MỞ ĐẦU Trà xanh, chiết xuất từ cây trà Camellia sinensis được xem là một loại thức uống quen thuộc và mang tính toàn cầu. Ngoài chức năng giải khát, trà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt đối với sức khỏe con người. Lá trà xanh có chứa chất xơ, protein, lipid, vitamin và khoáng chất, chất chuyển hóa thứ cấp như sắc tố, polyphenol. Trong đó, EGCG là polyphenol chiếm tỷ lệ cao và được quan tâm nhiều do có hoạt tính mạnh nhất [26].
EGCG trong lá trà xanh đã nhận được sự chú ý đáng kể trong nhiều nghiên cứu do có khả năng chống oxy hóa mạnh [26], bảo vệ tim mạch [23], kháng insulin [36], chống béo phì [26], kháng viêm [51] [45], kháng ung thư [47],… Các nghiên cứu gần đây về mối liên hệ giữa flavonoid và nguy cơ tim mạch cho thấy việc sử dụng EGCG giúp làm giảm nguy cơ tim mạch [26]. Trong một số nghiên cứu in vitro, EGCG cho thấy tác dụng chống oxy hóa cao hơn nhiều so với các catechin khác, chứng tỏ có tiềm năng lớn trong điều trị bệnh [26] [1]. Tuy nhiên, tác dụng trị liệu của EGCG bị hạn chế do sinh khả dụng theo đường uống thấp (nhỏ hơn 5%), độ ổn định kém, khó thấm qua màng ruột do bản chất phân cực mạnh với cấu trúc phân tử có nhiều nhóm OH- [15]. Các nghiên cứu trước đây đã cải thiện nhược điểm này bằng cách tạo ra các tiền dược như AcEGCG [24] hoặc sử dụng EGCG cùng với các hoạt chất khác như piperine [25], rutin [57], cafein [35].
Đặc biệt, nghiên cứu bào chế tiểu phân nano được xem là có tiềm năng lớn trong việc bảo vệ và tăng cường sinh khả dụng của các hoạt chất dược liệu nói chung và EGCG nói riêng [7]. Đề tài “Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa epigallocatechin gallate (EGCG) từ chiết xuất trà xanh bằng phương pháp tự kết tạo” được thực hiện nhằm phát triển dạng bào chế nano cho EGCG nhằm tăng độ ổn định, cải thiện độ hấp thu và sinh khả dụng của nó. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu bào chế tiểu phân nano chứa epigallocatechin gallate (EGCG) từ chiết xuất trà xanh bằng phương pháp tự kết tạo hướng tới sử dụng qua đường uống. Mục tiêu cụ thể: Thẩm định quy trình định lượng EGCG bằng phương pháp UV-vis và phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
Xây dựng công thức và đề xuất quy trình bào chế tiểu phân nano chứa epigallocatechin gallate (EGCG). TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan hệ tiểu phân nano tải hợp chất dược liệu 1. Công nghệ nano trong nghiên cứu phát triển các hợp chất dược liệu Từ xa xưa, cùng với sự phát triển của con người, thuốc từ dược liệu đã được sử dụng để chữa bệnh. Tuy ngày nay nền công nghiệp hóa dược phát triển nhưng thuốc từ dược liệu vẫn được sử dụng nhiều do ít tác dụng phụ và độc tính, tiết kiệm chi phí.
Bên cạnh đó, sự phong phú về thành phần hóa học trong dược liệu và làm cách nào để cải thiện sinh khả dụng của các thuốc từ dược liệu là đề tài được quan tâm chú ý của các nhà khoa học. Thống kê cho thấy từ năm 1981 đến 2006 có xấp xỉ 50% thuốc được chấp nhận đưa vào thị trường có nguồn gốc trực tiếp hoặc gián tiếp từ chiết xuất tự nhiên [6]. Cũng giống như những loại thuốc khác, để có được tác dụng, thuốc từ dược liệu cần đến được nơi tác động và duy trì được nồng độ trị liệu. Tuy nhiên, đa số các hợp chất dược liệu như flavonoid, tannin, terpenoid, tan tốt trong nước nhưng được hấp thu kém do không thể thấm qua màng lipid của tế bào, kích thước phân tử lớn, dẫn đến sinh khả dụng và hiệu quả bị giảm sút đáng kể.
