạt chất qua phổ FTIR ở dải sóng 4000 – 400 cm⁻¹.
• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu định lượng thực nghiệm thu thập qua các mẻ khảo sát lặp lại ($n=3$), biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn ($\bar{X} \pm SD$) và xử lý thống kê trên phần mềm Microsoft Excel 2013.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở dữ liệu y dược học về hoạt chất loratadin, công nghệ nano dược phẩm và kỹ thuật nghiền bi:

• Dược chất loratadin: Tên khoa học ethyl 4-(8-chloro-5,6-dihydro-11H-benzo[5,6]cyclohepta[1,2-b]pyridin-11-yliden)piperidin-1-carboxylat, công thức phân tử C22H23ClN2O2, khối lượng phân tử 382,9 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 132 – 137°C, logP = 5,2, pKa = 5,0. Thuốc chuyển hóa bước đầu qua gan bởi CYP3A4 và CYP2D6 thành descarboethoxyloratadin (desloratadin) có hoạt tính. Tỷ lệ gắn kết protein huyết tương đạt 98%; thời gian bán thải ($t_{1/2}$) của loratadin là 8,4 giờ và desloratadin là 28 giờ.
• Công nghệ nano dược phẩm: Phân tích các cơ chế gia tăng sinh khả dụng thông qua việc nâng cao độ tan bão hòa, đẩy mạnh tốc độ hòa tan và gia tăng độ bám dính sinh học lên bề mặt biểu mô ruột. So sánh các kỹ thuật sản xuất hạt nano: kết tủa (bottom-up), phá vỡ cơ học (top-down) và kỹ thuật kết hợp. Đánh giá ưu điểm của phương pháp top-down trong việc kiểm soát dư lượng dung môi độc hại.
• Kỹ thuật nghiền bi: Trình bày cấu tạo buồng nghiền quay, động học của bi và các cơ chế va đập, chà xát phụ thuộc vào tốc độ quay (50 – 80% tốc độ tới hạn). Phân tích sự vượt trội của kỹ thuật nghiền ướt so với nghiền khô trong việc đạt kích thước dưới 1 µm. Dẫn chứng 4 loại dược phẩm nano sản xuất bằng kỹ thuật nghiền ướt đã được FDA phê chuẩn thương mại hóa gồm Rapamune, Emend, Tricor và Megace.
• Tổng quan nghiên cứu liên quan: Tổng hợp các công trình tăng độ tan loratadin trên thế giới, chủ yếu tập trung vào hệ phân tán rắn (như nghiên cứu của Mofizur Rahman và cộng sự năm 2015 phối hợp poloxamer 188 và 407 bằng phương pháp nghiền); chỉ rõ khoảng trống nghiên cứu về việc chế tạo trực tiếp hỗn dịch và bột nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi ướt.

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết lập chi tiết quy trình thực nghiệm và các tiêu chí kiểm nghiệm:

• Nguyên liệu và thiết bị: Thống kê xuất xứ, tiêu chuẩn kiểm nghiệm của 17 hóa chất/tá dược và danh mục 12 thiết bị phân tích chính xác.
• Quy trình định lượng quang phổ: Quy trình quét dải bước sóng 200 – 800 nm để xác định đỉnh hấp thụ cực đại $\lambda_{max} = 248\text{ nm}$. Thiết lập 5 nồng độ mẫu chuẩn (5; 7,5; 10; 12,5; 15 µg/ml) để dựng phương trình hồi quy tuyến tính.
• Quy trình bào chế hỗn dịch nano bằng nghiền ướt: Nạp hỗn hợp gồm dược chất loratadin, chất diện hoạt, polyme thân nước và nước cất vào cối nghiền chứa bi Zirconium oxid; vận hành máy nghiền bi SFM-1 với các mức tần số và thời gian xác định ở nhiệt độ phòng.
• Quy trình phun sấy thu hồi bột: Chuyển hỗn dịch nano thành dạng bột khô bằng máy phun sấy YC-015 tại các thông số vận hành: nhiệt độ khí vào 170°C, áp lực súng phun 10 atm, tốc độ bơm dịch 600 ml/h, tốc độ thổi khí 0,51 m³/phút.
• Quy chuẩn đánh giá đặc tính: Đo kích thước tiểu phân và thế zeta bằng kỹ thuật tán xạ ánh sáng động (DLS) và Doppler laser trên máy Horiba SZ100; xác định hàm ẩm bằng máy MB45 theo nguyên lý tổn thất khối lượng do làm khô; đánh giá độ hòa tan in vitro theo chuyên luận Dược điển Việt Nam V; quét nhiệt DSC LINSEIS (50 – 300°C) và ghi phổ hồng ngoại Cary 630 FTIR (4000 – 400 cm⁻¹).

