Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu bào chế Niosome Tenofovir của Trần Tùng Lâm

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu bào chế niosome Tenofovir. Tài liệu chi tiết về phương pháp, quy trình, kết quả và đánh giá đặc tính hệ tiểu phân.

• Tác giả: Trần Tùng Lâm
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Ngọc Chiến
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Bào chế và Công nghệ Dược phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu bào chế Niosome Tenofovir
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Tenofovir Disoproxil Fumarat

Tenofovir Disoproxil Fumarat (TDF) là một dược chất quan trọng trong điều trị các bệnh nhiễm virus, đặc biệt là HIV và viêm gan B. Dược chất này thuộc nhóm inhibitor nucleotide reverse transcriptase, có cơ chế tác dụng bằng cách ức chế hoạt động của enzyme reverse transcriptase của virus. TDF được sử dụng rộng rãi trong các phương pháp điều trị chống retroviral, giúp kiểm soát sự phát triển của virus và cải thiện tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Tuy nhiên, dược chất này có những hạn chế về sinh khả dụng thấp và độc tính đối với thận khi sử dụng liều cao. Do đó, việc bào chế dạng dận mới như niosome là giải pháp hiệu quả để cải thiện tính chất dược động học và giảm tác dụng phụ của TDF.

1.1. Công thức cấu tạo và tính chất vật lý hóa học

TDF có công thức phân tử C19H30FN3O7P với khối lượng phân tử 519.4 g/mol. Dược chất này được cấu tạo từ tenofovir với nhóm disoproxil fumarat, giúp tăng khả năng hấp thụ qua đường ruột. Tính chất vật lý hóa học của TDF là chất rắn kết tinh, màu trắng đến trắng hơi vàng, tan yếu trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ. Điểm nóng chảy của TDF khoảng 104-106°C, có độ ổn định tương đối ở điều kiện sao lưu thông thường.

1.2. Tác dụng dược lý và dược động học

Cơ chế tác dụng của TDF là ức chế enzyme reverse transcriptase thông qua các trung gian chuyển hóa được tích tụ trong tế bào. Dược chất này có thời gian bán thải khoảng 17 giờ, được chuyển hóa trong gan và thải trừ qua đường thận. Tuy nhiên, TDF dạng bình thường có sinh khả dụng thấp (khoảng 25-40%) do bản chất hydrophilic của dược chất, dẫn tới cần liều cao để đạt hiệu quả điều trị.

II. Tổng quan về Niosome và ứng dụng trong bào chế

Niosome là hệ thống phân tán colloidal gồm các tiểu phân không ion có cấu trúc giống như liposome nhưng sử dụng chất diện hoạt không ion thay vì phospholipid. Hệ thống niosome có nhiều ưu điểm vượt trội so với các dạng bào chế truyền thống như liposome, bao gồm ổn định cao, chi phí sản xuất thấp và khả năng chứa dược chất tốt. Niosome có khả năng cải thiện sinh khả dụng của dược chất, giảm độc tính, và bảo vệ dược chất khỏi bị phân hủy trong môi trường tiêu hóa. Ứng dụng niosome trong bào chế Tenofovir là một hướng đi tiềm năng để nâng cao hiệu quả điều trị và giảm các tác dụng không mong muốn của liệu pháp chống retroviral.

2.1. Ưu điểm và nhược điểm của niosome

Ưu điểm chính của niosome bao gồm: độc tính thấp hơn liposome, ổn định hoá học tốt hơn, có thể dùng để chứa cả dược chất hydrophobic và hydrophilic, không cần điều kiện sao lưu đặc biệt. Nhược điểm là số lượng chất diện hoạt không ion có sẵn hạn chế, quá trình bào chế phức tạp và cần tối ưu hóa nhiều thông số công thức.

2.2. Các phương pháp bào chế niosome

Phương pháp tiêm ethanol là kỹ thuật phổ biến nhất để bào chế niosome, trong đó dung dịch ethanol chứa chất diện hoạt được tiêm vào dung dịch đệm nước. Ngoài ra còn có phương pháp ép nhũ tương, bốc hơi dịch mỏng và siêu âm. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng trong việc kiểm soát kích thước tiểu phân và hiệu suất nạp dược chất.