Một số hợp chất dược liệu không được sử dụng trên lâm sàng do những rào cản trên. Các nghiên cứu chỉ ra rằng các thuốc từ dược liệu cho hoạt tính tốt trong các thử nghiệm in vitro nhưng lại không thể tái lập trong thử nghiệm in vivo [6]. Vì vậy, công nghệ nano tải các hợp chất dược liệu được đề xuất nhằm phát huy tiềm năng điều trị bệnh của các hợp chất dược liệu, giảm liều dùng và tác dụng phụ, đồng thời tăng hoạt tính của thuốc nhờ những ưu điểm như [2] [37]: - Bảo vệ hoạt chất không bị ảnh hưởng bởi các tác nhân bên ngoài trong quá trình bảo quản và các tác nhân bên trong cơ thể khi sử dụng, bảo vệ các mô, tế bào lành đối với các hoạt chất độc tính cao, gây nhiều tác dụng phụ. - Thay đổi đặc tính giải phóng hoạt chất.
- Tránh hiện tượng đa đề kháng thuốc. - Có thể đi qua các mao mạch nhỏ nhất. - Thâm nhập được vào khoảng giữa các mô và tế bào để đến các cơ quan đích như: gan, lách, phổi, tủy sống, hệ bạch huyết. - Tăng tính bám dính trên bề mặt sinh học nhằm tăng khả năng hấp thu hoạt chất.
- Tăng diện tích tiếp xúc bề mặt giúp tăng tốc độ phóng thích hoạt chất. - Tăng sinh khả dụng, giảm sự hấp thu có biến đổi, giảm được liều sử dụng. Sử dụng các hệ thống phân phối thuốc khác nhau dựa trên công nghệ nano, chẳng hạn như hạt nano polymer, tiểu phân nano lipid rắn (SLN), liposome và vi nhũ tương,… là một giải pháp đầy hứa hẹn để cải thiện hoạt tính sinh học của hợp chất dược liệu đồng thời khắc phục các vấn đề mà các thuốc từ dược liệu truyền thống chưa khắc phục được. Tiểu phân nano là các tiểu phân phân tán cấu trúc đa phân tử có kích thước từ 1 nm đến 1000 nm, với một cấu trúc thiết kế thích hợp có vai trò như một phương tiện chuyên biệt, đảm bảo chuyển giao hoạt chất đến đích sinh học.
Tiểu phân nano rất đa dạng về cấu trúc, thành phần và đặc tính bề mặt. Có thể phân loại tiểu phân nano như sau [2]: - Phân loại theo thành phần: Tiểu phân nano cấu tạo polymer (polymeric nanoparticles), tiểu phân nano cấu tạo lipid (lipid nanopartilces), tiểu phân nano cấu tạo vô cơ (inorganic nanoparticles). - Phân loại theo cấu trúc: tiểu phân cấu trúc dạng màng bao, tiểu phân cấu trúc dạng khung xốp (matrix), tiểu phân cấu trúc dạng phức hợp (complex). - Phân loại theo tính chất bề mặt tiểu phân: tiểu phân nano thụ động (passive nanoparticles), tiểu phân nano Stealth® (Stealth® nanoparticles), tiểu phân nano chủ động (active nanoparticles).
Các hệ tiểu phân nano tải hoạt chất dược liệu Tiểu phân nano polymer: Tiểu phân nano polymer là các tiểu phân phân tán cấu tạo đa phân tử polymer, kích thước khoảng từ 10-1000 nm. Cấu trúc tiểu phân nano polymer thường có 2 dạng chính: nang nano (nanocapsule) và cầu nano (nanosphere) (Hình 1. So với các dạng bào chế truyền thống, tiểu phân nano polymer giúp làm tăng độ tan,. giảm liều sử dụng, cải thiện độ hấp thu của hoạt chất.