Chương 3: Thực nghiệm, kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm theo tiến trình sàng lọc công thức và tối ưu hóa thông số vận hành:

• Định lượng loratadin: Phổ UV-Vis xác nhận $\lambda_{max} = 248\text{ nm}$. Đường chuẩn biểu diễn tương quan giữa độ hấp thụ ($y$) và nồng độ ($x$, µg/ml) thiết lập được là: $$y = 0,038x - 0,011 \quad (R^2 = 0,9996)$$ Hệ số tương quan $R^2 > 0,995$ chứng minh độ tuyến tính cao trong khoảng 5 – 15 µg/ml.

• Khảo sát lựa chọn tá dược ổn định (M1 – M9): Cố định tỷ lệ 1g loratadin (20%), 0,01g NaLS (1%), 0,1g polyme (10%) trong 5 ml nước cất; nghiền ở 30 Hz trong 60 phút. Kết quả cho thấy HPMC E6 tạo hỗn dịch có KTTP nhỏ nhất (383,57 ± 28,73 nm) và chỉ số PDI thấp nhất (0,417 ± 0,051). Các polyme khác cho kích thước hạt lớn hơn rõ rệt: PVP K30 (848,65 nm), HPMC E15 (459,17 nm), PVA (1126,70 nm), PEG 3000 (1704,27 nm), PEG 400 (3786,73 nm), NaCMC (3778,03 nm); riêng Carbopol 940 tạo hệ keo đặc không đo được trên thiết bị.

• Khảo sát khối lượng HPMC E6 (M10 – M14): Khi không có chất ổn định (0g), KTTP đạt 1091,75 nm. Tăng lượng HPMC E6 lên 0,1g (tỷ lệ 10% so với dược chất), KTTP giảm xuống mức tối ưu 413,95 ± 46,59 nm và PDI đạt 0,411 ± 0,014. Khi tiếp tục tăng lượng HPMC E6 lên 0,5g và 1g, độ nhớt của môi trường phân tán tăng cao cản trở chuyển động va đập của bi, làm KTTP tăng lên lần lượt 714,85 nm và 751,45 nm.

• Khảo sát loại chất diện hoạt (M15 – M17): Khảo sát ba chất diện hoạt NaLS, Poloxamer 407 và Tween 80 ở nồng độ 1%. Mẫu dùng NaLS (M15) cho KTTP nhỏ nhất đạt 412,97 ± 77,89 nm, PDI 0,395 ± 0,032 và giá trị tuyệt đối thế zeta cao nhất (-48,13 ± 2,35 mV), vượt trội hơn Poloxamer 407 (815,06 nm) và Tween 80 (910,13 nm).

• Khảo sát tỷ lệ NaLS (M18 – M24): Thay đổi tỷ lệ NaLS từ 0% đến 10% so với dược chất. Tỷ lệ 1% NaLS (M19) cho KTTP nhỏ nhất (425,67 ± 50,98 nm) và PDI nhỏ nhất (0,462 ± 0,060). Không có NaLS hạt đạt 843,77 nm. Khi tăng tỷ lệ NaLS lên 2%, 3%, 4%, 5% và 10%, KTTP tăng dần và đạt cực đại ở mức 10% NaLS (1249,27 nm).

• Khảo sát phối hợp kích cỡ bi Zirconium oxid (M25 – M27):

  • Loại 1 (phối hợp 4 cỡ bi: 4 bi 25g, 10 bi 10g, 20 bi 5,5g, 30 bi 2g) cho KTTP nhỏ nhất 410,40 ± 49,87 nm, PDI 0,455 ± 0,084, thế zeta -60,53 ± 2,67 mV.
  • Loại 2 (chỉ dùng bi lớn: 8 bi 25g và 17 bi 10g) cho KTTP 713,70 ± 64,50 nm.
  • Loại 3 (chỉ dùng bi nhỏ: 43 bi 5,5g và 70 bi 2g) cho KTTP 565,27 ± 97,50 nm.