III. Vi nang chứa niosome Tenofovir

Vi nang là hệ thống bào chế kích thước nhỏ (1-5000 μm) được sử dụng để bảo vệ dược chất, điều chỉnh thời gian giải phóng và cải thiện sinh khả dụng. Khi kết hợp niosome chứa Tenofovir với vi nang, ta tạo ra một hệ thống bào chế hai lớp với khả năng bảo vệ dược chất cao hơn. Natri alginat là polymer tự nhiên thường được sử dụng để tạo thành các vi nang thông qua phương pháp tách pha đông tụ. Hệ thống vi nang niosome TDF có tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị, đặc biệt là giảm tần suất uống thuốc và cải thiện tuân thủ điều trị của bệnh nhân, nhờ vào khả năng giải phóng chậm và bảo vệ dược chất trong môi trường tiêu hóa khắc nghiệt.

3.1. Phương pháp tách pha đông tụ trong bào chế vi nang

Phương pháp tách pha đông tụ dựa trên nguyên lý phân chia dụng môi trong các dung dịch polymer để tạo thành các tiểu phân. Dung dịch niosome được hòa trong dung dịch natri alginat, sau đó nhỏ giọt vào dung dịch CaCl2 để hình thành lớp vỏ bernat calcium alginate. Phương pháp này kiểm soát được kích thước vi nang, hiệu suất nạp và tính chất giải phóng dược chất.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến bào chế vi nang

Nồng độ natri alginat, nồng độ CaCl2, thể tích dịch niosome, và thời gian ngâm là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hình thái vi nang, kích thước và khả năng nạp dược chất. Tối ưu hóa các thông số này là cần thiết để đạt được vi nang có chất lượng cao, ổn định và hiệu quả bảo vệ niosome.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng lâm sàng

Khóa luận nghiên cứu bào chế niosome Tenofovir đã thành công xây dựng các công thức bào chế Tenofovir dạng niosome với hiệu suất nạp dược chất đạt 65-80%. Kích thước tiểu phân niosome được kiểm soát trong phạm vi 80-150 nm, thế Zeta dương giúp tăng ổn định hóa học. Sau đó, dựa trên công thức niosome tối ưu, đã phát triển thành công vi nang chứa niosome Tenofovir với đặc tính giải phóng kéo dài và bảo vệ dược chất tốt. Kết quả này mở ra triển vọng ứng dụng lâm sàng trong điều trị HIV, giúp giảm tần suất dùng thuốc, cải thiện tuân thủ điều trị và giảm các tác dụng phụ liên quan đến liều cao của TDF. Hệ thống bào chế mới này có thể đại diện cho bước tiến vượt bậc trong nghiên cứu dược phẩm chống retroviral tại Việt Nam.

4.1. Đánh giá các đặc tính tiểu phân niosome

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy niosome có hình thái cầu đều đặn, kích thước trong khoảng 80-150 nm. Phân tích kích thước bằng Zetasizer xác định chỉ số đa phân tán (PDI) < 0.3, chỉ ra sự phân tán đồng nhất của tiểu phân. Thế Zeta dương giúp ngăn chặn tập hợp giữa các tiểu phân, đảm bảo ổn định dài hạn của hệ niosome.

4.1. Triển vọng ứng dụng lâm sàng và phát triển tương lai

Hệ thống niosome và vi nang chứa Tenofovir có tiềm năng ứng dụng cao trong điều trị HIV/AIDS và viêm gan B mạn tính. Dạng bào chế mới có thể giảm tần suất dùng thuốc từ hàng ngày xuống còn một lần/tuần hoặc một lần/tháng, cải thiện tuân thủ điều trị. Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào thử nghiệm in vivo, đánh giá độc tính và phát triển quy trình sản xuất quy mô lớn để đưa sản phẩm vào thử nghiệm lâm sàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. DƯỢC CHẤT TENOFOVIR DISOPROXIL FUMARAT 1. Công thức cấu tạo Hình 1. Công thức hoá học của tenofovir disoproxil fumarat [1].

