CHƯƠNG 1. Tổng quan về artesunat 1. Công thức CH3 H H3 C O O H O H O CH3 OCOCH2 CH2 COOH Hình 1. Công thức cấu tạo của artesunat Công thức phân tử: C19H28O8 Tên khoa học: (3R, 5aS, 6R, 8aS, 9R, 10S, 12R, 12aR)-decahydro-3,6,9- trimethyl-3,12-epoxy-12H-pyrano (4,3-j)-1,2-benzodioxepin-10-ol, hydrogen succinat.
Khối lượng phân tử: 384,4 g/mol [5], [64]. Tính chất Bột kết tinh trắng, mịn. Rất khó tan trong nước (khoảng 52,6 mg/L ở 25°C), dễ tan trong dicloromethan, rất dễ tan trong aceton và ethanol 96% [5], [64]. Artesunat rất dễ bị thủy phân do có nhóm chức lacton và ester (muối natri của ester hemisuccinat của artemisinin).
Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và mức độ kiềm. Do có nhóm carboxylic trong phân tử nên artesunat có tính acid yếu với pKa ~ 4,35 [5], [64]. Định tính - Phương pháp đo quang: phổ hồng ngoại [5] - Phương pháp tạo màu [5] - Phương pháp sắc ký: sắc ký lớp mỏng, sắc ký lỏng hiệu năng cao [5], [65]. 2 Luan van thac si 1.
Phương pháp đo quang Tiến hành thủy phân trong môi trường kiềm rồi đo độ hấp thụ của dung dịch thu được trong vòng 20 phút ở bước sóng 289 ± 1 nm trong cốc đo dày 1 cm, mẫu trắng là dung dịch natri hydroxyd 0,1 N [5]. Phương pháp sắc ký - Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), detector DAD ở bước sóng 216 nm: Điều kiện sắc ký [65]: • Đệm phosphat pH 3,0. • Pha động: Acetonitril và đệm (tỉ lệ 12:13). • Dung dịch chuẩn: 4,0 mg/mL USP Artesunat RS trong Acetonitril • Dung dịch thử: 4,0 mg/mL chất thử pha trong acetonitril • Detector: UV 216 nm • Cột sắc ký: L1; hạt 5 μm; cột 4,6 mm x 25 cm • Nhiệt độ cột: 30°C • Tốc độ dòng: 1 mL/phút • Thể tích tiêm: 20 μL - Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao, detector UV ở bước sóng 289 nm; phương pháp HPLC, detector dẫn chất hóa sau cột; phương pháp HPLC detector điện hóa; phương pháp chuẩn độ acid - kiềm [8].
Dược động học Sau khi sử dụng artesunat (ART) bị thủy phân nhanh chóng thành chất chuyển hóa có hoạt tính là dihydroartemisinin (DHA). Vì vậy, nồng độ ART trong máu rất thấp. Thời gian bán thải khi tiêm tĩnh mạch của ART là khoảng 2,3 đến 4,3 phút, của DHA là 40 đến 64 phút [60]. Dữ liệu dược động học nồng độ trong huyết tương ở dạng không liên kết của artesunat hoặc dihydroartemisinin cần được diễn giải một cách thận trọng vì thuốc tích tụ chọn lọc trong ký sinh trùng (KST).
Trong thí nghiệm in vitro, sự tích tụ của 3 Luan van thac si dihydroartemisinin trong hồng cầu nhiễm KST sốt rét cao hơn 300 lần so với nồng độ trong huyết tương [64]. Tác dụng dược lý ART có hoạt tính diệt ký sinh trùng sốt rét gấp 5 lần artemisinin. ART không có tác dụng diệt giao bào và không có tác dụng lên giai đoạn ngoại hồng cầu, hơn nữa thời gian tác dụng ngắn nên không dùng làm thuốc dự phòng và không dùng chống tái phát [6]. Tổng quan về nano polyme 1.