• Khảo sát thời gian nghiền (M28 – M31): Khảo sát các mốc 40, 50, 60 và 70 phút ở 30 Hz. Khi tăng thời gian từ 40 đến 60 phút, KTTP giảm từ 760,63 nm xuống 419,17 ± 29,03 nm (PDI 0,475). Tại mốc 70 phút, hiện tượng kết tụ tiểu phân xuất hiện khiến KTTP tăng ngược lại lên 486,00 ± 29,23 nm và PDI tăng lên 0,636. Mốc 60 phút được xác định là thời gian tối ưu.

• Khảo sát tần số nghiền (M32 – M34): Vận hành ở 20, 25 và 30 Hz trong 60 phút. Tần số 30 Hz cho hiệu quả tối ưu nhất với KTTP đạt 418,07 ± 20,28 nm và PDI 0,407 ± 0,021; trong khi ở 20 Hz và 25 Hz hạt có kích thước lớn hơn đáng kể (lần lượt là 1119,43 nm và 670,90 nm) do cơ chế mài mòn chiếm ưu thế hơn lực va đập.

• Đánh giá bột nano loratadin sau phun sấy:

  • Hiệu suất thu hồi bột đạt $H = (1,149 / 2,11) \times 100 = 54,49%$. Bột thu được có cảm quan tơi mịn, màu trắng, hàm ẩm đạt 1,05%.
  • Phân tán lại bột nano vào nước cho KTTP 451,50 ± 14,86 nm, PDI 0,413 ± 0,009 và thế zeta -41,50 ± 2,38 mV (so với hỗn dịch trước khi sấy là 415,30 ± 11,67 nm; PDI 0,394 và thế zeta -40,86 mV).
  • Thử nghiệm độ hòa tan in vitro trong đệm pH 6,8 chứng minh tốc độ và mức độ giải phóng của bột nano vượt trội so với loratadin nguyên liệu tại mọi thời điểm đo.
  • Phân tích nhiệt DSC ghi nhận đỉnh nóng chảy của loratadin nguyên liệu ở 147,74°C (enthalpy 72,00 J/g), trong khi bột nano phun sấy dịch chuyển về 145,41°C với enthalpy giảm xuống 51,11 J/g, phản ánh một phần cấu trúc tinh thể đã chuyển sang trạng thái vô định hình. Phổ FTIR được ứng dụng để kiểm tra tương tác hóa học giữa hoạt chất và tá dược.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xây dựng thành công công thức và quy trình công nghệ điều chế bột nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi ướt kết hợp phun sấy. Các thông số tối ưu được xác lập bao gồm:

• Thành phần hỗn dịch: 1g Loratadin (20%), 0,1g HPMC E6 (10% so với DC), 0,01g NaLS (1% so với DC) trong 5 ml nước tinh khiết.
• Thông số nghiền bi: Sử dụng buồng nghiền chứa 4 cỡ bi Zirconium oxid (4 bi 25g, 10 bi 10g, 20 bi 5,5g, 30 bi 2g); tần số dao động 30 Hz; thời gian nghiền 60 phút ở nhiệt độ phòng.
• Thông số phun sấy: Nhiệt độ khí vào 170°C, áp lực súng phun 10 atm, tốc độ bơm dịch 600 ml/h, tốc độ thổi khí 0,51 m³/phút; hiệu suất thu hồi sản phẩm đạt 54,49%.

Dưới đây là các dữ liệu tổng hợp đặc tính lý hóa và giải phóng của hệ nano loratadin thu được:

Chỉ tiêu khảo sát	Hỗn dịch nano trước khi loại dung môi	Bột nano loratadin sau phun sấy	Loratadin nguyên liệu
Kích thước tiểu phân (nm)	415,30 ± 11,67	451,50 ± 14,86	Cỡ hạt micromet
Chỉ số đa phân tán (PDI)	0,394 ± 0,007	0,413 ± 0,009	-
Thế zeta (mV)	-40,86 ± 1,80	-41,50 ± 2,38	-
Hàm ẩm (%)	-	1,05	-
Độ hòa tan sau 5 phút (%)	-	20,37 ± 2,66	9,21 ± 1,92
Độ hòa tan sau 15 phút (%)	-	23,11 ± 2,13	11,22 ± 1,88
Độ hòa tan sau 60 phút (%)	-	25,97 ± 2,07	12,74 ± 1,45
Nhiệt độ nóng chảy DSC (°C)	-	145,41 (Enthalpy: 51,11 J/g)	147,74 (Enthalpy: 72,00 J/g)