• Tên khoa học: [[(2R)-1-(6-aminopurin-9-yl)propan-2-yl]oxymethyl-(propan-2- yloxycarbonyloxymethoxy)phosphoryl]oxymethyl propan-2-yl carbonat ;(E)-but-2- enedioic acid [3]. • Công thức phân tử: C19H30N5O10P. • Khối lượng phân tử: 635,5 g/mol [3]. Tính chất vật lý - hoá học • TDF tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, mịn, dạng bột [3].

• Hệ số phân bố dầu nước: logP = 1,25; pKa = 3,75 [3]. • Độ tan trong nước: 13,4mg/mL (ở 25ºC) [3]. • Theo hệ thống phân loại dược phẩm sinh học (BCS), TDF là hợp chất nhóm III có độ hòa tan cao và tính thấm kém [1], [4]. Tác dụng dược lý và chỉ định Tác dụng dược lý: Tenofovir là một nucleotid ức chế enzym phiên mã ngược, được dùng phối hợp với các thuốc kháng retrovirus khác (ít nhất là một thuốc khác) trong điều trị nhiễm HIV typ 1 ở người trưởng thành.

Thuốc được dùng theo đường uống dưới dạng TDF [2], [5]. Chỉ định: Nhiễm HIV-1 ở người lớn trên 18 tuổi: Phải phối hợp với các thuốc kháng retrovirus khác. Dự phòng cho các cán bộ y tế phải tiếp xúc với các bệnh phẩm (máu, dịch cơ thể.) có nguy cơ lây nhiễm HIV: phải phối hợp với các thuốc kháng retrovirus khác. Viêm gan B mạn tính ở người lớn trên 18 tuổi có chức năng gan còn bù, có chứng cứ virus tích cực nhân lên, tăng ALT kéo dài, viêm gan hoạt động và/hoặc có mô xơ gan được chứng minh bằng tổ chức học [2].

Dược động học Hấp thu: Sau khi cho người bị HIV uống TDF, thuốc được hấp thu qua cơ chế khuếch tán thụ động và chuyển thành tenofovir rồi thành tenofovir diphosphat - dạng có đặc tính kháng virus do được phosphoryl hóa trong tế bào. TDF có độ hòa tan cao nhưng khả năng thấm qua màng sinh học kém trên đường tiêu hóa do có tính thân nước. Ngoài ra TDF cũng là ester dễ bị phân hủy trong môi trường pH thấp (dạ dày) và bởi enzyme esterase trong ruột. Nếu bị thủy phân trước khi đi vào tế bào ruột, thì tenofovir sẽ khó hấp thu, dẫn đến giảm hiệu quả.

Do đó, sinh khả dụng của thuốc khá thấp, chỉ khoảng 25% [1], [2]. Phân bố: TDF được phân bố ở khắp các mô, nhất là ở gan và ở thận. Tỷ lệ thuốc gắn vào protein huyết tương là dưới 1%, gắn với protein huyết thanh là khoảng 7%. Chuyển hóa và thải trừ: Thời gian bán thải là 12 - 18 giờ.

TDF được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu nhờ quá trình lọc ở cầu thận và bài tiết tích cực ở ống thận [2]. Cấu trúc niosome giúp tăng tính thấm của TDF do niosome là các túi hình cầu chứa lõi ưa nước và lớp vỏ kép ưa béo, giúp TDF dễ xuyên qua lớp lipid kép của màng sinh học, tăng tính thấm. Đồng thời niosome có kích thước thường trong khoảng 100 - 300 nm, nên dễ đi qua các khe hở gian bào của biểu mô, đồng thời các thành phần trong niosome như chất diện hoạt (CDH) và Cholesterol có thể gắn kết với màng tế bào làm mềm màng sinh học giúp tăng tính thấm. Ngoài ra, niosome đóng vai trò như hệ mang bảo vệ, giúp TDF tránh bị phân hủy sớm trước khi hấp thu [6].

TỔNG QUAN VỀ NIOSOME 1. Khái niệm Niosome là hệ tiểu phân gồm một nhân thân nước ở giữa được bao bọc bởi một lớp vỏ chất diện hoạt không ion hóa (có hoặc không có Cholesterol hoặc dẫn chất của nó) có khả năng tự sắp xếp thành một hay nhiều lớp đồng tâm, có kích thước thay đổi từ hàng chục nm đến hàng chục μm. Cấu trúc này của niosome giúp nó có khả năng mang dược chất thân nước vào nhân nước, dược chất thân dầu vào lớp vỏ và dược chất lưỡng thân vào cả lớp vỏ và nhân nước [7], [8], [9]. Cấu trúc của niosome [10].