Đặc điểm Các tiểu phân nano polyme (PNPs) được bào chế từ các polyme tương thích hoặc phân hủy sinh học có kích thước từ 1-1000 nm nơi thuốc được hòa tan, bẫy, đóng gói hoặc kèm với một cốt của tiểu phân nano. Tùy theo phương pháp bào chế mà thu được siêu vi cầu (nanospheres) hoặc siêu vi nang (nanocapsules). Siêu vi nang có cấu trúc nhân vỏ như vi nang, còn siêu vi cầu có cấu trúc cốt (matrix) đồng nhất như vi cầu [11], [51]. Sự khác nhau giữa siêu vi cầu và siêu vi nang Tiểu phân polyme mang thuốc có đặc điểm chung là dùng polyme làm giá mang dược chất với mục đích che chở, bảo vệ dược chất, kéo dài tác dụng của dược chất và hướng dược chất tới đích tác dụng.
Theo cơ chế mang dược chất có thể chia làm 3 nhóm [11]: 4 Luan van thac si - Hệ cốt: tiểu phân nano được phân tán trong giá mang polyme: siêu vi cầu, tiểu phân lipid rắn. - Hệ màng bao: polyme bao ngoài tiểu phân nano dược chất: siêu vi nang, liposome, micell, dendrime, ống carbon,… - Hệ liên kết: polyme gắn trực tiếp với phân tử dược chất qua các cầu liên kết hóa học 1. Một số phương pháp bào chế tiểu phân nano polyme Các phương pháp bào chế PNPs hay được sử dụng có thể chia ra 3 nhóm [11], [51], [67]: - Phương pháp phân tán trong polyme được hình thành từ trước: là một kỹ thuật phổ biến được sử dụng để bào chế các hệ nano sử dụng polyme phân hủy sinh học như poly (acid lactic ) (PLA), poly (D, L-acid glycolic) (PLG), poly (D, L-acid lactic-co-glycolic) (PLGA) và poly (cyanoacrylat) (PCA). Nhóm này bao gồm các phương pháp nhũ hóa và bốc hơi dung môi, nhũ hóa và khuếch tán dung môi, hóa muối, thẩm tách, sử dụng dung môi siêu tới hạn - Phương pháp polyme hóa từ monome: nhũ tương, vi nhũ tương, polyme hóa bề mặt.
- Phương pháp gel ion hóa hay keo tụ. Sau đây là một số phương pháp thường được sử dụng: 1. Nhũ hóa và bốc hơi dung môi Nguyên tắc: tạo ra vi nhũ tương (thường là dầu/nước), sau đó bốc hơi dung môi hữu cơ tạo vi tiểu phân. Polyme hay dùng loại tan trong dung môi hữu cơ như PLA, PLGA, Eudragit,…Hòa tan chất mang và dược chất vào dung môi hữu cơ (hay dùng methylen clorid, cyclohexan…) rồi nhũ hóa vào pha nước đã có chất nhũ hóa (PVA (polyvinyl alcol), Tween, Poloxamer…).
Tiến hành đồng nhất hóa rồi bốc hơi dung môi hữu cơ, lọc và rửa vi tiểu phân [11], [51]. Một số yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính tiểu phân nano tạo thành là cường độ và thời gian đồng nhất hóa, loại và lượng chất nhũ hóa, tỷ lệ polyme, dược chất và cách bốc hơi dung môi [11]. 5 Luan van thac si Hình 1. Kỹ thuật nhũ hóa và bốc hơi dung môi 1.
Nhũ hóa và khuếch tán dung môi Nguyên tắc: nhũ hóa pha hữu cơ (gồm polyme, dược chất, dung môi hữu cơ) vào một dung dịch chất ổn định được bão hòa trước đó. Dung môi sẽ khuếch tán từ pha dầu vào pha ngoại hình thành các tiểu phân nano polyme. Để kết tụ polyme và tạo thành các tiểu phân nano cần thiết phải sử dụng pha pha loãng để thúc đẩy sự khuếch tán của dung môi pha phân tán. Các dung môi được bốc hơi hoặc lọc.
Kỹ thuật này có ưu điểm như hiệu suất bao gói cao (thường lớn hơn 70%), không cần phải đồng nhất, độ tái lặp giữa các lô cao, dễ mở rộng quy mô, đơn giản, phân bố kích thước tiểu phân hẹp. Nhược điểm là thể tích lớn nước được loại bỏ khỏi hỗn dịch và sự thẩm thấu nước hòa tan dược chất vào pha ngoại bão hòa nước trong suốt quá trình nhũ tương hóa làm giảm hiệu suất bao gói dược chất [51]. Kỹ thuật nhũ hóa và khuếch tán dung môi 6 Luan van thac si 1. Sử dụng dung môi siêu tới hạn Nguyên tắc: hòa tan dược chất trong dung môi siêu tới hạn (hay dùng CO2) ở áp suất cao trong bình khí nén, sau đó xả CO2 để giảm áp suất đột ngột, dược chất sẽ bị kết tủa lại dưới dạng siêu mịn hoặc hòa tan dược chất vào dung môi rồi bơm vào thùng chứa cùng với CO2 siêu tới hạn, dung môi chuyển sang CO2 làm kết tủa dược chất, sau đó giảm áp suất để thu sản phẩm [11], [54].