Đóng góp khoa học của đề tài thể hiện ở việc cung cấp dữ liệu thực nghiệm đầu tiên về việc ứng dụng kỹ thuật nghiền bi top-down để nano hóa loratadin tại Việt Nam. Kết quả chứng minh quá trình chuyển hóa từ dạng hỗn dịch sang dạng bột khô qua ngả phun sấy vẫn bảo tồn được kích thước hạt cấp độ nano (< 500 nm), chỉ số PDI ổn định (~0,41) và độ hòa tan in vitro tại thời điểm 5 phút đầu tăng 2,21 lần, tại 60 phút tăng 2,04 lần so với hoạt chất nguyên liệu ban đầu nhờ hiệu ứng hiệp đồng giữa việc giảm kích thước hạt và hiện tượng vô định hình hóa một phần.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số hạn chế kỹ thuật xuất phát từ phạm vi nghiên cứu:

• Hiệu suất của quá trình phun sấy mới đạt 54,49%, nguyên nhân do một phần hỗn dịch bị bám dính vào thành buồng sấy và các tiểu phân siêu mịn bị cuốn theo luồng khí thải ra môi trường bên ngoài.
• Khoảng phân bố kích thước tiểu phân của hệ bột nano còn tương đối rộng, thể hiện qua chỉ số PDI dao động quanh mức 0,41 (chưa đạt ngưỡng phân tán hẹp đồng nhất dưới 0,3).
• Nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở các đánh giá hóa lý và giải phóng in vitro trong môi trường đệm phosphat pH 6,8; chưa triển khai thử nghiệm dược động học in vivo trên động vật thực nghiệm để đánh giá tương quan sinh khả dụng thực tế.
• Khóa luận chưa tiến hành theo dõi độ ổn định hóa lý, hiện tượng tái kết tinh hoặc biến đổi thế zeta của bột nano theo thời gian bảo quản trong các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau.

Hướng phát triển tiếp theo được gợi mở bao gồm: tối ưu hóa các thông số vận hành buồng phun sấy để nâng cao hiệu suất thu hồi bột; bổ sung tá dược độn/chống dính thích hợp; tiến hành đánh giá sinh khả dụng in vivo trên mô hình động vật và khảo sát độ ổn định dài hạn của chế phẩm bột nano loratadin.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc ngành Dược học, đặc biệt trong các chuyên ngành Bào chế học và Công nghệ Dược phẩm.

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho các đề tài phát triển hệ phân tán nano thuốc nhằm tăng độ tan cho các hoạt chất thuộc nhóm II và nhóm IV theo hệ thống phân loại BCS. Những nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật bao gồm:

• Quy trình sàng lọc đơn biến các nhóm tá dược ổn định polyme (HPMC, PVP, PEG, NaCMC) và chất diện hoạt (NaLS, Poloxamer, Tween) trong môi trường lỏng.
• Phương pháp phối hợp đa kích thước bi nghiền Zirconium oxid cùng việc thiết lập ma trận tương quan giữa tần số dao động và thời gian nghiền để tránh hiện tượng kết tụ tiểu phân.
• Quy trình vận hành và kiểm soát thông số sấy phun chuyển đổi hỗn dịch nano thành bột khô.
• Bộ phương pháp phân tích kiểm nghiệm tích hợp: xác định kích thước hạt và thế zeta qua DLS/Doppler, khảo sát động học hòa tan in vitro, đối chiếu biến thiên năng lượng mạng tinh thể qua DSC và nhận diện tương tác hóa học qua FTIR.