Ngoài ra, tiểu phân nano polymer còn có lợi khi được sử dụng trong máu, bởi vì chúng ổn định, không độc hại, không gây dị ứng, không viêm, không kích hoạt bạch cầu trung tính, và tránh hệ thống lưới nội mô. Đôi khi, các hạt nano polymer được sử dụng để tiếp cận các mô cụ thể hoặc hoạt động như một tế bào bề mặt [6]. Tiểu phân nano polymer được ứng dụng với các hợp chất tự nhiên như: curcumin [56], paclitaxel [18], berberine [8], quercetin [5] ,… Tiểu phân nano polymer Cầu nano (Nanosphere) Nang nano (Nanocapsule) Màng polymer polymer Hoạt chất Khung xốp polymer Lõi Hình 1. Hai loại tiểu phân nano polymer [12] Tiểu phân nano lipid: Tiểu phân nano lipid là các tiểu phân phân tán cấu tạo đa phân tử lipid, gồm một lớp màng đơn lipid, bao quanh một lõi chứa lipid ở trạng thái rắn, lỏng hoặc rắn-lỏng ở nhiệt độ bảo quản cũng như ở nhiệt độ cơ thể (37°C), kích thước khoảng từ 10 nm – 1000 nm, với thiết kế phù hợp có vai trò như một phương tiện vận chuyển chuyên biệt, đảm bảo chuyển giao hoạt chất đến đích tác dụng theo một đường dẫn thuốc phù hợp vào cơ thể người [2].
Tùy vào trạng thái của lõi lipid mà tiểu phân nano lipid được phân loại thành:. - Tiểu phân nano lipid rắn (SLN): lõi chứa khung xốp lipid rắn, hoạt chất đan xen trong khung xốp lipid ở dạng hòa tan hoặc kết tinh. - Giá mang lipid cấu trúc nano (NLC): lõi chứa hỗn hợp lipid rắn – lỏng, khung xốp có thể có cấu trúc kiểu kết tinh không hoàn toàn, vô định hình hoặc nhũ tương kép. - Nang nano lipid: với cấu tạo dạng màng bao, gồm một thành lipid bao quanh một lõi chứa dầu (lipid dạng lỏng) - Nano nhũ tương (NE): thường gặp dạng nano nhũ tương Dầu/ Nước với tiểu phân phân tán dạng cầu, cấu trúc gồm một màng lipid đơn bao quanh một lõi chứa chất lỏng thân dầu.
Một số hợp chất tự nhiên tiêu biểu đã được nghiên cứu dưới dạng nano lipid như silybin [38], quercetin [27],… Liposome: Liposome là hệ tiểu phân phân tán dạng túi, cấu tạo bởi một hoặc nhiều lớp màng kép của các phân tử lưỡng tính, bao quanh một lõi chứa nước, các tiểu phân này được phân tán trong pha nước, kích thước tiểu phân thay đổi từ khoảng 20 nm đến vài µm. Với cấu trúc này liposome có thể tải cả các hợp chất thân nước (lõi liposome) và thân dầu (giữa lớp màng) [2]. Liposome thường được tạo thành từ phospholipid – thành phần cấu tạo màng tế bào, nên có thể thay đổi đặc tính dược động học không chỉ của thuốc mà còn của dược liệu, vitamin và enzym. Thêm nữa liposome còn có khả năng cải thiện độ tan, cải thiện sinh khả dụng, tăng cường hấp thu nội bào, tăng cường dược động học và phân bố sinh học, tăng độ ổn định.
Có rất nhiều hợp chất dược liệu được nghiên cứu bào chế để tải vào liposome như silymarin [16], quercetin [41], paclitaxel [11], curcumin [49], colchicine [46], vincristine [42], …. Liposome Liposome (tải hoạt chất thân dầu) (tải hoạt chất thân nước) Hình 1. Cấu trúc liposome Vi nhũ tương: Vi nhũ tương là nhũ tương trong suốt với pha dầu được phân tán trong pha nước, ngoài chất diện hoạt có thể kết hợp thêm chất đồng diện hoạt, có sự ổn định nhiệt động giữa pha nước và pha dầu, kích thước giọt pha nội vào khoảng nm. Hoạt chất có thể được tải trong vi nhũ tương khi nó hoặc tan trong pha nước hoặc tan trong pha dầu.
Bên cạnh việc cho tác dụng kéo dài, vi nhũ tương còn giúp cải thiện độ tan và độ ổn định, nhắm mục tiêu đến các mô và cơ quan nhất định [6]. Một số hợp chất tự nhiên tiêu biểu đã được nghiên cứu dưới dạng vi nhũ tương là triptolide [30], chiết xuất từ cùi quả Syagrus romanzoffiana (họ Arecaceae) [31],… 1.