ĐẶT VẤN ĐỀ Acid alpha lipoic (ALA) là một chất chống oxy hóa mạnh dựa trên cơ chế loại bỏ và bất hoạt các gốc tự do [9], [51], [61]. ALA thể hiện hoạt tính vượt trội khi chống lại gốc tự do dạng hydroxyl (HO·) - tác nhân hydroxyl hóa các phân tử sinh học bằng cách khử các liên kết không bão hòa [35], [43]. Ngoài ra ALA có tác dụng chống viêm do làm giảm các tổn thương tế bào, bảo vệ các nguyên bào sợi và chống lại độc tế bào do chiếu xạ gây ra [20]. Trên thực tế, sự quan tâm đến các sản phẩm chăm sóc da chứa ALA ngày càng tăng do hoạt chất này ít gây kích ứng hơn các chất chống lão hóa khác như tretinion hoặc các acid hydroxy, với nồng độ thấp ALA có thể dùng để chăm sóc các vùng da mỏng như vùng quanh mắt [65].
Tuy nhiên ALA kém ổn định với nhiệt độ, ánh sáng và có phản ứng trùng hợp gây mất hoạt tính sinh học gây mùi lưu huỳnh khó chịu [34], [66]. Trong hệ thống phân loại sinh dược học (BCS), ALA thuộc nhóm II, chất có độ hòa tan kém nhưng tính thấm tốt [55]. Do đó, việc nghiên cứu dạng bào chế cải thiện độ ổn định và độ hòa tan của ALA để định hướng bôi ngoài da là cần thiết. Công nghệ nano là một phương pháp tiếp cận tiên tiến giúp giải quyết các hạn chế của thành phần có hoạt tính và tối đa hóa hiệu quả điều trị [54].
Một số hệ tải nano có thể được áp dụng như liposome, ethosome, niosome, hạt nano và nhũ tương nano [71]. Nano nhũ tương (nanoemulsion – NE) là một trong những hệ tải nano thu hút được nhiều sự chú ý nhờ kích thước hạt nhỏ giúp hấp thụ thuốc tốt hơn, do đó cải thiện sinh khả dụng [60]. Hơn nữa, ngoài việc cải thiện độ hòa tan của thuốc, NE giúp tăng độ ổn định của dược chất do dược chất nằm trong pha dầu [24]. NE còn là một hệ ổn định về mặt nhiệt động được hình thành từ pha nước, pha dầu, chất hoạt động bề mặt, chất đồng hoạt động bề mặt [63].
Do đó, việc bào chế hệ nano có thể giúp cải thiện độ bền nhiệt, cải thiện độ hòa tan của ALA. Để tăng độ bám dính thuốc khi phân phối thuốc qua da, sự phối hợp giữa nano nhũ tương trên nền hydrogel tạo thành nanoemulgel (NEG). NEG giúp cải thiện độ ổn định của thuốc, tăng khả năng thẩm thấu của thuốc qua da, do đó có thể thấy đây là hệ thống phân phối thuốc qua da tiềm năng [1], [75]. Chính vì những lý do nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu bào chế nanoemulgel chứa alpha lipoic acid bôi ngoài da” với các mục tiêu sau: 1.
Xây dựng được công thức bào chế nanoemulgel acid alpha lipoic 1% (kl/kl). Đánh giá được một số đặc tính của nanoemulgel nghiên cứu. Tổng quan về acid alpha lipoic (ALA) 1. Nguồn gốc và cấu trúc hóa học Trong tự nhiên, ALA là coenzym của các tế bào nhân sơ và nhân thực trong thực vật, động vật và con người.
Thông thường, ALA tồn tại với một lượng rất nhỏ (5- 25nmol/g) ở mô của động vật có vú dưới dạng liên kết với enzym. ALA còn được tìm thấy ở nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật như các loại rau bina, bông cải xanh, cà chua, cà rốt, củ cải đường hoặc các mô thận, tim, gan [10], [46], [53]. Cấu trúc phân tử của ALA được thể hiện ở hình 1. Cấu trúc hóa học của ALA [13] Tên khoa học: 1,2-dithiol-3-pentanoic acid; 1,2-dithiol-3-valeric acid [10], [46].