Câu hỏi thường gặp

1. Công thức tối ưu được lựa chọn để điều chế hỗn dịch nano loratadin gồm những thành phần nào? Công thức tối ưu bao gồm 1g loratadin (chiếm nồng độ 20% trong hỗn dịch), 0,1g HPMC E6 (tỷ lệ 10% so với khối lượng dược chất) đóng vai trò chất ổn định polyme, và 0,01g Natri Lauryl Sulfat (tỷ lệ 1% so với khối lượng dược chất) đóng vai trò chất diện hoạt, phân tán trong 5 ml nước tinh khiết.

2. Thông số vận hành kỹ thuật nghiền bi nào cho hiệu quả thu nhỏ kích thước hạt tốt nhất? Hệ thống nghiền SFM-1 đạt hiệu quả tối ưu khi sử dụng buồng nghiền nạp đồng thời 4 kích cỡ bi Zirconium oxid (gồm 4 bi 25g, 10 bi 10g, 20 bi 5,5g và 30 bi 2g), vận hành ở tần số dao động 30 Hz trong thời gian chính xác 60 phút ở nhiệt độ phòng.

3. Tại sao khi kéo dài thời gian nghiền lên 70 phút thì kích thước tiểu phân và chỉ số PDI lại tăng lên? Khi kéo dài thời gian nghiền đến 70 phút, kích thước hạt tăng từ 419,17 nm lên 486,00 nm và PDI tăng từ 0,475 lên 0,636. Nguyên nhân do năng lượng cơ học truyền vào hệ quá lớn kết hợp với diện tích tiếp xúc riêng tăng cao làm giảm độ ổn định nhiệt động học, kích thích lực hút tĩnh điện và lực Van der Waals giữa các hạt nano gây ra hiện tượng tái kết tụ tiểu phân.

4. Kỹ thuật phun sấy ảnh hưởng như thế nào đến trạng thái cấu trúc tinh thể của nano loratadin? Kết quả phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) cho thấy điểm nóng chảy của mẫu nano sau phun sấy giảm nhẹ từ 147,74°C xuống 145,41°C, đồng thời nhiệt lượng nóng chảy (enthalpy) giảm mạnh từ 72,00 J/g xuống 51,11 J/g. Điều này chứng minh sự hiện diện của chất diện hoạt và quá trình làm khô nhanh đã khiến một phần loratadin chuyển từ dạng tinh thể sang trạng thái vô định hình, hỗ trợ nâng cao tốc độ hòa tan của thuốc.

5. Tốc độ hòa tan in vitro của bột nano loratadin cải thiện ra sao so với hoạt chất nguyên liệu? Trong môi trường đệm phosphat pH 6,8, tại thời điểm 5 phút đầu tiên, tỷ lệ hòa tan của bột nano đạt 20,37 ± 2,66%, cao gấp 2,21 lần so với mẫu loratadin nguyên liệu (9,21 ± 1,92%). Đến thời điểm 60 phút, tỷ lệ hòa tan tích lũy của bột nano đạt 25,97 ± 2,07%, duy trì mức cao hơn gấp 2,03 lần so với nguyên liệu đối chứng (12,74 ± 1,45%).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Bùi Đức Trung đã giải quyết hoàn chỉnh mục tiêu nghiên cứu thông qua việc thiết lập công thức và quy trình bào chế nano loratadin bằng kỹ thuật nghiền bi ướt phối hợp phun sấy. Chế phẩm bột nano thu được đạt kích thước trung bình 451,50 nm, hàm ẩm 1,05% và thế zeta đạt -41,50 mV, đảm bảo độ ổn định tĩnh điện tốt cho hệ tiểu phân. Nghiên cứu đã chứng minh sự gia tăng độ hòa tan in vitro của loratadin lên gấp hơn 2 lần trong môi trường đệm pH 6,8 nhờ việc thu nhỏ kích thước hạt kết hợp hiện tượng vô định hình hóa một phần, cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ việc phát triển các dạng thuốc rắn sinh khả dụng cao chứa hoạt chất ít tan nhóm II BCS.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tổng quan về loratadin 1. Tên gọi, công thức Hình 1. Công thức cấu tạo của loratadin Loratadin có tên khoa học là ethyl 4 - (8-chloro - 5,6 - dihydro - 11H - benzo [5,6] cyclohepta [1,2-b] pyridin - 11 - yliden) piperidin - 1 - carboxylat và công thức phân tử là C22H23ClN2O2 [13, 33].

