Tổng quan nghiên cứu
Bưởi (Citrus maxima) là loại trái cây có giá trị dinh dưỡng cao và tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh mãn tính nhờ chứa nhiều hợp chất sinh học như flavonoid, carotenoid và tinh dầu. Trong đó, flavonoid như naringin, hesperidin, melitidin chủ yếu tập trung ở vỏ bưởi, đóng vai trò quan trọng trong các tác dụng sinh học như chống oxy hóa, kháng viêm, bảo vệ gan, hạ lipid máu và hạ đường huyết. Tuy nhiên, các flavonoid này thường kém tan trong nước, sinh khả dụng đường uống thấp và dễ bị biến đổi bởi các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ và độ pH. Do đó, việc nghiên cứu các dạng bào chế nhằm cải thiện độ tan và nâng cao sinh khả dụng của các hoạt chất trong cao chiết vỏ bưởi là cần thiết để gia tăng hiệu quả sử dụng.
Phytosome là công nghệ bào chế hiện đại, tạo phức hợp giữa hoạt chất dược liệu và phospholipid ở mức độ phân tử, giúp cải thiện khả năng hấp thu và sinh khả dụng của các hoạt chất thân dầu hoặc kém tan trong nước. Đề tài nghiên cứu bào chế phytosome từ cao vỏ bưởi nhằm xây dựng quy trình điều chế ở quy mô phòng thí nghiệm và đánh giá các đặc tính của phytosome cao vỏ bưởi. Mục tiêu cụ thể bao gồm xây dựng và thẩm định quy trình định lượng đồng thời naringin và melitidin trong phytosome bằng phương pháp HPLC-PDA, khảo sát các điều kiện bào chế để tối ưu hóa hiệu suất phytosome hóa.
Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2021-2023, góp phần nâng cao giá trị sử dụng của dược liệu bưởi, đồng thời mở rộng ứng dụng công nghệ phytosome trong lĩnh vực công nghệ dược phẩm và bào chế thuốc.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết về phytosome và lý thuyết về phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
Lý thuyết về phytosome: Phytosome là phức hợp giữa hoạt chất polyphenol (flavonoid, triterpen) và phospholipid (chủ yếu là phosphatidylcholine) tạo thành cấu trúc tương tự màng tế bào sinh học. Liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl phenol của hoạt chất và nhóm phosphate của phospholipid giúp bảo vệ hoạt chất khỏi sự phân hủy, đồng thời tăng khả năng hòa tan trong môi trường lipid, cải thiện hấp thu qua màng ruột và sinh khả dụng đường uống. Các đặc tính quan trọng của phytosome bao gồm kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán (PDI), thế zeta và hiệu suất phytosome hóa.
Lý thuyết về HPLC-PDA: Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector quang phổ diode (PDA) được sử dụng để định lượng đồng thời naringin và melitidin trong mẫu phytosome. Phương pháp này đảm bảo độ chính xác, độ đặc hiệu và độ nhạy cao, phù hợp với việc phân tích các hợp chất flavonoid trong dược liệu.
Các khái niệm chính bao gồm: phytosome, flavonoid, phospholipid, hiệu suất phytosome hóa, kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán (PDI), thế zeta, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), phân tích nhiệt lượng vi sai quét (DSC).
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu: Cao vỏ bưởi chuẩn hóa thu thập từ Bình Dương, phospholipid Lipoid S100 nhập khẩu từ Đức, các hóa chất phân tích chuẩn và dung môi đạt tiêu chuẩn phân tích.
Phương pháp phân tích:
- Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng đồng thời naringin và melitidin trong phytosome bằng HPLC-PDA với bước sóng phát hiện 283 nm, cột InertSustain C18, pha động methanol và acid acetic 0,1% tỷ lệ 45:55, tốc độ dòng 1 ml/phút, nhiệt độ cột 35°C.
- Khảo sát các điều kiện sắc ký, dung môi hòa tan mẫu, phương pháp hòa tan và thể tích dung môi để tối ưu hóa quy trình định lượng.
- Xây dựng quy trình bào chế phytosome từ cao vỏ bưởi bằng phương pháp cô quay dung môi ethanol với tỷ lệ cao vỏ bưởi : phospholipid từ 1:1 đến 1:5, nhiệt độ phản ứng 60-80°C, thời gian 3-5 giờ, tốc độ quay 50-150 vòng/phút.
- Đánh giá đặc tính phytosome bao gồm kích thước tiểu phân, chỉ số đa phân tán (PDI), thế zeta bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS).
- Phân tích phổ FT-IR và DSC để chứng minh sự hình thành phức hợp giữa cao vỏ bưởi và phospholipid.
- Xác định hiệu suất phytosome hóa dựa trên tỷ lệ hàm lượng hoạt chất trong phytosome so với tổng hàm lượng hoạt chất toàn phần.
Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong 24 tháng, từ khảo sát nguyên liệu, xây dựng quy trình định lượng, bào chế phytosome đến đánh giá đặc tính và hiệu suất.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng HPLC-PDA:
- Quy trình định lượng đồng thời naringin và melitidin đạt các tiêu chuẩn về tính tương thích hệ thống với RSD thời gian lưu và diện tích pic dưới 2%.
- Tính đặc hiệu cao khi sắc ký đồ mẫu thử không có pic tạp, phổ UV của các pic tương đồng với chuẩn.
- Tính tuyến tính tốt với hệ số tương quan R² ≥ 0,999 trong khoảng nồng độ 80-120%.
- Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) phù hợp, đảm bảo độ nhạy cao cho phân tích.
Quy trình bào chế phytosome tối ưu:
- Tỷ lệ cao vỏ bưởi : phospholipid 1:5 (kl/kl) cho hiệu suất phytosome hóa cao nhất đạt 51,99%.
- Thời gian tạo phức 3 giờ, nhiệt độ phản ứng 60°C, tốc độ quay 50 vòng/phút là điều kiện tối ưu.
- Phytosome thu được có kích thước tiểu phân trung bình 246,8 ± 3,7 nm, chỉ số đa phân tán 0,305 ± 0,026, thế zeta -33,7 ± 1,7 mV, cho thấy hệ phân tán ổn định và đồng nhất.
Phân tích phổ FT-IR và DSC:
- Phổ FT-IR cho thấy sự thay đổi các nhóm chức đặc trưng, chứng minh sự hình thành liên kết hydro giữa hoạt chất và phospholipid trong phytosome.
- Phân tích DSC cho thấy sự thay đổi nhiệt chuyển pha và mức độ tinh thể của hoạt chất, xác nhận sự tạo thành phức hợp phytosome.
Hiệu suất phytosome hóa và đặc tính vật lý:
- Hiệu suất phytosome hóa đạt khoảng 52% với tỷ lệ cao vỏ bưởi : PL 1:5, cao hơn so với các tỷ lệ thấp hơn.
- Kích thước tiểu phân và chỉ số đa phân tán phù hợp với yêu cầu của hệ phân tán nano, đảm bảo tính ổn định và khả năng hấp thu tốt.
Thảo luận kết quả
Việc xây dựng quy trình định lượng đồng thời naringin và melitidin bằng HPLC-PDA với các điều kiện sắc ký tối ưu đã đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao, phù hợp cho việc đánh giá hàm lượng hoạt chất trong phytosome. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về phân tích flavonoid trong dược liệu bằng HPLC.
Quy trình bào chế phytosome với tỷ lệ cao vỏ bưởi : phospholipid 1:5 cho hiệu suất tạo phức cao nhất, phù hợp với cơ chế liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl phenol của flavonoid và nhóm phosphate của phospholipid. Kích thước tiểu phân nano và chỉ số đa phân tán thấp cho thấy phytosome có tính đồng nhất và ổn định, thuận lợi cho việc hấp thu qua màng ruột.
Phân tích phổ FT-IR và DSC đã chứng minh sự hình thành phức hợp phytosome, tương tự các nghiên cứu phytosome với các hoạt chất polyphenol khác như curcumin, rutin. Hiệu suất phytosome hóa khoảng 52% là mức khả quan, cho thấy quy trình bào chế phù hợp và có thể áp dụng mở rộng.
Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ sắc ký HPLC thể hiện các pic naringin và melitidin rõ ràng, biểu đồ kích thước tiểu phân và thế zeta minh họa sự ổn định của phytosome, cùng phổ FT-IR và đồ thị DSC thể hiện sự thay đổi cấu trúc hóa học và nhiệt động học sau khi tạo phức hợp.
Đề xuất và khuyến nghị
Tối ưu hóa quy trình bào chế phytosome:
- Thực hiện các nghiên cứu mở rộng về tỷ lệ cao vỏ bưởi : phospholipid và điều kiện phản ứng để nâng cao hiệu suất phytosome hóa trên 60%.
- Thời gian thực hiện: 6-12 tháng.
- Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu công nghệ dược phẩm tại các trường đại học và viện nghiên cứu.
Nghiên cứu sinh khả dụng in vivo:
- Thử nghiệm trên mô hình động vật để đánh giá khả năng hấp thu và tác dụng sinh học của phytosome cao vỏ bưởi so với cao nguyên liệu.
- Thời gian thực hiện: 12-18 tháng.
- Chủ thể thực hiện: phòng thí nghiệm dược lý và dược động học.
Phát triển sản phẩm thuốc hoặc thực phẩm chức năng:
- Áp dụng quy trình bào chế phytosome vào sản xuất quy mô pilot, đánh giá tính ổn định và hiệu quả điều trị.
- Thời gian thực hiện: 18-24 tháng.