Chất diện hoạt không ion hóa Chất diện hoạt không ion hóa là thành phần cơ bản cấu tạo nên niosome, trong phân tử có các nhóm thân dầu và thân nước, có khả năng tự đóng vòng tạo niosome. Khi trộn lẫn với nước, đầu thân nước hướng ra ngoài tương tác với môi trường, phần thân dầu thường là gốc hydrocarbon quay vào trong tạo lớp màng kép bao bọc nhân. Chiều dài chuỗi alkyl của CDH với phạm vi C12 – C18 là thích hợp nhất để hình thành niosome [7], [9], [5], [11]. Các CDH không ion hóa thường dùng để bào chế niosome gồm: alkyl ether như monoalkyl glycerol ether (C16, M = 473), diglycerol ether (M = 979), glycosid alkyl và ether alkyl mang nhóm thân dầu polyhydroxyl; alkyl ester: span 40, span 60, span 80,…; alkyl amid: galactosid, glucosid, alkyl polyglucosid.; acid béo và amino acid mạch dài [7], [12].

Chỉ số cân bằng dầu nước HLB (hydrophilic – lipophilic balance) là một tham số quan trọng không thể thiếu trong việc lựa chọn CDH để hình thành niosome. Giá trị HLB mô tả sự cân bằng giữa phần thân nước với phần thân dầu của CDH không ion hóa [12]. Các CDH có HLB 4 - 8 có khả năng tự đóng vòng hình thành lớp màng [10]. CDH có HLB từ 14 - 17 thường không phù hợp để tạo niosome do khả năng hòa tan trong nước cao của chúng, tuy nhiên với việc bổ sung mức Chol tối ưu, niosome có hình thành từ tween 80 (HLB = 15) và tween 20 (HLB = 16,7).

Hiệu suất nạp thuốc của niosome cũng bị ảnh hưởng bởi giá trị HLB của CDH. Khả năng nạp dược chất cao nhất khi HLB là 8,6 và giảm dần khi HLB giảm từ 8,6 xuống 1,7. Đối với HLB > 6, Chol cần được thêm vào để tạo túi hai lớp, còn với HLB có giá trị thấp hơn cần thêm Chol để tăng độ ổn định [13], [14]. Chỉ số CPP (critical packing parameters): là thông số dùng để dự đoán khả năng hình thành niosome, hình thái và các yếu tố khác của CDH [12], [10], [13].

4 𝑣 CPP = × 100% 𝑙𝑐 × 𝑎0 Trong đó: v là thể tích chiếm chỗ của nhóm thân dầu, lc là chiều dài của nhóm thân dầu, a0 là diện tích bề mặt bao quanh nhóm thân nước khi hệ đạt trạng thái cân bằng Bảng 1. Chỉ số CPP và kích thước dự đoán của hệ [12], [10]. CPP Cấu trúc dự đoán của hệ CPP ≤ 0,33 Micelle hình cầu 1/3 ≤ CPP ≤ 0,5 Micelle hình trụ 0,5 ≤ CPP ≤ 1 Micelle hai lớp CPP ≥ 1 Micelle đảo Một trong những thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình điều chế niosome là nhiệt độ chuyển pha. Nhiệt độ chuyển pha (Tc) của CDH là nhiệt độ mà tại đó phân tử chất diện hoạt chuyển từ pha gel sang lỏng.

Lớp màng kép tạo thành khi tăng nhiệt độ trên nhiệt độ chuyển pha của CDH. Tc của CDH phụ thuộc vào chiều dài và độ bão hòa của chuỗi alkyl của CDH. Thông thường, việc giảm số lượng carbon trong chiều dài chuỗi alkyl dẫn đến giảm Tc và Tc càng thấp dẫn đến việc niosome dễ rò rỉ thuốc hơn, hiệu suất nạp thuốc giảm [7], [10], [14]. Cholesterol Cholesterol là thành phần quan trọng của lớp vỏ niosome, đưa vào niosome làm thay đổi đặc tính cho màng.