Phương pháp này có nhiều ưu điểm như không độc, giá thành rẻ, các thông số tới hạn của CO2 không quá cao (nhiệt độ tới hạn là 31,3°C, áp suất tới hạn là 73,7 bar). Phương pháp gel ion hóa hay keo tụ Các tiểu phân nano polyme được bào chế bằng cách sử dụng các polyme phân hủy sinh học ưa nước như là chitosan, gelatin, natri alginat. Phương pháp này liên quan đến một hỗn hợp của hai pha nước, trong đó có một pha là polyme chitosan, một đồng polyme di-block của polyethylen oxid hoặc polypropylen oxid (PEO-PPO). Pha còn lại là một poly anion natri tripolyphosphat.
Nhóm amin của chitosan tích điện dương tương tác với tripolyphosphat tích điện âm để tạo thành keo tụ với kích thước nano. Keo tụ được hình thành do kết quả tương tác tĩnh điện giữa 2 pha nước, ở đó nguyên liệu chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái gel [51]. Đặc điểm phân bố tiểu phân nano dùng tiêm tĩnh mạch Sau khi tiêm tĩnh mạch, sự phân bố của tiểu phân nano có thể xảy ra theo 2 hướng [11]: 1. Thanh thải bằng thực bào Hệ thống thực bào trong cơ thể coi tiểu phân như một vật thể lạ và tiến hành thanh thải theo cơ chế bảo vệ của cơ thể.
Các tiểu phân có kích thước nhỏ hơn 500 nm dễ bị thanh thải hơn cả. Sau khi thực bào, tiểu phân được đưa về gan, lách… Như vậy có thể lợi dụng cơ chế thực bào để chủ động đưa thuốc tới gan, lách, phổi…và tăng cường ái lực với receptor trên thực bào đơn nhân bằng các ligand có ái lực. Mặt khác, tổ chức u, viêm là những nơi có quá trình thực bào xảy ra mạnh nhất, trở thành cơ quan đích của tiểu phân. Để tránh thực bào, tăng cường phân bố đến các tổ chức cần phải: 7 Luan van thac si - Ngụy trang tiểu phân nhằm tránh sự nhận diện của tế bào lympho: bao tiểu phân với các polyme thân nước như PEG, khi đó PEG liên kết đồng hóa trị với các tiểu phân thân nước như nano albumin, nano PLGA… kéo dài thời gian bán thải - Biến tính bề mặt tiểu phân để ngăn cản quá trình thực bào: tạo ra cấu trúc cồng kềnh hoặc bao chất diện hoạt - Bao tiểu phân bằng các tác nhân phân giải màng lysosome 1.
Phân bố đến cơ quan, tổ chức Các tiểu phân không bị thực bào dễ dàng đi qua thành mạch mao quản để phân bố tiếp đến các cơ quan, tổ chức trong cơ thể đặc biệt là các tổ chức u, viêm do tính thấm tăng lên. Các tiểu phân nhỏ hơn 250 nm (một số nghiên cứu cho là 200 nm) dễ qua thành mạch, tránh được thực bào [48], [70]. Sau khi qua thành mạch, tùy theo cấu trúc và kích thước, hệ nano được phân bố ở 3 mức độ khác nhau: - Tới cơ quan đích: gan, lách, phổi… - Tới nhóm tế bào đặc biệt (viêm, ung thư, đại thực bào…) - Tới nội bào: Do có kích thước ở mức độ phân tử, nhỏ hơn khe hở liên bào và nhiều liên kết lỏng lẻo trên màng tế bào nên hệ nano có khả năng xuyên qua màng tế bào vào nội bào. Nếu kích thước lớn hơn, hệ được vận chuyển bằng cơ chế thực bào hoặc tương hợp với màng tế bào (liposome).