Tên gọi khác: acid alpha lipoic; acid thiotic [46]. Công thức phân tử: C8H14O2S2, khối lượng phân tử: 206,32 g/mol [13]. Tính chất lý hóa Đặc tính vật lí ALA tồn tại ở dạng bột, tinh thể hình kim, màu vàng [10]. ALA rất khó tan trong nước, độ tan 0,13 mg/ml ở 25ºC, tan tốt trong methanol, ethanol, diethyl ether và cloroform, dimethyl fornamid [10], [28].
ALA dễ bị nhiệt phân do có nhiệt độ nóng chảy thấp, dạng hỗn hợp racemic nóng chảy ở 60ºC, đồng phân (R) nóng chảy ở 50,6ºC [10]. Đặc tính hóa học ALA có cấu trúc vòng 5 cạnh disulfit kém bền do bị hấp thụ ở bước sóng khoảng 333nm [10], [41]. Cấu trúc phân tử của ALA có một trung tâm bất đối ở vị trí số 3 của vòng dithiolan do đó ALA có đồng phần quang học (R,S)-ALA và hỗn hợp racemic. Trong tự nhiên, ALA tồn tại ở dạng đồng phân (R)-ALA nhưng dạng tổng hợp của ALA là hỗn hợp racemic [69].
Phân tử ALA có chứa nhóm acid carboxylic do đó thể hiện tính acid, có phản ứng tạo muối với các kim loại kiềm, amin hữu cơ, hydroxyd của kim loại kiềm và phản ứng tạo ester với các alcol [13]. ALA có cấu trúc vòng 5 cạnh dithiofuran nên ALA thể hiện cả tính oxy hóa và tính khử [15], [46]. Tính ổn định Cấu trúc phân tử ALA chứa liên kết disulfid có thể bị phân cắt hoặc xảy ra phản ứng polyme hóa khi chiếu tia UV hoặc đun nóng. Matsugo và cộng sự đã nghiên cứu sự đứt gãy của các liên kết S-S dẫn đến sự hình thành các gốc dithiyl, sau đó là sự tách các nguyên tử hydro nội phân tử hoặc liên phân tử để tạo thành axit dihydrolipoic như hình 1.
Sản phẩm phân hủy ALA dưới tác động của nhiệt độ và ánh sáng [22] Dưới tác nhân là dung dịch acid mạnh, cầu nối disulfid bị phá hủy dẫn đến làm giảm hoặc mất tác dụng. ALA bền hơn ở môi trường pH từ 3-10, ổn định ở pH 8-9 [40]. Con đường chuyển hóa Khi ALA được đưa vào tế bào một cách ngoại sinh, cấu trúc vòng 5 cạnh với mật độ điện tử trên 2 nguyên tử lưu huỳnh cao và có thể nhường electron để tạo thành Dihydrolipoic acid (DHLA) – dạng khử của ALA. Cả dạng khử (DHLA) và oxy hóa (ALA) đều có tác dụng chống oxy hóa.
Dạng DHLA có tác dụng chống oxy hóa trực tiếp bằng cách nhường electron cho chất oxy hóa hoặc phân tử bị oxy hóa [69]. Ngoài ra, đồng phân (R) - ALA có hoạt tính sinh học và khả năng chống oxy hóa tốt hơn đồng phân (S) - ALA [10],[58]. Dạng khử và dạng oxy hóa của ALA [70] 3 1. Tác dụng dược lí Chống lão hóa Theo thuyết gốc tự do về lão hóa, khi xảy ra sự mất cân bằng giữa việc sản xuất và loại bỏ ROS, các tế bào sẽ bị dư thừa các gốc tự do, dẫn đến tình trạng stress oxy hóa dẫn đến sự lão hóa [72].
Stress oxy hóa gia tăng khi tuổi càng cao, tình trạng này dẫn đến rối loạn chức năng tế bào do tích tụ các sản phẩm của quá trình oxy hóa lipid, acid nucleic và protein. LA và DHLA được chứng minh có khả năng loại bỏ các gốc tự do hydroxyl, gốc peroxyl, acid hypocloro và các oxy tự do, giúp ngăn ngừa sự tổn thương cấu trúc tế bào như lipid, protein và DNA, làm nhanh lành các tổn thương hơn [41]. Beitner và cộng sự đã báo cáo về hiệu quả của việc điều trị bằng kem bôi ngoài da chứa 5% ALA đã cải thiện các đặc điểm lâm sàng liên quan đến lão hóa da mặt do tác nhân ánh sáng. Nghiên cứu này đã cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ nhám và độ sáng của da sau 12 tuần điều trị [9].