Nó có vai trò làm tăng độ cứng, ngăn cản sự kết dính giữa các niosome, do đó làm giảm khả năng rò rỉ dược chất ra ngoài màng trong thời gian bảo quản [5], [8], [10]. Trong trường hợp không có Chol, lớp màng kép tồn tại ở 2 trạng thái: Trạng thái gel và trạng thái tinh thể lỏng. Cholesterol ngăn cản sự kết dính giữa các niosome bằng cách chèn các phân tử có khả năng ổn định hệ thống bằng cách tạo ra lực đẩy tĩnh điện hoặc lực đẩy không gian, từ đó thúc đẩy quá trình chuyển pha từ trạng thái gel sang trạng thái lỏng trong hệ niosome. Nhờ cơ chế này, màng niosome trở nên ít rò rỉ hơn [5].

Cholesterol hình thành liên kết hydro giữa nhóm -OH của nó với đầu ưa nước của CDH và chuỗi béo hướng tới chuỗi hydrocacbon của CDH. Tác dụng làm tăng độ cứng được tạo ra nhờ vào sự sắp xếp xen kẽ giữa bộ khung steroid cứng và các phân tử chất hoạt động bề mặt trong lớp lipid kép, qua đó hạn chế chuyển động của các nguyên tử carbon trong chuỗi hydrocarbon [8], [10]. Số lượng Chol trong công thức ảnh hưởng đến sự ổn định của niosome. Hiệu quả nạp dược chất cũng có thể được thay đổi bằng cách sử dụng các nồng độ Chol khác nhau [9], [11].3 Một số chất tích điện Các phân tử tích điện tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các màng niosome giúp ngăn cản sự kết tụ giữa các tiểu phân, tăng dung tích khoang nước có tác dụng tăng tính ổn định niosome.

Nồng độ chất này trong công thức thường chỉ 2,5 - 5% mol vì nồng độ lớn có thể ức chế sự hình thành niosome. Một số chất tích điện thường dùng như: các phân tử tích điện âm (diacetyl phosphat, acid phosphotidic), các phân tử tích điện dương (sterylamin, stearyl pyridinium) [7], [12]. Phân loại Dựa vào kích thước trung bình, có thể chia niosome thành 3 nhóm [9], [15] : • Niosome nhỏ đơn lớp (SUV) : Đường kính 10 – 100 nm. • Niosome to đơn lớp (LUV) : Đường kính 100 – 3000 nm.

• Niosome nhiều lớp (MLV) : Đường kính ≥ 1000 nm. Sơ đồ cấu trúc của niosome SUV, LUV, MLV [10]. Ưu điểm, nhược điểm của niosome Ưu điểm Vì niosome có khả năng mang cả chất thân dầu và chất thân nước cũng như các chất lưỡng tính nên có thể sử dụng mang kết hợp nhiều loại dược chất. Nhờ cấu trúc “túi chứa thuốc”, niosome có thể kiểm soát quá trình giải phóng để duy trì nồng độ thuốc, đồng thời cải thiện độ ổn định cho dược chất.

Tăng sinh khả dụng đường uống của thuốc, tăng tính thấm của thuốc qua màng sinh học. Giảm độ thanh thải của thuốc. Các CDH sử dụng ổn định hơn, tương thích sinh học, ít độc, việc xử lý và bảo quản chúng không yêu cầu điều kiện đặc biệt. Có thể bào chế ở dạng uống, tiêm hay dạng dùng ngoài da.

Nhược điểm Có thể xảy ra sự kết tụ các tiểu phân niosome do thể chất kém ổn định. Rò rỉ thuốc có thể xảy ra trong quá trình bảo quản. Hiện tượng thủy phân thuốc sau khi đã đóng gói làm giảm tuổi thọ của thuốc [16], [18], [19]. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bào chế niosome 1.

Dược chất Các đặc tính vật lý và bản chất hóa học của dược chất ảnh hưởng đến sự hình thành lớp màng kép niosome. LogP của dược chất ảnh hưởng đến hiệu suất nạp thuốc vào niosome. Dược chất kỵ nước ít rò rỉ và ổn định trong khi dược chất ưu nước thì ngược lại.