Tính chất vật lý Khối lượng phân tử của loratadin là 382,9 g/mol. Loratadin có dạng bột kết tinh màu trắng hoặc trắng đục; không tan trong nước, tan tốt trong aceteon, chloroform, methanol, toluen. Theo bảng phân loại sinh dược học, loratadin thuộc nhóm II là nhóm dược chất có tính thấm cao và độ tan kém. Độ tan của loratadin trong nước dưới 1 mg/ml ở 25oC.

Nhiệt độ nóng chảy của loratadin là 132 - 137oC [13, 33]. Giá trị logP là 5,2 và pKa là 5,0 [27]. Định tính Tiến hành đo phổ hồng ngoại của chế phẩm, phổ hồng ngoại phải phù hợp với phổ hấp phụ hồng ngoại của loratadin chuẩn. Nếu so sánh phổ có sự khác nhau thì hòa tan mẫu thử và mẫu đối chiếu riêng biệt trong aceton (TT), bay hơi đến khô và dùng cắn để đo phổ mới [1].

Định lượng 2 Hòa tan 0,300 g chế phẩm trong 50 ml acid acetic băng (TT). Chuẩn độ bằng dung dịch acidpercloric 0,1 N (CĐ). Xác định điểm kết thúc bằng phương pháp chuẩn độ đo điện thế. 1 ml dung dịch acidpercloric 0, 1 N (CĐ) tương đương với 38,29 mg C22H23ClN2O2 [1].

Dược động học Loratadin hấp thu nhanh sau khi uống. Tác dụng kháng histamin xuất hiện trong vòng 1 - 4 giờ, đạt tối đa sau 8 - 12 giờ, và kéo dài hơn 24 giờ. Loratadin bị chuyển hóa qua gan lần đầu bởi hệ enzym microsom cytochrom P450, hình thành chất chuyển hóa có hoạt tính là descarboethoxyloratadin (desloratadin). Nồng độ đỉnh trong huyết tương trung bình của loratadin và desloratadin tương ứng là 1,5 và 3,7 giờ.

Tỷ lệ loratadin liên kết với protein huyết tương là 98%. Thời gian bán thải của loratadin là 8,4 giờ và của desloratadin là 28 giờ. Thời gian bán thải biến đổi nhiều giữa các cá thể, không bị ảnh hưởng bởi urê máu, tăng ở người cao tuổi và người xơ gan. Độ thanh thải của thuốc là 57 - 142 ml/phút/kg, không bị ảnh hưởng bởi urê máu nhưng giảm ở người bệnh xơ gan.

Thể tích phân bố của thuốc là 80 - 120 lít/kg. Loratadin và chất chuyển hóa của nó desloratadin vào sữa mẹ nhưng không qua hàng rào máu - não ở liều thông thường. Hầu hết liều của loratadin được bài tiết ngang nhau qua nước tiểu và phân dưới dạng chuyển hóa [2, 3, 33]. Tác dụng dược lý Loratadin là thuốc kháng histamin tác dụng kéo dài thuộc thế hệ thứ hai.

Loratadin tác động đối kháng chọn lọc trên thụ thể H1 ngoại biên. Loratadin không qua hàng rào máu não nên hầu như không có tác động lên thụ thể H1 của hệ thần kinh trung ương, do đó ít gây an thần, không chống nôn và không kháng cholinergic. Loratadin cho thấy tác dụng phụ, đặc biệt là tác dụng an thần, thấp hơn những thuốc kháng histamin thuộc thế hệ hai khác. Loratadin có tác dụng giảm nhẹ triệu chứng của viêm mũi và viêm kết mạc dị ứng do giải phóng histamin.

Ngoài ra còn có tác dụng chống ngứa và nổi mày đay liên quan đến histamin. Tuy nhiên, loratadin không có tác dụng bảo vệ hoặc hỗ trợ lâm sàng đối với trường hợp giải phóng histamin nặng như sốc phản vệ [3, 33]. 3 Loratadin được chuyển hóa bởi cytochrom P450 isoenzym CYP3A4 và CYP2D6 nên khi sử dụng đồng thời những thuốc ức chế hoặc bị chuyển hóa bằng những enzym này có thể tạo ra thay đổi về nồng độ thuốc trong huyết tương.