Ảnh hưởng của các gốc tự do đến sự lão hóa da [59]. Vào năm 2003, Rijnkels và cộng sự đã chứng minh việc bôi ALA (0,5 μmol/cm2) trên da lợn có thể làm giảm stress oxy hóa do bức xạ UVB và quá trình peroxid hóa lipid, do đó làm giảm kích thích apoptosis và sự chết của tế bào [56]. Chống oxy hóa Ngoài cơ chế loại các bỏ gốc tự do, ALA có khả năng tái tạo và tăng cường hoạt động đối với các chất chống oxy hóa khác như vitamin E và axit ascorbic nhờ tác động lên các dạng gốc tự do của chúng. Trên thực tế, vitamin E là chất chống oxy hóa chính giúp bảo vệ các màng vốn là mục tiêu chính của quá trình peroxid hóa lipid do các gốc tự do gây ra [38], [59].
ALA và DHLA cũng có thể tạo phức ổn định với một số ion kim loại như sắt, đồng và một số kim loại chuyển tiếp có mặt trong các phản ứng hình thành ROS. Nhờ sự sắp xếp các điện tích cho phép bao xung quanh các ion đồng và sắt, ALA có khả năng 4 ngăn chặn quá trình oxy hóa acid ascorbic và ức chế quá trình peroxid hóa lipid đều được xúc tác bởi đồng [38], [59]. ALA có thể kích thích các enzym chống oxy hóa thông qua yếu tố phiên mã Nrf2 trong quá trình chuyển hóa tế bào da [38]. Sự gia tăng hoạt động của Nrf2 giúp tăng cường sức đề kháng của tế bào đối với stress oxy hóa do tia cực tím và hóa chất từ môi trường ngoại sinh gây ra và do đó có thể ngăn ngừa sự biến đổi ác tính.
Đặc biệt là Nrf2 có ở trong tế bào sừng và tế bào hắc tố có thể giúp bảo vệ các tế bào này chống lại đột biến trong quá trình sừng hóa và hình thành hắc tố. Ngoài ra, nguyên bào sợi Nrf2 cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các tế bào này chống lại sự biệt hóa và xơ hóa. Nrf2 còn tham gia vào quá trình chữa lành vết thương và ức chế phản ứng viêm, rất cần thiết để duy trì tính toàn vẹn của da [26]. Một số chế phẩm chứa acid alpha lipioic Trên thực tế ALA được sử dụng rộng rãi trong phòng và điều trị các bệnh gây ra bởi gốc tử do và chất oxy hóa, ngăn ngừa quá trình lão hóa và làm đẹp.
ALA được sử dụng dưới nhiều dạng như thuốc, thực phẩm bảo vệ sức khỏe, mỹ phẩm. Một số sản phẩm có đường dùng bôi ngoài da như bảng: Bảng 1. Một số dạng mỹ phẩm chứa acid alpha lipoic. Hàm lượng Dạng bào Đường STT Tên sản phẩm Xuất xứ ALA (%) chế dùng 1 Ordinary 5 Dung dịch Ngoài da Canada 2 Skin dewi ALA 0,5 Kem Ngoài da USA 3 Alpha derma 1 Gel Ngoài da Anh 1.
Khái niệm Nano nhũ tương (nanoemulsion) là một hệ tiểu phân có KTG dầu trong khoảng 10-200 nm [16]. Nano nhũ tương có thể trong suốt hoặc trong mờ, cấu thành bởi các dầu, chất diện hoạt và chất đồng diện hoạt khác nhau. Do đó với các đặc điểm trên, NEG có thể khắc phục được các vấn đề của ALA [32], đó là: - NEG giúp cải thiện khả năng lan rộng, nâng cao khả năng lưu giữ ALA trên da. - NEG cho phép dược chất kỵ nước đưa được vào hệ hydrogel.