- Chủ thể thực hiện: doanh nghiệp dược phẩm, công ty sản xuất thực phẩm chức năng.
Đào tạo và chuyển giao công nghệ:
- Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ phytosome cho cán bộ nghiên cứu và kỹ thuật viên trong ngành dược.
- Thời gian thực hiện: 6 tháng.
- Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nhà nghiên cứu và giảng viên ngành công nghệ dược phẩm:
- Lợi ích: Nắm bắt công nghệ bào chế phytosome, phương pháp phân tích HPLC hiện đại, ứng dụng trong nghiên cứu dược liệu.
- Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu mới, giảng dạy chuyên sâu về bào chế thuốc.
Sinh viên cao học và nghiên cứu sinh ngành dược học:
- Lợi ích: Học hỏi quy trình nghiên cứu khoa học bài bản, kỹ thuật phân tích và bào chế hiện đại.
- Use case: Tham khảo để xây dựng luận văn, luận án, nâng cao kỹ năng thực hành phòng thí nghiệm.
Doanh nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng:
- Lợi ích: Áp dụng công nghệ phytosome để nâng cao chất lượng sản phẩm từ dược liệu, tăng sinh khả dụng và hiệu quả điều trị.
- Use case: Phát triển sản phẩm mới, cải tiến công thức, nâng cao giá trị thương hiệu.
Cơ quan quản lý và chuyên gia y tế:
- Lợi ích: Hiểu rõ về công nghệ bào chế thuốc từ dược liệu, đánh giá chất lượng và hiệu quả sản phẩm.
- Use case: Xây dựng tiêu chuẩn, hướng dẫn sử dụng, kiểm định sản phẩm dược liệu.
Câu hỏi thường gặp
Phytosome là gì và có ưu điểm gì so với các dạng bào chế khác?
Phytosome là phức hợp giữa hoạt chất dược liệu và phospholipid tạo cấu trúc tương tự màng tế bào, giúp tăng sinh khả dụng, cải thiện hấp thu và bảo vệ hoạt chất khỏi phân hủy. Ví dụ, phytosome curcumin tăng sinh khả dụng gấp 5 lần so với curcumin tự do.Tại sao chọn naringin và melitidin làm chỉ tiêu định lượng?
Naringin và melitidin là hai flavonoid chính trong vỏ bưởi, có tác dụng sinh học nổi bật và đại diện cho nhóm hoạt chất cần đánh giá trong phytosome. Việc định lượng đồng thời giúp đánh giá hiệu quả tạo phức và hàm lượng hoạt chất trong sản phẩm.Phương pháp HPLC-PDA có ưu điểm gì trong phân tích flavonoid?
HPLC-PDA cho phép phân tích chính xác, đặc hiệu và nhạy cao các hợp chất flavonoid trong mẫu phức tạp. Detector PDA còn giúp xác định phổ UV đặc trưng, tăng tính chắc chắn trong nhận dạng chất phân tích.Kích thước tiểu phân và thế zeta ảnh hưởng thế nào đến tính ổn định của phytosome?
Kích thước tiểu phân nano giúp tăng diện tích bề mặt, cải thiện hấp thu. Thế zeta có giá trị tuyệt đối lớn (khoảng 30 mV trở lên) tạo lực đẩy tĩnh điện, giúp hệ phân tán ổn định, tránh kết tụ.Có thể áp dụng quy trình bào chế phytosome này cho các dược liệu khác không?
Có thể, quy trình bào chế và phân tích có thể điều chỉnh phù hợp với đặc tính hoạt chất của các dược liệu khác chứa polyphenol hoặc flavonoid, mở rộng ứng dụng công nghệ phytosome trong dược phẩm.
Kết luận
- Đã xây dựng và thẩm định thành công quy trình định lượng đồng thời naringin và melitidin trong phytosome cao vỏ bưởi bằng HPLC-PDA với độ chính xác và đặc hiệu cao.
- Quy trình bào chế phytosome tối ưu với tỷ lệ cao vỏ bưởi : phospholipid 1:5, thời gian 3 giờ, nhiệt độ 60°C, tốc độ quay 50 vòng/phút cho hiệu suất phytosome hóa đạt gần 52%.
- Phytosome thu được có kích thước tiểu phân trung bình 246,8 nm, chỉ số đa phân tán 0,305 và thế zeta -33,7 mV, đảm bảo tính ổn định và đồng nhất.
- Phân tích phổ FT-IR và DSC xác nhận sự hình thành phức hợp phytosome giữa cao vỏ bưởi và phospholipid.
- Đề xuất nghiên cứu tiếp theo tập trung vào tối ưu hóa quy trình, đánh giá sinh khả dụng in vivo và phát triển sản phẩm ứng dụng.
Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp áp dụng công nghệ phytosome để nâng cao giá trị dược liệu bưởi, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các dược liệu khác có hoạt chất tương tự.